Прекрасный мир, который мы потеряли. Часть 6

Предыдущая пятая часть этой работы была опубликована мной два с половиной года назад, в апреле 2015 года. После этого я несколько раз порывался написать продолжение, но работа не шла. То появлялись какие-то новые факты или работы других исследователей, которые необходимо было осмыслить и уложить в общую картину, то появлялись новые интересные темы для статей, а иногда просто наваливалось много основной работы и физически не хватало времени и сил на что-то ещё.

С другой стороны, те выводы, к которым я в конечном итоге пришёл, собирая и анализируя информацию по этой теме уже больше 25 лет, даже мне самому казались слишком фантастическими и невероятными. Настолько невероятными, что какое-то время я не решался делиться своими выводами с кем-то ещё. Но по мере того, как я находил всё новые и новые факты, которые подтверждали ранее сделанные предположения и выводы, я начал это обсуждать с наиболее близкими друзьями, также занимающимися этой тематикой. К моему удивлению, большинство из тех, с кем я обсуждал свою версию развития событий, не только её принимали, но и начинали практически с ходу дополнять и развивать, делясь со мной собственными выводами, наблюдениями и собранными ими фактами.

В конечном итоге, я решил во время первой уральской конференции думающих людей, которая проходила в Челябинске с 21 по 23 октября, сделать доклад на тему «Прекрасный мир, который мы потеряли» в расширенной версии, включив в него ту информацию, которой ещё не было в уже опубликованных на тот момент частях статьи. Как я и ожидал, данная часть доклада была принята весьма неоднозначно. Возможно потому, что в ней затрагивались такие темы и вопросы, о которых многие из участников конференции до этого даже не задумывались. При этом проведённый Артёмом Войтенковым экспресс-опрос аудитории сразу после доклада показал, что примерно одна треть из присутствующих в основном согласны с той информацией и выводами, которые были мной озвучены.

Но, поскольку две трети аудитории оказались среди тех, кто сомневается или вообще не согласен, то на данном этапе мы договорились с Артёмом, что на его канале «Познавательное ТВ» данный доклад выйдет в укороченном варианте. То есть, в нём останется именно та часть информации, которая была изложена в пяти предыдущих частях работы «Прекрасный мир, который мы потеряли». В тоже время, по моей просьбе Артём также сделает полную версию доклада (или ту часть, которая не войдёт в его версию), которую мы опубликуем на своём канале.

А поскольку информация уже вышла в публичное пространство, то я решил наконец-то дописать окончание своей работы, которое и предлагаю ниже вашему вниманию. При этом я некоторое время сомневался, куда включить этот блок информации, то ли в работу < ![CDATA[]]>«Другая история Земли»< ![CDATA[]]>, поскольку там эта информация тоже необходима для понимания общей картины, то ли всё-таки дописать старую работу. В конечном итоге остановился на последнем варианте, поскольку сюда этот материал вписывается намного лучше, а в «Другой истории Земли» я потом просто сделаю ссылку на эту статью.

Уровень развития той или иной цивилизации определяется тем, какими методами управления и манипулирования энергией и материей она владеет. Если рассматривать нашу сегодняшнюю цивилизацию, которая является ярко выраженной техногенной цивилизацией, то с точки зрения манипулирования материей мы ещё только пытаемся выйти на тот уровень, когда преобразование материи будет выполняться не на макроуровне, а на уровне отдельных атомов и молекул. Именно в этом и состоит основная цель развития так называемых «нанотехнологий». С точки зрения управления и использования энергией, как я покажу ниже, мы пока находимся на достаточно примитивном уровне как с точки зрения энергоэффективности, так и с точки зрения получения, накопления и передачи энергии.

При этом сравнительно недавно на Земле существовала гораздо более развитая биогенная цивилизация, которая и создала на планете сложнейшую биосферу и огромное количество живых организмов, включая тела людей. Если мы посмотрим на живые организмы и живые клетки, из которых они состоят, то с инженерной точки зрения каждая живая клетка является, по сути, сложнейшей нанофабрикой, которая по заложенной в ДНК программе, записанной на атомарном уровне, синтезирует непосредственно из атомов и молекул вещества и соединения необходимые как для конкретного организма, так и для всей биосферы в целом. При этом живая клетка является саморегулирующимся и самовоспроизводящимся автоматом, который большую часть функций выполняет самостоятельно на основании внутренних программ. Но, в тоже время, имеются механизмы координации и синхронизации функционирования клеток, которые позволяют многоклеточным колониям действовать согласованно как единому живому организму.

