Текст книги "Аз есмь. Поля Гермеса"

Теперь вновь обратимся к человеку и его деятельности на планете. Из открытых источников по данным на 2008 год видим, что потребление энергии из ископаемых источников и ядерных источников 125,359 · 10^ 15 Ватт·час. Вся эта энергия, теми или иными путями, переходит в тепло. Зная площадь поверхности планеты и тепловой поток из ее недр, сравним это тепло с тем, что вырабатывается человечеством в хозяйственных целях. Для этого распределим теоретически все выработанное человечеством тепло из ископаемых и атомных источников по всей поверхности Планеты. Разделив тепло вырабатываемое человечеством из упомянутых источников на теплоту, идущую от недр, получим соотношение равное примерено 32%! Это важный вывод! Сравним его теперь с тем теплом, что физиологически вырабатывается человечеством. Человечество в силу теплокровности выделяет некоторую теплоту на поверхности Земли. Тепловыделение человека составляет от 93 Вт в состоянии покоя при температуре +35°C, до 290 Вт для тяжелой работы при температуре +10°C. Учитывая, что часть людей бодрствует, часть работает, а также то, что когда в одном полушарии зима, то в другом – лето, примем среднее тепловыделение 180 Вт. Численность человечества на 1 января 2014 г. примерно составляет 7 млрд 137 млн 577 тысяч 750 человек соответственно: 7137577750 · 180 = 1,28∙10¹² Вт (1,28 ТВт). Разделив на площадь поверхности суши: 1,28∙10¹² Вт / 1,49∙10¹⁴ м² = 0,85 10^-2 Вт/м² = 0,008 Вт/м². В любом случае тепловыделение собственно человечества гораздо меньше техногенных источников и выделения теплоты из недр. Итак, ситуация такова: Солнце – основной источник теплоты и энергии на Земле, а энергия хозяйственной деятельности и жизнедеятельности человечества сравнимы с энергиями геологических процессов планеты.

Человечество, в смысле техногенного выделения тепла, стало геологическим фактором. Такого искусственного дисбалансирующего фактора в жизни планеты не было никогда за всю ее историю. Мало того, используемое человечеством ископаемое топливо – это еще и парниковые газы, добавляемые в атмосферу помимо естественного для природы вулканического пути. В социуме всякими путями возбуждаются надежды на термоядерные источники энергии, идут разговоры о «холодном термояде». Но если надежды на обуздание термоядерной энергии в земных условиях сбудутся, следует учесть, что всякое машинное преобразование тепловой энергии имеет предел по коэффициенту полезного действия – КПД, который зависит от высшей и низшей температуры термодинамического цикла. Конечно, температура самой термоядерной реакции составляет миллионы градусов, но конструкционные материалы никогда не смогут такую температуру выдержать (именно поэтому плазму пытаются удерживать без касания стенок камер в разных типах магнитных ловушек). Поэтому в самих системах преобразования тепла в электроэнергию речь все равно будет идти о тепловых перепадах в сотни градусов. А это означает КПД 50–70%. Но и это еще не все. Львиная доля выработанной электроэнергии уйдет на сложнейшую машинерию поддержания самой термоядерной реакции. Это значит, что КПД в виде полезной электроэнергии, которую такая станция выдаст потребителю, будет еще меньше. В оптимистическом сценарии это будет процентов 10, для случая гипотетического «холодного термояда», вероятно выше, около 30–50%. Если все энергопотребление перевести на термоядерные станции, то, в пересчете на энергопотребление 2008 года, полная тепловая мощность термоядерных станций даст приблизительно 0,3 Вт тепловой энергии на квадратный метр поверхности планеты, это уже кратно превзойдет естественный теплопоток из недр планеты, составляющий 0,087 Ватт на кв. метр. Если КПД станций будет ниже, и на грани самоподдержки, положим 1%, то общее тепловыделение составит 3 Ватта на кв. метр. Какими будут последствия этого сейчас трудно спрогнозировать. Мало того, сами конструкционные материалы станций будут становиться опасными из-за наведенной нейтронной радиоактивности, так как всякая термоядерная реакция сопровождается выбросом нейтронов. Даже применение гелия-3 не избавит полностью термоядерную энергетику от нейтронной проблемы, зато вызовет к жизни проблему затрат по добыче самого гелия-3.

