Авторы: Джастин Роулатт и Лоуренс Найт
Энергия сыграла центральную роль в развитии человека как вида — от первых людей, которые растирали палочки, чтобы добыть огонь, до ископаемого топлива, которое стало движущей силой промышленной революции. Но то, как мы добываем энергию для нашего общества, также создало самую большую проблему человечества. Для ее решения потребуется вся наша изобретательность.
Энергия — ключ к мировому господству человечества.
Это не только реактивное топливо, которое позволяет нам за несколько часов пересекать целые континенты, или бомбы, которые мы создаем, чтобы обратить в пыль целые города, но и огромное количество энергии, которую мы все используем каждый день.
Подумайте вот о чем: для поддержания метаболизма человеку требуется примерно столько же энергии, сколько старомодной лампе накаливания — около 90 ватт (джоулей в секунду).
Но средний человек в развитой стране потребляет в 100 раз больше, если добавить энергию, необходимую для передвижения, строительства и отопления домов, выращивания пищи и всего остального, чем занимается наш вид.
Средний американец, например, потребляет около 10 000 ватт.
Эта разница многое говорит о нас — нашей биологии, нашей цивилизации и невероятно богатом образе жизни, который мы ведем — по сравнению с другими животными. Потому что, в отличие от практически всех других существ на Земле, мы, люди, используем энергию не только для своего метаболизма.
Мы – существа огня.
Исключительные отношения человечества с энергией начались сотни тысяч лет назад, когда мы открыли огонь. Огонь не просто согревал нас, защищал от хищников и дал нам новый инструмент для охоты. Многие антропологи считают, что огонь фактически изменил нашу биологию.
«Все, что позволяет организму более эффективно получать энергию, оказывает огромное влияние на эволюционную траекторию этого организма», — объясняет профессор Рейчел Кармоди из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. Она считает, что решающим событием стало приготовление пищи: оно преобразует энергию, получаемую из продуктов.
Углеводы, белки и липиды, обеспечивающие наш организм питанием, распутываются и раскрываются при нагревании. Таким образом, нашим пищеварительным ферментам становится легче эффективно выполнять свою работу, извлекать больше калорий быстрее, чем если бы мы ели пищу сырой.
Можно назвать это способом «предварительного переваривания» пищи.
Профессор Кармоди и ее коллеги считают, что дополнительная энергия позволила нам развить маленькие толстые кишки и относительно большие энергоемкие мозги, которые отличают нас от приматов. А когда наш мозг начал расти, возникла положительная обратная связь.
Благодаря большему мозгу мы стали лучше охотиться и добывать пищу. И придумали больше способов получить калории, содержащиеся в нашей пище: растолочь ее камнем, измельчить в порошок, просто дать ей подгнить, и, конечно, поджарить на огне.
Таким образом, мы еще больше увеличили поступление энергии в наши тела. Это позволило нам развить еще более умный мозг, и последующий добродетельный круг вывел наш мозг в лидеры.
На протяжении сотен тысяч лет климат постоянно менялся, ледниковые щиты то наступали, то отступали по всему северному полушарию. Последний ледниковый период закончился около 12 000 лет назад. Глобальные температуры быстро повысились, а затем стабилизировались, и человечество приступило к следующей энергетической трансформации. Это была революция, в результате которой мир достигнет беспрецедентного уровня технологических изменений.
«В течение 2 000 лет по всему миру, в Китае, на Ближнем Востоке, в Южной Америке, в Мезоамерике, люди одомашнили сельскохозяйственные культуры» — рассказывает доктор Роберт Беттингер из Калифорнийского университета в Дэвисе.
По его мнению, выращивание сельскохозяйственных культур было практически невозможным во время ледникового периода, но новый более теплый климат, в сочетании с большим повышением уровня углекислого газа (CO2), оказался очень благоприятным для жизни растений. Это потребовало огромных затрат человеческой энергии в виде тяжелого, изнурительного труда. Но взамен наши предки получили гораздо более обильное и надежное питание.
Задумайтесь на минуту о том, что вы делаете, когда выращиваете урожай. Поля действуют как своего рода солнечные батареи, но вместо того, чтобы производить электричество, они превращают солнечные лучи в пакеты легко усваиваемой химической энергии. Прежде всего, это зерновые культуры — одомашненные злаки, такие как пшеница, кукуруза и рис, действуют как своего рода хранимая энергетическая валюта.
Вы можете хранить ее в силосной яме, чтобы потреблять по своему усмотрению в зимние месяцы. Или можно везти её на рынок, чтобы торговать с другими. Или вложить её в посев следующего урожая. Или в откорм животных, которые могут превратить эту энергию в мясо, молоко или тягловую силу.
По мере того, как проходили века, животные и растения, одомашненные в разных местах, объединялись в некий сельскохозяйственный пакет, говорит Мелинда Зедер, археолог, изучающая развитие пастушеского земледелия в Смитсоновском институте. Посевы кормили животных. Животные обрабатывали землю. Их навоз питал посевы. И, как говорит доктор Зедер, в комплексе они обеспечивали гораздо более надежный и обильный источник пищи.
