Уголь
31,7
0,97
Газификация угля
55,7
1,67
Распад легкой воды
28,5
1,16
Реактор на быстрых нейтронах
33,9
1,43
Термоядерный синтез (2000 г.)
45,2
1,92
Солнечный коллектор
490,0
20,90
Солнечные батареи
680,0
28,90
Благодаряископаемымтопливам и«химическойреволюции»XVIII-XIX столетий,ставшей реальностьюи инициированнойиспользованиемтепловых двигателейво время индустриальнойреволюции,человечествосделало большойшаг вперед попреодолениюограничений,связанных ссолнечнымиисточникамиэнергии. Однакодля глобальногоиспользованиячеловечествомископаемыетоплива имеютисторическиограниченноевремя жизни.Уголь этоспрессованныеостанки растений,и по этой причинеон являетсяисчерпаемымисточником.Нефть и природныйгаз, в отличиеот угля, не являютсяископаемымиокаменелостямив прямом смысле.Они образуютсяв естественныхусловиях влюбой частипланеты, гдесуществуютсоответствующиеусловия ипреобладающимхимическимпроцессомявляетсявосстановление,а не окисление.Без сомнения,сегодня глубоков земной коренепрерывноидут процессыобразованияновых месторожденийнефти и газа.Однако в долгосрочномплане длячеловечестваэтот источниктакже ограничени исчерпаем.Эти же общиерассужденияприменимы ик ядерномураспаду, покрайней мередо тех пор, покамы полагаемсяна извлечениеделящихсяматериаловиз земных руд.
Управляемыйтермоядерныйсинтез снимаетподобные ограничения.Водород заполняетвсю Вселенную,а получениедейтерия изсмеси изотоповводорода,существующихна Земле, ужерешенная проблема.Кроме этого,термоядерныйсинтез, по сравнениюс остальными, почти неограниченныйисточник энергиина Земле, и помере развитиятехнологиион станет абсолютнодостаточнымисточникомэнергии длявсех возможныхпрактическихцелей на тысячелетиявперед. Причрезвычайновысоких плотностяхпотока энергии,доступныхблагодаряразвитию управляемоготермоядерногосинтеза, созданныйдолжным образомпоток плазмысверхвысокойплотности можетбыть использовандля выработкигорючего дляобычных процессовслияния, к примерудля термоядерногосинтеза начистом водороде.Таким образом,по мере приближенияк экономическому«прорыву» впроизводствеэнергии науправляемыхтермоядерныхстанциях первогопоколения мыподходим кграни, за которойнаходятсянеограниченныеисточники«искусственнойэнергии».
Жить надеждами,возлагаемымина «возобновляемые»источникиэнергии, какэто предлагаетбывшый министрэнергетикиСША ДжеймсР.Шлезингери многие другиеиз той же фракции, это чистосамоубийственнаяполитика. Мыуже рассмотрелинекоторыеаспекты проблемыиспользования«биомассы»в качествезамены энергииатома и ископаемыхисточников.В случае жесолнечныхколлекторовили ячеек количествоэнергии, использованноеобществом приих производстве,превышает общееколичествоэнергии, собранноеза все времяработы этихустройств.Другими словами,энергетическаявыгода обществуза надежду наподобные устройстваявляетсяотрицательной.
Одна из основныхидей, иллюстрируемаяданными табл.2, это связьмежду эффективностьютепловогоисточника иуровнем температуры(или его эквивалентом),при которомэтот источникэнергии функционирует.Эта таблицавызывает воспоминанияо Сади Карно(1790-1837). Пока ученыепривержены«калориметрической»теории теплоты,кажется, чтосамое известноеутверждениеКарно объясняеттот факт, чтоболее дорогиепроцессы производстватепла могутсоревноватьсяс более дешевыми,если первыеработают призначительноболее высокихплотностяхпотока энергии,чем вторые.Однако самКарно чувствовалискусственность«калориметрической»теории и использовалее предположениятолько какудобное рабочеесредство вовремя написаниятрактата 1824 г.Окончательноеразвенчание«статистическойтеории теплоты»позже былопроведеноРиманом в егоработе 1859 г. «Ораспространенииплоских воздушныхволн конечнойамплитуды»,являющейсяодним из наиболееважных источников,использованныхв методе Ларуша-Римана.Лорд Рейли(1843-1919) был однимиз тех, ктоподчеркивал(еще в 1890 гг.), чтоесли работаРимана 1859 г.подтвердится,то будет опровергнутався статистическаягазовая теория.Позже работыгерманскихученых экспериментальноподтвердилиправоту Римана.Данному трудуРимана в связис вопросамивнутреннегостроения электронатакже был обязанпрофессор ЭрвинШредингер(1887-1961). Таким образом,за данными изТабл.2стоит нечтобольшее, чемто, что когда-либоможно было быполучить врамках калориметрическойтеории теплоты.
Это касаетсятого интересногофеномена, накоторый мыссылались ранеев этой книге, случая, когдавсего лишьчасть общейэнергии, подаваемойпроцессу, выполняет(благодарятому, что онапередаетсяпотоком значительноболее высокойплотности)больше работы,чемвсяподаваемаяэнергия, еслипоследняяиспользоваласьпри значительноболее низкихплотностяхпотока энергии.
