Вацлав Смил

Цифры не лгут. 71 факт, важный для понимания всего на свете

© Vaclav Smil, 2020

© Гольдберг Ю. Я., перевод на русский язык, 2022

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2022 КоЛибри®

* * *

Эта книга опровергает – или подтверждает – рутинные представления, которые люди обычно считают фактами. Она представляет собой нечто вроде отличного очистителя информационного воздуха, который может пригодиться всем и каждому. Абсолютное удовольствие для такого читателя, как я.

Дэвид Вайнберг, колумнист и книжный критик, ведущий блога The Straight Dope на платформе Medium

Автор представляет надежный массив данных с потрясающей точностью.

Publishers Weekly

Важная тема.

Марк Цукерберг – о разделе книги, посвященном энергетике

Упорядоченный, занимательный сборник кратких обзоров на множество горячих тем… Точка зрения Смила последовательна, каждая глава подкреплена исследованиями и проникнута заинтересованностью автора… Захватывающая книга, которую стоит прочитать.

Kirkus

Хорошая книга для тех, кто стремится познать наш мир… Здесь наглядно представлены цифры, имеющие отношение к науке, здравоохранению, экологичным технологиям и многим другим актуальным темам. Она должна быть на каждой книжной полке!

Линда Юэ, профессор экономики Лондонской школы бизнеса, научный сотрудник Сент-Эдмунд-Холл (Оксфорд)

Актуально для всех, кто запутался в дебрях статистики или сомневается в правильности данных в мире, где цифры, кажется, значат все и ничего. Новая книга Вацлава Смила рассказывает, почему дизельное топливо не так плохо, как вы думаете, сколько еды на самом деле тратится впустую, что на самом деле делает людей счастливыми – и обо многом другом.

BBC Science Focus

Введение

«Цифры не лгут» – книга обо всем. Она затрагивает широкий диапазон тем, касающихся людей, целых народов и стран, энергии и того, как мы ее используем, технических инноваций, а также машин и устройств, определяющих облик современной цивилизации. Ее завершают основанные на фактах прогнозы относительно того, что станет с нашим продовольствием, с нашими пищевыми предпочтениями и с состоянием (можно даже сказать, степенью деградации) мира, в котором мы живем. Это главные темы, которые я освещал в своих книгах начиная с 1970-х гг.

Прежде всего речь пойдет о понимании фактов. Но это не так просто, как может показаться: интернет изобилует цифрами, многие из которых представляют собой недатированные, непроверенные данные неизвестного происхождения и зачастую даже указаны в сомнительных единицах измерения. Например, ВВП Франции в 2010 г. составил $ 2,6 трлн – в каких ценах: в текущих или в постоянных? И как совершалась конвертация из евро в доллары? По преобладающему валютному курсу или по паритету покупательной способности? И как это узнать?

В отличие от Всемирной паутины, в этой книге все цифры взяты из первоисточников четырех основных видов: это мировая статистика, публикуемая международными организациями[1]; ежегодные отчеты государственных учреждений[2]; данные исторической статистики, накопленные национальными учреждениями[3]; и статьи в научных журналах[4]. Небольшая часть цифр взята из научных монографий; из недавних исследований, выполненных крупными консалтинговыми агентствами с надежной репутацией, или из опросов общественного мнения, проведенных такими авторитетными организациями, как Институт Гэллапа или Исследовательский центр Пью.

Если мы и правда хотим понять, что происходит в нашем мире, то должны поместить цифры в соответствующий контекст – исторический и международный. Например, в историческом контексте научная единица измерения энергии – это джоуль (1 Дж). В наши дни богатые экономики ежегодно потребляют приблизительно 150 млрд джоулей (150 гигаджоулей) первичной энергии на душу населения (для сравнения: при сгорании одной тонны сырой нефти получается 42 ГДж энергии), тогда как в Нигерии, самой густонаселенной африканской стране – кстати, она обладает самыми богатыми в Африке запасами нефти и природного газа, – среднедушевое потребление энергии составляет всего 35 ГДж. Разница впечатляющая: Франция или Япония потребляют почти в пять раз больше энергии в пересчете на душу населения, но сравнение в историческом плане позволяет увидеть реальный разрыв: в Японии уровень потребления 35 ГДж был достигнут в 1958 г. (то есть на одно поколение раньше, чем в Африке). А Франция, если считать в среднем, достигла уровня 35 ГДж еще в 1880 г., и это значит, что Нигерия отстает от Франции на целых два поколения.

Не менее знаменательны и современные различия между странами мира. Сравнение детской смертности в США и в странах Черной Африки выявляет серьезный, но вполне ожидаемый разрыв. И тот факт, что Соединенные Штаты не входят в десятку стран с наименьшей детской смертностью, тоже неудивителен, если учесть разнообразие населения и большой приток иммигрантов из менее развитых стран. Но немногие знают, что США даже не входят в тридцатку лучших![5] Возникает закономерный вопрос о причине – и перед нами раскрывается целая вселенная дискуссий, посвященных социальным и экономическим проблемам. Истинное понимание многих цифр (взятых по отдельности или как часть сложных статистических данных) возможно только при наличии базовой научной грамотности и привычки оперировать цифрами.

Легче всего нам дается понятие длины (расстояния). Большинство людей довольно хорошо представляют, что такое 10 см (ширина кулака взрослого человека), 1 м (примерное расстояние от пояса до земли у мужчины среднего роста) и 1 км (минута езды в потоке городского транспорта). Так же легко мы представляем распространенные скорости (расстояние, поделенное на время): быстрая ходьба – 6 км/ч, скоростной междугородный поезд – 300 км/ч, реактивный самолет – 1000 км/ч. Сложнее «почувствовать» массу: новорожденный ребенок обычно весит меньше 5 кг, маленький олень – меньше 50 кг, некоторые боевые танки весят почти 50 тонн, а максимальная взлетная масса самолета Airbus A380 превышает 500 тонн. Трудности могут возникать и с оценкой объема: бензобак маленького седана вмещает меньше 40 л бензина; кубатура небольшого американского дома обычно не превышает 400 м^3. Оценить энергию и мощность (джоули и ватты), а также силу тока и сопротивление (амперы и омы) очень сложно, если вам не приходится постоянно иметь дело с этими единицами измерения, поэтому нам легче сравнить, например, разницу в потреблении энергии в Африке и Европе.

С деньгами возникают другие сложности. Большинство людей понимают относительный уровень своих доходов или сбережений, но исторические сравнения на национальном и международном уровне должны проводиться с поправкой на инфляцию, а в международных сравнениях следует учитывать колебания обменных курсов и изменения покупательной способности.

Кроме того, существуют качественные различия, которые невозможно выразить в цифрах, и такого рода соображения особенно важны при сравнении предпочтений в еде и рационов питания. Например, содержание углеводов и белков в 100 г продукта может быть почти одинаковым, однако хлеб из супермаркета в Атланте (мягкие квадратные ломтики в целлофановых пакетах) как небо и земля отличается от той продукции, которую выставил бы maître boulanger (булочник) на своем прилавке в Лионе или Bäckermeister (пекарь) в Штутгарте.

Когда числа становятся большими, значение уже имеет не конкретная цифра, а порядок (десятикратная разница): Airbus A380 на порядок тяжелее танка, реактивный самолет на порядок быстрее автомобиля на шоссе, а олененок весит на порядок больше младенца. Если использовать множители и показатели степени, принятые в Международной системе единиц, то новорожденный человек весит 5 ×10^3 г (5 кг), а Airbus A380 – более 5 × 10^8 г (500 млн г). Если речь идет о действительно больших числах, то в заблуждение еще сильнее вводит тот факт, что европейцы (вслед за французами) отклоняются от научной терминологии и называют число 10^9 не биллионом (vive la difference![6]), а миллиардом (что приводит к une confusion fréquente[7]). Население мира приближается к 8 миллиардам человек (8 млрд = 8 × 10^9); в 2019 г. мировой объем производства (в номинальном выражении) составил около 90 триллионов долларов ($ 90 трлн = 9 × 10^13), а потребление энергии – 500 миллиардов миллиардов джоулей (500 млрд млрд = 500 × 10^18, или 5 × 10^20).

Но есть и хорошая новость: разобраться во всем этом легче, чем иногда кажется. Можно, например, на несколько минут отложить в сторону свой мобильный телефон (у меня его никогда не было, и я не испытываю никаких неудобств) и оценить размеры окружающих предметов и расстояния до них – измерять с помощью кулака (вспомните про 10 см) или GPS (снова взяв в руки телефон). Попробуйте также определить объем предметов, которые встречаются вам в повседневной жизни (людям свойственно недооценивать объем больших, но тонких объектов). А еще очень интересно вычислять (без помощи какой-либо электроники) разницу в порядках, узнавая из статей самые последние данные о доходах миллиардеров и упаковщиков со складов Amazon (на сколько порядков величины различается их годовой доход?) или сравнивая уровень ВВП на душу населения в разных странах (на сколько порядков он выше в Великобритании, чем в Уганде?). Такие упражнения для ума познакомят вас с физическими реалиями окружающего мира и поддержат ваши синапсы в тонусе. Чтобы понять цифры, нужно всего лишь немного потрудиться.

Я надеюсь, что эта книга поможет читателям осмыслить истинное состояние мира, в котором мы живем. Надеюсь, она удивит вас, заставит восхититься уникальностью нашего биологического вида, нашей изобретательностью и стремлением понять все на свете. Моя цель – не просто продемонстрировать, что цифры не лгут, но и раскрыть смысл, который за ними стоит.

И последнее замечание о цифрах, приведенных в книге: все денежные суммы, за исключением особо оговоренных случаев, указаны в долларах США; и все измерения приводятся в метрической системе, за исключениями вроде морских миль и дюймов для американских пиломатериалов, но они неизменно обоснованны.

Вацлав Смил

Виннипег, 2020

Люди

Обитатели нашего мира

Что происходит, когда у нас рождается меньше детей?

Суммарный коэффициент рождаемости (СКР) – это количество детей, рожденных женщиной за время жизни. Самое очевидное физиологическое ограничение – продолжительность детородного возраста (от первой менструации до менопаузы). Возраст первой менструации неуклонно снижался (примерно с 17 лет в доиндустриальном обществе до менее чем 13 лет в современном западном мире), а менопауза сейчас наступает немного позже, чуть после пятидесяти, и в результате детородный возраст увеличился приблизительно до 38 лет по сравнению с 30 годами в традиционных обществах.

За то время, пока длится детородный возраст, у женщины бывает 300–400 овуляций. Каждая беременность исключает 10 овуляций, и еще 5–6 овуляций следует вычесть из-за малой вероятности зачатия во время традиционно долгого грудного вскармливания, и поэтому максимальный коэффициент рождаемости – приблизительно 24 беременности. Если учесть возможное рождение близнецов, то женщина может иметь больше 24 детей, что подтверждают архивные записи о матерях, родивших больше 30 детей.

Но реальный максимальный коэффициент рождаемости в обществах, где отсутствовала контрацепция, всегда был гораздо ниже по причине выкидышей, мертворождения, бесплодия и материнской смертности.

Эти реалии уменьшают максимальный коэффициент рождаемости, охватывающий все население, до 7–8; такой уровень был характерен для всех континентов вплоть до XIX в., в некоторых областях Азии сохранялся еще два поколения назад, а сегодня все еще встречается в странах Африки южнее Сахары. Например, в Нигере этот показатель равняется 7,5 (что гораздо ниже предпочитаемого размера семьи: опросы показывают, что нигерка в среднем хочет иметь 9,1 ребенка!). Но даже в этом регионе СКР постепенно уменьшается (до 5–6 в большинстве стран), хотя и остается высоким, а остальной мир живет со средним, низким и очень низким коэффициентом рождаемости.

Переход к этому новому миру происходил в разное время, причем не только для разных регионов, но и внутри их: Франция опередила Италию, а Япония намного опередила коммунистический Китай, хотя в конечном итоге он предпринял суровые меры, запретив семьям иметь больше одного ребенка[8]. Желание иметь меньше детей зачастую обусловлено не только запретами, но и тесным сочетанием факторов, в числе которых постепенное повышение уровня жизни, механизация сельскохозяйственного труда, замена людей и животных машинами, массовая индустриализация и урбанизация, увеличение доли женщин среди работающего городского населения, распространение всеобщего образования, успехи здравоохранения, снижение смертности новорожденных и гарантированная государством пенсия.

Традиционная погоня за количеством превратилась – и порой стремительно – в поиски качества: преимущества высокой рождаемости (гарантия выживания кого-то из детей в условиях высокой младенческой смертности, дополнительная рабочая сила, страховка на старость) начали ослабевать и в конечном итоге исчезать, а меньшие по размеру семьи больше вкладывали в своих детей, повышая качество их жизни, начиная с лучшего питания (больше мяса и свежих фруктов в рационе, более частое питание вне дома) и заканчивая внедорожниками для семейного отдыха и полетами на тропические пляжи в дальние уголки мира.

Как это часто бывает с общественными и техническими переменами, первопроходцам потребовалось много времени, но у тех, кто шел за ними, процесс занял всего два поколения. В Дании переход от высокой рождаемости к низкой растянулся почти на два столетия, а в Швеции – на 170 лет. В Южной Корее СКР всего за 30 лет упал с отметки в 6 пунктов до отметки ниже уровня воспроизводства. В Китае еще до внедрения политики «одна семья – один ребенок» рождаемость снизилась с 6,4 в 1962 г. до 2,6 в 1980-м. Но невероятный рекорд принадлежит Ирану. В 1979 г., когда была свергнута монархия и из ссылки вернулся аятолла Хомейни, установивший в стране теократию, коэффициент рождаемости в Иране составлял 6,5, а в 2000 г. он снизился до уровня воспроизводства населения и продолжает падать.

Уровень воспроизводства – это коэффициент рождаемости, при котором численность населения остается постоянной. Он равняется приблизительно 2,1 – десятая доля требуется для компенсации потерь девочек, не доживающих до детородного возраста. Ни одна страна не смогла остановить спад рождаемости на уровне воспроизводства и добиться постоянства численности населения. Все больше людей живут в обществах с рождаемостью ниже уровня воспроизводства. В 1950 г. 40 % человечества жили в странах с уровнем рождаемости выше 6, а средняя величина составляла около 5; в 2000 г. всего 5 % населения Земли жили в странах с коэффициентом рождаемости больше 6, а среднее значение (2,6) приблизилось к уровню воспроизводства. К 2050 г. почти три четверти населения нашей планеты будут жить в странах с коэффициентом рождаемости ниже уровня воспроизводства.

