10.3. Энергетика и экология
Конфликты многочисленных защитников экологии окружающей среды с организациями, призванными заботиться о благе общества, более всего зашли в энергетике, отрасли, без которой цивилизованное общество существовать уже не может. Печальный исход ущемления энергетики легко представить каждому. Верно и то, что энергетика дает львиную долю засорения атмосферы, вынуждает людей корежить огромные площади ландшафтов при добыче каменного угля, укладкой многокилометровых нефтепроводов и неизбежностью еще многих отрицательных последствий, особенно глубоко и кажется неотвратимо зашло противостояние экологии и топливной энергетики. Увы, и энергетическая проблема нашей страны не дает надежды на удовлетворительный выход из создавшегося положения. Так что же делать? Или нам так и двигаться дальше навстречу угрозе быть задушенными топливной энергетикой или вовсе отказавшись от нее, возвратиться к первобытному образу жизни. В тупиковой ситуации, какой бы она не сложилась, никогда не поздно оглянуться и посмотреть, а правильны ли пути, которыми мы шли и идем к современному могуществу энергетики?
Уже тысячелетия человек, еще не будучи вооружен необходимыми знаниями, широко использовал энергию природных явлений – силу ветра, текущей воды, силу тяжести и прочие сподручные силы природы. Значительно позднее, в 17…18 веках, с изобретением первых паровых машин, стало известно о возможности использования огня для выполнения полезной работы. Представляя уровень грамотности человека, можно не удивляться тому, что в то время наука о способах добычи полезной энергии, тащилась вслед за практической разработкой этих способов, что в наше время считается недопустимым. Полезно помнить и о тех условиях, в которых появились первые физические законы, касающиеся энергетики и которыми мы пользуемся по сей день. В частности, в 19 веке именно на опыте разработки первых тепловых машин в основном были сформулированы положения термодинамики. С тех пор наука сделала гигантский скачок в своем развитии, но почему-то устранилась от уточнения формулировок физических законов. Между тем эти законы, оставаясь основополагающими, и сейчас ревностно охраняются клерками от науки, но своим все чаще обнаруживаемым непреднамеренным субъективизмом кое-где стали тормозить развитие мысли. Тому, кто замечал это, осмеливается рассуждать неординарно, грозит обвинение в невежестве. Удивляет тот факт, что среди старых толкований термодинамики невозможно встретить простого и понятного положения, остающегося неизвестным и по ныне, что полезную энергию можно получать только от неравновесных энергетических процессов (перепада температур, давлений, высот и т. д.), но нельзя получать от установившегося равновесия.
Если в любом поршневом двигателе не будет создано разности давлений на днище поршня, двигатель не заработает. Если на электролампу не будет подана разность потенциалов, она не засветится и т. д. Поэтому же наши двигатели, нагревательные приборы, равно как и холодильники и прочие механизмы, ныне почти все работают на искусственно создаваемых неравновесных процессах. Из них самым распространенным оказался способ сжигания топлива, создающий разность давлений от расширяющихся при взрыве газовых смесей или вскипающих жидкостей.
Итак, в любом случае промышленная энергетика требует неравновесных энергетических процессов и если они не находятся в окружающей нас природе, а тем паче, физические законы не поощряют их поиск, то люди, вынужденно создают их искусственно. Это исторически обусловлено пагубным зигзагом развития энергетики, что создало в области освоения природы парадоксальную ситуацию: не видя и не находя естественных неравновесных процессов в природе, люди перестали их искать и для искусственного воссоздания начали сжигать леса, рыть землю в поисках топливных ресурсов, строить громадные плотины на реках, чтобы создать перепады воды, вторглись в бездну микромира, найдя там энергетического джина, которого после чернобыльской катастрофы сами же уже серьезно опасаются. Топливная энергетика фактически уже зашла в тупик и не имеет будущего, если продолжит использовать традиционные источники тепла. Максвелловский «демон», способный без затрат энергии сортировать частицы однородной среды на холодные и горячие видимо тоже еще долго, если не навсегда, останется лишь мечтой физиков.
Об экологических, да и социально-экономических изъянах топливной энергетики, исходящих от мест добычи горючего по путям его транспортировки до необратимого сжигания в топках и двигателях, все уже хорошо наслышаны. Известно и то, что ресурсы топлива истощаются, хотя являются ценнейшим сырьём для химии, широко потребляющей их куда более рационально, чем путем безвозвратного уничтожения в топках и двигателях. Именно неотвратимость их уничтожения и его экологический вред являются самыми пагубными следствиями искусственно воссоздаваемых неравновесных процессов. Заметим, что «сила ветра», «сила текучей воды», «сила тяжести» – это еще не сами неравновесные процессы, а лишь их отражение, их следствия, реализуемые через свершение работы, как результата превращения энергии из одной формы в другую. Уверенно можно говорить о трех первопричинах, возбуждающих на Земле неравновесные энергетические процессы: светимость Солнца, периодичность нагревания и охлаждения земной поверхности и действие земного тяготения. Последняя, как мы уже знаем, мало известна, что опять же отразилось на неполноте научных представлений о природных неравновесных процессах, среди которых самой значительной остается необъясненность необратимости самого тяготения.