Вообще говоря, с точки зрения биосферы в целом, человечество пока что есть лишняя сущность (если говорить непредвзято), серьезно дестабилизирующая ее нормальное развитие. Однако у всякого феномена, как и любого винтика в машине, свое назначение. Это простое соображение приводит к неизбежному выводу о надбиосферной сущности человечества, как функции в некой задаче более широкого и масштабного порядка, нежели функции биосферы. Другой разговор, что эта функция в сверхзадаче немыслима без самой биосферы, породившей и поддерживающей эту функцию. Биосфера была миллионы лет беременна разумом человека и для нее эта беременность, как и для организма любой матери, стала великим испытанием и обошлась большими жертвами. Но человечество достаточно созрело и уже готово перейти на частичную независимость от материнского организма – биосферы.

И есть единственный разумный выход, он состоит в переходе человечества на солнечную по своей природе энергетику и на замкнутые материальные балансы. Да, такая энергетика не будет окупаться быстро, но будущая экономика и не будет экономикой быстрой прибыли, ссудного процента и капиталистической наживы. Такой переход к новой экономике – есть вопрос выживания биосферы, и, следовательно, человечества, и мы еще об этом поговорим.

Часть II. Производство и обмен

2.1. Жизнь, как работа в биосфере

«Каждая устойчивая устричная банка некоторым образом есть община живых существ, которые именно на этом месте находят все условия, необходимые для их развития и существования».

Карл Мёбиус «Устричная банка как биологическое сообщество или биоценоз», 1877 г.

Нашей планете как минимум 4 миллиарда лет. С учетом бурной истории формирования солнечной системы, наверняка несколько больше. Ведь возраст самой солнечной системы около 5 миллиардов лет. Возраст первой клеточной жизни на нашей планете около 3,8 (есть сведения о 4,2) миллиардов лет, хотя наверняка жизнь появилась еще немного раньше. Выходит, что жизнь появилась на планете практически сразу после ее образования (по геологическим временным шкалам конечно). В тоже время, существуют весьма веские основания полагать, что самовозникновение жизни требовало бы около 6 миллиардов лет необходимых на предбиологическую и примитивнейшую биологическую эволюцию. Этот вывод делается некоторой частью биологов на основе анализа развития биологической жизни на нашей планете и осознания высокой сложности даже простейших известных нам одноклеточных организмов, в том числе ископаемых. Есть и еще один весомый аргумент. Дело в том, что все более сложные биологические системы возникают на все более коротких геологических временных интервалах. Экстраполяция этой закономерности назад по временной шкале требует для возникновение одноклеточного организма те самые 6 миллиардов лет. Поэтому очень возможно, что наша планета была засеяна жизнью, попавшей на Землю с другой, более древней планеты, вращавшейся около другого солнца. Это вполне возможно, дело в том, что наше Солнце, звезда уже, как минимум, третьей звездной генерации. Первые планеты могли образоваться уже около звезд второй генерации, так как около звезд первой генерации планет с водой и твердой каменистой поверхности быть еще не могло. Ранняя Вселенная состояла из водорода и гелия, а тяжелые элементы (необходимые для образования каменистых планет) были наработаны той самой первой генерацией звезд. Поэтому только последующие генерации могли иметь планеты подходящие для возникновения жизни.

Жизнь появилась на Земле в условиях, не подходящих для жизни в современном понимании. Любая жизнь – это работа против физической энтропии. Для этой работы нужна энергия и тщательное, буквально по атому, манипулирование с веществом. Так или иначе, жизнь начала трансформировать нашу планету и ее климат. Иногда эти трансформации способствовали развитию жизни, иногда ее же саму приводили к кризисам и массовым вымираниям. Этот процесс продолжается и сейчас, ведь человек – тоже жизнь и часть биосферы Земли.

Об истории энергетической базы жизни можно сказать, что изначально она основывалась на химическом потенциале бескислородной атмосферы, литосферы и океана. Однако этот потенциал был исчерпан и это был первый кризис биосферы, в результате которого произошла первая биологическая революция на планете, состоявшая в том, что источником энергии для биосферы стал солнечный свет. Изменившаяся жизнь продолжила трансформацию климата и геологии планеты. С той поры жизнь использует энергетическую разницу потенциалов между дневной и ночной стороной планеты. И это соображение сразу подводит нас к осознанию границ возможностей нашей биосферы вне зависимости от степени ее развития, состоящей в эффективности и качестве использования энергии в естественных глобальных границах.

