Экология макроэкономических систем

Узнать содержание настоящего раздела для многих будет крайне неприятно; а многие, в том числе и «зеленые» экологисты, не примут изложенное, хотя и не смогут возразить ничего по существу сказанного.

Многие понимают, что лить промышленные стоки в реки, озера, моря; создавать свалки промышленных отходов; загрязнять атмосферу пылью, аэрозолями и газами при изпользовании разного рода технологий — путь к экологи­ческому самоубийству человечества. Оно обещает быть весьма мучи­тельным, поскольку ни фармакология, ни хирургия не справятся с болезнями, причиной которых является проникновение в организм человека процессов общего разрушения биосферы Земли: статистика онкологии и СПИД — только первые ягодки этого урожая, взращенного тысячелетней историей технико-технологического “прогресса”.

Предел мечтаний большинства экологистов — переход на замкнутые циклы водопользования; очистка атмос­феры в промышленных корпусах; очистка газовых выб­росов производств и выхлопа транспортных средств, утилизация промышленных и бытовых отходов и переработка их во вторсырье и т.п. Конечно, проще отфильтровать стоки в системе промышленной и бытовой раздельной водоочистки, чем профильтровать реки и океаны; проще отфильтровать и абсорбировать загрязнители в системе вентиляции и газовыпуска технических устройств, чем очистить атмосферу планеты; проще перейти на замкнутые циклы изпользования всей производимой продукции: « сырье — изделие — вторсырье»; это проще, чем очистить от загряз­нителей гидросферу, особенно подземные воды, атмос­феру, почву, когда всё выброшенное разлагается на свалках и просто там, где какой-то олух бросил ему ненужный хлам, содержащий действительно опасное «нечто».

Эти экологические мероприятия требуют государ­ственной долговременной программы и координации при её проведении в жизнь, а также и коллективных усилий множества государств при координации их региональных программ в глобальной программе оздоровления Земли. Но эта программа также в своей основе имеет нравственно обусловленное различение де­мографически обусловленного спектра потребностей и спектра деградационно-пара­зитических потребностей.

Что толку её создавать, если те, кто должен будет её реализовывать в производстве и в семейном быту, по-прежнему “на отдыхе” будут мусорить, где попало, и прибой в реках по-преж­нему будет звенеть стеклом разбитых пьянью бутылок? Что толку в том, если человек, сделавший замечание дегенерату, деграденту, недолюдку, убивающему биосферу, отражая его пьяные возражения, убьет деградента и его затаскают по судам за убийство якобы «человека» или нанесение тяжких телесных повреждений агрессивному недолюдку?

Но даже, если будет господствовать бережное отно­шение к биосфере в семейном быту, на отдыхе и на работе, то все замкну­тые технологии и замкнутые циклы жизни изделий — это повышение энергоемкости производства продукции; создание комплекса утилизационно-восстанови­тель­ных отраслей и в целом необходимость дополнительного производства энергии при сохранении темпов развития производства, либо снижение темпов развития производ­ства при прежнем энергопотенциале. И это приводит к перво -проблеме экологии технологической цивилизации[108].

На протяжении последних двух столетий в инже­нер­ном мире господствует мировоззрение, основанное на аб­солютизме догматов второго начала термодинамики в его разных формулировках и цикла стр.Карно, соответ­ствую­щего преобразованиям энергии из тепловой формы в механическую.

Согласно этим воззрениям, КПД энергоустановки всегда мень­ше единицы; а чтобы получить энергию, необходимо рабочее тело нагреть (сжечь энергоноситель) и заставить его работать в тепловой машине, КПД которой никогда не превысит теоретического значения, определяемого формулой стр.Карно.

Отсюда стремление создать разность температур побольше: в этом направлении за двести лет прошли путь от нескольких сотен градусов при сжигании дров до нескольких миллионов градусов в опытах с плазмой в термоядерном синтезе. Но это — всё одно и то же миро­воззрение «заклинания стихии огня» в клетке догмата второго ограничения (а не начала) термодинамики, реализация коего даже при промышленной термоядерной энергетике есть энергоин­формационное загрязнение среды обитания, поскольку нарушает энергетический баланс планеты, климат и тектонику.

