Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы — страница 24 из 32

Постояльцам отелей, расположенных в южной части, от бассейнов до пляжей приходится ходить вверх по лестнице. Там постоянно идут строительные работы. Из-за соли, которая остается в испарительных бассейнах, когда все ценные минералы уже извлекли, в год морское дно поднимается на 17,8 сантиметра[235]. Вода больше не течет с севера на юг. Ее перекачивают.

По-моему, просто сердце кровью обливается, когда смотришь на ядовитое, мертвое море: скудную растительность и мусор по берегам медленно окутывает толстый слой соли. С другой стороны, в зрелище есть нечто величественное. Люди взяли под контроль целую экосистему, все море целиком, и используют для производства самого необходимого – пищи, дающей нам строительные кирпичики для жизни. Без минеральных удобрений сегодня на Земле не жили бы столько людей. Всё очень просто. Без демографического взрыва, наблюдаемого в мире в последние годы, возможно, у нас не было бы тех технологий и исследований, что есть у нас сегодня. Я бы никогда не поехала в Израиль и не познакомилась с учеными со всего мира. Калий из Мертвого моря или канадского рудника никогда не прошел бы сквозь отверстия в моем зрительном мире, чтобы представить передо мной картину израильской пустыни. Вероятно, меня бы даже не было на свете.

8Без энергии ничего не происходит


Наша цивилизация строится на пластике, бетоне и металлах. Ежедневно мы дробим кусочки земной коры, чтобы произвести все необходимое для поддержания жизнедеятельности. И вся эта деятельность зиждется на доступе к ресурсу, не являющемуся химическим элементом, но образующему фундамент того, что мы вообще зовем цивилизацией, – это энергия.

Без энергии ничего не происходит.

Отсутствие энергии приведет к тому, что мир остынет и остановится.

Свет экрана компьютера, на который я смотрю, электрические сигналы, идущие от клавиатуры, на которой я набираю текст, в печатную плату из пластмассы, кремния и металлов (благодаря этим процессам я пишу эту книгу), – всем этим движет химическая энергия литиевой батареи. Чуть ранее я зарядила батарею, подключив ее к розетке. Мой дом подсоединен к медным проводам, тянущимся через всю нашу страну, – они идут до самой электростанции, расположенной в конце длинного трубопровода возле осушенного русла реки. Вода, когда-то падавшая со склона горы, теперь идет через турбину. Движение турбины передается электронам в медном проводе – они перемещаются и подталкивают друг друга до самой моей батареи.

Энергия Солнца

Итак, мой компьютер работает благодаря воде. Но в действительности все дело в Солнце. Солнце освещает океаны, и поэтому вода испаряется и поднимается в атмосферу. Затем в виде дождя она выпадает поблизости от водохранилища электростанции. Энергия Солнца передалась молекулам воды, а когда вода протекла сквозь турбину, солнечная энергия превратилась в электрическую – с ее помощью в данный момент я и пишу эти слова.

Когда я пишу и шевелю для этого пальцами, перевожу взгляд, чтобы увидеть возникающие на экране буквы, и думаю, какое слово написать следующим, я тоже пользуюсь этой энергией. При выполнении всех задач мое тело движимо энергией, высвобожденной в клетках моего тела из пищи, которую я съела.

Я движима энергией из пищи, но на самом деле – тоже энергией Солнца. Каждая из химических связей, разрушаемых в клетках, содержит каплю солнечной энергии. С помощью фотосинтеза растения улавливают ту солнечную энергию, которую остальные живые существа на Земле используют как топливо. Без фотосинтеза солнечный свет нагревал бы Землю, испарял воду, запускал движение ветра, а в итоге отправлялся обратно во Вселенную.

В отличие от других живущих на Земле существ люди не ограничиваются высвобождением энергии от фотосинтеза в собственных телах. Костер из потрескивающих сухих дров согреет замерзшие руки. Если поджарить на костре пищу, на ее переваривание понадобится меньше энергии. Пользуясь содержащейся в дровах солнечной энергией для производства железа, люди создали мощные инструменты, благодаря которым труд стал эффективнее, а урожай – обильнее. Излишки пищи, которыми не питалось растущее население, также стали использовать как корм для скота. Таким образом, содержащаяся в траве и зерне энергия солнца преобразовалась в мышечную силу быков и лошадей: у людей появилась возможность делать больше – и добывать больше ресурсов. А когда и скота стало не хватать, содержащаяся в зерне солнечная энергия стала пищей для рабов – и превратилась в стены и дворцы[236].

Истощение энергетических запасов Земли

Не вся солнечная энергия, улавливаемая растениями, высвобождается в пищевой цепи. Живые растения, животные и грибы в лесах и почве содержат много энергии. Когда мертвые организмы не разлагаются, а скапливаются в постоянно растущем слое почвы, в болотах и на дне озер и океанов, на земной поверхности растет запас солнечной энергии.