С точки зрения используемых методов манипулирования материей, наша современная цивилизация пока даже близко не подошла к этому уровню. Не смотря на то, что мы уже научились вмешиваться в работу существующих клеток, модифицируя их свойства и поведение за счёт изменения кода их ДНК (генетически модифицированные организмы), полного понимания того, как всё это на самом деле работает, у нас до сих пор нет. Мы не в состоянии ни создать живую клетку с заранее заданным свойствами с нуля, ни предсказать все возможные долгосрочные последствия от тех изменений, которые мы делаем в ДНК уже существующих организмов. Причём не можем предсказать ни долгосрочные последствия для данного конкретного организма с изменённым кодом ДНК, ни последствия для биосферы в целом как единой многосвязной системы, в которой такой модифицированный организм в конечном итоге будет существовать. Всё, на что мы пока способны, это получить некую краткосрочную выгоду за счёт сделанных нами изменений.

Если же смотреть на уровень нашего умения получать, трансформировать и использовать энергию, то тут наше отставание намного сильнее. С точки зрения энергоэффективности, биогенная цивилизация превосходит нашу современную на два-три порядка. Того количество биомассы, которую необходимо переработать для получения 50 литров биотоплива (в среднем один бак легкового автомобиля), достаточно, чтобы кормить одного человека в течение года. При этом те 600 км, которые автомобиль проедет на этом топливе, человек пешком пройдёт за один месяц (из рассчёта 20 км в день).

Другими словами, если посчитать отношение того количества энергии, которое живой организм получает с пищей, к тому объёму реальной работы, которую этот организм выполняет, включая функции саморегулирования и самовосстановления в случае повреждений, чего на данный момент нет у техногенных систем, то КПД биогенных систем окажется намного выше. Особенно если учесть, что далеко не всё вещество, которое организм получает с пищей, используется именно для получения энергии. Достаточно большая часть пищи используется организмом как строительный материал, из которого формируются ткани этого организма.

Разница в обращении с материей и энергией между биогенной и техногенной цивилизацией также состоит в том, что в у биогенной цивилизации потери энергии на всех этапах намного меньше, а в качестве накопителя энергии вступают сами биологические ткани, из которых строятся живые организмы. При этом при утилизации умерших организмов и ставших уже ненужными органических материалов и тканей, разрушение сложных биологических молекул, на синтез которых ранее была затрачена энергия, никогда не происходит полностью до первичных химических элементов. То есть, достаточно большая часть органических соединений, например аминокислот, запускается в круговорот вещества в биосфере без полного их разрушения.  За счёт этого безвозвратные потери энергии, которые должны компенсироваться постоянным притоком энергии извне, очень незначительны.

У техногенной модели расход энергии происходит практически на всех этапах манипулирования материей. Энергию необходимо расходовать при получении первичных материалов, затем при преобразовании полученных материалов в изделия, а также при последующей утилизации этого изделия, чтобы разрушить ставшие уже не нужными изделия и материалы. Особенно ярко это выражено в работе с металлами. Для получения металлов из руды, её необходимо нагреть до очень высоких температур и расплавить. Далее, на каждом этапе обработки или производства мы должны либо снова нагревать металл до высоких температур, чтобы обеспечить его пластичность или текучесть, либо затрачивать достаточно много энергии на его резку и прочую обработку. Когда же металлическое изделие становится ненужным, то для утилизации и последующего повторного использования, в тех случаях, когда это вообще возможно, металл снова необходимо нагревать до температуры плавления. При этом никакого накопления энергии в самом металле практически не происходит, поскольку большая часть затраченной на нагревание или обработку энергии в конечном итоге просто рассеивается в окружающее пространство в виде тепла.

В целом биогенная система выстроена таким образом, что при прочих равных условиях общий объём биосферы будет определяться тем потоком излучения (свет и тепло), который она получает от источника излучения (в нашем случае в данный момент времени от Солнца). Чем больше будет этот поток излучения, тем больше будет предельный размер биосферы.