Этот практически всемирный сдвиг имел огромные демографические, экономические и стратегические последствия. Доля европейцев в численности населения Земли уменьшилась (в 1900 г. на континенте проживало 18 % населения, в 2020 г. европейцев стало всего 9,5 %), а доля азиатов увеличилась (60 % от всего мирового населения в 2020 г.), но высокая рождаемость в определенных регионах гарантирует, что в течение 50 лет (с 2020 до 2070 г.) почти 75 % всех рождений будет приходиться на Африку.

А что сулит будущее тем странам, в которых рождаемость упала ниже уровня воспроизводства? Если коэффициент рождаемости в стране останется близким к уровню воспроизводства (не меньше 1,7; в 2019 г. во Франции и Швеции он составлял 1,9), у нее есть хорошие шансы на восстановление в будущем. Но, если рождаемость падает ниже 1,5, вероятность того, что процесс пойдет вспять, значительно уменьшается. В 2019 г. рекордное снижение коэффициента рождаемости до 1,3 было зарегистрировано в Испании, Италии и Румынии и до 1,4 в Японии, Украине, Греции и Хорватии. По всей видимости, постепенное снижение численности населения – это будущее Японии и многих европейских стран. До сих пор никакая государственная политика поощрения рождаемости не смогла повернуть процесс вспять, и единственный очевидный вариант предотвращения депопуляции – открыть границы для иммигрантов, но на это мало надежд.

Младенческая смертность как показатель уровня жизни

Пытаясь определить самые надежные показатели качества жизни людей, экономисты – всегда готовые свести все к деньгам – предпочитают использовать такие параметры, как валовой внутренний продукт (ВВП) на душу населения и располагаемый доход. Оба этих показателя вызывают сомнения. ВВП увеличивается в странах, где растущий уровень насилия требует усиления охраны порядка, дополнительных инвестиций в меры безопасности и увеличения числа больниц, а располагаемый доход ничего не говорит об уровне экономического неравенства или о том, какие общественные блага доступны обездоленным семьям. Тем не менее эти показатели позволяют довольно точно сравнивать разные страны. Немногие предпочтут жить в Ираке (в 2018 г. номинальный ВВП на душу населения – около $ 6000), а не в Дании (в 2018 г. номинальный ВВП на душу населения – около $ 60 000). И вне всякого сомнения, качество жизни в Дании в среднем лучше, чем в Румынии: обе страны входят в ЕС, но в Дании располагаемый доход на 75 % больше.

С 1990-х гг. самой популярной альтернативой стал индекс человеческого развития (ИЧР) – интегральный показатель, который должен был стать более точным мерилом качества жизни. В нем учитывается ожидаемая продолжительность жизни при рождении, достижения в образовании (среднее и ожидаемое количество лет обучения), а также валовой национальный доход в расчете на душу населения. Однако (и это неудивительно) ИЧР сильно коррелирует с ВВП на душу населения, что делает старый показатель качества жизни таким же надежным, как и новый более сложный индекс.

Лично я для быстрой и наглядной оценки качества жизни выбираю показатель, основанный на одной переменной. Это младенческая смертность: количество смертей младенцев в первый год жизни на 1000 родившихся.

Младенческая смертность служит таким надежным индикатором потому, что ее низкого уровня невозможно достичь без сочетания нескольких критических условий, которые определяют хорошее качество жизни: это высокий уровень здравоохранения в целом и достойный уровень пренатальной, перинатальной и неонатальной помощи в частности; полноценное питание матери и ребенка; адекватные и соответствующие санитарным нормам условия жизни; доступ к социальной помощи для обездоленных семей, – и для всего этого нужны соответствующие государственные и частные расходы, а также инфраструктура и доходы, способные поддерживать ее функционирование и доступ к ней. Таким образом, одна-единственная переменная отражает ряд предпосылок для выживания в самый важный период жизни человека: первый год после рождения.

Младенческая смертность в доиндустриальных обществах была примерно одинаковой и очень высокой: даже в 1850 г. в Западной Европе и США ее уровень составлял 200–300 на 1000 (то есть каждый пятый или даже каждый третий ребенок умирал в первые 365 дней жизни). К 1950 г. на Западе средний показатель снизился до 35–65 (как правило, в первый год умирал один из двадцати новорожденных), а в настоящее время в богатых странах показатель младенческой смертности ниже 5 (то есть один из 200 младенцев не доживает до первого дня рождения). Если не считать крошечные государства – от Андорры и Ангильи до Монако и Сан-Марино, – в эту группу стран, где умирают меньше 5 младенцев на 1000 родившихся, входят около 35 стран, от Японии (уровень 2) до Сербии (уровень чуть меньше 5), и если мы посмотрим на то, какие страны находятся на первых местах, то ясно увидим, почему этот показатель нельзя использовать для упрощенной оценки без учета более широких демографических условий.

Страны с самыми низкими показателями младенческой смертности, как правило, маленькие (с населением меньше 10 млн человек, обычно меньше 5 млн) или с однородным составом населения (Япония и Южная Корея в Азии; Исландия, Финляндия и Норвегия в Европе), и в большинстве из них очень низкая рождаемость. Разумеется, гораздо сложнее добиться и поддерживать очень низкую младенческую смертность в более крупных неоднородных обществах с высоким уровнем иммиграции из менее богатых стран, а также в странах с более высоким уровнем рождаемости. Поэтому будет трудно добиться исландского уровня (3) в Канаде (показатель младенческой смертности равен 5), население которой в 100 раз больше, а количество иммигрантов, ежегодно прибывающих в нее (из самых разных стран, в основном из бедных азиатских), сравнимо с населением всей Исландии. Те же факторы действуют в Соединенных Штатах, но относительно высокая младенческая смертность (6) там, вне всякого сомнения, отчасти обусловлена (в Канаде тоже, но в меньшей степени) более высоким уровнем экономического неравенства.

В этом смысле младенческая смертность – более надежный индикатор качества жизни, чем средний доход или индекс человеческого развития, однако и он нуждается в подтверждении: по одному-единственному показателю невозможно удовлетворительно судить о качестве жизни людей. Но совершенно очевидно, что младенческая смертность остается неприемлемо высокой в десятке стран Черной Африки. Уровень младенческой смертности там (более 60 на 1000) такой же, как был в Европе 100 лет назад, – и это знак отставания в развитии, которое эти страны должны преодолеть, чтобы догнать богатые экономики.

Вакцинация: самая высокодоходная инвестиция

Смерть от инфекционных заболеваний – худшая судьба, которая может ждать младенцев и маленьких детей в современном мире, и хуже всего, когда ее не предотвратить, хотя это и не столь сложно. Меры, необходимые для минимизации общей смертности, невозможно расставить по значимости: чистая питьевая вода и полноценное питание не менее важны, чем профилактика заболеваний и надлежащая санитария. Но если оценивать соотношение затрат и результата, то явным победителем станет вакцинация.

Современная вакцинация берет начало в XVIII в., когда Эдвард Дженнер применил ее для борьбы с оспой. Вакцины против холеры и чумы были созданы еще до Первой мировой войны, а против туберкулеза, столбняка и дифтерии – в промежутке между Первой и Второй мировыми войнами. Послевоенные достижения отмечены всеобщей вакцинацией против коклюша и полиомиелита. В настоящее время детей во всем мире прививают пятивалентной вакциной, которая защищает их от дифтерии, столбняка, коклюша и полиомиелита, а также от менингита, отита и пневмонии, трех болезней, вызываемых гемофильной палочкой типа b. Первую дозу вводят в возрасте шести недель, последующие – в 10 и 14 недель. Стоимость пятивалентной вакцины составляет менее $ 1, а каждый вакцинированный ребенок снижает шансы инфекции у непривитых сверстников.

С учетом этих обстоятельств ни у кого не возникало сомнений, что вакцинация имеет чрезвычайно высокое соотношение выгоды и затрат, хотя численно выразить его затруднительно. Но благодаря исследованию, выполненному в 2016 г. работниками здравоохранения в Балтиморе, Бостоне и Сиэтле при поддержке Фонда Билла и Мелинды Гейтс, мы наконец можем оценить выгоду. В исследовании анализировали рентабельность инвестиций, связанную с ожидаемым охватом вакцинацией в почти 100 странах с низкими и средними доходами во втором десятилетии нынешнего века – десятилетии вакцин.

Соотношение выгод и затрат рассчитывалось исходя из стоимости вакцин, а также цепочек их поставки, с одной стороны, и оценок предотвращенного ущерба от заболеваемости и смертности – с другой. На каждый доллар, вложенный в вакцинацию, ожидаемая экономия составила $ 16: это расходы на здравоохранение, а также потери в заработной плате и производительности из-за болезней и смертей.

А если не ограничиваться только потерями вследствие заболеваемости, а рассмотреть и более общую экономическую выгоду, то соотношение чистого дохода к издержкам увеличивается более чем в два раза – в среднем до 44, с диапазоном неопределенности от 27 до 67. Наибольшая рентабельность у вакцины против кори: 58-кратное превышение выгод над затратами.

Фонд Билла и Мелинды Гейтс сообщил о 44-кратной выгоде, направив и опубликовав письмо Уоррену Баффету, самому крупному стороннему донору. Даже его должна была впечатлить такая рентабельность! Но сделать предстоит еще немало, пусть даже несколько поколений прогресса и привели к тому, что в странах с высоким доходом вакцинация стала практически всеобщей, на уровне 96 %, да и в странах с низким доходом тоже достигнуты огромные успехи: охват вакцинацией увеличился с 50 % (2000) до 80 % (2016).

Самое трудное – полностью устранить угрозу инфекционных заболеваний. Вероятно, лучшей иллюстрацией этих трудностей может служить полиомиелит: заболеваемость во всем мире снизилась с приблизительно 400 000 случаев (1985) до менее 100 случаев (2000), однако в 2016-м было зарегистрировано 37 случаев полиомиелита в регионах с высоким уровнем насилия (север Нигерии, Афганистан и Пакистан). И как мы недавно убедились на примере вирусов Эбола, Зика и COVID-19, существует риск появления новых инфекций. И вакцинация – лучший способ борьбы с ними.

Почему так трудно предсказать масштаб текущей пандемии?

Я пишу эти строки в конце марта 2020 г., когда у нас на глазах пандемия COVID-19 в Европе и Северной Америке растет по экспоненте. И вместо очередных оценок или прогнозов (которые все равно мгновенно устаревают) я решил рассказать о неопределенностях, затрудняющих оценку и интерпретацию статистики в столь напряженной обстановке.

Страхи, вызванные пандемией вируса, связаны с относительно высокой смертностью. Но, пока инфекция распространяется, вычислить уровень смертности невозможно – это трудно сделать даже после окончания пандемии. Наиболее общепринятый эпидемиологический подход – определить показатель летальности, разделив количество подтвержденных смертей, связанных с вирусом, на общее количество случаев болезни. Числитель этой дроби (свидетельства о смерти с указанием причины) очевиден и в большинстве стран вполне надежен. Но на выбор знаменателя влияют многочисленные неопределенности. Что считать «случаями»? Только лабораторно подтвержденные болезни? Все случаи с характерными симптомами (включая людей, которых не тестировали, но у которых наблюдались эти симптомы)? Или общее количество заболевших, включая бессимптомных? Количество проведенных тестов известно с большой точностью, но для оценки общего числа заболевших нужно либо проводить серологические исследования среди населения, дождавшись окончания пандемии (выявляя антитела в крови), либо использовать различные уравнения роста для моделирования хода пандемии, либо предполагать наиболее вероятные коэффициенты (x инфицированных на y умерших).

Подробное исследование смертности во время недавней пандемии гриппа – она началась в США в январе 2009 г., в не- которых регионах продолжалась до августа 2010 г. и была вызвана новым штаммом H1N 1 с уникальной комбинацией генов вируса гриппа – иллюстрирует влияние этих неопределенностей. В числителе всегда бралось количество подтвержденных смертей, а в знаменателе – три разные категории, в зависимости от определения «случая»: число лабораторно подтвержденных случаев, оценка числа симптоматических случаев и оценка числа заболевших (на основе серологических тестов или предположений относительно распространенности бессимптомных случаев). В результате разница оказалась чрезвычайно велика: от менее одной смерти до более чем 10 000 смертей на 100 000 человек.

Как и предполагалось, учет лишь лабораторно подтвержденных случаев показывает самый высокий риск (обычно от 100 до 5000 смертей); при «симптоматическом» подходе этот показатель находится в диапазоне от 5 до 50 смертей, а если в качестве знаменателя использовать предполагаемую оценку числа инфицированных, то смертность снижается до 1–10 человек на 100 000. В первом случае смертность получается в 500 раз выше, чем в последнем!

В 2020 г. при пандемии COVID-19 (вызванной коронавирусом SARS-CoV-2) мы столкнулись с теми же неопределенностями. Например, к 30 марта 2020 г. официальная китайская статистика сообщала о 50 006 случаях заражения в Ухане, эпицентре пандемии, где пик, по всей видимости, уже миновал и умерло 2547 человек. Независимых подтверждений этих данных не было, а 17 апреля число смертей, согласно китайской статистике, увеличилось на 50 % – до 3869, а число заболевших – всего на 325. В первом случае летальность составляет 5 %, а во втором – 7,7 %, но реальных цифр мы, скорее всего, никогда не узнаем. Как бы то ни было, знаменатель дроби включал только лабораторно подтвержденные случаи (или лабораторно подтвержденные и «симптоматические»): население Уханя составляет 11,1 млн человек, и 50 000 заболевших означает, что заразилось меньше 0,5 % населения города – необычайно мало, если сравнивать с числом инфицированных при ежегодной эпидемии гриппа.

Если мы не знаем общего числа зараженных, то можем получить более точную оценку, применяя демографический показатель смертности, то есть число смертей по той или иной причине на 1000 человек, и взяв для сравнения смертность от ежегодной эпидемии гриппа. Предполагая, что пик заражения COVID-19 в 2020 г. в Ухане уже пройден (и что официальная статистика отражает реальность), смерть приблизительно 3900 человек указывает на смертность от пандемии на уровне 0,35/1000. По данным центров по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention, CDC), сезонная эпидемия гриппа 2019–2020 гг. в США затронет 38–54 млн человек (из общего населения порядка 330 млн и унесет жизни от 23 000 до 59 000 человек. Если взять средние цифры – 46 млн инфицированных и 41 000 смертей, – то получится, что гриппом переболеют около 14 % всех американцев, а умрут приблизительно 0,09 % зараженных (летальность); общая смертность от гриппа будет составлять 0,12/1000 (то есть умрет приблизительно 1 из 10 000) – по сравнению с 0,35/1000 для Уханя к середине апреля 2020 г. Таким образом, смертность от COVID-19 в Ухане примерно в три раза выше, чем смертность от сезонной эпидемии гриппа 2019–2020 гг. в США, – явно повод для беспокойства, но не для паники.

