УКРАЇНА У НАСТУПНІ СТО РОКІВ. ЕНЕРГІЯ, МАТЕРІЯ ТА ЕНТРОПІЯ
Олександр Александрович, Цензор.нет, жовтень 2022
ЕНЕРГІЯ, МАТЕРІЯ ТА ЕНТРОПІЯ
У розділі про надужиток і нестачу ми говорили про ці два явища застосовні до всього так би мовити "сущого". Ніщо ліпше не кваліфікує це "суще" як вираження матерії і енергії.
В науці існує захоплива гіпотеза про те, що початку й кінця Всесвіту ніколи не було і не буде, тому що він перманентно і хвилеподібно розпросторюється з однієї цяточки і за якусь квадрильйонну кількість років знову згортається назад у цю ж цяточку, після чого цей веселий розгардіяш або по-науковому космогонія й есхатологія повторюються знову. Ця цяточка або це велике Ніщо є безконечно стиснутим згустком енергії і матерії. А процес повторного створення і руйнації нагадує Вселенське дихання або, даруйте, День Бабака. Звісно, тут одразу виникає запитання: хтó дав той перший імпульс, чúя рука піднесла блискітку, щоби запустити цей вічний маятник? Друге доречне запитання про те, а чи всі наступні "дихання" ідентичні першому? Відповідь на них ми делікатно залишимо теософам і космологам…
Для наших же цілей важливо згадати пару законів термодинаміки. Тут мається на увазі не лише відомий багатьом постулат про те, що енергія не виникає з нічого і не щезає в нікуди, але й ту обставину, що всілякій енергії властива ентропія, а саме схильність з часом розсіюватися, переходити у стан хаосу. Коли кажуть, що якийсь предмет або явище має малу ентропію, це значить, що є багато доступної енергії, аби виконати якусь роботу; і навпаки, велика ентропія передбачає мізерну кількість доступної енергії. Як виявилося, поняття ентропії властиве і матерії; і це не дивно, якщо згадати формулу, що Е=мс2. Нинішній Всесвіт наразі продовжує розширюватися, тобто його ентропія невпинно зростає, а отже все менше маємо доступної енергії й матерії; тобто вони нікуди не поділися, але їх все важче опанувати, використати, "схопити за бороду". За аналогією: неприбрана, а тим паче необжита оселя сама по собі ніколи не стане охайною; радше навпаки, у ній з часом заведуться щурі і павуки, облупиться штукатурка, розіб’ються шибки і зогниє підлога; бо така у неї ентропія.
Відтак, розглядаючи дію цього ентропічного механізму в межах нашої планети, стверджуємо, що і на Землі так само з плином часу все важче осідлати енергію і ресурси, за винятком відносно довготривалої і безплатної енергії Сонця. Проте спостерігаємо один цікавий нюанс: як виявилося, біосфера здатна пручатися ентропії (ось вона, прибиральниця оселі!). Вона її хоч не скасовує, не зупиняє і не поборює, але принаймні серйозно сповільнює. Ентропія як збільшення непоправних втрат з плином часу енергії і матерії справедлива для всього неорганічного світу і лише частково для органічного, до якого зараховуємо земну флору і фавну. Живі організми опираються ентропії завдяки тому, що конвертують доступну енергію у відходи. Нежива природа не має такої здатности, в неї немає власного метаболізму. Жива матерія має свою природну циклічність, а нежива немає. Жива природа може самостійно і повноцінно регенеруватися, а нежива не може. Таким чином настане час, коли люди не матимуть жодних инших доступних природних ресурсів для забезпечення свого існування, окрім инших живих організмів. Иншими словами, неможливо спіймати розсіяну енергію або запхати мінеральні ресурси назад в їхню первинну руду чи рециклювати їх безкінечно. Але людина може відносно безкінечно користуватися безплатним фотосинтезом, тобто годуватися рослинами і, оскільки рослини є харчем для тварин, то годуватися і тваринами. Відтак, для виживання людини необхідно перш за все не порушувати цей природний цикл життя на Землі. Золото чи нафта коли-небудь обов’язково закінчаться, матеріально подрібняться або трансформуються й енергетично розпорошаться. А кульбаба чи ховрашок як ботанічний чи зоологічний вид теоретично можуть існувати вічно, принаймні поки світить Сонце.
Ще одне цікаве спостереження стосується того, що фотосинтез наразі є єдиним відомим нам явищем, при якому енергія перетворюється на матерію. Звісно, для росту рослин використовуються не тільки фотони світла, але й цілком матеріальні інгредієнти, як то вуглекислий газ, вода, ґрунт, добрива. Але досі ніхто ще не придумав, як із чистої енергії створити, наприклад, шматок міді або тарілку борщу (окрім хіба енергії затятого алхіміка або кмітливої української домогосподарки). Недавно були проведені найперші лабораторні експерименти на дуже елементарному рівні для перетворення енергії в матерію, але їхні результати наразі непевні.
Отже, сонячна енергія і похідні від неї вітрова або з біомаси є довговічними джерелами, які майже не забруднюють довкілля. Хоча спалювання біомаси призводить до викидів СО2, але це той вуглець, що постійно циркулює в природі й просто трансформується з одного стану в инший без додаткових обсягів, за умови що спалена біомаса регулярно і у співмірних обсягах регенерується за рахунок фотосинтезу. Тоді як викопні джерела зрештою привносять в атмосферу додаткові обсяги вуглецю саме тому, що вони викопуються, тому вони так звуться; їх в природній циркуляції раніше не було.