Подтверждение этого мы можем легко зафиксировать в окружающем нас мире. За полярным кругом, где количество солнечной энергии сравнительно мало, объём биосферы очень небольшой.

https://ic.pics.livejournal.com/mylnikovdm/24488457/201707/201707_900.jpg

А в районе экватора, где поток энергии максимальный, объём биосферы, в виде многоярусных экваториальных джунглей, также будет максимальным.

https://ic.pics.livejournal.com/mylnikovdm/24488457/201935/201935_900.jpg

Но самое главное в случае с биогенной системой состоит в том, что пока у вас существует поток энергии, она будет постоянно стремиться поддерживать свой максимальный объём, возможный для данного количества энергии. Само собой, что для нормального формирования биосферы кроме излучения нужны ещё вода и минералы, которые необходимы для обеспечения протекания биологических реакций, а также для строительства тканей живых организмов. Но в целом, если у нас есть постоянный поток излучения, то сформировавшаяся биологическая система способна существовать неограниченно долгое время.

Теперь рассмотрим техногенную модель с этой точки зрения. Одним из ключевых технологических уровней для техногенной цивилизации является металлургия, то есть умение получать и обрабатывать металлы в чистом виде. Интересно, что в природной среде металлы в чистом виде практически не встречаются или встречаются очень редко (самородки золота и других металлов). А в биогенных системах в чистом виде металлы вообще не используются, только в виде соединений. И основная причина этого в том, что манипулирование металлами в чистом виде это очень дорогое удовольствие с энергетической точки зрения. Чистые металлы и их сплавы имеют регулярную кристаллическую структуру, что во многом и определяет их свойства, в том числе высокую прочность.

https://ic.pics.livejournal.com/mylnikovdm/24488457/202038/202038_original.jpg

Чтобы манипулировать атомами металлов, необходимо будет постоянно тратить очень много энергии на разрушение этой кристаллической решётки. Поэтому в биологических системах металлы встречаются только в виде соединений, в основном солей, реже в форме оксидов. По этой же причине биологическим системам необходима вода, которая является не просто «универсальным растворителем». Свойство воды растворять различные вещества, в том числе соли, превращая их в ионы, позволяет с минимальными энергетическими затратами разделять материю на первичные строительные элементы, а также с минимальными энергетическими затратами транспортировать их в виде раствора в нужное место организма и собирать потом из них внутри клеток сложные биологические соединения.

Если же мы переходим к манипулированию металлами в чистом виде, то мы будем вынуждены постоянно расходовать огромное количество энергии на разрыв связей в кристаллической решётке. В начале мы должны будем нагреть руду до достаточно высокой температуры, при которой руда расплавится и кристаллическая решётка минералов, образующих данную руду, разрушится. Далее мы тем или иным способом разделяем атомы в расплаве на нужный нам металл и прочие «шлаки».

https://ic.pics.livejournal.com/mylnikovdm/24488457/202355/202355_original.jpg

Но после того, как мы наконец-то отделили атомы нужного нам металла от всего остального, мы его в конечном итоге вынуждены снова охладить, поскольку использовать его в таком разогретом состоянии невозможно.

Далее, в процессе изготовления тех или иных изделий из этого металла, мы вынуждены либо снова его нагревать, чтобы ослабить связи между атомами в кристаллической решётке и тем самым обеспечить его пластичность, либо разрывать связи между атомами в этой решётке с помощью того или иного инструмента, опять же затрачивая на это много энергии, но теперь уже механической. При этом во время механической обработки металла он будет нагреваться, а после завершения обработки остывать, снова бесполезно рассеивая энергию в окружающее пространство. И подобные огромные потери энергии в техногенной среде происходят постоянно.

Теперь давайте посмотрим, откуда наша техногенная цивилизация получает энергию? В основном это сжигание того или иного вида топлива: угля, нефти, газа, древесины. Даже электроэнергия в основном врабатывается за счёт сжигания топлива. По данным на 2014 год, гидроэнергетика занимала в мире всего 16,4%, так называемые «возобновляемые» источники энергии 6,3%, таким образом 77,3% электроэнергии вырабатывалось на тепловых электростанциях, включая 10,6% ядерные, которые, по сути, тоже тепловые.

https://ic.pics.livejournal.com/mylnikovdm/24488457/202683/202683_original.jpg

Тут мы подходим к очень важному моменту, на который следует обратить отдельное внимание. Активная фаза техногенной цивилизации начинается примерно 200-250 лет назад, когда начинается взрывной рост промышленности. И этот рост напрямую связан с сжиганием ископаемого топлива, а также нефти и природного газа. Теперь давайте посмотрим, сколько этого топлива у нас осталось.