Как и с любой другой пандемией, мы должны подождать окончания пандемии COVID-19, чтобы получить ясную картину ее масштабов. Только тогда мы сможем сделать достоверные подсчеты – или, поскольку мы никогда не узнаем общее количество инфицированных в каждой стране и во всем мире, предложить наиболее точную оценку – и сравнить получившуюся смертность, причем разброс может получиться не меньший, чем для цифр пандемии гриппа в 2009 г.

Это один из главных уроков алгебры: даже если вы точно знаете числитель, но не можете со сравнимой точностью определить знаменатель, точное соотношение вычислить невозможно. Полностью избавиться от неопределенностей не получится, но к тому времени, когда вы прочтете эти строки, мы уже будем гораздо лучше понимать масштаб и интенсивность последней пандемии, чем в тот момент, когда я их писал. Не сомневаюсь, что вы их прочтете – и с вами все будет в порядке.

А мы все выше

Как и многие другие исследования, связанные с природой человека, изучение роста началось в XVIII в. во Франции, где с 1759 по 1777 г. Филипп Гено де Монбейяр каждые шесть месяцев измерял рост сына – с рождения до восемнадцатилетия, а граф де Бюффон в 1777 г. опубликовал таблицу с данными роста мальчика в приложении к своей знаменитой «Естественной истории». Но сын Монбейяра был высоким для своего времени (рост восемнадцатилетнего юноши соответствовал среднему росту современного голландца), а систематические масштабные данные о росте людей, а также развитии детей и подростков мы получили только в 1830-х гг. благодаря Эдуарду Малле и Адольфу Кетле.

С тех пор мы изучили все аспекты роста человека, от ожидаемого увеличения по мере взросления и связи с весом до влияния таких факторов, как питание и генетика, а также разницы в периодах быстрого роста у мальчиков и девочек. В результате мы знаем – с высокой точностью – ожидаемый рост (и вес) в любом возрасте. Если молодая американская мать придет на прием к педиатру с двухлетним мальчиком, рост которого составляет 93 см, ей скажут, что ее сын выше, чем 90 % мальчиков в его возрасте.

Если вас интересует оценка долговременных изменений, а также сравнение между странами, то одним из лучших результатов современных систематических исследований стала тщательно задокументированная история увеличения среднего роста людей. Низкорослость (задержка развития, приводящая к низкому росту у маленьких детей) все еще встречается во многих бедных странах, но в целом масштаб этой проблемы уменьшился – в основном благодаря быстрому улучшению ситуации в Китае – с приблизительно 40 % (1990) до 22 % (2020), и увеличение роста было мировой тенденцией на протяжении всего XX в.

Главным фактором стало улучшение здоровья и полноценное питание, прежде всего увеличение потребления высококачественного животного белка (молоко и молочные продукты, мясо, яйца), а высокий рост ассоциируется с удивительно большим числом преимуществ. Это не только увеличение ожидаемой продолжительности жизни, но и уменьшение риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также усиление когнитивных способностей, больший доход на протяжении жизни и более высокий социальный статус. Корреляция между ростом и доходами впервые была задокументирована в 1915 г. и с тех пор неоднократно подтверждалась для разных групп, от индийских шахтеров до шведских руководителей предприятий. Более того, последнее исследование показало, что чем больше активы фирмы, тем выше рост ее руководителей!

Не менее интересны результаты долговременных исследований населения. Средний рост мужчин в доиндустриальной Европе составлял от 169 до 171 см, а в мире – около 167 см. Согласно большому количеству антропологических данных, доступных для 200 стран, за XX в. средний рост взрослых увеличился на 8,3 см у женщин и 8,8 см у мужчин. Население любой страны в Европе и Северной Америке стало выше, а рекорд принадлежит уроженкам Южной Кореи (20,2 см) и иранцам (16,5 см). Подробные данные из Японии, регистрируемые с 1900 г. и для мужчин, и для женщин двенадцати разных возрастов (от 5 до 24 лет), показывают, как рост связан с ухудшением и улучшением питания: с 1900 по 1940 г. средний рост 10-летних мальчиков увеличивался на 0,15 см в год, а во время войны нехватка продовольствия привела к уменьшению роста на 0,6 см в год; увеличение возобновилось только в 1949 г., и во второй половине века этот показатель увеличивался на 0,25 см в год. Аналогичным образом увеличение среднего роста в Китае прерывалось самым масштабным в мире голодом (1959–1961), однако во второй половине XX в. среди городского населения страны средний рост мужчин увеличивался на 1,3 см в год. В отличие от Японии и Китая, в Индии и Нигерии средний рост населения почти не увеличился, в Эфиопии остался таким же, а в Бангладеш даже немного уменьшился.

В какой стране самое высокое население? Если говорить о мужчинах, то это Нидерланды, Бельгия, Эстония, Латвия и Дания; если о женщинах – Нидерланды, Эстония, Чехия и Сербия. Самая высокая группа населения (со средним ростом, превышающим 182,5 см) – это голландцы, родившиеся в последней четверти XX в. Главным фактором увеличения роста, будь то Япония или Нидерланды, является молоко. До Второй мировой войны голландские мужчины были ниже американцев, но после 1950-х гг. потребление молока в США снизилось, а в Нидерландах росло вплоть до 1960-х – и остается более высоким, чем в США. Вывод очевиден: простейшее средство повысить шансы ребенка вырасти высоким – давать ему больше молока.

Долголетие на пределе?

Вот что говорит Рэй Курцвейл, главный футуролог Google: если вы сможете просто подождать до 2029 г., достижения в области медицины начнут «ежегодно прибавлять один год к ожидаемой продолжительности жизни. Я имею в виду не продолжительность жизни, рассчитанную по дате рождения, а то, сколько лет вы еще проживете». Любопытные читатели могут подсчитать, как эта тенденция повлияет на рост населения в мире, но я ограничусь кратким обзором реалий выживания.

В 1850 г. в США, Канаде, Японии и в большинстве стран Европы ожидаемое долголетие мужчин и женщин составляло приблизительно 40 лет. С тех пор наблюдался впечатляющий и почти линейный рост этого показателя, который в современном мире почти удвоился. Во всех обществах женщины живут дольше, и в настоящее время рекорд принадлежит Японии – чуть больше 87 лет.

Этот тренд может продолжаться еще несколько десятилетий, учитывая, что с 1950 по 2000 г. ожидаемая продолжительность жизни пожилых людей в богатых странах увеличивалась приблизительно на 34 дня в год. Однако без фундаментальных открытий, которые изменят процесс нашего старения, тенденция увеличения долголетия должна ослабнуть и в конечном счете сойти на нет. Долгосрочная траектория ожидаемой продолжительности жизни японок, которая увеличилась с 81,91 года (1990) до 87,26 лет (2017), со- ответствует симметричной логистической кривой, которая уже приблизилась к своей асимптоте – отметке 90 лет. Траектории для других богатых стран также упираются в соответствующий потолок. Статистические данные за XX в. по- казывают два явно различимых периода увеличения продолжительности жизни: более быстрый линейный рост (при- близительно 20 лет за полстолетия), преобладавший до 19 50-х гг., и последующее замедление.

Если мы еще далеки от предела долголетия, то наибольшее его увеличение должно касаться людей самого старшего поколения, то есть у тех, кому 80–85 лет, прирост должен быть больше, чем у тех, кому 70–75. Именно такие данные были получены в результате исследований, проведенных во Франции, Японии, Соединенных Штатах и Великобритании с 1970-х гг. до начала 1990-х. Но затем прирост выровнялся.

Возможно, долголетие не запрограммировано генетичес- ки, точно так же, как не существует генетической программы, ограничивающей скорость бега (см. главу «Как пот помог в охоте»). Но продолжительность жизни – это характеристика организма, обусловленная взаимодействием генов с окружающей средой. Гены и сами могут устанавливать биологические ограничения – впрочем, как и внешние факторы, например курение.

Считается, что мировой рекорд в долголетии, 122 года, принадлежит француженке Жанне Кальман, умершей в 1997 г. Как ни странно, но и два десятилетия спустя этот рекорд еще держится, причем с большим отрывом. (И действительно, этот отрыв настолько велик, что вызывает подозрения: высказываются сомнения в возрасте женщины, а также в ее личности.) Второе место занимает долгожитель, умерший в 1999 г. в возрасте 119 лет, и с тех пор никому не удалось преодолеть рубеж 117 лет.

Если вы думаете, что у вас неплохие шансы дожить до 100 лет, потому что один из ваших предков достиг этого возраста, вам нужно знать, что доля наследственного фактора в долголетии не слишком велика: от 15 до 30 %. С учетом того, что люди склонны вступать в брак с теми, кто похож на них – это явление называется ассортативным скрещиванием, – реальный вклад наследственности в долголетие еще меньше.

Разумеется, как и во всех сложных вопросах, здесь остается место для разных интерпретаций опубликованных статистических данных. Курцвейл надеется, что диета и другие хитрости продлят его жизнь до той поры, когда революционные научные открытия дадут ему возможность жить вечно. И действительно, существуют самые разные идеи, как можно обеспечить такую сохранность организма, в том числе омоложение клеток путем удлинения теломер (последовательностей нуклеотидов на концах хромосомы, которые укорачиваются с возрастом). Если этот метод сработает, реальный максимум человеческой жизни может значительно превысить 125 лет.

Но на сегодняшний день лучший совет, который я могу дать всем читателям, за исключением немногих, тех, кто очень торопится, – строить планы на будущее, хотя возможно, не дальше XXII в.

Как пот помог в охоте

До того как несколько десятков тысяч лет назад в Африке появились дальнобойные метательные орудия, у наших предков было только два способа добыть мясо: подбирать остатки после более сильных хищников или загонять добычу. Вторую из этих экологических ниш люди заняли отчасти благодаря двум серьезным преимуществам прямохождения.

Микроскопический срез эккриновых желез человека

Первое преимущество связано с тем, как мы дышим. Четвероногие могут делать только один вдох за цикл движений, потому что их грудная клетка должна абсорбировать удар о землю передних конечностей. Но мы можем выбирать другое соотношение, и это позволяет нам более рационально использовать энергию. Второе (и более существенное) преимущество заключается в непревзойденной способности регулировать температуру тела, что позволяет нам делать то, чего не могут львы: долго и быстро бежать на полуденной жаре.

Все дело в потоотделении. Два крупных животных, которые служат нам транспортом, потеют гораздо сильнее других четвероногих: за час лошадь может потерять около 100 г воды на квадратный метр кожи, а верблюд – до 250 г/м^2. Человек способен без труда выделить 500 г/м^2, и этого хватит для отвода тепловой мощности от 550 до 600 Вт. Пиковое потоотделение за час может превышать 2 кг/м^2, а максимальный зарегистрированный уровень потоотделения за короткий период еще в два раза выше.

Мы чемпионы потоотделения – по необходимости. Новичок, бегущий марафонскую дистанцию в медленном темпе, потребляет энергию на уровне 700–800 Вт, а у опытного марафонца, преодолевающего 42,2 км за 2,5 ч, метаболизм требует мощности около 1300 Вт.

При потере воды проявляется еще одно наше преимущество: нам не обязательно сразу же пополнять ее запасы. Люди могут выдержать серьезное временное обезвоживание, при условии, что недостаток жидкости восполнится не позже чем через день. Лучшие марафонцы выпивают около 200 мл воды в течение всего забега.

Взятые вместе, эти преимущества позволили нашим предкам стать непревзойденными дневными хищниками, способными охотиться при высокой температуре окружающей среды. Разумеется, они не могли догнать антилопу, но жарким днем шли по ее следам, пока та не падала от изнеможения.

И сегодня на трех континентах живут люди, способные долго преследовать и загонять самых быстрых четвероногих. В Северной Америке индейцы тараумара, живущие на северо-западе Мексики, таким способом охотятся на оленей. Еще севернее живут пайюты и навахо, которые способны загнать вилорога. В Южной Африке басарва, живущие в Калахари, в сухой сезон загоняют разных антилоп и даже гну и зебр. В Австралии некоторые аборигены порой охотятся так на кенгуру.

Эти бегуны превосходят даже современных спортсменов в дорогих кроссовках: босые ноги не только снижают расход энергии приблизительно на 4 % (существенное преимущество на длинной дистанции), но также предохраняют от травм голеностопа и лодыжки. В забеге, где ставка – жизнь, мы, люди, не самые быстрые и не самые эффективные. Но благодаря тому, что мы можем потеть, мы, несомненно, самые упорные.

Сколько строителей было у Великой пирамиды?

Если учесть, сколько минуло лет после окончания строительства Великой пирамиды фараона Хуфу, или Хеопса (почти 4600 лет), сама она – хотя и лишилась облицовки из белого известняка, благодаря которой сверкала на солнце, видимая издалека, – на удивление хорошо сохранилась, и поэтому нам точно известна ее форма (многогранник с правильным многоугольником в основании), изначальная высота (146,6 м, включая утраченную пирамидальную вершину, или замковый камень) и объем (около 2,6 млн м^3).

Великие пирамиды Гизы

Тем не менее мы, возможно, никогда не узнаем, как строили пирамиду, поскольку любое общее объяснение сомнительно. Для сооружения одного длинного пандуса потребовалось бы огромное количество материалов, а перемещать камни по более коротким круговым пандусам было бы затруднительно – как и поднимать и устанавливать на место более двух миллионов каменных блоков. Но пусть мы и не знаем, как строили пирамиду, это не означает, что мы не можем с определенной долей уверенности сказать, сколько для этого потребовалось людей.

Начинать следует с ограничения по времени – это два десятилетия правления фараона Хуфу (он умер приблизительно в 2530 г. до н. э.[9]). Геродот, который писал свою «Историю», когда со времени строительства минуло уже двадцать одно столетие, во время путешествия в Египет слышал, что количество рабочих доходило до 100 000 человек и они работали сменами по три месяца, чтобы успеть в срок. В 1974 г. Курт Мендельсон, британский физик, по рождению немец, оценил численность рабочей силы в 70 000 сезонных работников и до 10 000 каменщиков, работавших на постоянной основе. Но это серьезное преувеличение, и мы можем приблизиться к реальным цифрам, если обратимся к неопровержимым законам физики.

