2. Иллюзия прогресса

В наше время «прогресс» обычно отождествляют с техническим прогрессом. Принято думать, что техника продолжает бурно развиваться, каждый день доставляя нам новые достижения. Это мнение ошибочно: происходит лишь количественный рост техники, при отсутствии качественно новых решений. Такие решения зависят теперь от науки, точнее, от фундаментальной науки, а не от прикладных разработок. Часто говорят, что наука уже обеспечила «задел», достаточный для развития техники в течение столетий. Это верно, если иметь в виду количество производимых изделий и усовершенствование их деталей; но это вовсе не верно, если речь идет о создании новой техники, нужной для преодоления трудностей нашей цивилизации. Чтобы справиться с этими трудностями, нужны новые научные открытия, но их очень мало. Уже несколько десятилетий современная наука живет за счет старых идей.

Конечно, причины этого застоя не обязательно зависят от ученых. В самом деле, необычайно быстрое развитие всех естественных наук, длившееся два столетия – с середины восемнадцатого до середины двадцатого века – было беспрецедентным в истории явлением, и нельзя ожидать, чтобы оно продолжалось как угодно долго. Но если застой начался примерно в одно время в разных областях науки, то можно думать, что это общий кризис научного творчества. И трудно отделаться от впечатления, что в этом кризисе играет известную роль и субъективный фактор – снижение человеческого типа ученого, наблюдаемое с начала двадцатого века и несомненно отражающее общий упадок культуры.

Самой фундаментальной наукой является физика. В первой половине двадцатого века в физике были созданы две основных теории, определившие ее нынешний облик: теория относительности, изменившая наши представления о пространстве и времени, и квантовая механика, объяснившая строение вещества и природу света. Формула Эйнштейна E = mc² , связывающая энергию частицы E с ее массой m (где с – скорость света), лежит в основе атомной техники. Но с середины 60-ых годов, когда была построена систематика элементарных частиц и новая теория тяжелых частиц («хромодинамика»), в фундаментальной физике не было продвижений.[Сложная и утонченная математика, которой пользуется теоретическая физика, стала ее ловушкой. Метод, именуемый "лагранжевым формализмом", оказался весьма плодотворным, но лишь в специальных ситуациях, когда энергия взаимо-действия двух систем намного меньше их собственной энергии. Даже в таких случаях этот метод наталкивается на математические трудности, заставляющие прибегать к искусственным приемам, не имеющим логического смысла. В течение семидесяти лет физики не смогли справиться с этой трудностью, а в более сложных случаях сильных взаимодействий они просто беспомощны. Создается впечатление, что у них давно нет новых идей.]

Между тем, астрономические данные поставили под сомнение построенную физиками гипотезу о происхождении Вселенной, в основе которой лежит «большой взрыв» (big bang). Предсказываемое этой гипотезой красное смещение спектральных линий для далеких галактик и квазаров отклоняется от наблюдений, и физики не умеют объяснить эти отклонения. Таким образом, космологическая проблема остается открытой.

От физики зависит не только наша картина мира, но и основные условия существования современного общества. Открытия физики доставили людям электрический ток, без которого невозможна современная жизнь. Но чудовищно выросшее при этом потребление энергии до сих пор удовлетворяется главным образом старым, еще «донаучным» способом – сжиганием углеродных топлив. Начиная с середины восемнадцатого века экспоненциальное возрастание сжигания угля, нефти и газа вызывает такое же возрастание содержащейся в атмосфере массы углекислого газа. Это космическое по своим масштабам явление, никогда не наблюдаемое в природе, угрожает изменить условия жизни на Земле. Углекислый газ не пропускает в космос инфракрасное излучение Земли, а это приводит, как уже доказано, к непрерывному повышению ее температуры. В течение ближайших десятилетий этот «парниковый эффект» должен привести к катастрофическим последствиям – перемене климата, таянию ледников и повышению уровня океана.

Единственный способ избежать этой экологической катастрофы – отказаться от сжигания углеродных топлив. Но такие источники энергии, как гидроэнергия, геотермальная энергия и энергия приливов, не могут заменить углеродной энергии. Потенциально неограниченный и, по-видимому, экологически чистый вид энергии могло бы доставить солнечное излучение. Но солнечная энергия пока слишком дорога и не может конкурировать с углеродной. Может быть, неумение использовать солнечную энергию свидетельствует об объективных трудностях физики; но усилия, прилагаемые в этом направлении, заведомо не соответствуют стоящей перед нами жгучей проблеме.