По < ![CDATA[]]>данным на 2016 год< ![CDATA[]]>, объём разведанных запасов нефти составляет чуть больше 1700 трлн. баррелей, при ежедневном потреблении около 93 млн. баррелей.  Таким образом разведанных запасов при сегодняшнем уровне потребления человечеству хватит всего на 50 лет. Но это при условии, что не будет никакого экономического роста и увеличения потребления.

По газу < ![CDATA[]]>на 2016 год аналогичные данные< ![CDATA[]]> дают запас в 1.2 трлн кубических метров природного газа, которых при сегодняшнем уровне потребления хватит на 52,5 года. То есть, примерно на тоже самое время и при условии отсутствия роста потребления.

К этим данным необходимо добавить одно важное замечание. Периодически в прессе появляются статьи о том, что указываемые компаниями запасы нефти и газа могут быть завышены, причём весьма существенно, почти в два раза. Связано это с тем, что капитализация нефтедобывающих и газодобывающих компаний напрямую зависит от контролируемых ими запасов нефти и газа. Если это действительно так, то реально нефть и газ могут закончиться уже через 25-30 лет.

К этой теме мы ещё вернёмся чуть позже, а пока посмотрим, как обстоят дела с остальными энергоносителями.

Мировые запасы угля, по данным на 2014 год, составляют 891 531 млн. тонн. Из них больше половины, 488 332 млн. тонн, составляет бурый уголь, остальное каменный уголь. Разница между двумя видами угля в том, что для производства кокса, используемого в чёрной металлургии, необходим именно каменный уголь. Мировое < ![CDATA[]]>потребление угля в 2014 году< ![CDATA[]]> составило 3 882 млн. тонн. Таким образом, при текущем уровне потребления угля его запасов хватит примерно на 230 лет. Это уже несколько больше, чем запасов нефти и газа, но тут необходимо учесть тот факт, что, во-первых, уголь не равнозначен нефти и газу с точки зрения возможности его применения, а во-вторых, по мере истощения запасов нефти и газа как минимум в области генерации электроэнергии их в первую очередь начнёт заменять именно уголь, что автоматически приведёт к резкому росту его потребления.

Если мы посмотрим на то, как обстоят дела с запасами топлива в ядерной энергетике, то там тоже есть целый ряд вопросов и проблем. Во-первых, если верить < ![CDATA[]]>заявлениям Сергея Кириенко< ![CDATA[]]>, который возглавляет Федеральное агентство по ядерной энергетике, то собственных запасов природного урана России хватит на 60 лет. Само собой, что есть ещё запасы урана за пределами России, но и атомные станции строит не только Россия. Само собой, что есть ещё новые технологии и возможность использовать в ядерной энергетике другие изотопы кроме U235. Об этом, например, можно < ![CDATA[]]>почитать тут< ![CDATA[]]>. Но в конечном итоге мы всё равно приходим к тому, что запас ядерного топлива на самом деле не такой уж и большой и в лучшем случае измеряется двумя сотнями лет, то есть, соизмерим с запасами угля. А если учесть неизбежный рост потребления ядерного топлива после исчерпания запасов нефти и газа, то значительно меньше.

При этом необходимо отметить, что возможности использования ядерной энергетики имеют весьма существенные ограничения из-за тех опасностей, которые несёт радиация. Фактически, говоря о ядерной энергетике следует понимать именно генерацию электроэнергии, которая уже далее может быть использована тем или иным образом в экономике. То есть, сфера применения ядерного топлива ещё более узкая, чем у угля, который необходим в металлургии.

Таким образом, техногенная цивилизация очень сильно ограниченна в своём развитии и росте имеющимися на планете запасами энергоносителей. Имеющийся запас углеводородов мы сожгём за какие-то 200 лет (начало активного использования нефти и газа около 150 лет назад). На сжигание угля и ядерного топлива времени понадобится всего на 100-150 лет больше. То есть, ни о каких тысячах лет активного развития разговора не может идти в принципе.