Кроме раскачки природных процессов энергообмена техноген­ными энергопотоками, господствующие технологии макроэнергетики — это загрязнение среды обитания продуктами разпада геологических энергоносителей: будь то сгорание нефти, газа, угля, либо реакции деления урана и плутония, проблема нейтрализации воздействия на планету продуктов разпада геологических энергоноси­телей остаётся.

Даже при её решении на основе ядерного синтеза или иных нагревательных технологий остаётся проблема разпределения энергопроизводства и энергопотребления в глобальных масштабах таким образом, чтобы климати­ческие изменения не сделали непригодными для жизни целые страны. Сахара — дело рук человека, а не следствие климатических особенностей Земли. А энергети­ческие возможности современной техники куда больше, чем возможности тех, кто превратил в пустыню некогда цветущий край.

Старт “Шатла” — шпага химических и энергетических загрязнений, пронзающая атмосферу. Кроме того, поверхность земли — проводник, ионосфера — тоже проводник, а разделяющие их нижние слои атмосферы — изолятор, соответственно система «ионосфера, нижние слои атмосферы, поверхность земли» — конденсатор. Поскольку из сопел ракеты носителя истекает плазма (пламя — тоже проводник) и повышенная ионизированность следа ракеты носителя в атмосфере сохраняется ещё некоторое время, то след ракеты носителя — своего рода медленная молния во всю высоту атмосферы. То есть в этом планетарном конденсаторе происходит короткое замыкание. Сгорает всего около 2000 тонн, причём не самых грязных криогенных топлив, а последствия можно найти во всех отраслях физики и химии, причём в глобальных масштабах. Статистика свидетельствует, что такой старт ломает все предшествующие прогнозы погоды, а, кроме того, стати­стика выявляет обусловленность засух в Африке, ливней в США, слякотных зим в Европе, сильных землетрясений в Мексике, Калифорнии, на Аляске активностью кос­модрома во Флориде. Есть аналогичного рода статистика по Байконуру и Плесецку. Из опубликованных източни­ков см.: ж. “Знание — сила”, № 5, 1991, стр.Рыбников “Кувалдой по хрустальному своду”. Переход к морскому старту космических аппаратов с кораблей-космодромов также требует ответа на вопрос, какие районы мирового океана допустимо изпользовать для такого рода деятельности.

Не следует думать, что разпределённое энергетичес­кое и химическое давление стационарных и транспор­тных небокоптилок и обогревателей, обладающих куда большей суммарной мощностью, чем старт “Союза”, “Шатла” или “Бурана”, проходит без последствий для экологической и тектонической обстановки на планете.

Не следует думать, что экологическая культура за­мкнутых технологий и замкнутых циклов изделий воз­можна без решения проблем экологически чистой, т.е. — биос­ферно допустимой энергетики.

При этом экология энергетики всякой технической цивилизации имеет три аспекта:

· Загрязнение среды обитания продуктами разпада энергоносителей и энергоустановок, изменяющее её химический состав точно так же, как и прочие техногенные загрязнители, на которых сосредоточено внимание подавляющего большинства экологистов.

· Биосферно недопустимые излучения энергоустановок и энергопотребителей.

· “Раскачка” естественно природных энергопотоков техногенными энергопотоками, которая сама по себе может привести к изменению климата, тектоники и разрушению современной биосфе­ры.

Реально это — проблемы глобальные. Для решения этих проблем специалистам-энергетикам и человечеству в целом придется пересмотреть своё отношение к “священности” догматов стр. Карно, второго и первого начал термодинамики и “теории” относительно­сти.

Приведём основные формулировки второго начала термодинамики:

Невозможен переход теплоты от тела более холодного к телу, более нагретому, без каких-либо других изменений в системе или окружающей среде (Р.Клаузиус).

Невозможно создать периодически действующую (соверша­ю­щую какой-либо термодинамический цикл) машину, вся деятель­ность которой сводилась бы к поднятию некоторого груза (меха­нической работе) и соответствующему охлаждению теплового резервуара (У.Томсон, М.Планк).

Невозможно построить вечный двигатель второго рода (В.Оствальд).

