Экоцивилизация. Путь перемен ради жизни

Философ А. П. Назаретян комплексно рассмотрел процесс развития человечества с целью выявления универсальных законов целостного исторического процесса. На основе проведённого анализа, он выделил пять общих векторов эволюции мирового социума18:

1. Рост технологической мощи. Если мускульная сила человека оставалась в пределах одного порядка, то способность концентрировать и целенаправленно использовать энергию других источников увеличивалась.

2. Демографический рост. Несмотря на периодически обострявшиеся антропогенные кризисы, в долгосрочном плане население Земли умножалось. Это происходило настолько последовательно, что группой математиков под руководством С. П. Капицы была разработана модель, отражающая рост населения Земли на протяжении последнего миллиона лет.

Назаретян Акоп Погосович

(5 мая 1948 г. – 15 февраля 2019 г.)

Философ, специалист по междисциплинарному синтезу

3. Рост организационной сложности. Постепенно усложнялась социальная организация людей: стадо, племя верхнего палеолита, племенной союз неолита, город-государство античности, империя колониальной эпохи, континентальные политико-экономические блоки и союзы, зачатки мирового сообщества – вот вехи пути расширяющегося порядка человеческого сотрудничества. Также была разработана математическая модель, отражающая положительную зависимость между численностью населения и сложностью социальной организации.

4. Рост социального и индивидуального интеллекта. От эпохи к эпохе возрастала когнитивная сложность мышления людей. Укрупнение блоков информации обеспечивалось формированием семантических связей между ними. Процедуры исторического наследования, свертывания информации, вторичного упрощения, иерархического перекодирования реализовывались в любой профессиональной деятельности и в обыденном поведении.

5. Техно-гуманитарный баланс. Растущий технологический потенциал делал социальную систему менее зависимой от состояний и колебаний внешней среды, но вместе с тем более чувствительной к состояниям массового и индивидуального сознания. Поэтому, чем выше мощь производственных технологий, тем более совершенные средства культурной регуляции необходимы для сохранения общества. Именно этот принцип и предвосхитил поэт Максимилиан Волошин в стихотворении, из которого взят эпиграф к данному разделу.

К описанию развития техносферы имеет непосредственное отношение самый первый вектор Назаретяна. Его следствием является непрерывное увеличение технологического потенциала и энерговооруженности техносферы – постепенно усложняющейся системы, находящейся в распоряжении общества. В качестве универсального положения можно принять тот факт, что для функционирования любой более-менее сложной системы, скажем часов, необходим постоянный приток энергии извне, причём энергии в форме, пригодной для совершения работы (эксергии). Отсюда можно сделать вывод, что главным смыслом развития техносферы, из которого вытекает непрерывное наращивание её количественного потенциала, была борьба за рост энерговооруженности в условиях увеличивающегося потребления энергии (в том числе – в виде пищи), растущим человечеством.

В силу быстро формирующихся диспропорций роста, над Человеком разумным постоянно маячила угроза нехватки наличной энергии. Поэтому развитие знаний и технических устройств направлялось либо на вовлечение в хозяйственную деятельность новых, всё более мощных и концентрированных энергоносителей, либо на энергосбережение – уменьшение расхода энергии на единицу производимой продукции, выполняемой работы или на жизнеобеспечение одного жителя. Так, изобретение колеса в эпоху неолита, примерно 8000 лет назад, является первым известным в истории примером «энергосбережения», когда устранение силы трения скольжения путём замены её на гораздо меньшую по величине силу трения качения, позволило при перевозке грузов существенно сократить затраты мускульной энергии человека и одомашненных животных, затрачиваемой на преодоление того же участка пути, что и при волочении груза по земле.

Каждый новый этап эволюции техносферы позволял добывать дополнительные материальные и энергетические ресурсы и тем самым поддерживал увеличение населения, удовлетворяя его растущие потребности. Технический прогресс применительно к материальному производству давал возможность увеличивать количество продукции, произведённой на единицу затрат энергии, а рост энергетического потенциала техносферы намного повышал материальное обеспечение человека, даже при высоких темпах прироста численности людей.

Авторы работы «Природа и общество. Модели катастроф» указывают, что очередная возникающая диспропорция между ростом потребления энергии и текущей энерговооруженностью техносферы, приводила к вовлечению в оборот нового вида энергоресурсов. В табл. 2.2 показаны этапы перехода к новым видам энергетических ресурсов техносферы.

