Физика будущего

Каку Митио

Все технические революции, описанные в этой книге, можно считать этапами большого пути к одной великой цели: созданию планетарной цивилизации. Переход к ней должен стать, вероятно, величайшим событием в истории человечества. Мало того, поколение живущих сегодня людей можно смело считать самым значительным из всех, что когда-либо жили на нашей планете. Именно они должны определить, достигнет ли человечество этой великой цели или будет ввергнуто в пучину хаоса. С того момента, когда наши предки впервые вышли из Африки около 100 000 лет назад, миновало около 5000 поколений, но лишь одно поколение — сегодняшнее — определит судьбу нашего мира.

Я

убежден, что если не произойдет какой-либо природной катастрофы мирового уровня и если людская глупость не достигнет вселенских масштабов, человечество неизбежно вступит в эту фазу нашей истории. Нагляднее всего в этом можно убедиться на примере истории мировой энергетики.

Шкала развития цивилизаций

Когда профессиональные историки пишут об истории, они рассматривают ее через призму человеческого опыта и человеческой глупости — т. е. через деяния королей, социальные движения и распространение идей. Физики видят историю совершенно иначе.

Физики оценивают любой объект, даже цивилизацию, по количеству потребляемой энергии. Если говорить об истории человечества, то ясно, что на протяжении бессчетных тысячелетий энергия, которой мог распоряжаться один человек, ограничивалась одной пятой лошадиной силы, т. е. силой одной пары человеческих рук; именно поэтому люди вели кочевую жизнь в маленьких бродящих племенах, пытаясь добыть себе пропитание в суровом и враждебном мире. Целые эпохи человека, по существу, сложно было отличить от волка. Не было никаких записей, только устные предания, передававшиеся из поколения в поколение у одиноких степных костров. Средняя ожидаемая продолжительность жизни составляла 18–20 лет. Все имущество человека ограничивалось тем, что он мог унести на плечах. Большую часть жизни человек страдал от голода, а после смерти пропадал бесследно, ничего после себя не оставив.

Но 10 000 лет назад произошло событие, подтолкнувшее цивилизацию к развитию: завершился очередной ледниковый период. По причинам, нам до конца не понятным, тысячелетнее оледенение закончилось, открыв дорогу сельскому хозяйству. Вскоре были одомашнены лошади и быки, и энергия, которой мог распоряжаться человек, увеличилась до 1 л.с. Теперь один человек мог обрабатывать несколько гектаров земли и к тому же вырабатывать излишки энергии, достаточные, чтобы прокормить быстро растущее население. Одомашнивание животных позволило человеку не полагаться больше на охоту как источник пищи; среди лесов и равнин возникли первые постоянные поселения.

Излишки, возникшие в результате сельскохозяйственной революции, породили новые нетривиальные способы сохранения и приумножения богатства. Возникли математика и письменность, позволившие организовать учет благосостояния. Потребовались календари, чтобы определять сроки сева и сбора урожая; потребовались писцы и счетоводы, способные следить за капиталом и облагать его налогом. За счет излишков были созданы большие армии, королевства, империи, возникли рабство и древние цивилизации.

Следующая — промышленная — революция произошла около 300 лет назад. Внезапно оказалось, что капитал, накопленный человеком, может быть создан не только трудом людей или животных; его могут создавать машины, а массовое производство — путь к сказочному богатству.

Оказалось, что паровой двигатель способен приводить в движение мощные машины и локомотивы, так что капитал можно создавать на фабриках, заводах и шахтах, а не только в полях. Крестьяне,

изголодавшиеся в очередной неурожайный год и измотанные тяжким трудом на полях, бежали в города и превращались в промышленных рабочих. Кузнецов и мастеров-тележников постепенно сменили автослесари. Двигатель внутреннего сгорания дал в руки человека сотни лошадиных сил. Ожидаемая продолжительность жизни начала расти и в 1900 г. достигла 49 лет.

Наконец, сегодня мы наблюдаем третью волну, когда источником капитала становится информация. Богатство стран теперь измеряется электронами, бегающими по всему миру по оптико-волоконным сетям, и байтами информации, принимаемыми и излучаемыми от спутников; рано или поздно все они появляются на экранах компьютеров Уолл-стрит или других финансовых столиц. Наука, коммерция и развлечения сегодня путешествуют со скоростью света; человек, где бы он ни находился, в любое время может получить всю необходимую информацию.

Цивилизации I, II и III типа

Можем ли мы ответить, как этот экспоненциальный рост энерговооруженности будет продолжаться в ближайшие столетия и тысячелетия? Физики, пытаясь классифицировать цивилизации, оценивают их все по тому же критерию: потребляемой энергии. Первым такую классификацию ввел русских астрофизик Николай Кардашёв, размышляя об исследовании ночного неба в поисках сигналов от внеземных (разумеется, продвинутых) цивилизаций.

Кардашёва не устраивало расплывчатое и неопределенное понятие «внеземные цивилизации», и он предложил количественную шкалу, по которой астрономы могли бы ориентироваться. Он прекрасно понимал, что цивилизации могут кардинально различаться по культуре, общественному устройству, принципу управления и т. п., но существует то, чему все они должны подчиняться: законы природы. Кроме того, ясно, что с Земли мы можем зарегистрировать и измерить лишь одно — потребление энергии, и классифицировать цивилизации следует именно по этому критерию.

Итак, Кардашёв предложил делить внеземные цивилизации на три теоретических типа. Цивилизации I типа — цивилизации планетарные, потребляющие лишь ту долю излучаемой светилом энергии, которая приходится на планету (около 10¹⁷ Вт). Ко II типу относятся звездные цивилизации, они потребляют всю энергию, излучаемую светилом (около 10²⁷ Вт). К III типу относятся галактические цивилизации, потребляющие энергию миллиардов звезд (около 10³⁷ Вт).

Достоинство этой классификации в том, что мы можем количественно оценить мощь любой цивилизации, вместо того чтобы строить общие предположения и гадать на кофейной гуще. Мы знаем энергетический выход соответствующих небесных объектов и в состоянии ограничить каждый из них конкретными численными рамками.

Типы различаются между собой на десять порядков, т. е. в 10 млрд раз: цивилизация III типа потребляет в 10 млрд раз больше энергии, чем цивилизация II типа (потому что в Галактике примерно 10 млрд звезд), а она, в свою очередь, потребляет в 10 млрд раз больше энергии, чем цивилизация I типа.

По этой классификации наша сегодняшняя цивилизация относится к классу 0. Нас вообще нет на этой шкале, ведь мы до сих пор получаем энергию из остатков погибших растений, т. е. из нефти и угля. (Карл Саган, обобщая эту классификацию, попытался более точно оценить наше положение на этой космической шкале. У него получилось, что мы сейчас цивилизация типа 0,7.)