В замкнутой, т.е. изолированной в тепловом или механическом отношении системе, энтропия либо остаётся неизменной (если в системе протекают обратные, равновесные процессы), либо возрастает (при неравновесных процессах) и в состоянии равновесия достигает максимума.

Это эквивалентные формулировки, взятые из “Советского энциклопедического словаря” 1986 г. (В термодинамике энтропия определяется из следующего соотношения: dS=dQ/T, где dS — приращение энтропии; dQ — соответствующее приращение теплоты при абсолютной температуре Т, измеряемой в градусах Кельвина: 0^ОС = 273^ОК). В том же словаре читаем:

«Вечный двигатель второго рода — воображаемая тепловая машина, которая в результате совершения кругового процесса (цикла) (в пространстве параметров, описывающих её рабочее тело. — Авт.) полностью преобразует теплоту, получаемую от какого-либо одного “неисчерпаемого” източника (океана, атмосферы и т.п.) в работу (в частности, механическую. — Авт.). Действие вечного двигателя второго рода не противоречит закону сохранения и превращения энергии, но нарушает второе начало термодинамики и потому такой двигатель не осуществим».

К этому можно добавить, что теоретический КПД вечного двигателя второго рода на цикле преобразования «теплота — (меха­ническая) работа» равен 1.

Академии наук, в том числе СССР и его республик, Госкомизобретений принципиально не разсматривали и не разсматривают работы, в которых предлагаются энергоустановки с теоретическим КПД = 1 и выше и соответствующие этому КПД циклы изменения вектора состояния рабочего тела.

Академик Л.Д.Ландау, известный физик-теоретик, нобелевский лауреат (1962 г.), автор классического курса теоретической физики (совместно с Е.М.Лифшицем) по поводу второго начала термодинамики отмечал:

«В том, что изложенные простые формулировки соответствуют реальной действительности, нет никакого сомнения: они подтверждаются нашими ежедневными наблюдениями».

В той или иной формулировке этот взгляд на второе начало термодинамики господствует как стереотип разпознавания явлений и стереотип отношения к ним в мировоззрении школьников, студентов, тягловых людей науки и техники, и научно-техни­чес­кой “элиты” мировых научных и околонаучных “авто­ри­тетов”.

Между тем, в природе нет “замкнутых систем”, о которых говорит второе начало термодинамики. Кроме того, ни в одной из формулировок утверждения, известного как «второе начало термодинамики», ни слова не сказано о каких-либо силовых полях и какие-либо параметры силовых полей отсутствуют и в математических его выражениях. Поэтому ко всем формулировкам о свойствах “замкнутых систем” надо относиться, как к условностям человеческого мировозприятия, ограниченно применимым к конкретной обстановке, т.е. осторожно, сообразуясь с реальными разсматриваемыми системами и их положением в окружающей среде.

В 1866 г. Д.К.Максвелл разсматривал температурное равновесие вертикального столба газа в гравитационном поле в стационарном состоянии. Д.К.Максвелл пришёл к выводу, что для отсутствия противоречий со вторым началом термодинамики необходимо, чтобы в стационарном состоянии в гравитационном поле для различных газов температура не зависела от высоты, т.е. вертикальный температурный градиент (измене­ние температуры с высотой) любого вещества должен быть в стацио­нар­ном состоянии в гравитационном поле равен нулю, иначе второе начало термодинамики будет нарушено.

С 1897 по 1914 г. К.Э.Циолковский также разсматривал газ в стационарном состоянии в гравитационном поле. При этом он теоре­тически показал, что гравитационное поле порождает в газовом столбе, находящемся в стационарном состоянии, вертикальный температурный градиент — перепад температур на разных высотах. Этому теоретически корректно полученному результату противоречит «второе начало термодинамики».

То есть второе начало термодинамики — не общевселенский фундаментальный принцип, а ограниченный частный физический закон, применимый изключительно в случаях, когда в пределах локализации разсматриваемого объекта силовым воздействием общеприродных, известных и неизвестных нам полей можно пренебречь.

Кроме того, К.Э.Циолковский показал, что в гравитационном поле принципиально возможно построение монотемпературного двигателя: энергоустановки типа “вечный двигатель второго рода” с теоретическим КПД цикла преобразования «теплота — (механическая) работа» равным единице.