Потенциальная энергия Великой пирамиды (необходимая для того, чтобы поднять такую массу над уровнем земли) составляет около 2,4 трлн джоулей (2,4 тераджоуля, или ТДж). Рассчитать эту величину достаточно просто: нужно умножить ускорение свободного падения на массу пирамиды и на высоту ее центра масс (четверть всей ее высоты). Точную массу определить трудно: она зависит от конкретной плотности известняка из каменоломен Туры и раствора, используемых при строительстве, и я возьму среднюю оценку в 2,6 тонны на кубический метр; следовательно, масса всей пирамиды составляет приблизительно 6,75 млн тонн.

Люди способны превращать в полезную работу около 20 % энергии, поступающей с пищей, и для тяжелого физического труда это примерно 440 кДж в день. Таким образом, подъем камней потребует около 5,5 млн рабочих дней (2,4 трлн, деленные на 440 000). Разделив эту величину на время строительства пирамиды (20 лет), мы увидим, что один человек мог бы поднять все эти камни при условии, что в году было 275 000 рабочих дней. А 900 человек выполнят эту работу за 300 рабочих дней года (при 10-часовом рабочем дне). Примерно столько же рабочих потребуется для того, чтобы расположить камни ближе к вершине сооружения, а затем отшлифовать облицовочные блоки (многие внутренние блоки, напротив, обтесывались грубо). Чтобы за 20 лет вырубить 2,6 млн м^3 камня, потребуется труд 1500 каменотесов, при условии, что они работают 300 дней в году и производят 0,25 м^3 камня в день при помощи медных зубил и долеритовых «молотов» (или, по сути, булыжников). Итак, общее число рабочих – около 3300 человек. Даже если мы удвоим это число с учетом архитекторов, управляющих и надсмотрщиков, а также тех, кто занимался доставкой и ремонтом инструментов, постройкой и содержанием жилья для рабочих, приготовлением пищи и стиркой одежды, общее число работников все равно не превысит 7000 человек.

В период строительства Великой пирамиды население Египта составляло 1,5–1,6 млн человек, и изъятие менее 10 000 работников не могло оказать существенного влияния на экономику страны. Труднее всего было организовать работы, спланировать непрерывные поставки строительного камня – в том числе гранита для внутренних помещений (в частности, центральной камеры и ступенчатой Большой галереи), который привозили на лодках из южных районов Египта, отстоящих от Гизы на 800 км, – а также обеспечивать жильем, одеждой и питанием команды рабочих на месте строительства.

В 1990-х гг. археологи обнаружили кладбище рабочих и фундаменты домов поселка, в котором жили строители двух более поздних пирамид Гизы. Находки позволяют сделать вывод, что в этом месте жило не больше чем 20 000 человек. Быстрое возведение еще двух пирамид (пирамида Хафры, сына Хуфу, начата в 2520 г. до н. э., и пирамида Менкаура, начата в 2490 г. до н. э.) служит убедительным свидетельством: дело было доведено до такого совершенства, что для архитекторов, управленцев и рабочих Древнего Царства постройка этих грандиозных сооружений превратилась всего лишь в очередной проект.

Почему цифры безработицы не дают полной картины

Экономическая статистика печально известна своей недостоверностью, и причина часто заключается в том, какие факторы она учитывает, а какие – нет. Валовой внутренний продукт – яркий пример показателя, не учитывающего ключевые факторы окружающей среды – скажем, такие как загрязнение воздуха и воды, эрозия почвы, утрата биоразнообразия и влияние изменений климата.

Измерить уровень безработицы тоже не так просто, и возможные варианты расчетов лучше всего иллюстрируются подробными данными из США. Тот, кто не слишком пристально следит за экономическими новостями, знаком лишь с официальными цифрами – например, в декабре 2019 г. уровень безработицы в целом по стране составлял 3,5 %. Однако это результат применения лишь одного из шести методов, используемых Бюро трудовой статистики для количественной оценки «недоиспользования рабочей силы».

Вот эти показатели, в порядке возрастания (цифры опять-таки для декабря 2019 г.). Люди, не имевшие работы 15 недель и дольше: доля гражданской рабочей силы – 1,2 %. Люди, потерявшие постоянное место и выполняющие временную работу: 1,6 %. Общая безработица как доля гражданской рабочей силы (официальный уровень): 3,5 %. Общая безработица плюс отчаявшиеся работники (те, кто перестал искать работу) как доля гражданской рабочей силы и отчаявшихся работников: 3,7 %. Предыдущая категория, расширенная за счет всех «слабо связанных» с рынком труда (временных или случайных работников) как доля всей рабочей силы: 4,2 %. И наконец, последняя категория с добавлением всех частично занятых по экономическим причинам (то есть тех, кто предпочел бы трудиться полный рабочий день): 6,7 %. Эти шесть показателей охватывают широкий диапазон величин, и официальный уровень безработицы (U 3) составляет лишь около половины наиболее полной оценки (U 6), которая, в свою очередь, более чем в пять раз превышает самый узкий показатель (U 1).

Если вы потеряли работу, то безработным вас будут считать только в том случае, если вы продолжаете поиски новой, а в противном случае вы будете исключены из подсчетов. И если вы хотите приблизиться к пониманию «реального» уровня безработицы, то смотреть следует на уровень участия в рабочей силе (количество людей, способных приступить к работе, в процентах от всего населения), который в последнее время уменьшался. В 1950 г. этот показатель составлял всего около 59 %, а после практически постоянного роста в течение полувека весной 2000 г. достиг пика в 67,3 %; к осени 2005 г. он упал до 62,5 %, но затем снова медленно стал расти и к концу 2019 г. составил 63,2 %. Разумеется, нельзя не отметить существенные различия среди возрастных групп: максимальный показатель (около 90 %) у мужчин в возрасте от 35 до 44 лет.

Безработные в очереди за едой во время Великой депрессии

Европейские данные по безработице демонстрируют, как трудно связать их с социальным устройством страны или удовлетворенностью ее жителей. Самый низкий уровень безработицы (чуть больше 2 %) в Чехии, а в Испании безработица уже много лет держится на высоком уровне – более 26 % (2013) и более 14 % (2019), – причем уровень безработицы среди испанской молодежи в 2019 г. составлял 35 % (явно удручающая цифра для любого, кто приходит на рынок труда). Тем не менее рейтинг счастья чехов всего на 8 % выше, чем у испанцев, а уровень самоубийств в Чехии составляет 8 случаев на 100 000 человек, что в три раза выше, чем в Испании. Да, в Барселоне ограблений больше, чем в Праге, но средний показатель по Испании лишь чуть выше, чем в Великобритании, – притом что уровень безработицы на туманном Альбионе вчетверо меньше испанского.

Совершенно очевидно, что сложные реалии рынка труда и безработицы невозможно выразить одной совокупной цифрой. Многие формально безработные справляются с ситуацией благодаря поддержке семьи и неофициальной занятости. А многие из тех, кто имеет постоянную работу, недовольны своей участью, но не могут сменить работу из-за недостатка квалификации или семейных обстоятельств. Цифры не обязательно лгут – но воспринимать их можно по-разному.

В чем наше счастье?

Для ответа на этот вопрос очень полезно знать, в каких обществах люди считают себя более счастливыми, а в каких – менее. И с 2012 г. это легко сделать, заглянув в последнее издание Всемирного доклада о счастье, который ежегодно публикуется в Нью-Йорке подразделением ООН по поиску решений стабильного развития. В 2019 г., по итогам обобщения данных и исследований за 2016–2018 гг., самой счастливой страной в мире во второй раз была признана Финляндия; за ней идут Дания, Норвегия и Исландия. Нидерланды и Швейцария лишь немного опережают Швецию, и это значит, что Скандинавские страны занимают пять из семи первых мест. В десятку лучших также входят Новая Зеландия, Канада и Австрия. Вторая десятка начинается с Австралии и заканчивается Чехией; Великобритания занимает 15-е место, Германия – 17-е, а США – 19-е.

Именно эти цифры сообщили СМИ, восхищаясь неизменно счастливыми скандинавами и указывая, что богатство Америки (несправедливо распределяемое) не может купить ей счастья. Но людям редко рассказывают о том, из чего складывается рейтинг счастья страны: ВВП на душу населения, социальная поддержка (определяется ответом на вопрос, есть ли у человека родственники или друзья, на которых он может рассчитывать, попав в трудное положение), ожидаемая продолжительность здоровой жизни (на основе оценки Всемирной организации здравоохранения, учитывающей 100 разных факторов, влияющих на здоровье), свобода жизненного выбора (определяется ответом на вопрос: «Делает ли вас счастливым свобода выбирать, как строить свою жизнь?»), щедрость («Вы жертвовали деньги на благотворительность в прошедшем месяце?») и восприятие коррупции (в правительстве и бизнесе).

Как и любой другой индекс, этот рейтинг содержит несколько разных по характеру компонентов, в том числе известный своей неоднозначностью показатель (ВВП страны в долларах США), а также ответы, которые сложно сравнивать у разных культур (восприятие свободы выбора), и оценки, основанные на объективных и выявляемых переменных (ожидаемая продолжительность здоровой жизни). Этот «пестрый лоскут» сам по себе указывает, что к любым точным рейтингам следует относиться скептически, и это подозрение значительно усиливается при внимательном рассмотрении данных, о которых СМИ никогда не сообщают: точных рейтингов стран (до третьего десятичного знака после запятой!). По случайному стечению обстоятельств в 2019 г. я читал лекции в трех счастливейших странах мира – и, разумеется, не заметил, что финны (7,769) на 2,2 % счастливее датчан (7,600), которые, в свою очередь, на 0,6 % счастливее норвежцев. Абсурдность всего этого очевидна. Даже Канада, занимающая девятое место, имеет рейтинг на 6,3 % меньше, чем Финляндия. Учитывая все естественные неопределенности, характерные для переменных, на основе которых определяется рейтинг, а также их упрощенное, невзвешенное сложение, не будет ли точнее и честнее (хотя, конечно, это не привлечет внимания СМИ) по крайней мере округлить рейтинги до целого числа? Или, что еще лучше, не подсчитывать индивидуальные рейтинги, а просто указать 10 или 20 стран с наивысшим?

Кроме того, заметно примечательное отсутствие корреляции между рейтингом счастья и уровнем самоубийств. Графики двух этих переменных для европейских стран демонстрируют полное отсутствие какой-либо связи. И более того, в некоторых счастливейших странах уровень самоубийств относительно высок, а там, где люди несчастны, число самоубийств порой невелико.

Но что делает людей счастливыми – кроме «скандинавского» гражданства и богатства? Любопытные подсказки дают страны, рейтинг которых как будто бы не соответствует истинному положению дел. Вполне ожидаемо, что Афганистан, Центральноафриканская Республика и Южный Судан находятся в самом конце списка из 156 стран, для которых рассчитывается рейтинг счастья (гражданские войны слишком долго разрушали их общество). Но поражает 23-е место Мексики (с засильем наркоторговцев и высочайшим уровнем насилия и убийств), опережающей Францию. Почему Гватемала счастливее Саудовской Аравии? А Панама счастливее Италии? Почему Колумбия опережает Кувейт? Аргентина – Японию? А Эквадор – Южную Корею? Совершенно очевидно, что эти пары отражают важную закономерность: в каждой из них вторая страна богаче (зачастую гораздо богаче), стабильнее, в ней меньше насилия и жить там гораздо легче, чем в первой. А первые страны в этих парах порой относительно бедны, неспокойны и опасны. Однако все они – бывшие испанские колонии, большинство населения в них католики, и все эти страны входят в первую полусотню счастливейших (Эквадор на 50-м месте), опережая Японию (58-е) и значительно опережая Китай (93-е) – страну, которую наивные европейцы представляли как настоящий экономический рай, населенный счастливыми покупателями. Да, компания Louis Vuitton зарабатывает в Китае кучу денег, но ни громадные торговые центры, ни всезнающая партия не приносят китайцам счастья; даже граждане неблагополучной и гораздо более бедной Нигерии (85) чувствуют себя более счастливыми.

Вывод прост: если вы не входите в первую десятку (то есть если вы не скандинав, датчанин, швейцарец, новозеландец или канадец), переходите в католичество и начинайте учить castellano[10]. ¡Buena suerte con eso![11]

Расцвет городов-гигантов

Можно найти много признаков, характеризующих современный мир: рост богатства и мобильности, недорогая и мгновенная связь, изобилие доступной еды, долголетие, – но, если бы инопланетный наблюдатель периодически отправлял на Землю разведывательные зонды, его в первую очередь впечатлили бы перемены, заметные из космоса. Это ускоренный темп урбанизации, когда города наползают на окружающую сельскую местность, подобно амебам, и создают громадные капли яркого света в ночи.

В 1800 г. в городах проживало меньше 2 % населения планеты, а в 1900 г. эта доля все еще не превышала 5 %. К 1950 г. доля городского населения достигла 30 %, а 2007-й стал первым годом, когда больше половины человечества жило в городах. Подробное исследование ООН показало, что в 2016 г. в мире было 512 городов с населением больше 1 млн человек, из них 45 – с населением больше 5 млн, а 31 – с населением больше 10 млн. Эта последняя группа получила специальное название: мегалополисы, или города-гиганты.

Человечество концентрируется в неуклонно растущих го- родах. Это обусловлено тем, что объединение людей, знаний и деятельности дает выгоды, зачастую благодаря близкому расположению компаний одного сектора экономики: на глобальном уровне это Лондон и Нью-Йорк, финансовые столицы, и Шанхай в китайской провинции Гуандун, столица бытовой электроники. Экономия на масштабе сберегает много денег, облегчает взаимодействие между производителями, поставщиками и потребителями, дает бизнесам доступ к обширным рынкам рабочей силы и специалистам в разных областях, а качество жизни в больших городах (несмотря на скученность и проблемы с окружающей средой) привлекает талантливых людей, зачастую со всех концов Земли. Крупные города – это места бесчисленных совместных проектов и возможностей для инвестиций, они предлагают превосходное образование и успешную карьеру. Вот почему многие маленькие города – как и окружающая их сельская местность – теряют население, а города-гиганты продолжают расти.

Ранжировать мегалополисы по размеру непросто, поскольку разные административные границы дают цифры, иные по сравнению с тем случаем, когда города-гиганты считаются как функциональные единицы. Токио, самый крупный мегалополис мира, имеет восемь разных юридических или статистических определений, понимаемых под словом «Токио»: от 23 специальных районов старого города, с населением меньше 10 млн человек, до Токийского столичного округа, где проживают почти 45 млн человек. Городские власти говорят и о таком явлении, как Расширенный столичный округ (Tokyo daitoshiken) – совокупность всех муниципалитетов, расположенных в пределах приблизительно 70 км от двух громадных башен Токийского муниципалитета в районе Синдзюку. Сейчас в этой области, которую пронизывает густая транспортная сеть, проживает около 39 млн человек.

