Вот откуда в конечном счете берется та энергия, которая движет поезда и самолеты, освещает и обогревает наши дома, которая, как кровь, бежит по электропроводам, газопроводам, нефтепроводам, которая поддерживает жизнь всего сущего на Земле, которая необходима, чтобы работать, дышать, говорить…
Звено за звеном мы проходили по цепочке преобразований энергии и, наконец, добрались до того центрального склада, в котором она хранится. Но это, конечно, не означает, что мы не имеем права снова задать все тот же стандартный вопрос: «А откуда она там взялась?»
Ну что же! Наука не отрицает того, что еще есть много вопросов, на которые пока ответить нельзя.
А для нас в этой книге первостепенное значение имеет лишь тот вывод, что энергию нельзя уничтожить и нельзя получить из ничего. Ее можно только добывать и преобразовывать из одного вида в другой.
Если бы энергию, которую человек получает с пищей, удалось измерить обычным электросчетчиком, то ее величина оказалась бы в среднем равной всего 4–5 киловатт-часам в сутки. Это все, чем располагает человек для того, чтобы жить и работать.
А если тем же электросчетчиком измерить всю энергию, которая расходуется на заводах и фабриках, на транспорте и в сельском хозяйстве, на освещение и отопление, на обслуживание всех бытовых нужд человека, то выяснится, что в среднем на каждого жителя земного шара, трудоспособного и нетрудоспособного, приходится около 30 киловатт-часов в сутки, то есть в 10 раз больше того, чем человек располагал бы, работая, образно говоря, голыми руками. Энергия, добываемая человеком, уже сегодня буквально удесятеряет его силы.
Больше четырех пятых мирового потребления энергия дают уголь, нефть, газ, торф. Их запасы из года в год истощаются. А что будет завтра, когда энергии понадобится втрое, вдесятеро и в сто раз больше, чем сегодня? Ведь наступит время, когда запасов ископаемого топлива уже не будет хватать?
Конечно, каждый человек по отдельности может об этом не думать, успокаивая себя соображением «на мой век энергии хватит». Но человечество в целом об этом думать обязано. И пожалуй, уже сейчас можно сказать, что истощения энергетических запасов бояться не стоит.
Ведь мы пока используем самую ничтожную их долю. Подсчитано, например, что лучистая энергия, получаемая Землей от Солнца в течение года, в 20 тысяч раз больше, чем дают за это же время все используемые в настоящее время источники энергии. А наша солнечная система не больше, чем пылинка в одном из дальних углов Галактики. И та, в свою очередь, не больше пылинки во вселенной. В пределах нашей Галактики и за ее рубежом хранятся и циркулируют такие количества энергии, что даже привыкшие к непостижимо большим числам астрономы поражаются их громадности.
Так, например, где-то в «окрестности» созвездия лебедя они обнаружили две столкнувшиеся галактики. Эти галактики находятся от нас на расстоянии 200 миллионов световых лет[1], и сфотографировать их удается только с помощью самых сильных телескопов. Вместе с тем энергии, излучаемой ими всего лишь в одну секунду, хватило бы всему населению Земли на ближайшую тысячу миллиардов лет!
Энергетических автоматов, которые будут добывать и преобразовывать энергию для наших далеких потомков, используя, может быть, самые удивительные способы, пока еще нет. Но уже сейчас наряду с привычными энергетическими установками появляются новые — основанные на прямом использовании ядерной и солнечной энергии. Сегодня доля этих источников в общем балансе энергии ничтожна. И тем не менее они дают представление об энергетике ближайшего будущего. Именно ближайшего будущего! Созданная в США государственная комиссия по атомной энергии не так давно сообщила, что, по ее подсчетам, к концу XX века половину электрической энергии будут поставлять атомные реакторы, а через сто лет ими будет производиться почти вся электроэнергия, которой тогда понадобится во много раз больше, чем сейчас.
Добыча энергии, создание машин для ее преобразования составляют гигантскую задачу, которую решало человечество с того момента, как наш далекий предок взял в руки первое орудие, решает сейчас и будет решать до тех пор, пока оно существует.
Люди любят сказки. Сказки занимательны, и у них, как правило, хороший конец. Поэтому сказками полны не только детские книжки. Они встречаются в библии, в «трудах» схоластов и богословов, в популярной литературе. Есть много сказок на научные и технические темы.
В древних рукописях «точно» установлено, что ковчег, построенный библейским Ноем, был длиной свыше 160 метров и имел водоизмещение 18 тысяч тонн. По тем же данным, этот корабль был спущен на воду две с половиной тысячи лет назад. Подробности, связанные с определением размеров такого гигантского корабля, его оснасткой и тому подобные, в этих рукописях благоразумно опускаются.
В сказках на научные и технические темы изобретения и открытия часто представляются как результат счастливого совпадения различных обстоятельств.
