Научные открытия, меняющие мир - Вадим Панин

Все элементарные частицы, окружающие «свежеиспеченную» аномалию, устремятся к ней, и Земля буквально исчезнет! Если бы мы могли очень сильно замедлить процесс поглощения материи черной дырой и наблюдали бы за этим из космоса, то увидели бы, как в районе Швейцарии образуется гигантский кратер, в который начинают сползаться все материки и океаны. В этой точке Земля будет как бы выворачиваться наизнанку. Наконец кратер достигнет размеров планеты и на ее месте останется только черный сгусток. И все это – за доли секунды!

Вторая опасность – монополи. Это теоретически существующие объекты, своего рода магниты, имеющие только один полюс. Их образование на уровне элементарных частиц не доказано, но не обоснована и невозможность этого явления. Появившийся в Большом адронном коллайдере монополь вызовет распад ближайших атомов. Процесс этот будет неконтролируемо продолжаться, пока вся планета и окружающие ее космические объекты не будут распылены «вровень» с окружающим Землю вакуумом. Есть, конечно, вероятность, что монополь пулей покинет нашу планету и улетит в далекий космос, но она еще ниже, чем сама вероятность появления этого «магнита».

Ученые предлагают не волноваться по таким ничтожным поводам – и они правы. Вероятность того, что наша планета сию секунду взорвется сама по себе, в миллиарды раз выше возможности «большого адронного кошмара», однако мы не паникуем – просто потому, что это все еще очень маленькая вероятность.

Паникуют в основном газетчики – им удобно стращать общественность сценариями адронного апокалипсиса, не приводя никаких цифр, ведь это повышает продажи.

Глава 4. Энергия: вчера, сегодня, завтра

Оставим на время разговор о том, что могло произойти и все-таки не случилось до настоящего времени. Подумаем о дне завтрашнем. И рисовать картины светлого, а может, и очень даже мрачного будущего начнем с вопроса о том, откуда в этом будущем будет браться энергия. Но сначала поговорим о первых ее источниках.

Природа спешит на помощь

Первым источником энергии на планете была, разумеется, мускульная тяга. Животные тянули повозки, рабы на галерах гребли огромными веслами, рабочие на строительстве пирамид без помощи всяких животных и сложных механизмов передвигали тяжелые блоки. Многие тысячи лет никто не задумывался об альтернативной энергии – хватало и этого. Только в редких случаях люди прошедших эпох прибегали к энергии ветра и воды – на мельницах и в парусном флоте, то есть там, где без этого было не обойтись. Но и тот и другой варианты были ненадежными, ведь приходилось зависеть от природы, а запасать энергию люди не умели. Есть ветер – мельница крутится, нет ветра – все стоит. С водой несколько надежнее – река не прекращает течь, разве что зимой. Правда, там, где текучей воды нет, водяную мельницу не построишь.

В мореплавании тоже приходилось полагаться на стихию. В крайнем случае – помогать ей мускульной силой. Есть ветер – хорошо, фрегаты и бригантины быстро и красиво несутся по волнам, влекомые парусом. Нет – что поделаешь, придется всей команде садиться на весла и грести, чтобы не болтаться на одном месте посреди океана.

Огонь, вернее, тепло не использовалось нашими предками как источник энергии для приведения в движение механизмов. Братья Монгольфье, наполнившие первый воздушный шар горячим воздухом, были едва ли не первыми.

Паровая эпоха

Использовать пламя как источник энергии люди догадались только в XVIII веке. Так появились первые паровые машины. Но и тогда, когда удалось за счет угольных топок «отвязаться» от природы и больше не зависеть от погодных условий и расположения рек, мускульная тяга не потеряла своего значения. И тогда, когда на все про все стало хватать дров и угля, уличные экипажи еще приводились в движение не паровой машиной Стефенсона, а парой или четверкой лошадей. Точно так же многие сложные механизмы в XIX веке все еще зависели от водяных мельниц: вода вращала колесо, оно передавало движение на маховики, а те заставляли работать первые сборочные линии и огромные сложные агрегаты.