Этот феномен,в частности,включает такжеи ситуации, вкоторых химическаяреакция неможет начатьсядо тех пор, покаона не инициируетсянеким потокомэнергии минимальнойплотности.Конечно, существуетмножествоаналогичныхслучаев. Всеони связаныс идеей, котораябудет развитадалее в этойкниге, но самаэта идея значительноглубже, чемможно предположитьиз этих простыхпримеров.
Примечания
[«]«Единство Закона», passim.
[«] Оценочные данные подобраны из исследования Уве Парпарта Хенке.
[«] Приблизительная реконструкция этого путешествия по описанию из «Одиссеи» была предпринята в 1978 г. исследователями античной Греции. Оснащение должно было включать в себя корабль типа длинных судов викингов, которые действительно строились в Средиземноморье во втором тысячелетии до н.э. «Дух корабля» сильно напоминает магнитный компас, который, вполне вероятно, существовал в то время, но было бы неуместно обсуждать здесь детальные причины этой возможности.
[«] Первые исторические сведения, которые похожи на описание настоящего примитивного общества охотников и собирателей, появляются в отчете Диодора Сицилийского (римского историка 1 столетия до н.э.) в отношении народа Атласа жителей плодородного региона современного Марокко вблизи Гибралтарского пролива. Они утверждали, что в то время, когда приморской культурой был основан урбанистический центр, их древние предки были грубыми охотниками и собирателями. Пришельцы и обучили это туземное население сельскому хозяйству. Согласно диалогам Платона, это была культура «Атлантиды». Династические имена этого общества соответствуют додинастическим именам Египта самого раннего периода. То, что антропологами часто классифицируется как культуры охотников и собирателей, не являются строго «примитивными» обществами, а скорее результатом распада и вырождения обществ с относительно более высоким уровнем культуры.
Глава3. ТЕРМОДИНАМИКАПОЛИТИЧЕСКОЙЭКОНОМИИ
Общаясь спризнаннойпрофессуройи другими «жрецами»науки, частоприходитсясталкиватьсясо ссылкамина один (илинесколько) изтрех так называемых«законовтермодинамики».Если вы не изтех ленивцев,которые никогдане оспариваютдостоверностьутверждений,предлагаемыхучебниками*,словарями иэнциклопедиями,то небольшоеисследованиеисточниковпоявления этих«законов»обнаружит, чтоиспользованноев данном случаепонятие «закон»имеет скореедекларативный,чем научныйхарактер. Эти«законы» являютсяраспространениемпроизвольного,принадлежащегоаристотельскойшколе понятияэнергии (energeia)на прикладнуюматематическуюфизику на протяжении2-й половиныXIX века благодаряусилиям такихличностей, какКлаузиус, Гельмгольц,Максвелл инесчастныйБольцман [1].Три «законатермодинамики»не простопроизвольны.Их ошибочностьсо всей убедительностьюбыла доказанаеще ИоганномКеплером, застолетия доих формулировки.
Хотя рассмотрениеиспользуемыхдоказательствмы проведемнесколькопозже, хотелосьбы осветитьсуть проблемыуже сейчас, длятого чтобыпредупредитьчитателя опредварительномхарактереиллюстративнойдискуссии, вкоторую мыпогружаемсяна данном этапе.Так же, как и уСади Карно,первоначальноеопределениефеномена теплотыиспользуетизмерениетеплоты с помощьюпростой арифметическойтемпературнойшкалы. В первомприближениитеплота измеряетсякак количествотепла, получаемогоиз работы инеобходимогодля повышениятемпературыобъекта на одинградус по шкалеЦельсия илиФаренгейта.Затем, будучипоследовательными,измеряем превращениетеплоты в работукак расходованиеколичестватеплоты, косвенноизмеряемоепо падениютемпературы.Нет ничегоошибочногов использованииэтого наборапредположений,если учестьчисто предварительныйхарактер описанияявления и еслимы так же, каки Сади Карно,будем относитьсяк ним осмотрительно.Эти допущенияполезны лишьдля первогоприближения,но, по-видимому,ошибочны, еслииспользуютсяза его границами.В этом разделемы ограничимнаше вниманиелишь первичнымприближением.
Итак, изложимсуть этогоподхода. Разделимобщий потокэнергии на двеосновных части.Та часть производимойэнергии, которуюдолжен использоватьсам процесс,чтобы избежать«деградации»,называетсяэнергиейсистемы.Термин «деградация»(«скатывание»)был введенНьютоном ииспользовалсяпри обсуждениивзглядов Ньютонав перепискемежду Лейбницеми Клар-ком.«Скатывание» это образ,соответствующийослаблениюзаведеннойпружины часовогомеханизма.Именно в этом историческиекорни определенияэнтропиив общей механике.Считается, чтоэнергия системывключает затратына выполнениеработы, связаннойс трением, Тепловымипотерями и т.п.Если какая-точасть потокаэнергии остаетсяпосле вычитаниянеобходимойэнергии системы,то эта оставшаясячасть называетсясвободнойэнергией.
Давайте представим(в порядкепервоначальногоприближения),что экономическиепроцессы имеютформу описанныхвыше самоподдерживающихся,объединенныхагроиндустриальныхпредприятий.Для изученияподобногоагропромышленногопредприятияс термодинамическойточки зрениямы должны рассмотретьименно закрытуютермодинамическуюсистему. Приэтом все источникии места потребленияэнергии находятсявнутри рассматриваемойсистемы.
В таком случаеэнергия системыбудет соответствоватьиздержкам и