Таблица 2.2. Вовлечение энергоносителей в хозяйственную деятельность19

Начало массового использования нового вида энергоносителя не отменяло навсегда применение уже используемых источников энергии. И по сей день люди используют дрова для отопления домов в частном секторе, уголь, сырую нефть и мазут для работы котельных и электростанций в коммунальном хозяйстве городов и посёлков. Поэтому известная нам история развития техносферы – это не полный переход из одного состояния в качественно новое состояние, а скорее количественное накопление знаний, техники и технологий. Простое накопление, которое предполагает создание и широкое использование всего нового, но не подразумевает полный отказ от старого, давно известного и хорошо апробированного.

2.2. История развития техносферы

На протяжении последующих после своего возникновения тысячелетий, техносфера медленно изменяла свой облик. Следующая за неолитической цивилизационная революция заключалась в зарождении и развитии городов примерно 7000 лет назад. Новый период получил название «энеолит» – медно-каменный век, так как создание городской среды было связано с началом использования первого металла – меди. Медные орудия, изготовленные из природных самородков, стали постепенно вытеснять каменные, так как были более долговечными, что позволяло экономить силы ремесленников и увеличивать тем самым количество изготавливаемых орудий.

Медленный рост

Новая цивилизационная революция – урбанистическая, позволила устранить кризис, вызванный нехваткой площадей, пригодных для выпаса скота и занятия кочевой формой скотоводства становившимися всё более многочисленными племенами людей. В результате этой революции возник новый вид техносферной территории – городская и жилая среда, произошло уплотнение населения на компактных территориях, выделились ремёсла, как специализированные виды труда. В далёкие времена территории компактного проживания людей были небольшими и ограничивались искусственными сооружениями – городскими стенами. С того времени начался процесс непрерывного роста численности городского населения, данные о котором приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Рост мирового городского населения20

Но уже в древности людям необходимо было постоянно заботиться о получении пищи и чистой воды, уборке мусора и прочих отходов жизнедеятельности, строительстве жилья – то есть расходовать свою энергию на такие же процессы, которые естественным образом протекают в природных экосистемах. Изобретение городской среды тоже можно отнести к «энергосбережению». Удельный расход энергии для работы даже самых примитивных древних коммунальных систем, поддерживающих жизнедеятельность городского жителя, оказывается ниже, чем при любом другом образе жизни, например в кочевьях и временных посёлках.

Этот факт ярко проявился гораздо позже – в XX веке, при лавинообразной урбанизации, когда темпы роста доли городского населения в мире опережали темпы прироста энергетических мощностей всей техносферы в целом. Обеспечить быстрорастущее население Земного шара энергией стало возможно только в городской среде за счёт создания социотехнических систем – централизованного водоснабжения и отопления, массового распределения продуктов питания и типового домостроения, в которых низок удельный расход энергии и материальных ресурсов на жизнеобеспечение одного жителя.

Период развития техносферы, последовавший за созданием городской среды можно назвать «количественным накоплением знаний о мире». Несмотря на то, что история человечества изобиловала грандиозными эпохальными событиями, в результате которых рождались и гибли колоссальные империи, сознание людей, их образ мышления и облик техносферы не претерпевали значительных качественных изменений.

Умение плавить металлы и получать сплавы обеспечило развитие металлургии, что позволило постепенно заменить медные орудия более прочными бронзовыми (3000 г. до н.э.) и позднее (в 1200 г. до н.э.) железными. Наука античности открыла законы механики, поэтому была изобретена основывающаяся на этих законах простая строительная техника – рычаги, подъёмники, катки для перемещения тяжестей и т. д. Ремесленное и сельскохозяйственное производство в качестве источника энергии ориентировалась главным образом на использование мускульной силы человека и домашних животных, силу воды и ветра.

Деятельность человека в этот период не оказывала существенного влияния на биосферу – военные походы фараона Рамсеса II, взятие Вавилона персами, завоевания Александра Македонского, объединение Китая князем Цинь Шихуанди, расцвет и упадок Римской империи, Европейские Крестовые походы, штурм Константинополя османами и многие другие масштабные исторические события разворачивались на фоне стабильных физико-химических параметров окружающей среды. Техносфера Земли была устроена везде примерно одинаково, несмотря на культурно-исторические различия во внешнем виде техники, зданий и сооружений, существовавшие у разных стран и народов. Только в Новое время количество накопленных знаний перешло в новое качество, позволив Европейской цивилизации вырваться вперёд в деле нового техносферного строительства.