В. И. Вернадский (великий мыслитель и ученый) писал, что живое вещество полностью преобразило лик Земли. Действительно, как было показано ранее, жизнь возникла на планете в тяжелых (с современной точки зрения) условиях. В атмосфере, содержавшей 4 млрд. лет назад более 98% по объему углекислого газа, при полном отсутствии кислорода, при высоком давлении плотной атмосферы и температуре, немногим ниже 100 градусов Цельсия.

Привычные для нас условия жизни на планете, в первую очередь кислородная атмосфера и современный климат, являются «заслугой» действующей биосферы, которая сформировала их приблизительно 570 млн. лет назад, и поддерживала на протяжении последних 320 миллионов лет. Без этой биотической регуляции, Земля давно повторила бы судьбу Венеры или Марса, превратившись в перегретое или в переохлажденное космическое тело.

Ясно, что биосфера является живой материально-энергетической системой, обладающей высокой устойчивостью. Устойчивая биосфера способна к самовоспроизводству на протяжении неопределенно длительного периода времени. Эти свойства возникают у биосферы в результате слаженной работы всех живых организмов на планете. Каждый вид живых организмов, проживающих в биосфере, относится современной наукой к одной из трех больших «профессиональных» групп: 1. «Продуценты», 2. «Консументы» и 3. «Редуценты».

Продуценты (все зеленые растения) – поглощают из абиотического компонента простые минеральные вещества (углекислый газ, воду, нитраты и фосфаты калия и кальция и т. д.) и преобразуют их, с использованием Солнечной энергии, в сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы и т. д.) в процессах фотосинтеза.

Консументы: (все животные, в том числе и человек) – поглощают сложное органическое вещество, синтезированное продуцентами и получают химическую энергию, необходимую для своей жизнедеятельности за счет окисления этих веществ кислородом в процессах дыхания.

Редуценты (многие виды микроорганизмов) – поглощают сложное органическое вещество, остающееся после продуцентов и консументов, которое в процессах гниения, разложения, минерализации, аммонификации, нитрофикации, нитрификации и т. д., преобразуют органику в простые минеральные вещества, пригодные для питания продуцентов.

С точки зрения любого биологического вида (в том числе и человека), биосфера как целое формирует его экологическую нишу – естественную среду обитания. Экологическая ниша не только поддерживает жизнедеятельность составляющих ее организмов, но и предписывает каждому организму обязательное выполнение некоторых функций, то есть определяет «профессию» каждого биологического вида в экосистеме.

Благодаря круговороту веществ (который обеспечивается специализированными организмами), у экосистемы проявляются качества, которых нет ни у одного из отдельно взятых ее компонентов – устойчивость во времени и длительное самовоспроизводство. Это комплексный, синергетический эффект биосферы как целого. Работа живых организмов, производимая для поддержания своих функций в биосфере колоссальна. Например, дождевые черви пропускают через свой пищеварительный тракт за 100 лет весь почвенный покров суши умеренных широт толщиной 0,5 м, а моллюски-фильтраторы Большого Барьерного рифа в Австралии пропускают через себя объем эквивалентный объему Тихого океана за 5 лет.

Существует гипотеза, претендующая на объяснение устойчивости биоценозов на основе обработки информации. Предполагается, что на уровне биоценоза постоянно функционируют два канала информации. Один из них необходим для сохранения устойчивости и воспроизводства популяций различных биологических видов. Второй канал связывает компоненты биоценоза, побуждая популяции отдельных видов к выполнению специфических функций в составе целостной экосистемы. Первый канал – система самоподдержания и развития вида. Второй канал – это координация, определяющая реализацию глобальных функций биоценоза, в первую очередь – осуществление биогенного круговорота вещества. Эти каналы информации находятся в постоянном конфликте, жизнедеятельность каждого организма определяется выработанными его предками регуляторными механизмами, обеспечивающими компромисс между этими каналами информации.