По мере того как на Земле появлялось все больше людей и каждый человек тратил все больше энергии на создание инструментов и постройку домов и дорог, мы начали терять энергетический запас быстрее, чем он пополнялся. Когда население Земли в начале прошлого века перешагнуло отметку в полтора миллиарда, накопленная солнечная энергия в живой земной поверхности сократилась на треть по сравнению с тем временем, когда жил Иисус. Сегодня осталась примерно половина. Запасы сокращаются и потому, что люди тратят энергию фотосинтеза на пищу, древесину и топливо, и потому, что из-за нашей деятельности растениям не удается собрать столько солнечной энергии, сколько раньше, – например из-за эрозии и вырубки леса[237].

В 2012 году мировое население перешагнуло отметку 7 миллиардов, а в феврале 2018-го – 7,6 миллиарда[238]. У моей семьи из пяти человек есть доступ примерно к тому же объему энергии, что была в распоряжении у землевладельца в античном Риме с 3000 рабов, или у английского землевладельца XIX века, у которого 1500 работников и 200 крупных, сильных лошадей[239]. Нашу цивилизацию толкает вперед количество энергии, которое соответствует четверти всей той энергии, которую имеющиеся на Земле растения улавливают от Солнца, – энергии, на которой работают все экосистемы планеты. Причина того, что мы тратим столько энергии, а планета по-прежнему зеленая и наполнена жизнью, в том, что мы не ограничиваемся лишь той энергией, что Солнце посылает нам каждый день. За последние 150 лет мы стали экспертами в вопросах применения древней солнечной энергии, накопившейся за несколько миллионов лет. 85 % энергии, сегодня проходящей сквозь нашу цивилизацию, родом из ископаемых источников энергии.

Общество, к которому мы стремимся

В прежнем обществе земледельцев было важно, чтобы почти все люди трудились на полях. В противном случае пищи окажется недостаточно. Выращиваемые растения улавливали энергию Солнца, а употребляя их в пищу, люди получали энергию, которую могли потратить на выращивание новых растений. Оставалось скромное количество энергии – оно шло на поддержание жизни немногочисленного правящего класса с воинами, священниками и прочими наделенными властью людьми.

Благодаря развитию инструментов, чтобы прокормить население, от мышц каждого человека требовалось меньше усилий. Многие люди получили возможность тратить энергию на другие занятия, а не только на сельское хозяйство. Кто-то стал специализироваться на ковке железа и изготовлении оружия и инструментов. Когда ими стали пользоваться земледельцы, у населения появилось больше еды, чем если бы кузнец рыл землю собственными руками. Таким образом, количество людей в полях уменьшилось на одного человека, а в целом еды стало больше. Благодаря избытку энергии появилось больше специалистов, что вновь привело к появлению новых методов выполнения большего количества полезной работы с помощью доступной энергии.

На сегодняшний день наша эффективность настолько выросла, что только пара процентов из нас трудится на производстве пищи. Избыток энергии и специализация заложили основы для безумно сложного общества со всеми присущими ему современными чертами, которые сегодня мы воспринимаем как должное: интернет, клубника посреди зимы, перелеты в другое полушарие и пересадка сердца[240].

Без энергии ничего не происходит. Поэтому наиважнейшая задача для каждого общества – добывать энергию и переводить ее в ту форму, которая пригодна для выполнения работы, например в топливо или электричество. Следующий пункт в списке приоритетов – он идет не первым – выращивание продуктов питания. Ведь для этой деятельности энергия тоже нужна[241].

Энергию, оставшуюся после того как общество обеспечило поставку энергии, произвело продукты питания и накормило ими население, можно потратить на образование. Передача знаний необходима для поддержания технологического уровня, достигнутого обществом, в противном случае избыток энергии начнет сокращаться. Образование также закладывает основы для дальнейшего технологического развития и еще более значительного переизбытка энергии.

Следующий пункт в списке приоритетов – медицина. Нам хочется, чтобы общество заботилось о своих членах, в том числе и когда работать они больше не способны. Благодаря значительному избытку энергии, имеющемуся у нас сегодня, мы в состоянии дать многим людям возможность работать врачами и медсестрами, а также укомплектовать больницы современным оборудованием и искать методы лечения болезней, чье количество постоянно растет.

Если мы спросим себя, благодаря чему жизнь стоит того, чтобы ее прожить, многие укажут в сторону искусства и культуры в широком понимании. Нам не хочется просто работать, чтобы выжить. Еще мы хотим играть в футбол, смотреть фильмы и театральные постановки и петь в хоре. Благодаря изобилию энергии сегодня нам хватает ее и на все это.