Переходит из книжки в книжку забавная сказка о том, как великий грек Архимед открыл «закон Архимеда», погрузившись в ванну. Авторы книжек украшают эту сказку разными подробностями. Но из этих подробностей вы не узнаете, что во времена Архимеда у греков был изрядный флот и они уже прекрасно знали главные факты, касающиеся плавучести кораблей. Все те явления, которые Архимед мог узнать, погрузившись в ванну, в то время уже были хорошо известны.
А миф о том, как Ньютон открыл закон тяготения? В изложении его племянницы он выглядит так. Однажды Ньютон сидел в саду, погруженный в глубокие думы. Неожиданно его мысли были прерваны шумом упавшего яблока. Размышления по поводу этого события в дальнейшем привели Ньютона к установлению величайшего закона природы — закона всемирного тяготения. Можно ли сомневаться в том, что и без исторического яблока он сделал бы свое великое открытие?
А вот сказка об изобретении паровой машины Джемсом Уаттом. Однажды опекавшая его тетка, уйдя из дома, поручила маленькому Джемсу присмотр за горшком, в котором варился суп. Но мальчик так увлекся видом танцующей крышки кипящего горшка, что забыл о поручении, и в результате суп выкипел. Возвратившись тетка, конечно, основательно пробрала племянника за небрежность и ротозейство, но тем не менее сделанное мальчиком наблюдение — вид крышки, беспрерывно танцующей под влиянием вырывающейся струи — послужило основанием для построения впоследствии модели паровой машины.
Вряд ли имеет смысл сейчас обсуждать, что было бы, если бы тетя Уатта сама наблюдала за горшком, а Меленький Джемс бегал в это время по двору. Вряд ли кто-нибудь будет утверждать, что в этом случае паровую машину изобрел бы не Уатт, а его тетя.
Но уж если попытаться рассматривать изобретение или открытие как случайное событие, то нужно прежде всего правильно представлять себе смысл, который вкладывается в это понятие.
На миллионы билетов денежно-вещевой лотереи приходится несколько выигрышей, дающих право на получение легкового автомобиля «Москвич». И у каждого, кто покупает лотерейный билет, теплится надежда. Он твердо знает, что кто-то обязательно выиграет автомобиль, и надеется, что этим счастливым «кто-то» будет он сам. Может ли произойти такое случайное событие? Каждый ответит: «Да, может». Вопрос только в том, какова вероятность такого события. Вероятность выиграть ту или иную вещь по лотерейному билету легко вычислить, зная условия лотереи, но не это для нас сейчас важно. Главное, что каждое случайное событие в то же самое время является иногда более, иногда менее, но все же вероятным событием.
В обыденной жизни часто говорят: «Произошло невероятное событие». Это одно из преувеличений, к которым вообще склонны люди, не говоря о том, что такая фраза бессмысленна сама по себе.
Может случиться какое-либо маловероятное событие; невероятное событие вообще произойти не может. Можно ли выиграть по лотерейному билету живого слона, если его нет в списке выигрышей? Можно ли, сложив на бумажке два семизначных числа, получить в ответе бутерброд с маслом? Мог ли изобрести паровую машину полмиллиона лет назад наш далекий предок, который проводил свой обеденный перерыв у костра, с аппетитом уплетая кусок сырого мяса? Все эти события можно смело отнести к разряду невероятных.
Первый человек в вопросах творчества и изобретательства был почти полным профаном. Он стоял у самых истоков того необозримого потока идей, благодаря которому человек стал тем, что он есть сейчас.
Сейчас точно неизвестно, сколько времени понадобилось нашему предку, чтобы обзавестись палкой с привязанным к ней булыжником, рыболовным крючком, копьем, но, уж во всяком случае, история каждого из этих теперь анонимных изобретений длилась, не одну тысячу лет.
Да, собственно говоря, какой с него спрос, если он должен был целый день охотиться, искать жуков и червей, собирать орехи и ягоды. Те 4–5 киловатт-часов энергии, которые он получал с пищей, почти полностью уходили на ее добывание. И так круглый год; на изобретательство у него оставалось совсем мало времени.
Но все же постепенно квалификация рода человеческого повышалась. Все чаще появлялись важные изобретения и открытия. Большинство из них касалось новых источников энергии и новых способов ее использования.
Около десяти тысяч лет назад люди научились разводить домашних животных, которые работали на человека, служили ему пищей и существенно пополняли запас его энергии.
Но, как в сказке о рыбаке и золотой рыбке, потребности человека всегда превышают его возможности. Для удовлетворения все возрастающей нужды в энергии человек изобрел парус и водяное колесо. С помощью паруса энергия ветра передаваясь кораблю, а через водяное колесо энергия движущейся воды передавалась мельничным жерновам.
Впервые энергия, хранящаяся и циркулирующая в окружающем нас мире, была использована для целенаправленного действия, без непосредственного участия живого организма; впервые цепочка передачи энергии была полностью механизирована.