Точно известно, что биосфера регулирует процесс видообразования, исключая биологические виды, не исполняющие предписания биосферы и стремящиеся стать либо «бездельниками», либо «грабителями». В естественном состоянии биосферы, еще до появления человека, вымирание биологических видов происходило среднем со скоростью 1 вид за 200000 лет. Так, между 65 и 140 млн. лет назад вымерли все виды крупных динозавров, превратившихся в настоящих грабителей биомассы, отнимавших этот первостепенный ресурс у других биологических видов. Именно вымирание динозавров высвободило необходимый резерв биомассы в биосфере, сделав возможным появление и развитие человека.

Формирование современных нам условий происходило благодаря неустанной работе биосферы и всех живых организмов на планете в течение 2 млрд. 633 млн. лет. Уже в протерозойскую эру атмосфера претерпела глобальное изменение. К концу этой эры (примерно 570 млн. лет назад) концентрация кислорода составила 0,01% от современной, появились первые многоклеточные водные организмы – водоросли, кораллы, черви. Живые организмы вышли на первое место по влиянию на физико-химические процессы, происходящие на планете. Именно в конце протерозойской эры жизнь, по выражению Вернадского, стала ведущей химической силой на планете.

Во времена палеозойской эры химический состав воды в Мировом океане приблизился к современному. В процессе формирования донных отложений главную роль стали играть биологические, а не геологические процессы. Палеозой характеризуется формированием океанической коры и мощными донными отложениями известняка и доломита в каменноугольном периоде.

В девонском периоде палеозоя (примерно 350 млн. лет назад) концентрация О₂ приблизилась к современной. В тоже время концентрация СО₂ возросла с 0,1% до 0,4% по массе. В верхних слоях атмосферы начал образовываться озоновый слой (ордовикский период). Климат палеозоя – теплый (средняя температура +26 град. Цельсия в каменноугольном периоде). В начале эры климат сухой, затем – умеренно влажный. Палеозой отмечен двумя оледенениями с глобальным похолоданием (в каменноугольном и в пермском периодах).

Главным завоевание живых организмов в палеозое был выход на сушу (силурийский период). Появление первых позвоночных – рыб в ордовикском периоде и первых наземных растений в девонском периоде. Каменноугольный период характеризуется бурным расцветом растительности на суше (хвощи, плауны, папоротники). В этом периоде образовались практически все залежи угля и нефти на планете. В каменноугольном периоде появились первые рептилии и насекомые.

Во времена мезозойской эры (она закончилась 67 млн. лет назад) объем гидросферы достиг современного уровня. К концу мезозоя площадь водной поверхности Земли достигла 81%. В мезозое установилась современная циркуляция атмосферы. Климат выровнялся и потеплел до +24,5 град. С в юрском периоде. В меловом периоде наблюдалось глобальное похолодание. На суше – господство рептилий и амфибий. Расцвет динозавров. Из растительности преобладают хвойные и папоротники. В океане – господство беспозвоночных, расцвет моллюсков. Появление первых бабочек, древних птиц и примитивных млекопитающих (юрский период). В меловом периоде в связи с глобальным похолоданием наблюдалась катастрофа – массовое вымирание динозавров. Появление первых цветковых растений.

В кайнозойской эре (нач. 67 млн. лет назад и по настоящее время) сформировалась литосфера с современными материками. Произошло охлаждение вод мирового океана. Уровень океана понизился. Климат – преимущественно холодный. Только в палеогеновом периоде теплый климат (средняя температура + 22…23°C) сменил похолодание мелового периода. В каждом периоде наблюдалось оледенение. Оледенение неогенового периода привело к вымиранию примитивных млекопитающих. На Земле образовались степи и пустыни. В растительном царстве – господство цветковых растений. В фауне – безраздельное господство млекопитающих, расцвет хищных, хоботных (мамонты) и копытных в неогеновом периоде. В четвертичном (антропогеновом) периоде завершилось формирование современной флоры и фауны и произошло генетическое выделение предков современного человека, то есть человечество сформировалось как биологический вид.