Разом з тим, головний недолік вищеперелічених відновлювальних джерел, з погляду людини, полягає якраз у їхній більшій ентропії, тобто меншій доступності і нижчій калорійності енергії порівняно з викопними джерелами. Людство тому й "підсіло" на вугілля, нафту й газ, що вони є набагато концентрованішими й відтак потужнішими джерелами енергії. Вони накопичувалися в підкірці Землі мільйонами років (вугілля – зі спресованих рештків рослин, нафта й газ – зі спресованих останків тварин), а ми вже майже спалили їх за якихось 250 років. Є в цій ненаситній спразі людини за енергією якась метушливість, бажання надихатися перед смертю і майже наркотична залежність. У зв’язку з цим спадає на думку "екологічний" анекдот про алкоголіка:
Той заявив, що планує відмовитися від "зеленого змія" до 2050 року, поступово зменшуючи дозу протягом наступних 28 років, в рамках амбіційного плану поліпшити власне здоров’я. Щоправда він тут же уточнив, що має намір пити без обмежень до 2049 року, але запевнив, що мету залізно досягне протягом останнього року. П’яничка аргументовано доводить передчасність негайного переходу на безалкогольні напої, адже позбутися шкідливої звички за ніч нереалістично, необхідно застосувати розумний поетапний підхід. Він також збирається використати як "бухáльний кредит" ті дні в попередні 40 років, коли він не вживав, так що реально наш герой зупиниться не раніше 2060 року. Алкаш купив додатковий холодильник для пива, котрого він називає "засобом для вловлювання і зберігання СО2"... ну і так далі. Прекрасна алегорія й "апофігей" нинішньої поведінки енергетично залежного людства...
Для повноти картини розглянемо инші джерела видобутку енергії.
Атомна енергетика має три головні недоліки: використання великих обсягів прісної води, радіоактивні відходи і катастрофічні наслідки у випадку аварії. Кому як не українцям про це добре знати. Особливо небезпечними АЕС ставатимуть з наростанням масштабу екстремальних кліматичних явищ. До переваг належать дешевизна, великі обсяги, відносна кліматична чистота. Тому ті країни, які ці станції вже мають, будуть виробляти цей ресурс. А ті, що не мають, навряд чи будуватимуть масово, бо це дуже дороге задоволення. Ліпше дочекатися ядерного синтезу.
Гідроенергетика формально є чистим джерелом електроенергії. Її головний недолік – шкода для довкілля внаслідок затоплення територій і зміни екобалансу з втратою біорозмаїття. До того ж вона не дуже ефективна, бо не здатна швидко міняти режими, через що має втрати. Знову ж таки, серйозна аварія як то прорив греблі матиме тяжкі наслідки. Отже, як і у випадку з АЕС, нинішні ГЕС/ГРЕС скоріше за все працюватимуть до того часу, поки будуть достатніми об’єм, напір чи перепад води у водоймі. Оскільки внаслідок потепління в багатьох місцях річки мілітимуть і пересихатимуть, то й будуть скорочуватися потужності гідроенергетики.
Наостанок у цьому розділі ми приходимо до логічного висновку, що заради власного виживання людство повинне обмежити себе тільки тією енергією, яку ми здатні отримувати з відновлювальних джерел, тобто від енергії Сонця (фотосинтез і панелі), вітру і припливів (гравітація і вітряки), частково гідро й атомної (до пори до часу), геотермальних джерел, біомаси, власних м’язів і м’язів приручених тварин. Зауважте, я не кажу, що вищезгадані джерела енергії повинні замістити всі нинішні викопні з тим, щоби продовжити планетарний бенкет марнотратства. Статистика невмолимо свідчить про те, що відновлювальні джерела енергії не заміщують, а доповнюють викопні джерела. Пропорція вже 40 років залишається на незмінному рівні приблизно 15% проти 85%. Тобто сукупне споживання енергії продовжує зростати. Говоримо ж про те, що людство повинне нарешті прийти до тями й усвідомити, що воно мусить обмежити себе отими 15-ма відсотками або скільки ще ми зможемо вичавити з відновлювальних джерел. Реалістично максимум 20-25% від рівня нинішнього сукупного споживання. От і все.
Мітохондрії як фабрики енергії в клітинах людського тіла не потребують нафти, газу чи урану. Їм достатньо хліба, сала і вінегрету. Чистого повітря, води і їжі. Коханої жінки або чоловіка. Максимум трішки алкоголю на свято.
Звідсіля випливає фундаментальний принцип переоцінки всіх цінностей (не плутати з Ніцше), про який мовимо в розділі про економіку і гроші.
[1] Один голландський дослідник дуже ефектно продемонстрував на відео, наскільки багато електроенергії споживає середньостатистична сім’я у західному суспільстві. Щоразу, коли подружня пара використовувала якийсь електричний апарат в будинку (кавоварку, холодильник, пральну машинку, електричний будильник, телефон на підзарядці), кілька десятків мускулистих гребців на тренажерах мусили скажено махати руками, щоб забезпечувати цю енергію, до якої ми настільки звикли в побуті.
***
ЗМІСТ
Вступ
Частина І - Світ
Частина ІІ – Україна
Сучасність і Майбутнє – Інтегрована Картина
Частина ІІІ - Прогнози
2100-
НАШІ ЗАЦІКАВЛЕННЯ:
поза сферою Дайсона