Рост городов-гигантов – прекрасная иллюстрация ослабления западного влияния и усиления Азии. В 1900 г. девять из десяти крупнейших городов мира находились в Европе и в Соединенных Штатах. В 1950 г. единственными городами-гигантами были Нью-Йорк и Токио; в 1975 г. к ним добавился третий, Мехико. Но к концу столетия список разросся до 18 мегалополисов, а в 2020 г. их число достигло 35, с общим населением более полумиллиарда человек. Самым крупным остается Токио (численность населения там выше, чем в Канаде, а экономика равна почти половине немецкой). Из тридцати пяти городов-гигантов двадцать (почти 60 %) расположены в Азии, шесть – в Латинской Америке, два – в Европе (Москва и Париж), три – в Африке (Каир, Лагос, Киншаса) и два – в Северной Америке (Нью-Йорк и Лос-Анджелес).

Ни один из них не занимает самых высоких мест по всем показателям качества жизни. Токио чистый, его жилые районы относительно недалеко от центра и очень тихие, общественный транспорт превосходен, уровень преступности низок, но жилье тесное, а ежедневные поездки на работу и с работы долгие и дорогие. Китайские мегалополисы, построенные мигрантами из сельских районов, которые (до недавнего времени) были лишены права в них проживать, стали витринами новой архитектуры и блестящих общественных проектов, но в них грязный воздух и плохая вода, а за их населением постоянно следят, выявляя малейшие нарушения общественного порядка. В отличие от китайских городов-гигантов, в африканских мегалополисах не существует никаких правил, и Лагос с Киншасой – воплощение хаоса, нищеты и деградирующей экологии. Но все это не имеет особого значения: каждый мегалополис – и Токио (где больше всего звездных ресторанов), и Нью-Йорк (с самой высокой долей жителей, родившихся за границей), и Рио-де-Жанейро (где уровень убийств приближается к 40 на 100 000 жителей) – продолжает привлекать людей. По прогнозу ООН, в 2030-х гг. появятся еще десять мегалополисов: шесть в Азии (в том числе индийские Ахмадабад и Хайдарабад), три в Африке (Йоханнесбург, Дар-эс-Салам, Луанда) и колумбийская Богота.

Страны

Нации в эпоху глобализации

Первая мировая война: долгое эхо трагедий

Немногие 100-летние годовщины имели столь большой резонанс, как столетие окончания первого в истории глобального вооруженного конфликта, отмеченное в ноябре 2018 г. Та кровавая бойня оставила шрам на памяти целого поколения, но ее самыми трагическими последствиями стал приход к власти коммунистов в России (1917), фашистов в Италии (1922) и нацистов в Германии (1933). Это привело к развязыванию Второй мировой войны, в которой погибло еще больше людей, а прямые и косвенные ее последствия – в том числе противостояние НАТО и России, разделенная Корея – продолжают влиять на нашу жизнь.

Пусть даже Вторая мировая война и принесла больше жертв, но можно с уверенностью утверждать, что главной катастрофой все же была Первая, поскольку именно она стала причиной последующих событий. Да, во Второй мировой использовались более совершенные средства уничтожения, в том числе самые быстрые в истории истребители с поршневым двигателем, громадные четырехмоторные бомбардировщики (B-17), ракеты (немецкие «Фау‐1» и «Фау‐2»), а в самом конце войны и атомные бомбы, стершие с лица земли Хиросиму и Нагасаки, а Первая мировая с ее траншеями и почти неподвижными фронтами была менее динамичной. Но пристальный взгляд покажет, что в ее продолжительности и смертоносности критически важную роль сыграли именно технические достижения.

Даже если не учитывать боевое применение отравляющих газов (в таком масштабе оно больше не повторялось), в этом конфликте появились и даже были усовершенствованы некоторые главные аспекты современной войны. Для нападений на конвои торговых судов использовались дизельные подводные лодки, способные совершать длительные переходы. На поле боя появились первые танки. Начали применяться налеты бомбардировочной авиации с использованием дирижаблей и аэропланов. В 1914 г. на воду спустили боеспособный британский гидроавианосец HMS Ark Royal. Французы успешно испытали портативные передатчики, обеспечившие голосовую связь «земля – воздух» в 1916 г. и «воздух – воздух» в 1917 г., и сделали первый шаг на долгом пути к миниатюрным и практичным электронным устройствам.

Но среди этих достижений особняком стоит важная инновация, которая позволила находящейся в блокаде Германии в течение четырех лет вести войну на два фронта: синтез аммиака. После начала войны британский флот отрезал Германию от импорта чилийских нитратов, необходимых для производства взрывчатки. Но благодаря удивительному совпадению Германия сама смогла обеспечить себя нитратами. В 1909 г. Фриц Габер, профессор университета в Карлсруэ, завершил свою многолетнюю работу по синтезу аммиака из составляющих элементов: азот и водород вступали в реакцию под высоким давлением в присутствии катализатора – и получался аммиак (NH_3).

Битва на Сомме, 1916 г.: британские войска и танк Mark I

К октябрю 1913 г. BASF – в то время крупнейший в мире химический концерн, которым руководил Карл Бош, – ввел в строй первый в мире завод по производству аммиака в немецком городе Оппау. Этот синтетический аммиак предполагалось использовать для выпуска таких твердых удобрений, как натриевая и аммиачная селитра (см. главу «Мир без синтетического аммиака»).

Но меньше чем через год началась война, и концерн BASF развернул массовое производство аммиака не для производства удобрений, а для превращения его в азотную кислоту, которая затем использовалась для синтеза боевых взрывчатых веществ. В апреле 1917 г. в городе Лойна к западу от Лейпцига было завершено строительство еще одного, более крупного завода по синтезу аммиака, и продукция обоих позволила Германии поддерживать производство взрывчатых веществ до самого конца войны.

Новые возможности промышленности находить способы преодоления любой нехватки сырья продлили Первую мировую войну, добавив к списку ее жертв еще несколько миллионов человек. Это современное в худшем смысле слова достижение лишило войну ее примитивного образа, который перед нами зачастую предстает как долгое сидение в грязных окопах, – и именно эта разработка явилась залогом еще большего кровопролития поколение спустя.

Бесспорна ли исключительность США?

Вера в «американскую исключительность» – уникальное сочетание идеалов, идей и любви к свободе, которая приобрела такую силу благодаря великим техническим и экономическим достижениям, – живет и здравствует. Ею проникнут даже бывший американский президент Барак Обама, известный своим неэмоциональным подходом к управлению. В начале своего первого президентского срока (апрель 2009 г.) он подтвердил это убеждение, хоть и с оговоркой: «Я верю в американскую исключительность так же, как, я полагаю, британцы верят в британскую исключительность, а греки – в греческую». Но ближе к маю 2014 г. «бастионы пали», и Обама сказал: «Я всей душой верю в американскую исключительность».

Но такие заявления ничего не стоят, если не выдерживают столкновения с фактами. А в данном случае значение имеет не ВВП страны и не количество ее боеголовок или патентов, а показатели, отражающие истинное благополучие ее граждан, физическое и интеллектуальное. Эти показатели очень просты – жизнь, смерть и знания.

Детская смертность – наглядный показатель широкого диапазона условий, в число которых, помимо прочего, входят доход, качество жилья, питание, образование и инвестиции в здравоохранение. В богатых странах, где люди живут в хороших домах и квартирах, а образованные и не знающие голода родители дают детям полноценное питание и доступ к услугам здравоохранения (см. главу «Младенческая смертность как показатель уровня жизни»), этот показатель низок. Какое же место занимают США в этом отношении среди почти 200 стран мира? Последние доступные для сравнения данные показывают, что США (6 умерших детей на 1000 родившихся) даже не входят в список первых 25 стран. Младенческая смертность в США гораздо выше, чем во Франции (4), в Германии (3) и Японии (2), и в полтора раза выше, чем в Греции (4), стране, которую после финансового кризиса средства массовой информации выставляли в качестве образцовой «неудачницы».

Такое положение дел невозможно объяснить однородным составом населения в европейских странах: в современных Франции и Германии много недавних иммигрантов (приезжайте в Марсель или Дюссельдорф). Гораздо важнее образование родителей, полноценное питание, уровень экономического неравенства и доступ к здравоохранению; Соединенные Штаты, как ни печально, единственная из современных богатых стран без всеобщего охвата услугами здравоохранения.

Если посмотреть на конец жизненного пути, картина столь же неприглядна: по ожидаемой продолжительности жизни (почти 79 лет для обоих полов) США тоже не входят в двадцать пять передовых стран, уступая опять-таки Греции (около 81 года) и Южной Корее (почти 83 года). Канадцы живут в среднем на три с лишним года дольше, а японцы (около 84 лет) почти на шесть лет дольше, чем их американские сверстники.

Успехи в учебе американских студентов (или отсутствие успехов) внимательно оцениваются в каждом новом издании Международной программы по оценке образовательных достижений учащихся (PISA), разработанной Организацией экономического сотрудничества и развития. Результаты 15-летних (2018) показывают, что по математике Соединенные Штаты идут вслед за Россией, Словакией и Испанией, далеко отставая от Канады, Германии и Японии. В естественных науках успехи американских школьников чуть ниже среднего балла PISA (497 против 501); в чтении чуть выше (498 против 496) – и все они гораздо ниже, чем в густонаселенных и богатых европейских странах. PISA, как и любая программа, дающая подобные оценки, несвободна от недостатков, но большая разница в сравнительных рейтингах очевидна: нет даже отдаленных намеков на исключительные достижения США в области образования.

Американские читатели могут счесть эти факты неприятными, но они неоспоримы. Американские младенцы умирают чаще, а ученики старших классов в США учатся хуже, чем их сверстники в других богатых странах. Политики могут где угодно искать свидетельства американской исключительности, но в цифрах – там, где это имеет значение, – их не найти.

Почему Европе есть чем гордиться

1 января 1958 г. Бельгия, Франция, Италия, Люксембург, Нидерланды и Федеративная Республика Германия объединились в Европейское экономическое сообщество (ЕЭС) с целью экономической интеграции и установления режима свободной торговли в рамках таможенного союза.

Несмотря на то что ближайшие цели были исключительно экономическими, амбиции ЕЭС простирались гораздо дальше. В основополагающем документе, Римском договоре, члены сообщества выразили решимость «заложить основы для все более тесного союза европейских народов» и «обеспечить экономический и социальный прогресс своих стран путем общих действий, направленных на устранение разделяющих Европу барьеров». В то время эти цели выглядели абсолютно нереалистичными: Европу разделяли не только национальные предрассудки и экономическое неравенство, но прежде всего ее разделял «железный занавес», который тянулся от Балтийского до Черного моря, и страны к востоку от него контролировала Москва.

Контроль со стороны Советского Союза усилился после неудачи Пражской весны в 1968 г. (попытка реформ в Чехословакии закончилась вводом в страну советских войск). В ЕЭС тем временем вступало все больше стран: Великобритания, Ирландия и Дания – в 1973 г., Греция – в 1981 г., Испания и Португалия – в 1986-м. Затем, после распада СССР в 1991 г., открылась дорога к объединению всей Европы. В 1993 г. Маастрихтский договор ознаменовал создание Европейского союза, а в 1999-м появилась общая валюта– евро. В настоящее время в ЕС входят 27 стран.

Население ЕС составляет чуть больше 500 млн человек, меньше 7 % мирового, но в нем сосредоточено 24 % мировой экономики, и эта доля больше, чем у Соединенных Штатов (22 %). На ЕС приходится почти 16 % мирового экспорта товаров (на треть больше, чем у США), в число которых входят автомобили, самолеты, фармацевтическая продукция и предметы роскоши. Более того, половина из 27 членов организации входит в 30 лучших стран по качеству жизни, если судить по индексу человеческого развития ООН.

И все же сейчас Европейский союз сталкивается с возрастающим потоком жалоб и недовольства. Связи между его членами ослабевают, а Великобритания вообще вышла из ЕС. В самой Европе политические обозреватели предлагают бесчисленные объяснения этой новой центростремительной тенденции: чрезмерный бюрократический контроль со стороны Брюсселя; требования национального суверенитета; ошибки выбора в экономике и политике, в частности введение общей валюты без общей финансовой ответственности…

Должен признаться, я озадачен. Как и все, кто родился во времена нацистской оккупации, вырос по ту сторону «железного занавеса» и чья семейная история содержит характерное для Европы смешение наций и языков, я рассматриваю сегодняшнюю Европу – со всеми ее недостатками – как потрясающий результат, настолько хороший, что он кажется невероятным. Вне всякого сомнения, эти достижения стоят того, чтобы удвоить усилия на пути к компромиссу, который позволит восстановить единство. Однако несколько десятилетий мира и процветания воспринимались как данность, а ошибки и трудности (одни неизбежные, другие непростительные) помогли оживить старые предрассудки и вражду. Мое пожелание Европе: почините механизм. Мысль о том, что это может завершиться неудачей, очень нелегко вынести.

Брексит: важнейшие реалии без изменений

Что на самом деле изменится в Великобритании после выхода из ЕС? Конечно, многое уже изменилось за неожиданно долгий подготовительный период, а новое, пришедшее на смену старому, лучше всего описать словами, которыми английский язык обогатился благодаря последнему успешному вторжению на острова: страна проходит через период смуты, обвинений, злобы, проклятий, обмана, фальсификаций, иллюзий, встречных обвинений и испытаний на цивилизованность.

Но что реально изменится через пять или десять лет в основах жизни страны? Сначала главное. Нам всем нужно есть, и современные общества достигли необыкновенных успехов в поставках беспрецедентного разнообразия продуктов питания по доступным для большинства ценам. Мы должны снабжать энергией наши дома, промышленные предприятия и транспорт, бесперебойно поставляя топливо и электричество. Мы должны производить – и обновлять – материальную базу нашего общества с помощью производства, строительства и обслуживания. И нам нужна соответствующая инфраструктура (школы, здравоохранение, уход за престарелыми), чтобы давать людям образование и заботиться о стариках и больных. Все остальное вторично.

По всем этим показателям баланс очевиден. На протяжении нескольких столетий Великобритания не обеспечивала себя продовольствием. Зависимость страны от импорта удвоилась с приблизительно 20 % в начале 1980-х гг. до 40 % в последние годы, и в краткосрочной перспективе ничто, кроме драконовской карточной системы (и никаких свежих овощей и фруктов зимой), не сможет существенно ослабить эту зависимость. Три четверти британского импорта продовольствия приходятся на ЕС, но производители овощей из Испании и бекона из Дании будут с радостью поставлять свою продукцию, если британские потребители согласны ее покупать, и поэтому не будет никаких налогов или цен, губительных для спроса.