Паровым машинам в скором времени доверили «все и сразу». Энергии горячего воздуха, создаваемого сжиганием горючего, казалось, хватит на что угодно. На угле и мазуте работали заводы, ездили поезда и ходили пароходы. Даже в проектах первых летательных аппаратов можно найти варианты «паролета» с узнаваемой паровозной трубой. Черный дым из труб наполнил небо над всеми цивилизованными странами.

Когда-то люди думали, что сила пара может все. Писатели Герберт Уэллс и Жюль Верн рисовали картины будущего, совсем не похожего на наше с вами настоящее. Их работами вдохновлялись ученые. И поэтому нельзя забывать, что 100 лет назад развитие науки и технологий могло пойти совсем по другому пути.

Электричество? Забудьте. Наиболее перспективным способом освещения и обогрева зданий в начале XX века считался природный газ, и полностью от этой мысли мы не отказались до сих пор – вспомните хотя бы, сколько домов не перешло с газовых плит на электрические. В «мире паровых машин» к домам и квартирам вели бы не собранные в пучки провода, а металлические трубы, по которым голубое топливо попадало бы к людям. В каждой комнате располагались бы газовые рожки – осветительные приборы, похожие на привычные для нас газовые горелки. Другие элементы инфраструктуры показались бы вам знакомыми: бойлер для нагревания водопроводной воды, печь для центрального отопления, газовая плита на кухне.

Поскольку большое количество тонких труб очень сложно спрятать под землю, их использовали бы в декоративных целях – окружали дома ажурными решетками из газовых труб. Конечно, вся эта система – и внутри дома, и снаружи – была бы очень взрывоопасной, но к риску относились бы так же, как мы сейчас относимся к автокатастрофам – страшно, печально, но это цена прогресса.

Вообразить себе архитектуру, какой она стала бы в таком варианте будущего, нетрудно – посмотрите на Эйфелеву башню. Вот такие вычурные металлические конструкции, начиненные механизмами, наполнили бы города.

Транспорт паровой эпохи тоже сильно отличался бы от современного. Небом правили бы дирижабли, а по дорогам разъезжали бы паровые телеги, способные «заправляться» буквально в чистом поле – набрал хвороста да поехал.

«А как же компьютеры?» – скажете вы. О, без них не обошлось бы. Знаете ли вы, что первый компьютер в современном понимании слова – аппарат для произведения сложных математических вычислений – был сконструирован Чарльзом Бэббиджем еще в XIX веке? Он назывался «дифференцирующая машина». По размерам дифференцирующая машина была такой, как первые послевоенные компьютеры, и умела, между прочим, гораздо больше. Просто из-за стоимости ее производства в тогдашних технологических условиях Бэббидж был вынужден бросить исследования. А случись иначе (если бы нашлись инвесторы или не было мировых войн) – мы с вами, возможно, жили бы в мире механических компьютеров. Домашние аппараты – сконструированные из миллионов мелких деталей и работающие буквально как часы – приводились бы в действие заводом пружины. Промышленные агрегаты-суперкомпьютеры работали бы на паровой тяге.

До наших дней положение не слишком изменилось. Разве что механическую энергию, получаемую от паровых турбин, стали преобразовывать в электрическую – ее, в отличие от «механики», можно хранить, передавать на огромные расстояния, наконец, она универсальна.

Основу современной энергетики составляют тепловые электростанции, совмещающие выполнение двух задач – центральное отопление и выработку электроэнергии. В ТЭС используются нефть, природный газ, торф и уголь, и с помощью турбин нагретый газ или водяной пар преобразуется в энергию генератора. А заодно горячие воздух и вода идут в радиаторы отопления наших квартир.

Совмещение централизованного теплоснабжения и производства электроэнергии – не новая идея. Не будь электрификации, и до теплопровода никто не додумался бы. Самые первые электростанции работали на тепле от сгорания угля и торфа. Сначала горячий пар просто «вылетал в трубу», предварительно раскрутив турбину генератора, а потом его стали использовать для обогрева помещений.

Теплоэлектростанция – широко опробованный и распространенный метод, этакий «дедушкин вариант», который, может, и не способен угнаться за нуждами дня нынешнего, но дело свое знает и делает его как следует. Только в последнее время люди стали задумываться о том, что вообще-то у ТЭС есть весьма существенные минусы. Вполне возможно, что уже в ближайшем будущем человечеству нужно будет отказаться от такого метода получения энергии.