Человек является типичным консументом, то есть – потребителем. Причем потребителем, обладающим необычным эволюционным устройством – мозгом способным к мощному абстрактному мышлению. Поэтому реализуя животные мотивации потребителя человек изымает куда больше биомассы, чем причиталось бы животному его размеров. Наивные идеи безграничного потребления и бесконечного «роста экономики», присущие в частности теории марксизма, имеют свой источник там – в биологической природе человека.

Однако, теперь, после того как мы довольно пространно коснулись видения работы биологической жизни в чисто научном ключе, рассмотрим ситуацию в ключе экономическом.

2.2. Обмен энергией как естественный «свободный» рынок

 
И как не ставь, и как не тычь
Выходит я – Кузьма Кузьмич
 

Из советской эстрадной юморески

Для начала посмотрим можно ли говорить о космических явлениях как о рыночных. Несомненно, можно! Ведь рынок – это явления обмена чего-то на что-то. А мы знаем, что в нашем мире это обмен энергией, непосредственной или затраченной. Вот к примеру звезды, обменивается лучистой энергией с включающим их космосом. То есть, звезды отдают космосу энергию в виде лучей. А где рынок то, скажет неподготовленный читатель, обмен-то где? Тут мы растолкуем все легко. Звезда эта бывший сгусток пыли и газа (в основном водорода) принадлежавший космосу до сжатия, вот звезда и расплачивается за взятый энергетический кредит! Мало того, облака холодного газа – это иное состояние энергии, так что отдав звездам газ, космос получает энергию в ином качестве! Значит у космоса есть мотив к такой «коммерческой» операции! Например, благодаря ультрафиолету первых звезд, который ионизировал межзвездный газ, космос сделался прозрачным. Чем не мотив для сделки?

Однако двинемся далее. Итак, отданный космосу звездой квант может лететь во Вселенной бесконечно долго и не испытать соударения с веществом. При этом он со временем и расстоянием будет удлиняться (краснеть) терять свою энергию, то есть подвергаться энтропии. Однако если у звезды есть планета, то она станет участником еще одного маленького рынка – акта обмена энергией. Дневная сторона планеты получит высокоэнергетичные кванты, а ночная излучит то же количество энергии уже в сильно энтропийном – инфракрасном состоянии. Как видим планета производит еще одно изменение качества энергии. А вот в этом смысле наше светило – Солнце выступает в роли энергоцентробанка солнечной системы. Поэтому в космическом смысле можно утверждать, что любой рыночный акт есть акт увеличения энтропии.

Что-ж, тут мы явно видим настоящий природный истинный рынок (рынок вселенского – космического порядка), на этом рынке баланс обменных отношений соблюден абсолютно точно, а основным признаком осуществления «банковских транзакций» является рост энтропии! Впрочем, как будет ясно позже, этот вывод справедлив для любого рынка вообще.

Несомненно, в этом ключе и планетарную биосферу тоже можно рассматривать как рынок энергии и веществ, но рынок весьма ограниченный и крайне плотный, участники этого «рынка» виды и составляющие их особи, основная цель которых – размножение и приобретение контроля над все большей энергетической долей в общем энергобалансе планеты. В этом рынке основная ценность – энергоресурс, капиталы – контролируемые территории и ниши, затраты – личные энергетические усилия, а фонды – совокупности организмов, составляющих биологические виды. Отсюда же и происходит борьба внутри видов и между видами за место под солнцем. Как только по какой-либо причине образуется ниша со свободной энергией ее тут же стремится занять некий вид наиболее к этому приспособленный и способный измениться применительно к этой нише. Это природный «рынок» приводит к образованию у видов их профессии – специализации в биосфере и экологической нише.

Все это и есть те самые процессы, формирующие упомянутые ранее в научной части информационные потоки (формирующиеся как непосредственные воздействия и обстоятельства внешней среды). Ибо вид должен «знать» или скорее уметь детектировать свободный вид энергии, а организм составляющих его особей должен иметь внутренний резерв обработки и модификации информации для перестройки вида под особенности ниши.

Простейший пример – выход растений на сушу. До выхода растений на сушу в ситуации заполнения «рынка энергоресурса» пребывал мировой океан. Растения первыми распознали свободный энергоресурс за пределами привычной ниши и устремились на никем не занятую сушу, заодно содействуя к заселению ее микробами и начав создав почву (а это работа тех самых редуцентов, упомянутых в предыдущей главе). Животные же в свою очередь, детектировав появившийся вне воды (то есть на суше) свободный энергоресурс в виде растений, потянулись вслед за ними. Это привело к новым виткам видообразования в растительном и животном мире.