Существуют различные теории образования угля и углеводородов в недрах Земли. Часть из этих теорий утверждает, что ископаемое топливо имеет биогенное происхождение и является остатками живых организмов. Другая часть теорий говорит о том, что ископаемое топливо может иметь небиогенное происхождение и является продуктом неорганических химических процессов в недрах Земли. Но какой бы из этих вариантов не оказался верным, и в том, и в другом случае на образование ископаемого топлива необходимо было намного больше времени, чем понадобилось техногенной цивилизации на то, чтобы потом это ископаемое топливо сжечь. И это один из главнейших ограничителей в развитии техногенных цивилизаций. За счёт очень низкой энрегоэффективности и использовании очень энрегозатратных методов манипулирования материей, они очень быстро расходуют имеющиеся на планете запасы энергоносителей, после чего их рост и развитие резко замедляются.

Кстати, если мы внимательно посмотрим на те процессы, которые уже сейчас происходят на нашей планете, то правящая мировая элита, которая сейчас контролирует происходящие на Земле процессы, уже начала подготовку к тому моменту, когда запасы энергоносителей подойдут к концу.

Во-первых, ими сформулирована и методично воплощается в жизнь стратегия так называемого «золотого миллиарда», согласно которой к 2100 году на Земле должно остаться от 1,5 до 2 млрд. человек. А поскольку в природе не существует никаких естественных процессов, которые могли бы привести к столь резкому сокращению численности населения с сегодняшнихх7,3 млрд. человек до 1,5-2 млрд. человек, то это означает, что данные процессы будут вызваны искусственно. То есть, в ближайшее время человечество ожидает геноцид, в ходе которого в живых останется только один из 5 человек. Скорее всего для населения разных стран будут использованы разные методы сокращения населения и на разную величину, но происходить эти процессы будут везде.

Во-вторых, населению под самыми разными предлогами навязывается переход к использованию различных энрегосберегающих или замещающих технологий, которые часто продвигаются под лозунгами более эффективных и выгодных, но элементарный анализ показывает, что в подавляющем большинстве случаев эти технологии оказываются более дорогими и менее эффективными.

Наиболее показательный пример с электромобилями. Сегодня практически все автомобильные компании, включая российские, разрабатывают или уже выпускают те или иные варианты электромобилей. В некоторых странах их приобретение дотируется со стороны государства. При этом если проанализировать реальные потребительские качества электромобилей, то пока они в принципе не могут составить конкуренцию автомобилям с обычными двигателями внутреннего сгорания, ни по дальности хода, ни по стоимости самого автомобиля, ни по удобству его использования, так как на данный момент время зарядки аккумуляторов часто в разы превышает время последующей эксплуатации, особенно когда речь идёт о коммерческом транспорте. Чтобы загрузить водителя на полный день работы в 8 часов, транспортной компании необходимо иметь два-три электромобиля, которые этот водитель будет менять в течение одной смены, пока остальные будут заряжать аккумуляторы. Дополнительные проблемы при эксплуатации электромобилей возникают как в холодном климате, так и в очень жарком, поскольку требуется дополнительный расход энергии на отопление или на работу кондиционера, что заметно сокращает дальность хода на одной зарядке. То есть, внедрение электромобилей началось ещё до того момента, когда соответствующие технологии доведены до уровня, когда они могут составить реальную конкуренцию обычным автомобилям.

Но если мы знаем, что через некоторое время нефть и газ, являющиеся основным топливом для автомобилей, закончатся, то именно так мы и должны действовать. Необходимо начинать внедрять электромобили не в тот момент, когда они станут более эффективны, чем обычные автомобили, а уже тогда, когда их в принципе будет возможно использовать для решения тех или иных практических задач. Ведь на то, чтобы создать необходимую инфраструктуру, как с точки зрения массового производства электромобилей, так и с точки зрения их эксплуатации, в особенности зарядки, потребуется достаточно много времени и ресурсов. На это уйдёт не одно десятилетие, поэтому если сидеть и ждать, когда технологии будут доведены до необходимого уровня (если это вообще возможно), то мы можем столкнуться с коллапсом экономики по той простой причине, что значительная часть транспортной инфраструктуры, основанная на автомобилях с ДВС, просто встанет из-за нехватки топлива. Поэтому лучше начать готовиться к этому моменту заранее. Опять же, пусть даже искусственно созданный спрос на электромобили всё равно будет стимулировать как разработки в этой области, так и вложения в строительство новых производств и необходимой инфраструктуры.

Продолжение следует…