Приведу еще один известный пример, иллюстрирующий то, что энергия низкого качества не всегда впрок. Гидроэлектростанции долгое время рассматривали как почти даровой источник энергии и не учитывали низкое качество энергии течения равнинных рек. Потом оказалось, что использование, например, для производства сельскохозяйственных продуктов лугов, залитых водохранилищами, позволяет получить больше выгоды, чем от гидроэлектроэнергии. Это не говоря уже об огромных экологических и нравственных потерях при таком обращении с природой.
Тот факт, что энергия низкого качества человечеству не очень нужна, приводит к простой мысли, не вполне осознанной общественным мнением,— известные экологические проблемы (загрязнение окружающей среды и истощение энергетических ресурсов) являются всего лишь следствием более общей опасности. Эта опасность определяется тем, что в результате деятельности человечества происходит ускоренная деградация качества энергии, имеющейся в его распоряжении. Грубо говоря, деятельность человеческого общества в настоящее время является мощным каналом релаксации биосферы к тепловой смерти.
До сих пор преобладает мнение, что если энергии будет достаточно (например, будут построены термоядерные электростанции), то с ее помощью будут решены и экологические проблемы. При этом упускается из виду, что для исправления ошибок неразумного хозяйствования надо не просто много энергии, а много энергии высокого качества. Где взять такую энергию, пока не ясно. Ведь если даже будут построены термоядерные электростанции на основе более разумных, чем обсуждаемые сейчас, энергетических циклов, то нет гарантии, что они не создадут больше экологических проблем, чем помогут решить. Таким образом, закон возрастания энтропии существенно ограничивает возможности человечества по части удовлетворения своих прихотей. К таким прихотям относится, в частности, безудержное производство военной техники и боеприпасов. Это производство опасно не только потенциальной возможностью их использования, и не только тем, что военные заводы, как правило, игнорируют экологические ограничения. Большая опасность таится в растрате высококачественной энергии на огромное количество продукции, которая в лучшем случае применяться не будет.
Пока человечество не совсем готово к практическому противодействию имеющимся деградационным тенденциям. Более того, так называемые цивилизованные страны вносят подавляющий вклад в перевод качественных энергоресурсов в тепло. Нет общей стратегии сбережения энергоресурсов Земли. Не продуман комплексные производственные циклы, в которых качество потребляемой энергии терялось бы не сразу, а постепенно на производство более качественной и более 1 нужной продукции. Конечно, жизнь заставит рано или поздно задуматься над тем, как избежать надвигающейся катастрофы. Но лучше рано, чем поздно.
Живые объекты
Мне кажется, что основанием для оптимизма является то, что закон возрастания энтропии может нарушаться. Нарушается он в живых объектах. Это видно было бы из того, что (в отличие от косной материи, следующей закону возрастание энтропии) живые объекты по мере развития образуют все более сложные структуры, обладающие все большей памятью.
Качественное усложнение в результате эволюции живой природы можно проиллюстрировать известными всем примерами. Так, в бактериях информация содержится лишь на клеточном уровне и отдельные бактерии, по-видимому, способны к обучению. Теплокровные животные способны учиться и обучать. Человек же способен к выработке качественно новой информации. Для сравнения он использует не только свой мозг, но и обращается к «внешние устройствам» — библиотекам. Люди организуются в большие коллективы не только для того, чтобы вместе добывать хлеб насущный, но и для того, чтобы обмениваться информацией, вырабатывать новую и передавать се последующим поколениям.
На мой взгляд такое развитие не может быть объяснено лишь на основе законов взаимодействия атомов в живом объекте, как и закон возрастания энтропии косной материи не может быть следствием лишь динамических уравнений движения микрочастиц. (Подробнее об этом см. литературу в сноске 1.) Более того, естественный отбор в процессе эволюции живой природы играет, скорее всего, роль не организующего, а стохастизирующего воздействия, приводящее.