В последний раз Великобритания была чистым экспортером энергии (нефть и газ из Северного моря) в 2003 г., а в последние годы страна импортировала 30–40 % первичной энергии – в первую очередь природного газа. И снова: в ближайшем будущем не ожидается никаких серьезных изменений, и насыщенный глобальный энергетический рынок обеспечит сохранение доступных импортных цен.

Великобритания, которой раньше принадлежала ведущая роль в изобретениях и современном производстве, основанном на достижениях науки (как бы то ни было, здесь родились Майкл Фарадей, Изамбард Кингдом Брюнель, Джеймс Клерк Максвелл и Чарльз Алджернон Парсонс), по уровню деиндустриализации уже обогнала Канаду, наименее промышленно развитую из стран Запада. В 2018 г. на промышленность приходилось 9 % британского ВВП; в Канаде этот показатель составляет 10 %, в США – 11 %, в Японии, Германии и Южной Корее соответственно 19, 21 и 27 %… и 32 % в Ирландии, которая обогнала даже Китай с его 29 %. Никакие политические договоренности не могут мгновенно изменить эту историческую тенденцию.

Как и в большинстве европейских стран, современная система образования в Великобритании больше внимания уделяет количеству, а не качеству, здравоохранение стонет под гнетом многих хорошо известных ограничений (которые иллюстрируются потоком сообщений о перегруженных работниках Национальной системы здравоохранения и переполненных больницах), а стареющее население требует все больше ресурсов. Доля пожилых иждивенцев в стране (людей в возрасте 65 лет и старше по отношению ко всему экономически активному населению в возрасте 20–64 лет), составляющая 32 % в 2020 г. – чуть ниже, чем во Франции или в Германии, – к 2030 г. повысится до 47 %. Никакие меры правительства или декларации о восстановлении суверенитета и полном разрыве с бюрократами из Брюсселя не способны повлиять на этот неотвратимый процесс.

Глядя на эти фундаментальные реалии, рациональный наблюдатель должен задаться вопросом: какие ощутимые перемены, какие явные преимущества может принести восстановление изоляции Британии? Можно расписывать автобусы ложными фразами, с легкостью раздавать нелепые обещания, а чувства гордости и удовлетворения могут на какое-то время убедить, – но все эти нематериальные вещи не способны изменить того, во что превратилась Великобритания: это уставшая страна, лишенная промышленности, с ВВП на душу населения чуть больше половины ирландского (Свифт, Гладстон или Черчилль сочли бы подобное абсолютно непостижимым), еще одна бывшая великая держава, чьи претензии на уникальность основаны на обилии обеспокоенных принцев и экспорте костюмных телесериалов, снятых в ветшающих сельских поместьях с чрезмерным количеством слуг.

Тревога за Японию

2 сентября 1945 г. на борту американского линкора «Миссури», стоявшего на якоре в Токийском заливе, представители японского правительства подписали акт о капитуляции. Так закончилась, вероятно, самая безрассудная из современных войн, исход которой был предрешен еще до ее начала техническим превосходством США. Еще атакуя Перл-Харбор, в материальном отношении Япония уже проиграла: в 1940 г. в США выплавлялось примерно в 10 раз больше стали, а за годы войны этот разрыв только увеличился.

Разрушенная японская экономика превысила пиковый довоенный уровень только в 1953 г. Но к тому времени уже были заложены основы для стремительного развития страны. Вскоре ее пользовавшийся спросом экспорт уже охватывал широкий диапазон товаров, от первых транзисторных радиоприемников (Sony) до первых гигантских танкеров для перевозки сырой нефти (Sumitomo). Первый автомобиль Honda Civic появился в Соединенных Штатах в 1973 г., а к 1980 г. японские автомобили захватили 30 % американского рынка. В 1973–1974 гг. Япония, полностью зависимая от импорта сырой нефти, серьезно пострадала от решения Организации стран – экспортеров нефти (ОПЕК) о пятикратном повышении цен на свою продукцию, но быстро приспособилась, повысив энергоэффективность, и в 1978 г. стала второй по величине экономикой мира после США. В 1985 г. иена укрепилась настолько, что Соединенные Штаты, чувствуя угрозу со стороны японского импорта, вынудили Японию девальвировать валюту. Но даже после этого экономика страны стремительно росла: за пять лет после января 1985 г. индекс Никкэй вырос более чем в три раза.

Это было слишком хорошо и не могло продолжаться долго: и действительно, успех Японии отражал действие огромного «экономического пузыря», обусловленного резким ростом цен на акции и недвижимость. В январе 2000 г., через 10 лет после своего пика, индекс Никкэй составлял лишь половину величины 1990 г. и лишь недавно поднялся выше этой отметки.

Знаменитые производители бытовой электроники Sony, Toshiba, Hitachi теперь пытаются сохранить прибыльность. Автоконцерны Toyota и Honda, известные во всем мире непревзойденной надежностью своей продукции, отзывают миллионы машин. С 2014 г. дефектные подушки безопасности Takata стали причиной крупнейшего в истории отзыва автозапчастей. В 2013 г. ненадежные литий-ионные аккумуляторы, произведенные компанией GS Yuasa, привели к проблемам с новым авиалайнером Boeing 787. Прибавьте к этому частую смену правительства, цунами в марте 2011 г., за которым последовала авария на «Фукусиме», постоянную тревогу из-за непредсказуемой Северной Кореи, ухудшающиеся отношения с Китаем и Южной Кореей – и вы получите довольно неприглядную картину.

Но есть еще более фундаментальная проблема. В долгосрочной перспективе судьба наций определяется динамикой демографических показателей. Япония не только самая быстро стареющая из крупных экономик мира (уже каждый четвертый житель страны старше 65 лет, а к 2050 г. их доля достигнет почти 40 %); ее население сокращается. Сегодняшние 127 млн к 2050 г. сократятся до 97 млн и прогнозы показывают нехватку молодой рабочей силы в строительстве и здравоохранении. Кто будет поддерживать развитую и необыкновенно эффективную транспортную инфраструктуру Японии? Кто позаботится о миллионах пожилых людей? В 2050 г. 80-летних там будет больше, чем детей.

Траектория развития всех крупных государств переживала подъемы и спады, но, вероятно, самое большое различие их судеб – это продолжительность наивысшего расцвета: у некоторых это относительно долгое плато, за которым следовал постепенный спад (Британская империя и США в XX в.), другие быстро взлетали, но короткий период процветания заканчивался более или менее резким падением. Япония явно относится ко второй категории. Ее стремительный послевоенный подъем закончился в конце 1980-х, и с тех пор наблюдается спад: за период одной человеческой жизни – от экономической супердержавы, которой восхищались и которую побаивались, до стагнации стареющего общества. Японское правительство пыталось найти выход, но радикальные реформы трудно провести в стране, где распространены предвыборные махинации и где до сих пор серьезно не обсуждают даже умеренную иммиграцию, не говоря уже о том, чтобы установить по-настоящему мирные отношения с соседями.

Как далеко зайдет Китай?

Некоторых переломных моментов можно ждать годами. Сколько статей было написано о том, как Китай опередит Соединенные Штаты и станет крупнейшей экономикой мира к – выбирайте сами – 2015, 2020 или 2025 г.! Временной рубеж зависит от того, какие показатели мы используем для расчетов. Это уже произошло, если смотреть на паритет покупательной способности (ППС), который сравнивает экономику разных стран, устраняя искажения, вызванные колебаниями обменных курсов национальных валют. По данным Международного валютного фонда (МВФ), в 2019 г. ВВП Китая с поправкой на ППС на 8,4 % превышал американский.

Если же опираться на обменный курс юаня к доллару, то Соединенные Штаты лидируют с большим отрывом: в 2019 г. их ВВП почти на 50 % превышал ВВП Китая ($ 21,4 трлн против $ 14,1 трлн). Но даже с учетом недавнего замедления роста экономики – с двузначных цифр до официальных 6–7 % в год, а в реальности меньше – ВВП Китая все еще растет значительно быстрее, чем в Соединенных Штатах. Таким образом, Китай все равно станет первой экономикой мира, даже в номинальных цифрах – это лишь вопрос времени.

Путь на вершину экономического могущества начался в 1978 г., когда в стране после трех десятилетий никуда не годного управления началась экономическая модернизация. Несколько десятилетий Китай был крупнейшим в мире производителем зерна, угля и цемента, а многие годы – ведущим экспортером промышленной продукции, в том числе бытовой электроники. В этом нет ничего удивительного: в Китае самая большая численность населения (около 1,4 млрд в 2016 г.), а его новая модернизированная экономика требует больших объемов производства.

Но в относительных терминах Китай не назовешь богатой страной: ВВП по ППС на душу населения, любезно рассчитанный Всемирным банком, у Китая в 2019 г. составил $ 16 829,9, а это 79-е место в глобальном рейтинге, позади Черногории и Аргентины, и чуть больше, чем у Габона и Барбадоса, – не слишком почетное место. Все знают о богатых китайцах, покупающих недвижимость в Ванкувере и Лондоне, а также украшенные бриллиантами часы в «Галери Лафайет» в Париже, но таких подавляющее меньшинство.

Но объем ВВП и количество нуворишей не позволяют достоверно оценить качество жизни в Китае. Состояние окружающей среды продолжает ухудшаться. Воздух в китайских городах очень сильно загрязнен: по нормам Всемирной организации здравоохранения допустимый уровень частиц с диаметром менее 2,5 нанометра (нм) составляет 25 микрограммов (мкг) на кубический метр воздуха, но во многих городах Китая этот уровень периодически превышает 500 мкг/м^3, а в некоторых – даже 1000 мкг/м^3. В Пекине в 2015 г. средний уровень загрязнения микрочастицами составлял 80 мкг/м^3, а в Нью-Йорке – менее 10. Такие чрезвычайно высокие уровни загрязнения приводят к повышенной частоте респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний и, соответственно, меньшей ожидаемой продолжительности жизни.

В Китае не только грязный воздух – там грязная вода. Почти половина жителей сельских районов страны не имеют современных санитарных условий. В Китае меньше пахотной земли на душу населения, чем в Индии, и, в отличие от Японии, где население гораздо меньше, на импорт рассчитывать не приходится. Запасов нефти и газа в Китае гораздо меньше, чем в США, и в последние годы потребление сырой нефти более чем на 60 % обеспечивается импортом, тогда как в США импорт не играет существенной роли. И в стране, где недавно в густонаселенных прибрежных провинциях возвели множество ядерных реакторов, лучше не думать о такой катастрофе, как на «Фукусиме», или об очередной пандемии, способной начаться на одном из популярных рынков под открытым небом.

Кроме того, население страны быстро стареет – именно поэтому в 2015 г. Коммунистическая партия отказалась от политики «одна семья – один ребенок», и теперь демографическое преимущество Китая постепенно тает. Соотношение экономически активного населения и иждивенцев достигло пика в 2010 г. и с тех пор уменьшается, как и промышленный динамизм.

Все это мы уже видели. Сравните Японию 1990 г., чей расцвет, казалось, бросил вызов всему западному миру, с Японией 2020 г., после 30 лет экономической стагнации (см. главу «Тревога за Японию»). Возможно, это лучшая иллюстрация вероятного контраста между Китаем в 2020 г. и в 2050 г.

Индия против Китая

Индия станет первой? Вполне возможно, поскольку она вскоре обгонит Китай по численности населения. Вопрос в том, будет ли Индия развиваться так, чтобы бросить вызов Китаю в области экономики.

По меньшей мере со времен крушения Римской империи под властью сменявших друг друга китайских династий находилось больше людей, чем в любом другом государстве. В 1912 г., к концу эпохи императоров, население Китая составляло 432,4 млн человек; в 1949 г., когда к власти пришли коммунисты, в стране проживало 542 млн человек, в 2000 г. – 1,27 млрд, а в конце 2019 г. – около 1,4 млрд. Медленный темп роста населения – прямое следствие политики «одна семья – один ребенок», принятой в 1979 г. и отмененной в 2015-м (см. предыдущую главу). Тем временем население Индии увеличилось с 361 млн в 1950 г. до 1,05 млрд в 2000 г. и 1,37 млрд к концу 2019 г.

Преимущество Китая быстро сокращается, и с учетом надежности краткосрочных демографических прогнозов можно с уверенностью сказать, что по численности населения Индия обгонит Китай не позднее 2025 г. (согласно последнему медианному прогнозу ООН), а возможно, и еще раньше, в 2023 г.

Тем временем любопытно сравнить два этих гигантских государства. В обеих странах рождение девочек считается нежелательным, и от них избавляются с помощью абортов, что приводит к диспропорции полов при рождении. Нормальным в обществе считается соотношение 1,06 мужчин на одну женщину, но в Индии оно составляет 1,10, а в Китае 1,13.

Обе страны страдают от коррупции: последний по времени индекс восприятия коррупции, опубликованный Transparency International, помещает Индию и Китай на 80-е место[12] среди 180 стран (наименее коррумпированная страна – Дания, а хуже всего дела обстоят в Сомали). В обеих странах очень высок уровень экономического неравенства, измеряемый индексом Джини, – около 48 % в Индии и 51 % в Китае (для сравнения: 25 % в Дании, 33 % в Великобритании и 38 % в США)[13]. И в обеих странах богачи соревнуются в демонстративном потреблении, коллекционируя дорогие машины и дворцы. Мукеш Амбани, председатель совета директоров компании Reliance Industries Limited, владеет самым большим в мире частным домом; с его 27-этажного небоскреба «Антилия», построенного в 2012 г., открывается вид на трущобы Мумбаи.

Но есть и существенные различия. С одной стороны, быстрый рост с начала 1980-х гг. сделал Китай богаче Индии; номинальный ВВП Китая (по оценке МВФ на 2019 г.) почти в пять раз больше ($ 14,1 трлн против $ 2,9 трлн). В 2019 г. китайский ВВП по паритету покупательной способности (по данным МВФ) более чем в 2 раза превышал индийский ($ 23 393 млрд против $ 9542 млрд). С другой стороны, Китай находится под жестким контролем одной партии, которой руководит политбюро из семи пожилых людей, тогда как Индия, вне всякого сомнения, остается демократическим государством, хотя и далеким от совершенства. В 2019 г. индекс свободы, рассчитанный организацией Freedom House, составил для Индии 75 пунктов, а в Китае всего лишь 11 (для сравнения: в Великобритании – 93, в Канаде – 99).