Одно время казалось, что выход из положения дает атомная энергия. Сконструированные физиками атомные котлы при соблюдении всех предосторожностей безопасны для окружающей среды, но крайне чувствительны к ошибкам и злоупотреблениям в их эксплуатации, как показала чернобыльская катастрофа. Хотя в некоторых странах, например, во Франции, основную часть энергии производят атомные станции, общество относится к ним настороженно. В других странах, например, в Австрии, Швеции, а в последнее время и в Германии, решили вообще отказаться от атомной энергии; в Соединенных Штатах больше нет заказов на строительство атомных станций. Сами станции могут быть безопасны: например, лионская станция стоит вот уже сорок лет в 60 километрах от города, вверх по течению Роны. Но в таких странах, как Россия, где у власти находится безответственная бюрократия, атомная энергия представляет смертельную опасность. Кроме того, добыча и перевозка руды опасны для рабочих, тем более что излучение непосредственно не воспринимается, а в таких местах, как Африка или Россия, эту опасность скрывают.

Как правило, атомная энергия все еще дороже углеродной, и она окупается лишь в тех странах, у которых есть доступ к урановым рудам. Есть и другие обстоятельства, не всегда известные публике. Действующие атомные станции имеют срок эксплуатации около 40 лет, и как раз теперь для многих из них этот срок подходит к концу. Между тем, технология их демонтажа практически не разработана: неизвестно, как вернуть зараженные ими территории в хозяйственный оборот. Пока их просто изолируют, заливая реакторы бетоном и оцепляя всю площадь оградой, причем остается нерешенной проблема заражения подземных вод. Стоимость вывода из эксплуатации атомной станции (когда научатся это делать) может превысить стоимость всей полученной от нее энергии.

Наконец, остается проблема радиоактивных отходов. В отличие от углеродных электростанций, просто выбрасывающих свои отходы в воздух, атомные отходы собираются в компактную твердую массу и, при соблюдении предосторожностей, непосредственно не опасны. Но радиоактивные вещества разлагаются очень медленно, так что возникает проблема их захоронения в безопасных местах на длительное время – по предварительным оценкам, не менее чем на 10000 лет. В истории техники еще не было сооружений, рассчитанных на такие сроки, и неясно, как предохранить их от геологических катастроф.

Все эти соображения ставят под сомнение целесообразность использования атомной энергетики в ее нынешнем виде и, во всяком случае, полного перехода от углеродной энергии к атомной. Многие неискушенные люди предпочли бы следовать старой поговорке: «Держись того дьявола, которого знаешь» (keep to the devil you know). К сожалению, их здравый смысл уже не может нас спасти.

Для стационарных источников энергии идеальным решением проблемы был бы термоядерный реактор, возможность которого теоретически доказана и демонстрируется излучением Солнца и звезд. «Топливом» его была бы обычная вода, точнее, всегда содержащийся в ней изотоп водорода – дейтерий. Он производил бы практически неограниченное количество энергии из ничтожной массы воды и был бы вполне безопасен для окружающей среды. Физики обещают такой реактор уже полвека, но не умеют его сделать. Для этого требуется «только» поддерживать в определенном месте реактора температуру в несколько десятков миллионов градусов, причем поверхность его должна быть из твердого вещества, то есть должна быть холодной. В центре Солнца температура равна 14,5 миллионов градусов, а на его поверхности – 6000 градусов, но этот естественный реактор очень уж велик. Физики хотят сделать нечто вроде миниатюрного Солнца, но не знают, когда это им удастся.

Проблема источников энергии осложняется двумя добавочными трудностями. Первая из них – это компактные источники энергии для транспорта. Одна из самых вредных машин, придуманных людьми – это бензиновый автомобиль, загрязняющий атмосферу не только углекислым газом, но и целым рядом вредных веществ. По существу, за сто лет своего существования автомобиль нисколько не изменился: это пример бесконечных усовершенствований без новых идей. Можно было бы перевести автомобиль на другое топливо – на почти безвредный в смысле отходов древесный спирт, но это стоило бы значительно дороже; дороже был бы и водород, который к тому же взрывоопасен. Идеальным двигателем для транспорта был бы электромотор, как в трамвае: он вовсе не дает отходов. Но для него нужна линия проводов, или надо поставить на машину аккумулятор электроэнергии. К несчастью, существующие аккумуляторы, как и автомобиль, тоже не изменились за сто лет: они тяжелы и недостаточно емки. Вряд ли физики много думали об этой проблеме. Кажется, она не сулит больших доходов, и вряд ли выгодно нарушить жизненные интересы нефтяных компаний.

Другая нерешенная проблема – передача энергии на расстояние. Вышки электропередач были чуть ли не символом технического прогресса, но и эта техника по существу тоже не улучшилась за сто лет. По закону Джоуля – Ленца провода выделяют тепло, и часть энергии тока уходит таким образом на нагревание воздуха. При этом потери возрастают пропорционально длине провода, и при всем удобстве этого способа доставки энергии нет смысла применять его на расстояниях свыше 2000 километров. Отсюда ясно, почему носители энергии – уголь и нефть – до сих пор перевозятся поездами, представляющими в нашем мире вопиющий архаизм. Проблема передачи энергии на расстояние – первоочередная проблема современной физики. Никаких продвижений в этом вопросе нет.

________

Страница 4 из 10 Все страницы