Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной - [37]
Например, вы переходите эту границу, когда, задаваясь вопросом, что происходит, всесторонне изучаете материю. Вы обнаруживаете, что у нее есть несколько составляющих, каждая из которых обладает небольшим числом простых свойств. Спрашивая, что происходит, если объединить эти составляющие, и обнаруживая, что материя существует (есть) в виде ядер, атомов и молекул, заполняющих периодическую систему и справочники по физике и химии, вы опять пересекаете эту границу.
Вместе с тем, прежде чем начнется построение мира по законам «Ядра», необходимо определиться с состоянием Вселенной в какой-то момент. Эти законы не охватывают парадигму единства пространства и времени. Их рабочий материал — не то, что Вейль назвал «объективным миром», а только его срезы.
Общая теория относительности учит нас, что разделение пространства-времени на пространство и время неестественно. Космологическая теория большого взрыва, которой мы займемся в главе 6, говорит, что ранняя Вселенная была удивительно простой. Эти факты — явный намек на то, что следует искать более всеобъемлющие законы, позволяющие увидеть мир как единое целое.
Глава 5. Здесь много материи и энергии
В предыдущих главах, говоря об изобилии пространства и времени, мы пришли к четырем фундаментальным выводам. Во-первых, Вселенная невероятно богата. Во-вторых, мы можем пользоваться лишь малой частью ее богатств. В-третьих, для наших целей более чем достаточно и их. В-четвертых, мы даже эти богатства используем далеко не полностью — есть еще много возможностей для развития.
В новой главе мы исследуем изобилие материи и энергии и вновь придем к этим четырем фундаментальным выводам.
Начнем с некоторых сравнений, чтобы получить меру космической энергии в человеческих масштабах. Взрослый человек потребляет в среднем 2000 калорий в день. Примерно такая же энергия требуется для непрерывной работы 100-ваттной лампочки. За год это составляет 3 миллиарда джоулей. (Один джоуль энергии обеспечивает мощность в 1 ватт в течение одной секунды, а в году около 30 миллионов секунд.) Давайте назовем это «годовой энергией человека» — ГЭЧ. Из нее около 20% используется для поддержания деятельности мозга.
В 2020 году мировое потребление энергии составило примерно 1,9 × 10>11, или 190 миллиардов ГЭЧ. Поскольку население Земли достигло около 7,5 миллиарда человек, на одного человека приходится примерно 25 ГЭЧ энергии. Это число — 25 — представляет собой отношение общей потребляемой энергии к количеству, используемому в процессе естественного метаболизма. Это объективная мера того, насколько далеко люди продвинулись в экономическом плане, не довольствуясь лишь прожиточным минимумом. В частности, американцы потребляют примерно 95 ГЭЧ на человека.
Энергии, которую наше Солнце вырабатывает за год, достаточно, чтобы обеспечить каждого человека примерно 500 триллионами ГЭЧ. Это намного больше, чем 25 и даже 95; таким образом, теоретически у нас остаются огромные возможности для экономического роста, если мы сможем осваивать больше энергии, вырабатываемой Солнцем.
Естественно, солнечный свет распространяется во всех направлениях. Чтобы получить больше того, что мы собираем сейчас, нам пришлось бы потратить много времени и ресурсов и разместить в космосе гигантские устройства для сбора солнечной энергии. Фримен Дайсон[83] с коллегами предложили инженерные решения подобных устройств, которые назвали сферами Дайсона.
Если мы скромно ограничимся той частью солнечной энергии, которая попадает на Землю сейчас, то обнаружим, что даже она примерно в 10 000 раз больше всего нашего нынешнего энергопотребления. Это число позволяет более реалистично оценить резервы солнечной энергии. Даже без сфер Дайсона у нас все еще есть огромный потенциал для роста.
Здесь мы рассмотрели солнечную энергию. Ранее мы пришли к выводу, что наше Солнце — лишь одна из многих звезд. Вселенная как целое обладает гораздо большим количеством энергии, чем люди в обозримом будущем смогут потребить. Пока мы можем лишь собирать крупицы этих сокровищ, чем и занимаются астрономы. Они если и не обогащают нашу экономику, то точно развивают наш разум.
Это еще раз доказывает: утверждение, что материи и энергии много, вполне объективно. Их более чем достаточно, чтобы создавать такие сложные и динамичные объекты, как человек, и обеспечивать ресурсами его чрезвычайно обширную повестку дня[84].
Динамическая сложность
Мы поняли, что для целей, которые ставят перед собой люди, во Вселенной достаточно энергии. Теперь рассмотрим с более фундаментальной точки зрения, почему ее достаточно.
Для этого ответим на два основных вопроса.
Какое именно свойство физической Вселенной делает возможным формирование «целей человечества»?
Почему для их достижения требуется так мало энергии по сравнению с той, что излучает наше Солнце?
Первый вопрос можно рассматривать на разных уровнях. Попытавшись дать точное определение «целям человека», мы рискуем быстро утонуть в мрачных глубинах туманной метафизики. Но если мы посмотрим с физической точки зрения, что же существенного в том, что люди делают и для чего живут, то ответ будет даже более ясным, чем вопрос. На этом уровне краеугольный камень —