Экспериментальные изследования атмосфер Земли и Венеры показали наличие в атмосфере каждой из планет температурного градиента по высоте, значения коего хорошо согласуются с теоретическими моделями. То есть реальные наблюдения атмосферы опровергают мнение нобелевского лауреата академика Л.Д.Лан­дау и ему подобные мнения о согласии второго начала термодинамики с фактологией реальных наблюдений и подтверждают теоретические выводы Д.К.Максвелла и К.Э.Циолков­ского. Учебники же физики на протяжении столетия дурят школьникам нескольких поколений головы, навязывая в качестве абсолютной универсальной истины «второе начало термодинамики».

Более подробно смотри:

· Г. Опарин. “К.Э.Циолковский о втором начале термодинамики” в ж. “Русская мысль”, изд. “Общественная польза”, г. Реутов, 1991.

· Maxwell J. C. Philosophical Transaction of the Royal Society of London. London, Vol. 157, 1867, pp. 49 — 88.

· К.Э.Циолковский. “Продолжительность лучеиспускания Сол­н­ца”. “Научное обозрение”, № 7, 1897, стр. 46 — 61.

· К.Э.Циолковский. “Второе начало термодинамики”. Калуга, 1914.

В технологичес­ких приложениях ограниченность применения второго начала означает, что КПД энергоустано­вок может быть равен едини­це; устройство, именуемое «вечный двигатель второго рода», некоторым образом технически возможно, вопреки обывательскому мнению и акаде­ми­ческому запрету на разсмотрение проектов такого рода, и т.п. Однако более 100 лет смотреть, что делается за загородкой второго начала тер­модинамики, запрещено всеми средствами цивилизации: от двойки в школе до репрессий со стороны академий наук и психиатрической борьбы с изобретателями вечных двигателей.

С середины 1950-х гг. известно, что если зеркальный телескоп навести не на оптически видимую звезду, а на её расчётное положение на небесной сфере в настоящей момент времени, то крутильные весы, помещенные в главный фокус телескопа, реагируют на поток некой энергии: см. А.Н.Козырев, “Избранные труды”, изд. ЛГУ, Ленинград, 1991 г., стр. 379, 380. То есть одно из исход­ных утверждений “теории” относительности о скорости света как наивысшей возможной скорости во Вселенной экспериментально опровергается, из чего можно сделать выводы о глухарином токовании и слепоте светил теоре­тической физики (включая и А.Д.Са­харова) в период времени после публикации работ Максвелла, Циолковского, Козырева.

Там же, стр. 403, А.Н.Козырев, ссылаясь на астрофи­зические наблюдения, не признает в качестве общевсе­ленских догматов не только второе, но и первое ограни­чение термодинамики: «первое начало термодинамики» — закон сохранения энергии, который в известных его формулировках также имеет ограниченную область применения.

Поэтому выход из технологического кризиса энерге­тики и промышленности возможен только на основе пересмотра всех теорий физики и созданием, на основе нового мировоззрения науки и религии, биосферно допустимой макроэнергетики на принципах, отличных от ныне принятых.

До этого, из того, что ныне известно, допустимы ветровые, геотермальные, солнеч­ные, гидродинамические для свободных потоков и прочие первичные энергоустановки, отбирающие в техносферу долю от естественно природных энергопото­ков.

Строительство ГЭС с плотинами на реках — это воп­рос особый. И не следует думать, что вожделенная многим ликвидация суще­ствующих плотин, по тем или иным причинам нежела­тельных, — мероприятие более безобидное, чем их возведение в прошлом.

Необходимо отметить, что в печати проскальзывали сообщения о проектах ветроэнергоустановок, по своим эксплуатационным параметрам сопоставимых с совре­менными АЭС. Также известны проекты низконапорных гидроагрегатов, не нуждающихся в плотинах, которые могут работать в реках и океанических течениях. Эф­фект памяти формы некоторых сплавов позволяет пере­работать в механическую энергию перепад температур всего в несколько градусов. Это — примеры, показываю­щие пути создания экологически чистой первичной энергетики на основе уже известных технологий и технических решений.