деградации живых объектов. Он, однако, необходим для стимулирования развития, подобно тому, как для высвобождения энергии в тепловой машине требуется холодильник. Тем не менее для развития живых организмов в первую очередь необходимо (подобно нагревателю в тепловой машине) организующее воздействие, внешнее по отношению к законам взаимодействия микрочастиц.
Сейчас господствует другая точка зрения на природу живых объектов. Живые организмы считаются просто образованиями, сильно отклоненными от термодинамического равновесия,—диссипативными структурами (Н. Пригожин), существующими за счет притока и оттока энергии и вырабатывающими энтропию внутри себя. В таком случае живые организмы были бы не чем иным, как более изощренным каналом деградации поступающей в них энергии. Тогда ни будущее было бы безнадежным.
Действительно, если рассматривать, например, человека в отрыве от сознательной деятельности, то его существование приводит лишь к деградации протекающей через него энергии. Он потребляет с пищей не только энергию (калории), но и необходимые для жизнедеятельности органические продукта пониженной относительно окружающей среды энтропией. (Это глубокое соображение высказал Шредингер).
Однако если созидательную деятельность учесть, то ситуация может оказаться иной. Приведу простой пример. Созданные человеком электронные приборы (телевизоры и т. п.) не могли возникнуть сами по себе как случайная комбинация атомов или в результате действия стихийных сил (дождя, ветра и т. п.) Значит, созидательная деятельность человека противостоит возрастанию энтропию в неживой природе. Мои надежды на преодоление тенденции современной цивилизации к деградации связаны с тем, что человеческая деятельность будет в дальнейшем носить более разумный характер.
Заключение
Я не призываю вернуться в прошлое и отказаться от промышленного производства. Это невозможно, да и противоречит логике развития живой природы. Живые организмы постоянно усложнялись так, чтобы более простые из них служили средством или материалом для развития более сложных. Этот процесс, по-видимому, продолжится, хотя не вполне ясно как. На данном этапе и на Земле человечество действительно является высшей точкой развития живой природы. Нс ясно, однако, является ли оно венцом творения или передаст эстафету новому виду живых существ. Возможно, качественно новой ступенью развития будет формирование ясно выраженного разумного коллективного сознания.
На мой взгляд в любом случае увеличение количества энергии, потребляемой обществом, должно смениться улучшением использования качества энергии. Прежде всего должно прекратиться растранжирование высококачественной энергии. Может быть, общество осознает, что энергия органических соединений, накопленная за время существования жизни на Земле, не бесконечна и может быть не переведена в тепло путем сжигания, а использования более разумно (Менделеев).
Кроме того, если не ожидать расслабленно конца человеческого рода, надо искать источники высококачественной энергии для дальнейшего развития. Не так давно предполагали, что необходимые источники энергии найдутся в космосе. Однако даже если это и так, то для освоения космического пространства до стадии самообеспечивающихся колоний может не хватить запасенной на Земле высококачественной энергии, которая при неудачном стечении обстоятельств будет растранжирена неразумным хозяйствованием.
Разумеется, противодействие процессу деградации энергии на нашей планете может быть эффективным лишь при более разумной организации общества. Однако вопрос о целесообразном общественном устройстве находится, по-видимому, за пределами методов точных наук.
[1] Подробнее см. Яковленко С. И. «Об организующем и разрушающем (стохастизующем) воздействиях в Природою/Вопросы философии, 1992, № 2. С. 141—144, «Внешняя стохастизация макросистемы и дискретность состояний микрообъектов»//Вопросы философии, 1993. NS II, С. 152—158.
[2] Об этом я подробнее рассказал в работах: Яковленко С. И. «Термоядерная электростанция и вопросы качества энергии»//Препринт ИОФРАН. № 10. 1992; «Термоядерная электростанция— «вечный двигатель»?»//3нание— сила, 1992. № 9. С. II—21.
[3] Об этом см. в обзоре Гервидса В. И., Жидком А. Г., Марченко В. С. и Яковленко С. И. Кинетика излучения многозарядных ионов в термоядерной плазме./В кн.: Вопросы теории плазмы. Вып. 12. Под ред. Б. Б. Кадомцева. М., Энергоатомиздат, 1982. С. 193.