XVIII век – мировоззренческая революция

Машина научила человека

Пристойно мыслить, здраво рассуждать.

Она ему наглядно доказала,

Что Духа нет, а есть лишь вещество,

Что человек – такая же машина,

Что звездный космос только механизм

Для производства времени, что мысль

Простой продукт пищеваренья мозга,

Что бытие определяет дух,

Что гений – вырожденье, что культура —

Увеличение числа потребностей,

Что идеал —

Благополучие и сытость,

Что есть единый мировой желудок

И нет иных богов, кроме него.

(Максимилиан Волошин «Машина», 1922 г.)

Характер развития техносферы, неспешный со времён неолита, начал меняться в начале XVII века на территории Европы, после окончания эпохи религиозных войн. Этот феномен можно связать с процессами, происходившими в науке.

Бэкон Френсис

(22 января 1561 г. – 9 апреля 1626 г.)

Английский философ, основоположник материализма

К началу XVIII века окончательную победу одержала методология познания окружающего мира опытным путём, предложенная Френсисом Бэконом в виде «великого плана восстановления наук», описанного в 1620 г. в предисловии к труду «Новый Органон, или Истинные указания для истолкования природы». Аристотелеву дедукцию, в то время занимавшую главенствующие позиции в методологии познания, Бэкон отверг как неудовлетворительный способ философствования. Согласно его взглядам, нужно создать новый инструмент мышления, с помощью которого можно было бы произвести восстановление человеческого знания на более надежной, экспериментальной основе.

Труды Исаака Ньютона (1642 – 1727 гг.) и других физиков, опиравшиеся на экспериментальные исследования, окончательно сформировали механистическую картину мира. Наука переориентировалась на технику как на метод познания (техника эксперимента) и на технику, как способ преобразования окружающего мира. Эта «революция в науке» коренным образом ускорила процесс развития техносферы. Главным качественным изменением техносферы, произошедшим в то время, стало изобретение машин, использующих для своей работы, в отличие от простых механизмов древности, более мощные источники энергии.

Первым плодом «технизации науки» стало практическое применение силы расширяющегося водяного пара. В 1774 – 1784 гг. шотландский инженер Джеймс Уатт решал задачу создания универсального парового двигателя. Уатт провёл ряд экспериментальных исследований и разработал конструкцию парового котла, оснащённого цилиндром с поршнем, распределителем и конденсатором пара, а так же кривошипным механизмом для преобразования возвратно-поступательных движений поршня в постоянное вращение махового колеса. Так была создана универсальная паровая машина.

XIX – век пара

Пар послал

Рабочих в копи – рыть руду и уголь,

В болота – строить насыпи, в пустыни —

Прокладывать дороги;

Запер человека

В застенки фабрик, в шахты под землей,

Запачкал небо угольною сажей,

Луч солнца – копотью,

И придушил в туманах

Расплесканное пламя городов.

(Максимилиан Волошин «Пар», 1922 г.)

Паровой двигатель Уатта быстро нашел применение в самых разнообразных отраслях производства. Немецкий философ Карл Ясперс описывал это событие как «великий исторический перелом в развитии техники», который обеспечил переход к массовому промышленному производству широкого ассортимента товаров. Были созданы «машины, автоматически производящие продукты потребления. То, что раньше делал ремесленник, теперь делает машина. Она прядет, ткёт, пилит, стругает, отжимает, отливает; она производит весь предмет целиком. Если раньше сто рабочих, затрачивая большие усилия, выдували несколько тысяч бутылок в день, то теперь машина, обслуживаемая несколькими рабочими, изготовляет в день 20 000 бутылок»21 писал философ Карл Ясперс в работе «Истоки истории и её цель» (1948 г.).

Широкое применение паровых двигателей на фабриках и горно-металлургических заводах, а так же развитие парового транспорта позволило человечеству справиться с очередным кризисом. Начавшаяся в середине XIX века промышленная революция стала разрешением противоречия между темпами прироста населения и развитием производительных сил человечества. Это противоречие было описано Томасом Мальтусом в 1798 году в «Очерке о законе народонаселения». Мальтус отмечал, что многие родившиеся люди не смогут выжить вследствие недостатка необходимых для жизни предметов, в первую очередь – пищи. Но благодаря повышению производительности труда при машинном производстве, необходимых для жизни товаров стало хватать на всех, причём иногда даже стало случаться их перепроизводство.