Наверняка многое отброшено экспертами академий наук, ВАК, патентной службы без какого бы то ни было анализа существа предложений просто потому, что предложения не вписывались в “священные догматы” классической физики.

В целом же энергетическая база техносферы может быть организована иерархи­чески:

Первый уровень — первичные энергоустановки, без геологических энергоносителей, оставляющих продукты разпада. Производимая ими электроэнергия идёт на расщепление воды на водород и кислород либо изпользуется непосредственно.

Второй уровень — водород, производимый первичной энергетикой, изпользуется в качестве вторичного топлива.

Водород вне конкуренции по всем критериям экологической чистоты сжигания. Вопросы безопасности при транспортировке и изпользовании водородного топлива носят технико-технологический характер и разрешимы.

На втором уровне в качестве экологически чистого топлива также могут изпользоваться спирты, получаемые либо синтезом на основе энергопотенциала первого уровня, либо на основе переработки разного рода отходов органики. Пора понять и в жизни следовать пониманию: спирт — топливо для техники, а не питье для человека; иными словами, пьющий, хотя бы эпизодически, не человек, а биоробот.

Производство энергетического водорода на основе развитой к настоящему времени технологической базе также воз­можно на основе АЭС. В целях повышения радиацион­ной безопасности возможна реализация предложений о подземном строительстве АЭС, обеспечивающая их захоронение в кембрийских отложениях на глубине нескольких километров, гораздо глубже уровня грунто­вых вод и хозяйственной деятельности.

Единственный бросающийся в глаза недостаток этого глобального проекта состоит в том, что, если потомки признают полезным ликвиди­ровать такие глубинные экологические загрязнители, то найти их и извлечь из глубин Земли будет достаточно сложно даже в предположении дальнейшего технико-технологического прогресса. И поэтому этически лучше не зарывать АЭС в Землю-Матушку.

Но, так или иначе, решение всех экологических проб­лем макроэкономики и техносферы есть построение первичной макроэнергетики и вторичной микроэнергети­ки (бытовой, транспортной, отчасти промышленной), основанных на отсутствии излучений и продуктов реакций энергоносителей, вызывающих искажение пропускающей и отражающей способности атмосферы и земной поверхности, и иные биосферно недопустимые последствия. После этого останется проблема размещения мощностей производителей и потребителей энергии так, чтобы они не искажали естественный энергетический баланс Земли недопустимым по отношению к устойчивости биоценозов образом.

И критерий решения экологических проблем один — устойчивость биоценозов при смене поколений и стати­стика заболеваемости как людей, так и иных видов в биосфере планеты.

Но если в человечестве сохранится господство нынешних нравов ориентирующих производство, на удовлетворение неограниченных потребностей деградационно-паразитического спектра, то технически возможный в ином мировоззрении науки-физики вечный двигатель — неиссякаемый източник экологически чистой энергии технически неограниченной мощности — способен стать только средством самоубийства, ещё более быстрого чем нынешняя экологически недопустимая энергетика.

Так что решение всех экологических проблем в смысле раз и навсегда — это изменение господствующей в обществе нравственности и этики, упреждающее научно-технический прогресс на основе ревизии исторически сложившихся взглядов фундаментальных наук.

Всё сказанное означает, что наиболее значимое и целесообразное направление инвестирования прибылей, получаемых в разного рода иных видах деятельности, — критическое по отношению к прошлой истории просвещение населения и создание биосферно допустимого экологически чистого энергокомплекса.

Деваться всё равно некуда: усугубление экологической ситуации загонит в угол человечество не в столь отдаленное время, и под давлением обстоятельств этой проблемой всё равно придется заниматься. Поэтому лучше начать пораньше, сообразуясь с прогнозами, а не дожидаться, когда припрет так, что станет невмочь. Не должно скупердяйничать, а то потом вообще не разпла­титься будет.

Этому пути преодоления глобального биосферно-экологи­чес­кого кризиса есть только одна альтернатива:

Прямой переход к некой биологической цивилизации, общество в которой в принципе не нуждается в техногенной энергии и технологиях. Вопрос состоит в том, как этот переход осуществить, тем более, если это выходит за пределы представлений о возможном, которые свойственны большинству населения в нашей цивилизации.