Однако со времен выхода растений на сушу ситуация изменилась. Когда суша была освоена растениями насколько это возможно остался единственный выход – эффективность использования наличных ресурсов. Говоря экономическим языком экстенсивный путь развития был исчерпан, настало время интенсивного развития. В результате и растения и животные изменились и породили ветвистые родословные деревья новых видов. Например, появились высокие деревья и тенелюбивые растения, возникли и соответствующие виды животных. Конечно климатические перипетии колебали этот самый «рынок». Но колебания климата редко бывали быстрыми.

В этой ситуации «заполненного рынка» сдобренного климатическими колебаниями возник человек, его конкурентное преимущество не быстрые ноги, не зубы и не ловкость и не способность переваривать целлюлозу или впадать в спячку, его сила – мощный головной мозг способный перерабатывать море информации и свободные передние конечности, способные манипулировать предметами. Правда основная часть информации, которой манипулирует мозг человека им не осознается, и эта работа занимает подавляющую часть затрачиваемой мозгом мощности, однако остается еще довольно значительный запас, он то и позволил создать человечеству цивилизацию и (как частность) написать эту книгу.

Конечно всякое животное потребляет растительную биомассу, либо непосредственно, либо поедая травоядных животных. При этом в силу своих особенностей оно оказывает влияние на вмещающую нишу. Например, слоны способны расчищать лес, валя деревья ради зеленой листвы. Лоси тоже могут делать нечто подобное подгрызая кору и молодые древесные побеги. Другие животные выступают в роли сеятелей. К примеру белки и бурундуки делают запасы на зиму, частенько забывают о припрятанных семенах и те прорастают. Таких примеров множество. Причем чем больше по размеру животное, тем в большей степени оно подвержено опасности в случае истощения кормовой базы. Человек в этом смысле не слишком велик, хотя и не слишком мал. А между тем, биосфера помнит вымирания, когда не выживали животные весом более 20 кг.

Человек ведет себя и как универсальный хищник и как травоядное (подобных видов не слишком много, например, бурый медведь). Обретя власть над огнем, он сразу же вторгся в длительные миллионолетние циклы обмена углеродом между сушей и океаном, а значит между мантией и поверхностью суши. Какая-то древняя женщина, закопавшая первый клубень чтобы его вырастить, подвела человечество не только к роли сеятеля, но и заложила в человеческом обществе будущую психологию ссудного процента и вытеснения нормальной биосферы сельхозтехнологиями. Искусные руки человека путем изготовления оружия привели животный мир планеты к искусственным исчезновениям не то что отдельных видов, а к деформации больших биомов. Приручив совершенно постороннее своему виду животное – собаку, человек получил первого «биоробота», использовав его сенситивные (слух, обоняние, зрение), боевые и даже тягловые возможности. И этот процесс «роботизации» окружающего мира с тех пор только набирал обороты, от собаки и вола до мысли использовать другого человека в качестве «биоробота» не так уж и далеко. С появлением человека началась совершено особая эра в истории солнечно-биологического энергетического рынка и вообще в истории планеты.

Итак, как мы видим энергетически-биологический «рынок» планеты испытывал периоды экспансий и заполнения – насыщения. Первая экспансия жизни была основана на поглощение ею даже не света, а наличной свободной химической энергии атмосферы и океана. После истощения энергетики «химического рынка» и последовавшего из-за этого кризиса жизнь перешла на более долговечный энергоресурс – солнечный свет и вновь началось заполнение доступного жизни «рынка» (вместилище – океан). После полного заполнения океана началась экспансия жизни на сушу. И вот тут-то был достигнуть предел плотности «естественного рынка». Однако появился человек, внесший в универсальный природный рынок мощнейший дисбалансирующий фактор по имени техносфера. Буржуазный либерализм и марксизм неявно содержат в своих теоретических положениях стремление жизни к бесконечной экспансии, и не заботятся о границах возможного. В результате и то и другое в качестве практического руководства не может помочь человечеству избежать разрушительных кризисов.