Больше еды — больше людей, которые могли осваивать новые территории и развивать новые технологии, позволяющие производить еще больше еды. Это был еще один замкнутый круг, но на этот раз он подпитывался солнечной энергией, полученной в результате сельскохозяйственной деятельности.
Избыток энергии, который создавался в результате, позволял нам кормить гораздо большее население, и, более того, не всем нужно было заниматься сельским хозяйством. Люди могли специализироваться на изготовлении инструментов, строительстве домов, выплавке металлов или, если уж на то пошло, указывать другим людям, что им делать. Развивалась цивилизация, а вместе с ней и фундаментальные изменения в отношениях между людьми.
В сообществах охотников-собирателей ресурсы распределяются поровну. В земледельческих сообществах, напротив, может возникнуть глубокое неравенство. Те, кто долго работал в поле, естественно, хотели запастись зерном. И тогда те, у кого было металлическое оружие, получали долю от этих хранилищ в виде налогов. Фактически, в течение тысяч лет уровень жизни подавляющего большинства людей на Земле существенно не повышался, несмотря на обильность сельского хозяйства.
«Общества охотников-собирателей были первоначальным зажиточным обществом», — говорит Клэр Уолтон, археолог-резидент древней фермы Бутсер в Хэмпшире. «Они тратили около 20 часов в неделю на то, что можно назвать правильным трудом».
Для сравнения, фермер эпохи неолита, железного века, римский или саксонский фермер тратил, по крайней мере, вдвое больше времени. Только короли и дворяне вели обеспеченный, неторопливый образ жизни, которым сегодня наслаждается все большее число людей. Чтобы достичь этого, потребовался взрывной сдвиг в использовании энергии, причем ископаемого топлива.
К XVIII веку наши все более густонаселенные общества начали упираться в пределы возможностей энергии, обеспечиваемой ежедневным притоком солнечных лучей. Надвигалась мальтузианская катастрофа. Как мы сможем выращивать пищу достаточно быстро, чтобы прокормить все эти рты? Или добывать древесину, чтобы построить все наши дома и корабли, а также уголь для выплавки всех наших металлических инструментов?
Поэтому мы стали обращаться к черному камню, который можно было добывать и сжигать в практически неограниченных количествах. Уголь содержит солнечную энергию, улавливаемую в течение миллионов лет окаменевшими лесами.
В 20-м веке на смену черному материалу пришли еще более богатые геологические кладовые фотосинтетической энергии — нефть и природный газ. А с ними стали возможны все виды новой деятельности.
Ископаемое топливо не только было в изобилии. Оно также обеспечивало все более богатые источники энергии, освобождая нас от зависимости от животных. Сначала появились паровые двигатели, превращающие тепло угля в движение. Затем двигатель внутреннего сгорания. Затем реактивный двигатель.
«Лошадь может дать только одну лошадиную силу», — объясняет Пол Уорд, историк окружающей среды из Кембриджского университета. «Сейчас у нас есть промышленные машины, которые могут дать вам десятки тысяч лошадиных сил, а на пределе возможностей — ракета Saturn V: 160 миллионов лошадиных сил, способных вывести вас с орбиты Земли».
Ископаемое топливо питает не только наши автомобили. Около 5% мирового запаса природного газа используется, например, для создания удобрений на основе аммиака, без которого половина населения Земли голодала бы. На превращение железа в сталь расходуется 13% мирового производства угля. 8% мировых выбросов CO2 приходится на бетон.
Но сжигание ископаемого топлива оказало невероятное влияние на наш уровень жизни. Со времен промышленной революции мы стали выше и здоровее, наша продолжительность жизни значительно увеличилась, а в развитых странах мира мы в среднем живем в 30–40 раз лучше. И все это благодаря энергетической революции, вызванной ископаемым топливом, утверждает Вацлав Смил из Университета Манитобы в Канаде, известный эксперт по роли энергии в нашем обществе.
«Без ископаемого топлива не будет ни быстрого массового транспорта, ни полетов, ни производства продуктов питания с избыточным потреблением, ни сотового телефона, сделанного в Китае и доставленного в Саутгемптон гигантским контейнеровозом с 20 000 контейнеров. Все это — ископаемое топливо».
Мы живем в обществе ископаемого топлива.
Но хотя оно позволило всё большему числу людей отказаться от тяжёлого труда в поле, создало нашу глобальную экономику и высокий уровень жизни, катастрофическое изменение климата, которое оно порождает, грозит разрушить это общество. Как два века назад мы достигли пределов возможностей сельского хозяйства, так и сейчас глобальное потепление накладывает ограничения на возможности угля, нефти и газа.
Это создало величайшую проблему, с которой когда-либо сталкивалось человеческое общество, — необходимость возврата к ежедневному притоку энергии от Солнца для удовлетворения огромных энергетических потребностей более восьми миллиардов человек.
Оригинал: BBC
