Черты будущего
Шрифт:
Питание энергией непосредственно от Солнца может показаться фантастическим предложением, но ведь мы уже исследуем его атмосферу радиолучами. Может быть, придет день, когда мы научимся высвобождать титанические силы, действующие на Солнце, и отбирать из его раскаленного вещества то, что нам нужно. Однако, прежде чем браться за такой прометеев подвиг, будет разумно яснее представить себе его возможные последствия.
Совершив мысленно набег на солнечную систему в поисках сырьевых ресурсов, возвратимся вновь на Землю и направим свои помыслы в совершенно иную сторону. Возможно, нам никогда и не понадобится выходить за пределы нашей планеты в поисках того, что нам нужно, потому что
До открытия деления ядер урана в 1939 году превращение одних элементов в другие оставалось такой же мечтой, как и во времена алхимиков. С тех пор как в 1942 году начали действовать первые реакторы, было произведено значительное, измеряемое тоннами, количество синтетического элемента плутония; кроме того, в огромных количествах были получены другие элементы как побочные продукты, притом зачастую нежелательные и причиняющие много хлопот своей радиоактивностью.
Но плутоний, имеющий важнейшее военное применение, представляет собой совершенно особый случай; всем известна дороговизна и сложность установок, необходимых для его получения. Золото по сравнению с ним куда дешевле, а применение синтеза для производства черных и цветных металлов — свинца, меди или железа — представляется ныне не более вероятным, чем добыча их на Солнце.
Надо помнить, однако, что ядерная техника находится сейчас примерно на той же стадии развития, что и химическая технология в начале девятнадцатого столетия, когда еще только начинали понимать законы, управляющие ходом химических реакций. Сейчас мы синтезируем в промышленных масштабах медицинские препараты, пластические массы, которые химики совсем недавно не смогли бы получить даже в своих лабораториях. А через несколько поколений мы, безусловно, научимся проделывать то же самое и с элементами.
Начав с простейшего элемента — водорода (один электрон вращается вокруг одного протона) или его изотопа — дейтерия (один электрон вращается вокруг ядра, состоящего из протона и нейтрона), мы можем «сплавлять» атом с атомом и получать все более и более тяжелые элементы. Именно такой процесс происходит на Солнце, а также при взрыве водородной бомбы: с помощью различных средств достигается соединение четырех атомов водорода в один атом гелия, причем в ходе этой реакции высвобождается колоссальное количество энергии. (На практике используется также и третий элемент периодической таблицы — литий.) Возбудить этот процесс исключительно трудно, управлять им еще труднее, однако это только самый первый шаг в области, которую можно назвать «ядерной химией».
При давлениях и температурах еще более высоких, чем те, что возникают при сегодняшних термоядерных взрывах или в установках для термоядерного синтеза, атомы гелия в свою очередь будут соединяться, образуя более тяжелые элементы; именно это и происходит в недрах звезд. Вначале такие реакции идут с выделением энергии, но на стадии синтеза более тяжелых элементов, начиная с железа и никеля, энергетический баланс изменяется и создание подобных элементов уже требует затрат дополнительной энергии. Дело в том, что наиболее тяжелые элементы склонны к неустойчивости и их ядра легче делятся, нежели сливаются. Образование элементов можно, пожалуй, уподобить сооружению колонны из кирпичей: вначале конструкция устойчива, но по мере роста приобретает склонность к самопроизвольному разрушению.
Это, разумеется, очень поверхностное рассмотрение ядерного синтеза; подробное описание процессов, происходящих внутри звезд, можно найти в книге профессора Хойла «Границы астрономии». Вы прочтете там, что температура звездных недр достигает одного — пяти миллиардов градусов, а давление — миллионов миллиардов атмосфер, из чего явствует, что такой путь решения проблемы вряд ли особенно перспективен.
Но есть другие способы вызывать реакции, кроме нагрева и сжатия. Химики знают их уже многие годы; они применяют катализаторы, которые ускоряют протекание реакций или позволяют осуществлять их при гораздо более низких температурах, нежели в обычных условиях. Большая часть современных химических производств (например, перегонка нефти) основана на использовании катализаторов. Точный состав катализаторов часто является тщательно охраняемым фирменным секретом.
Существуют ли ядерные катализаторы, подобно химическим? Да, на Солнце именно такую роль играют углерод и азот. Могут существовать и другие ядерные катализаторы, причем не обязательно простые элементы. Среди легионов частиц, ошибочно называемых элементарными, которые сейчас ставят физиков в тупик, — мезонов, позитронов и нейтрино, — могут оказаться такие, которые способны вызывать реакцию синтеза при реально достижимых температурах и давлениях. А может быть, есть и совершенно иные пути к осуществлению ядерного синтеза, столь же невообразимые сегодня, как и урановый реактор тридцать лет назад.
В наших морях содержится 100 000 000 000 000 000 тонн водорода и 20 000 000 000 000 тонн дейтерия. Скоро мы научимся использовать эти простейшие элементы для получения энергии в неограниченных количествах. Позже — вероятно, намного позже — мы сделаем следующий шаг и начнем громоздить ядерные «кирпичики» один на другой, создавая, таким образом, любой нужный нам элемент. И если, наступит такое время, когда золото, например, окажется несколько дешевле свинца, то этот факт уже не будет иметь существенного значения.
Сделанного обзора вполне достаточно, чтобы показать (хотя и не доказать), что прогрессирующее истощение сырьевых ресурсов нам не угрожает. В этой невообразимо огромной Вселенной мы никогда не будем страдать от нехватки энергии или материи. Надо только не забывать о другой опасности — что нам может не хватить ума…
13
Лампа Аладина
Люди в отличие от растений не могут жить, питаясь непосредственно энергией и несколькими простейшими химическими соединениями. С тех пор как врата Эдема закрылись для них столь удручающе бесповоротно, они непрерывно борются за пищу, кров и другие средства существования. Более двух триллионов человеко-лет потрачено на извечную битву с природой, и лишь за время жизни последних четырех-пяти поколений (из общего числа пятьдесят тысяч) появились признаки некоторого облегчения этого тягостного бремени.
Это, безусловно, результат развития современной науки, и в особенности появления массового производства и автоматизации. Однако даже новейшая технология — всего лишь слабый намек на грядущие гораздо более революционные изменения методов производства. Вероятно, настанет время, когда двуединая проблема производства и распределения будет решена столь исчерпывающе, что каждый сможет обладать всем, чем захочется.
Чтобы представить себе, как этого достичь, надо забыть все современные представления о производственных процессах и возвратиться к некоторым основным научным истинам. Любой объект физического мира полностью характеризуется двумя показателями: его составом и формой или схемой. В любом простом случае это совершенно очевидно, например: «дюймовый кубик чистого железа». Здесь два выражения — «чистое железо» и «дюймовый кубик» — полностью определяют предмет и прибавить к ним уже нечего (во всяком случае, в первом приближении; конечно, инженер захотел бы узнать, каков допуск на размеры, химик — точную степень чистоты, физик — изотопный состав). По этому краткому описанию, содержащему всего четыре слова, любой человек сможет изготовить точную копию предмета, если он обладает определенными навыками и располагает соответствующим оборудованием.