Промышленная революция существенно преобразила структуру социума, образ жизни и род занятий людей. Технический прогресс стал главной движущей силой общественного развития. Появились новые социальные группы: промышленники, инженеры, фабричные рабочие. Переход к промышленному производству товаров привёл к тому, что главную роль в обществе стал играть класс промышленников-капиталистов, оттеснивший от государственного управления устаревшее сословие дворян-землевладельцев.

Паровой двигатель также позволил создать новые виды транспорта. В 1803 г. английский механик Ричард Тревитик организовал регулярный маршрут «парового дилижанса» из Лондона в Пэддингтон и обратно. Американец Роберт Фултон в 1807 году открыл регулярные рейсы по перевозке пассажиров и грузов между Нью-Йорком и Олбани, используя пароход «Клермонт», оснащённый паровым двигателем конструкции Уатта мощностью 20 л.с., который специально изготовили и доставили в Америку из Англии.

В 1825 году в Англии была запущена первая железная дорога общего пользования, построенная между городами Стоктон и Дарлингтон. Для перевозки пассажиров и грузов использовался локомотив «Ракета», сконструированный и построенный инженером Джорджем Стефенсоном. С этого момента началось бурное строительство железных дорог по всему миру. В табл. 2.4 приведены данные о развитии сети железнодорожного транспорта в XIX – ХХ веках.

Таблица 2.4. Рост протяжённости железных дорог в мире22

В 1877 г. немецкий инженер Николаус Август Отто получил патент на четырёхтактный бензиновый двигатель, конструкция которого до сих пор является основой для современных двигателей внутреннего сгорания. В 1886 г. Карл Бенц продемонстрировал на Рингштрассе в немецком Мангейме трёхколесную повозку, на которую он установил двигатель Отто. Так был создан прототип современного автотранспорта.

Благодаря большей энергоёмкости жидкого топлива и возможности повышения эффективности его сгорания путём распыления в цилиндрах, двигатель внутреннего сгорания в промышленности и на транспорте начал вытеснять паровые машины, требовавшие для своей работы больших объёмов угля. Изобретение двигателя внутреннего сгорания так же обусловило появление воздушного транспорта, когда Орвилл и Уилбур Райты в 1903 г. установили бензиновый двигатель на сконструированный ими аэроплан.

Дальше наращивать энерговооруженность техносферы позволило широкое применение электричества в промышленности и в городской среде, начавшееся в первой половине XIX в. Электричество как явление было известно ещё с древнейших времён – Фалес Милетский (624 – 547 гг. до н.э.) называл в своих трудах «электризацией» способность янтарной палочки, потёртой рукой, притягивать лёгкие волокна шерсти. Путь к практическому использованию силы электрического тока проложило в 1821 г. открытие британским учёным Майклом Фарадеем явления электромагнитной индукции – принципа преобразования электрической энергии в механическую и наоборот. Он же в 1831 г. разработал первый электрогенератор, приводимый в движение вручную. В 1842 г. первый в мире электроагрегат, состоявший из генератора постоянного тока малого напряжения, приводимого в движение паровой машиной, был установлен на промышленном предприятии в Бирмингеме (Англия) для питания гальванической ванны23.

Усовершенствование в 1834 г. русским физиком Б. С. Якоби электродвигателя постоянного тока и изобретение электрических источников света потребовали создания распределительных сетей, подающих электричество от одного генератора сразу нескольким промышленным предприятиям или большому числу ламп в сети уличного освещения. В 1882 г. в США и Англии было одновременно запущено несколько тепловых и одна гидроэлектростанция (ГЭС), предназначенных для создания небольших промышленных и городских электросетей.

К 1887 г. в США было построено более 100 тепловых электростанций, питавших линии постоянного тока, снабжавшие электричеством промышленные предприятия и системы городского освещения по схеме, запатентованной Томасом Эдисоном. При расширении таких электросетей выявился главный недостаток постоянного тока – большие потери мощности при передаче напряжения на большие расстояния по протяженным проводам. Однако некоторые небольшие линии постоянного тока, построенные Эдисоном в городских кварталах Нью-Йорка, функционируют до сих пор.

В 1886 г. компания Джорджа Вестингауза ввела в эксплуатацию ГЭС переменного тока в Грейт-Баррингтоне (штат Массачусетс, США). Генерация переменного тока высокого напряжения позволила передавать электричество с минимальными потерями на сотни километров по линиям электропередачи и с помощью понижающих трансформаторов создавать разветвлённую сеть электрических линий меньшего напряжения для распределения электричества между множеством потребителей.