Не менее показательно еще одно сравнение: одно из глав- ных достижений Китая в области высоких технологий – жесткая цензура в интернете и тотальная слежка за гражданами в рамках новой, всепроникающей системы социального кредита, а главное достижение Индии – непропорционально высокий вклад в руководство компаниями в сфере высоких технологий, дома и за границей. Многие иммигранты из Ин- дии занимают ведущие позиции в компаниях Кремниевой до- лины: Сундар Пичаи в Google, Сатья Наделла в Microsoft, Шантану Нарайен в Adobe, Inc., и Санджай Джа, бывший руко- водитель GlobalFoundries, – вот лишь самые известные из них.

Интересно посмотреть, до какой степени Индия сможет повторить экономический успех Китая. А Китаю, в свою очередь, нужно приспособиться к утрате демографического преимущества: с 2012 г. доля иждивенцев – отношение числа тех, кто слишком юн или стар, чтобы работать, к численности трудоспособного населения – постоянно растет (и в настоящее время превышает 40 %). Вопрос в том, состарится ли страна раньше, чем сможет стать по-настоящему богатой. У обеих стран серьезные проблемы с охраной окружающей среды, и обеим трудно прокормить свое население, хотя в Индии на 50 % больше сельскохозяйственных земель.

И еще одно препятствие: две ядерные державы до сих пор не подписали соглашение, которое разрешило бы территориальный спор в Гималаях. Конфликт периодически обостряется, и самые серьезные столкновения произошли в 1962 г. Проблема может стать особенно чувствительной, когда государства, которые наращивают мощь, расположены по обе стороны оспариваемой границы.

Тем не менее этот конфликт – не самая серьезная проблема, стоящая перед Индией. Более неотложные задачи – как можно быстрее снизить уровень рождаемости (при прочих равных это увеличит доход на душу населения), поддержать самообеспечение основными продуктами питания (страна с населением 1,4 млрд человек не может рассчитывать на импорт), а также понять, как разрешить все возрастающие противоречия между индуистами и мусульманами.

Производство по-прежнему важно

Промышленное производство одновременно растет и сокращается. С 2000 по 2017 г. стоимость произведенных в мире товаров выросла более чем в 2 раза, с $ 6,1 трлн до $ 13,2 трлн. Тем временем относительный вклад промышленности в экономику стремительно падает, повторяя путь, который прошло сельское хозяйство (теперь на его долю приходится лишь 4 % мирового ВВП). Судя по стандартным статистическим данным ООН, вклад производственного сектора в мировой ВВП уменьшился с 25 % в 1970 г. до 16 % в 2017 г.

Спад был отмечен на фондовом рынке, где стоимость многих компаний, предоставляющих услуги, превысила стоимость крупнейших производителей товаров. В конце 2019 г. рыночная капитализация Facebook, этого поставщика бесконечных селфи, достигла почти $ 575 млрд и это втрое больше, чем у крупнейшего в мире автопроизводителя, компании Toyota. SAP, крупнейший в Европе поставщик программного обеспечения, стоил на 60 % дороже Airbus, самого большого европейского производителя реактивных самолетов.

Тем не менее промышленность по-прежнему важна для здоровья экономики любой страны, поскольку ни один другой сектор не может создавать столько высокооплачиваемых рабочих мест. Сравните, например, Facebook, у которой в конце 2019 г. было около 43 000 работников, и автоконцерн Toyota, персонал которого в 2019 финансовом году насчитывал 370 000 человек. Производство вещей все еще имеет значение.

Четыре крупнейшие экономики остаются четырьмя крупнейшими производителями, и на их долю в 2018 г. приходилось около 60 % промышленной продукции. Первую строчку списка занимает Китай почти с 30 %, за ним следуют США (около 17 %), Япония и Германия. Но эти страны существенно отличаются по вкладу промышленности в экономику. В 2018 г. промышленный сектор в Китае давал более 29 % ВВП, в Японии и Германии – около 21 %, в Соединенных Штатах – 12 %.

Если составить рейтинг стран этой «большой четверки» по добавленной стоимости в обрабатывающей промышленности в расчете на душу населения, то на первом месте окажется Германия с $ 10 200 (2018); за ней идет Япония – $ 7900, затем США – $ 6800, а на последнем месте Китай – всего $ 2900. Но мировым лидером теперь стала Ирландия, которая до присоединения к ЕС (в то время ЕЭС) в 1973 г. имела очень маленький производственный сектор. Низкий корпоративный налог (12,5 %) привлек множество международных компаний, доля которых в промышленном экспорте страны в настоящее время составляет 90 %, и добавленная стоимость в ее обрабатывающей промышленности – в расчете на душу населения – превысила $ 25 000 в год, это больше, чем у Швейцарии с ее $ 15 000. Когда речь идет о швейцарской промышленности, мы в первую очередь вспоминаем о таких знаменитых домашних компаниях, как Novartis и Roche (фармацевтика) или Swatch Group (производитель часов, в том числе таких знаменитых брендов, как Longines, Omega, Tissot и многих других). В случае ирландской промышленности это Apple, Johnson & Johnson, Pfizer – одни иностранцы.

В число стран, в которых на промышленные товары приходится более 90 % общего объема торговли товарами, входят не только Китай и Ирландия, но также Бангладеш, Чехия, Израиль и Южная Корея. В Германии эта доля приближается к 90 %, в США – меньше 70 %.

Сальдо международной торговли товарами промышленного производства также указывает на два важных аспекта: степень, в которой страна может удовлетворить собственную потребность в товарах, а также спрос на производимые ею товары со стороны остального мира. Как и ожидалось, Швейцария, Германия и Южная Корея имеют большой профицит, тогда как у США в 2018 г. отмечался рекордный дефицит торговли товарами в размере $ 891 млрд, или около $ 2700 на душу населения – это цена, уплаченная за импорт электроники, одежды, обуви, мебели и кухонных приборов из Азии. Однако до 1982 г. торговый баланс США на протяжении многих поколений был положительным, а Китай жил с дефицитом до 1989 г. Какова вероятность того, что США восстановят паритет баланса торговли промышленными товарами с Китаем? Или того, что Индия повторит успех Китая в сфере производства?

Россия и США: ничего не меняется

Напряженность между Россией и США, возникшая во втором десятилетии XXI в., – это всего лишь последняя реинкарнация давнего соперничества супердержав. В августе 2019 г. Соединенные Штаты вышли из Договора о ликвидации ракет средней и меньшей дальности, заключенного с СССР; обе страны разрабатывают новые ракеты и спорят о будущем Украины, некогда входившей в состав Советского Союза.

Спутник

Сейчас, в ретроспективе, можно с уверенностью сказать, что один из решающих моментов в конфронтации, длившейся несколько десятилетий, случился в пятницу 4 октября 1957 г., когда СССР запустил «Спутник‐1», первый искусственный спутник Земли. Технически аппарат был довольно простым: сфера диаметром 58 см и весом почти 84 кг, с четырьмя антеннами в виде стержней. На три серебряно-цинковых аккумулятора приходилось до 60 % массы спутника – но они питали передатчики с выходной мощностью 1 Вт, достаточной для передачи кратких пронзительных сигналов («бип-бип») на частотах 20,005 и 40,002 МГц в течение трех недель. Спутник сделал 1440 витков вокруг нашей планеты, а 4 января 1958 г. сгорел в плотных слоях атмосферы.

Полет спутника не стал неожиданностью. Ни Советский Союз, ни Соединенные Штаты не скрывали своего намерения запустить на орбиту искусственные спутники в Международный геофизический год (1957–1958), а советские специалисты еще до запуска опубликовали некоторые технические подробности. Но публика восприняла маленькую пищащую сферу совсем по-другому.

В Западной Европе преобладал благоговейный страх, в Соединенных Штатах – замешательство, которое лишь усилилось в декабре, когда ракета Vanguard TV3, поспешный запуск которой должен был компенсировать эффект от полета «Спутника‐1», взорвалась на стартовой площадке на мысе Канаверал всего через две секунды после старта. Члены советской делегации в ООН язвительно спрашивали своих американских коллег, не желают ли те получить техническую помощь в рамках советской программы для слаборазвитых стран.

Следствием этого публичного унижения стали призывы ускорить реализацию национальной космической программы, чтобы преодолеть предполагаемое отставание и повысить уровень образования в таких областях, как математика и естественные науки. Шок, который испытала школьная система США, вероятно, был самым сильным в ее истории.

В моей судьбе это сыграло особую роль. В октябре 1957 г. я жил в Чехословакии и каждый день по дороге в школу смотрел на Западную Германию, отгороженную колючей проволокой и минными полями. Это словно была другая планета. Советский руководитель Никита Хрущев недавно заявил Западу: «Мы вас похороним!» – и теперь его хвастливые заявления о превосходстве советских ученых и инженеров можно было счесть правдивыми в свете почти панической реакции американцев. Последняя демонстрация советской мощи повергала многих из нас в страх и заставляла думать, что все это не закончится при жизни нашего поколения.

Однако вскоре выяснилось, что никакого отставания в науке и инженерном деле на самом деле не было. Вскоре США обеспечили себе решающее преимущество в запуске спутников для обеспечения связи, прогноза погоды и шпионажа. Прошло чуть больше десяти лет после сюрприза со «Спутником‐1», и Нил Армстронг и Базз Олдрин ступили на поверхность Луны – до нее никогда не добирался ни один советский космонавт.

Через 11 лет после полета спутника советская империя ослабла, хотя и ненадолго, – во время Пражской весны, когда Чехословакия попыталась перейти к более свободному (но по-прежнему коммунистическому) строю. В результате даже чехи, которые не были членами Коммунистической партии, смогли получить паспорта для поездок на Запад, и в августе 1969 г. мы с женой сошли с трапа самолета в Нью-Йорке – всего за несколько недель до того, как границы снова закрылись еще на два десятилетия.

В 1975 г., вскоре после нашего переезда из Соединенных Штатов в Канаду, в недавно построенном конференц-центре Виннипега прошла первая крупная выставка, посвященная советской космической программе. В главном фойе на тросах висела модель спутника в натуральную величину. Поднимаясь по эскалатору, я смотрел на эту блестящую сферу – и словно уносился в прошлое, когда 4 октября 1957 г. прерывистые сигналы спутника символизировали для меня не чудо инженерной мысли и науки, а страх того, что мне придется всю жизнь прожить при советской власти.

Мы вырвались, но, как говорят французы, plus ça change, plus c’est la même chose – чем больше перемен, тем больше постоянства.

Крушение империй: ничто не ново под луной

Сохранить империю, реальную (с императором или императрицей) или фактическую (определяемую экономическим или военным могуществом и поддерживаемую демонстрацией силы и меняющимися альянсами), всегда было нелегко. Сравнивать долговечность империй тоже непросто – из-за разной степени централизации и эффективности территориального, политического и экономического контроля. Но одно обстоятельство бросается в глаза: несмотря на растущие возможности крупных государств – военные, технические, экономические, – долго сохранять империи стало сложнее.

В 2011 г. Сэмюель Арбесман, в то время сотрудник Института количественных социальных наук в Гарвардском уни- верситете, проанализировал долговечность 41 древней империи – из тех, что существовали с 3000 г. до н. э. по 600 г. н. э., – и обнаружил, что их среднее время жизни равняется 220 лет, но распределение этой величины в высшей степени асимметрично. Империй, просуществовавших по крайней мере 200 лет, было примерно в шесть раз больше, чем тех, которые продержались восемь столетий. Более того, три самые долговечные империи – Элам, бывший независимым десять веков, а также египетские царства, Древнее и Новое, каждое из которых длилось на протяжении пяти столетий, – окончательно сформировались прежде 1000 г. до н. э. (Элам – около 1600 г. до н. э., египетские царства – в 2770 г. и в 1500 г. до н. э.).

После 600 г. н. э. недостатка в империях тоже не было, но при внимательном рассмотрении мы не находим увеличения их долговечности. Да, в Китае имперская форма правления сохранялась до 1912 г., но за этот период друг друга сменили больше десятка разных династий – в том числе и основанные иноземными захватчиками, недолговечная монгольская Юань (1271–1368) и маньчжурская Цин (1644–1912), – с разной степенью контроля над территорией, которой становилось то больше, то меньше, зачастую с малоубедительными претензиями на северные и западные регионы за пределами исторических ханьских областей.

Периоды существования Испанской и Британской империй – предмет жарких споров. Если считать началом Испанской империи 1492 г., а концом (де-факто) – 1810 г., то власть Мадрида (или Эскориала, после 1584 г.) продержалась чуть больше трех столетий. А что считать началом Британской империи: экспедицию Джона Кабота в Северную Америку (1497) – или Лондонский мир (1604), которым завершилась англо-испанская война? А когда Британская империя окончательно перестала существовать (если не обращать внимания на оставшиеся микроскопические владения в виде заморских территорий, от Ангильи до островов Тёркс и Кайкос)? С потерей Индии (1947) – или когда обрела независимость Нигерия (1960), самое густонаселенное африканское государство? Если взять вторые даты, получится 356 лет.

Ни одной империи не удалось просуществовать весь XX в. Последняя китайская династия, Цин, пала в 1912 г. после 268 лет правления, а новая коммунистическая империя образовалась только в 1949 году. Советская империя, пришедшая на смену Романовым, в конечном счете смогла восстановить контроль почти над всей территорией, которой прежде правили цари (самые существенные потери – это Финляндия и часть Польши), а после Второй мировой войны распространила свою власть на страны Восточной и Центральной Европы, отделив их «железным занавесом», который протянулся от Балтийского до Черного моря.

В годы холодной войны Советская империя свысока смотрела на стратегов из НАТО и вашингтонских политиков, но изнутри (под ее властью я родился и жил до 26 лет) она выглядела не столь внушительно. Впрочем, ее стремительный крах стал для всех сюрпризом; она просуществовала с первой недели ноября 1917 г. по последнюю неделю декабря 1991 г. – 74 года и месяц с небольшим, что соответствует средней продолжительности жизни европейца.

Японская и немецкая агрессии, к счастью, оказались еще более недолговечными. Японские войска вошли в Маньчжурию в сентябре 1931 г.; начиная с 1937 г. Япония постепенно захватывала провинции на востоке Китая, с 1940 г. оккупировала Вьетнам, Камбоджу, Таиланд, Бирму и большую часть современной Индонезии, а в июне 1942 г. заняла остров Атту (самый западный из островов Алеутской гряды, входящих в состав Аляски) и остров Кыска приблизительно в 300 км к востоку от него. Эти два западных форпоста были оставлены 14 месяцев спустя, а 2 сентября 1945 г. Япония капитулировала. Таким образом, экспансия империи продолжалась ровно 14 лет. Тем временем немецкий Третий рейх, который должен был просуществовать тысячу лет, рухнул через 12 лет и три месяца после того, как 30 января 1933 г. Адольф Гитлер стал рейхсканцлером Германии.

