Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - [94]

.

И это не противоречие, и не совет отвергать будущие прогнозы, а всего лишь наиболее вероятный или даже неизбежный вывод, основанный на непредсказуемом взаимодействии характерной для сложных систем инерции с их встроенными константами и долгосрочными императивами с одной стороны и внезапными переменами — техническими (появление потребительской электроники, возможный прорыв в хранении энергии) или социальными (распад СССР, еще одна, гораздо более опасная пандемия) — с другой. Еще больше осложняет прогнозирование тот факт, что масштаб всех ключевых перемен теперь должен быть огромным.

Инерция, масштаб и масса

В нашем распоряжении всегда есть новые варианты, новые решения и новые достижения. Наш вид очень любопытен, и мы можем похвастаться необыкновенно длинной историей адаптации, а также удивительными достижениями — мы сделали жизнь большинства людей на земле более здоровой, благополучной, безопасной и долгой. Но фундаментальные ограничения никуда не делись, и мы должны проявить всю свою изобретательность, чтобы изменить некоторые из них, однако и у этих изменений есть свои пределы. Например, при производстве продовольствия мы не можем обойтись без земли, воды и питательных веществ. Как мы видели, высокая урожайность снижает потребность в площади обрабатываемых земель, а их дальнейшее сокращение возможно при условии успешного преодоления разрыва урожайности (разницы между потенциальным и реальным урожаем).

Этот разрыв остается значительным. Даже в странах с интенсивным сельским хозяйством (внесение удобрений, орошение): урожайность кукурузы в США может быть на 20–25 % больше, чем сегодня, а китайского риса — на 30–40 %. В африканских странах южнее Сахары, где урожайность зерновых низка, ее можно повысить в 2–4 раза[620]. Что касается высокоурожайных и уже оптимизированных хозяйств, сокращения площади обрабатываемых земель можно достичь небольшими дополнительными мерами по внесению удобрений и орошению. В отличие от них Африка потребует существенного увеличения использования макроэлементов и масштабных мер по орошению земель. Как и во многих других случаях, относительный прирост будущей эффективности (в пределах биологических ограничений) не следует ошибочно рассматривать в отрыве от входных и выходных переменных, поскольку население планеты продолжает расти и нуждается в более полноценном питании.

Средства массовой информации рассказывают нам о городском сельском хозяйстве «без земли» — гидропонном выращивании растений в небоскребах, — но эти истории практически лишены понимания потребности мира в продуктах питания. Такие эффективные методы могут обеспечить нас зеленью (салат, базилик) и некоторыми овощами (томаты, перец), питательную ценность которых практически полностью определяют содержащийся в них витамин С и клетчатка[621]. Совершенно очевидно, что гидропонный метод под постоянным искусственным освещением не обеспечит производство более 3 миллиардов тонн зерновых и бобовых культур с высоким содержанием углеводов и относительно высоким содержанием белков и жиров, необходимых для питания почти 8 (а вскоре и 10) миллиардов человек[622].

Инерция больших и сложных систем обусловлена их основными энергетическими и материальными потребностями, а также масштабом их работы. На потребность в энергии и материалах влияет постоянное стремление к более высокой эффективности и к оптимизации производственных процессов, но эффективность и относительная дематериализация имеют свои физические ограничения, а преимущества, которые могут обеспечить альтернативные методы, зачастую неприемлемо дороги. Таких примеров множество. Давайте еще раз обратимся к двум главным ресурсам. Теоретический минимум первичной энергии, необходимый для производства стали (для доменных печей и кислородных конвертеров), составляет около 18 гигаджоулей на тонну горячего металла, а аммиак не может быть синтезирован из компонентов при затратах энергии меньше чем 21 гигаджоуль на тонну[623].

Один из возможных вариантов — замена стали алюминием. Это уменьшит массу конкретной конструкции, но для выплавки алюминия требуется в 5–6 раз больше энергии, чем для выплавки стали, и его невозможно применять там, где требуется высокая прочность, как у стали. Самый радикальный способ сократить энергозатраты и экологический вред азотных удобрений — уменьшить их использование: этот вариант доступен для богатых стран с избыточным производством продовольствия и большим объемом пищевых отходов, но сотни миллионов отстающих в развитии детей, особенно в Африке, нуждаются в молоке и мясе, а животный белок можно получить только при условии большого количества вносимого в обрабатываемые земли азота. Этот вывод основан на фактах: в сельском хозяйстве ЕС вносят в среднем 160 кг удобрений на гектар, а в Эфиопии — меньше 20 килограммов на гектар, и эта разница почти на порядок иллюстрирует огромное отставание в развитии, которое часто игнорируют при оценке глобальных потребностей[624].

В цивилизации, где производство основных товаров обеспечивает жизнь почти 8 миллиардов человек, любое отклонение от устоявшейся практики раз за разом сталкивается с ограничениями масштаба: как мы уже видели (в главе 3), потребности в основных материалах в настоящее время измеряются в миллиардах и сотнях миллионов тонн в год. Это делает невозможной замену на другие материалы — чем можно заменить больше 4 миллиардов тонн цемента и почти 2 миллиарда тонн стали? — или быстрый (за несколько лет, а не десятилетий) переход к совершенно новым способам производства.