В 1889 г. русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский, приглашенный на должность главного инженера в немецкий концерн «АЕG», усовершенствовал асинхронный электродвигатель переменного тока, ранее изобретённый Н. Тесла, предложив использовать трёхфазную схему электропитания и электропередачи. Трёхфазные электрические сети и асинхронные электродвигатели получили самое широкое распространение в техносфере, принципиально не изменившись и до нашего времени.

ХХ век – борьба за энергию

Так человек не в силах удержать

Неистовства машины: рычаги

Сгибают локти, вертятся колеса,

Скользят ремни, пылают недра фабрик,

И, содрогаясь в непрерывной спазме,

Стальные чрева мечут, как икру,

Однообразные ненужные предметы

(Воротнички, автомобили,

Граммофоны) —

Мильонами мильонов, – затопляя

Селенья, области и страны —

Целый мир,

Творя империи,

Захватывая рынки, —

И нет возможности

Остановить их ярость,

Ни обуздать разнузданных рабов.

(Максимилиан Волошин «Машина», 1922 г.)

В табл. 2.5 представлены данные о мировом росте энергетики, последовавшем за промышленной революцией середины XIX века.

Таблица 2.5. Мощность мирового энергопотребления

во второй половине XIX века и в ХХ – начале XXI века24

Необходимость наращивания электрической мощности техносферы вызвала бум гидроэнергетики в начале ХХ века. ГЭС символично называли электростанциями «белого угля», подчёркивая их чистоту, резко отличающуюся от грязи и копоти тепловых электростанций. Если к 1890 г. в США и Канаде насчитывалось 45 ГЭC, то в начале XX только в США было построено более 200 гидроэлектростанций, в том числе и на Ниагарском водопаде. В Европе гидроэлектростанции сооружались на реках Изер и Рейн (Германия), на реке Рона (Франция), на реке Аар (Швейцария), на реках Швеции и Норвегии.

Несмотря на то, что установка ГЭС представляет собой сложную и масштабную инженерную задачу, так как на водных объектах необходимо сооружать капитальные гидротехнические сооружения – плотины и дамбы, в результате чего образуются огромные водохранилища, страны, обладающие значительными гидроэнергетическими ресурсами, форсировали ввод новых электростанций.

Крупные ГЭС вводились в эксплуатацию на протяжении всего ХХ века. В США в 1939 г. была введена в эксплуатацию самая крупная в то время ГЭС «Гувер» на реке Колорадо, а в 1942, 1958 и 1971 г. – ГЭС на реке Колумбия. Крупные электростанции строились так же в Венесуэле на р. Карони (в 1960 г. и 1978 г.), в Египте на р. Нил (Асуанская ГЭС, 1970 г.), в Мозамбике на р. Замбези (1975), в Иране на р. Карун (1976 г.), в Бразилии на р. Парана (1974), р. Паранаиба (1980 г) и на р. Токантинс (1984 г.). В России и СССР к 1935 г. по плану ГОЭЛРО было построено 10 гидроэлектростанций, в том числе – ДнепроГЭС. С 1935 г. по 1981 г. на Волге было последовательно построено 7 крупных ГЭС, в результате чего река превратилась в каскад искусственных водохранилищ с полностью регулируемым гидрологическим режимом. Кроме того, в СССР были построены крупные электростанции на р. Ангара (Братская ГЭС – 1966 г. и Усть-Илимская – 1980 г.), на р. Енисей (Красноярская ГЭС – 1972 г. и Саяно-Шушенская ГЭС – 1989 г.). В настоящее время крупные электростанции продолжают строиться в Китае на реке Янцзы (ГЭС Удундэ и Байхэтань).

Но вводимых мощностей вновь было недостаточно для дальнейшего роста мировой индустрии, требовавшей всё больше и больше энергии. В 1957 – 1958 г. в мире сложилось противоречие между ростом потребления энергии и энергоресурсов и темпами увеличения объёмов их производства. Последовавшая в середине XX века научно-техническая революция (НТР) заключалась в широком использовании знаний и техники во всех сферах деятельности человека, в первую очередь – направленных на получение энергии. НТР не только помогла преодолеть надвигающийся энергетический кризис за счет промышленного использования ядерной энергии, но и придала большую общественную значимость людям умственного труда.