А как же «Американская империя»? Если даже мы поверим в ее существование и сочтем, что она образовалась в 1898 г. (после испано-американской войны и захвата Филиппин, Пуэрто-Рико и Гуама), должны ли мы верить, что она по-прежнему сильна? Вторая мировая война стала последним конфликтом, в котором Соединенные Штаты одержали решительную победу; остальные войны (в Корее, Вьетнаме, Афганистане, Ираке) – это трудно классифицируемые сочетания поражений (дорогостоящих поражений) и взаимного истощения. Даже короткую Войну в заливе (1990–1991) нельзя назвать безоговорочной победой: через 12 лет она привела к вторжению в Ирак и кровавому многолетнему (2003–2011) тупику. Доля США в мировом ВВП неуклонно снижается после неестественного пика в 1945 г. (когда все остальные крупнейшие экономики были либо разрушены, либо истоще- ны войной), и многие страны из предполагаемой имперской орбиты Америки не выказывали желания соглашаться с ней и следовать ее курсу. Совершенно очевидно, что это не «империя», время существования которой можно измерить.

Кому следует внимательно изучить эти уроки краха империй? Конечно, Коммунистической партии Китая, которая пытается подчинить Тибет и Синьцзян. Ее политика, не способствующая обретению друзей вдоль всей длинной границы страны, привела к напряженности в Южно-Китайском море. Ее решения о масштабных инвестициях (в стиле «Великого шелкового пути») в бедные азиатские и африканские страны продиктованы стремлением обеспечить долгосрочное политическое влияние. В октябре 2019 г. партия отпраздновала 70-летие последней реинкарнации имперского правления. С учетом времени жизни современных империй какова вероятность, что она просуществует еще 70 лет?

Машины, конструкции, приборы

Изобретения, которые сформировали современный мир

1880-е: колыбель современности

По мнению приверженцев электронного мира, конец XX в. и два первых десятилетия XXI принесли нам беспрецедентное количество великих изобретений. Но это серьезное заблуждение, поскольку большая часть последних прорывов – это всего лишь вариации двух предыдущих фундаментальных открытий: микропроцессоров (см. главу «Изобретение интегральных схем») и эксплуатации радиоволн, части электромагнитного спектра. Более мощные и специализированные микросхемы теперь управляют буквально всем, от промышленных роботов и автопилотов реактивных лайнеров до кухонных плит и цифровых фотоаппаратов, а самая популярная в мире разновидность мобильной связи работает на радиоволнах ультравысоких частот.

В действительности самым богатым на изобретения периодом человеческой истории были 1880-е гг. Какие два главных изобретения и эпохальных открытия изменили современный мир сильнее, чем электричество и двигатели внутреннего сгорания?

Одного электричества, даже без микросхем, достаточно для создания сложного и процветающего мира (его мы построили в 1960-х). Но электронный мир, управляемый микросхемами, основан на электроснабжении, основу которого по-прежнему составляют системы термо- и гидрогенерации, которые вышли на коммерческий рынок в 1882 г. и до сих пор обеспечивают более 80 % электроэнергии в мире. И мы стремимся сделать так, чтобы электроэнергия была доступна по меньшей мере 99,9999 % времени – и могла служить краеугольным камнем всей электроники.

Прибавьте к этому достижения Бенца, Майбаха и Даймлера, чей успех в создании бензиновых двигателей по прошествии десяти лет вдохновил Рудольфа Дизеля на разработку более эффективной альтернативы (см. главу «Не списывайте дизель со счетов»). К концу XIX в. у нас уже была принципиальная схема самого эффективного из всех двигателей внутреннего сгорания: газовой турбины. Именно в 1880-х гг. эксперименты Генриха Герца доказали существование электромагнитных волн (порожденных колебанием электрических и магнитных полей), длина которых возрастает от очень коротких гамма-лучей к рентгеновским, затем следуют ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Их существование предсказал Джеймс Клерк Максвелл несколькими десятилетиями раньше, но именно Герц на практике открыл нам дверь в «беспроводной» мир.

Удивительные 1880-е

Но 1880-е обогатили нашу жизнь и многими не столь масштабными открытиями. Больше десяти лет тому назад, в книге «Создание двадцатого века» (Creating the Twentieth Century), я описал повседневную жизнь американцев, немыслимую без самых обычных предметов и действий, которые появились в том удивительном десятилетии. Жительница современного американского города, проснувшись утром, готовит себе чашку кофе Maxwell House (компания основана в 1886 г.); думает, не позавтракать ли любимыми панкейками Aunt Jemima (в продаже с 1889 г.), но в конце концов выбирает упаковку овсяных хлопьев Quaker Oats (доступны с 1884 г.). Потом она гладит блузку электрическим утюгом (запатентован в 1882 г.), наносит антиперспирант (продается с 1888 г.), но не может упаковать ленч: закончились пакеты из оберточной бумаги (процесс изготовления прочной крафт-бумаги пришел на рынок в 1880-х гг.).

Она едет на работу в город на легкорельсовом транспорте (прямом потомке электрических трамваев, которые начали курсировать в американских городах в 1880-х гг.); на улице ее едва не сбивает велосипед (современная версия которого, с двумя колесами одинаковой величины и цепным приводом, тоже появилась в 1880-х гг.; см. главу «Двигатели старше велосипедов»); проходит через вращающуюся дверь (впервые установлена в доме в Филадельфии в 1888 г.) в высотное здание со стальным каркасом (первая такая постройка появилась в Чикаго в 1885 г.); останавливается у газетного киоска на первом этаже, покупает экземпляр Wall Street Journal (выходит с 1889 г.), и кассир пробивает ей чек (кассовый аппарат запатентован в 1883 г.). Потом она поднимается на десятый этаж на лифте (первый электрический лифт установлен в одном из зданий Нью-Йорка в 1889 г.), выходит, останавливается у торгового автомата (в современном виде используется с 1883 г.) и покупает банку кока-колы (формула открыта в 1886 г.). Прежде чем приступить к работе, она делает заметки шариковой ручкой (запатентована в 1888 г.).

1880-е годы были настоящим чудом. Это им мы обязаны такими разнообразными достижениями, как антиперспиранты, недорогие лампы, надежные лифты и теория электромагнетизма, хотя большинство людей, увлеченных своими эфемерными твитами и сплетнями в Facebook, даже отдаленно не осознают истинных масштабов этих событий.

Электромоторы: двигатели цивилизации

В 1880-х гг. – в десятилетие первых электростанций, долговечных лампочек и трансформаторов – электротехнические устройства развивались семимильными шагами, но совершенствование электродвигателей по большей части запаздывало. Примитивные электродвигатели постоянного тока появились в конце 1830-х гг., когда Томас Дэвенпорт из Вермонта запатентовал первый американский мотор и через несколько лет применил его как привод печатного станка, а Мориц фон Якоби из Санкт-Петербурга установил изобретенный им двигатель на маленькое судно с гребными колесами, ходившее по Неве. Но эти устройства с питанием от батареи не могли соперничать с паровыми двигателями. Прошло более четверти века, прежде чем Томас Эдисон наконец наладил коммерческий выпуск электрической ручки, приводимой в движение электродвигателем постоянного тока и предназначенной для трафаретного копирования конторских документов. С 1882 г. электричество начали вырабатывать в промышленных масштабах, и электромоторы получили широкое распространение. К 1887 г. американские производители продавали около 10 000 двигателей в год, часть которых устанавливалась в лифтах, но все моторы работали на постоянном токе.

Для того чтобы появился двигатель, способный работать на переменном токе, уроженец Сербии Никола Тесла, некоторое время трудившийся на Эдисона, должен был основать собственную компанию. Целью была экономия, долговечность, простота и безопасность. Но Тесла высказал подобные идеи не первым. В марте 1888 г. итальянский инженер Галилео Феррарис сделал доклад об электродвигателях переменного тока в Королевской академии наук в Турине, а месяцем позже опубликовал свои выводы. Он на месяц опередил Теслу, который выступил с таким же докладом в Американском институте электротехников. Однако именно Тесла благодаря щедрой помощи американских инвесторов разработал не только асинхронные электродвигатели переменного тока, но также необходимые трансформаторы переменного тока и распределительную систему. Два основных патента на его многофазный двигатель были получены в 1888 г. К 1891 г. Тесла подал документы на патентование еще около сорока устройств.

Иллюстрации, приложенные к американскому патенту Теслы на электродвигатель переменного тока

В многофазном двигателе каждый электромагнитный полюс статора (неподвижной части) имеет несколько обмоток, по каждой из которых протекают переменные токи одинаковой частоты и амплитуды, но различные по фазе (в трехфазном двигателе на треть периода).

В июле 1888 г. патенты Теслы приобрел Джордж Вестингауз. Год спустя Westinghouse Co. выпустила на рынок самый маленький в мире электрический аппарат: вентилятор, который приводился в действие 125-ваттным электродвигателем переменного тока. Первый патент Тесла подал на двухфазный двигатель; в современных домах работает множество маленьких однофазных электродвигателей переменного тока, а более крупные и эффективные трехфазные машины распространены в промышленности. В 1889 г. Михаил Осипович Доливо-Добровольский, русский инженер, занимавший должность главного электрика в немецкой компании AEG, изготовил первый трехфазный асинхронный электродвигатель.

Никола Тесла в молодости

В настоящее время в мире ежегодно продается около 12 млрд маленьких электродвигателей, не связанных с промышленностью, в том числе около 2 млрд миниатюрных (самые маленькие – до 4 мм в диаметре) устройств с потребляемой мощностью в доли ватта, которые работают на постоянном токе и служат для создания вибрации в сотовых телефонах. На другом конце спектра – двигатели мощностью 6,8–12,2 МВт, которые устанавливаются на французские скоростные поезда (TGV). А мощность самых больших стационарных двигателей, приводящих в движение компрессоры, вентиляторы и конвейеры, превышает 60 МВт. Это сочетание вездесущности и диапазона мощностей свидетельствует, что электромоторы – это и правда незаменимые источники энергии для современной цивилизации.

Трансформаторы: невоспетые труженики

Мне никогда не нравились преувеличенные заявления о грядущих научных и технических прорывах, таких как дешевый термоядерный синтез, недорогие путешествия со сверхзвуковой скоростью и освоение других планет. Но я всегда восхищался простыми устройствами, которые выполняют огромную работу в современной цивилизации, особенно самыми скромными – или даже невидимыми.

Крупнейший в мире трансформатор: Siemens для Китая

Лучше всего под это описание подходит трансформатор. Люди без инженерного образования могут лишь смутно догадываться о существовании этих устройств, не знают принципов их работы, а также того, насколько незаменимы они в повседневной жизни.

Теоретические основы для создания трансформатора бы- ли заложены в начале 1830-х гг., когда Майкл Фарадей и Джозеф Генри независимо друг от друга открыли явление электромагнитной индукции. Они показали, что переменное магнитное поле может индуцировать электрический ток более высокого напряжения («повышение») или более низкого («понижение»). Потребовалось еще полвека, прежде чем Люсьен Голар, Джон Диксон Гиббс, Чарльз Браш и Себастиан Циани де Ферранти смогли разработать первые рабочие прототипы трансформаторов. Затем три венгерских инженера – Отто Блати, Микша Дери и Карой Циперновский – усовершенствовали конструкцию, придумав тороидальный (в форме пончика) трансформатор, который был продемонстрирован в 1885 г.

На следующий год три американских инженера – Уильям Стэнли, Альберт Шмид и Оливер Шелленбергер, работавшие у Джорджа Вестингауза, – предложили еще более совершенную конструкцию. Устройство приняло классический вид трансформатора Стэнли, в неизменном виде дошедшего до наших дней: центральный железный сердечник, изготовленный из тонких пластин из кремнистой стали. Одну часть делали в форме буквы «E», а вторую – в форме буквы «I», чтобы облегчить укладку заранее свитых витков медной обмотки.

В 1912 г. в обращении к Американскому институту электротехников Стэнли справедливо восторгался тем, что устройство обеспечивает «столь абсолютное и столь простое решение трудной проблемы. Оно оставило далеко позади все механические попытки стабилизировать напряжение. Оно так легко, так уверенно и экономно управляет огромной энергией, которую мы мгновенно на него подаем или мгновенно у него отбираем. Оно необыкновенно надежное, мощное и точное. В этом соединении стали и меди могущественные силы сбалансированы так хорошо, – мы и не подозревали, что такое возможно».

Самые мощные современные воплощения этой неизменной конструкции позволили передавать электричество на огромные расстояния. В 2018 г. компания Siemens поставила первый из семи трансформаторов, превосходящих все прежние разработки: он рассчитан на рабочее напряжение 1100 киловольт (кВ) и обеспечит электроэнергией несколько китайских провинций с помощью высоковольтной линии постоянного тока длиной 3300 км.

Количество трансформаторов в мире выросло до такой величины, которую Стэнли не мог даже вообразить, и произошло это благодаря распространению портативных электронных приборов, которые требовалось заряжать. В 2016 г. в мире одних только смартфонов выпустили 1,8 млрд и каждый из них комплектовался зарядным устройством с миниатюрным трансформатором. Не обязательно разбирать свое зарядное устройство, чтобы увидеть его сердце: изображение зарядки для iPhone легко найти в интернете, и одна из самых крупных ее деталей – это трансформатор.

Но во многих зарядных устройствах установлены трансформаторы еще меньших размеров. Они работают не так, как трансформаторы Стэнли (у них отсутствует обмотка), и используют пьезоэлектрический эффект, проявляющийся в том, что кристалл при деформации порождает электрический ток, а ток вызывает деформацию кристаллов. Звуковые волны, поступающие на такой кристалл, генерируют электрический ток, а ток, проходя через такой кристалл, может порождать звук. Таким образом, один ток можно использовать для получения другого, но уже с другим напряжением.

Новейшее изобретение – это электронные трансформаторы. По размерам и массе они гораздо меньше привычных и, возможно, станут особенно полезными для объединения непостоянных источников энергии (ветровых и солнечных) в единую систему, а также для создания энергосистем постоянного тока.

Не списывайте дизель со счетов

17 февраля 1897 г. Мориц Шрётер, специалист по теории машин, профессор Мюнхенского технического университета, провел официальные сертификационные испытания нового двигателя Рудольфа Дизеля: он желал подтвердить, что механизм эффективен и подходит для развития производства в коммерческих целях.

Двигатель весом 4,5 тонны показал впечатляющие результаты: при мощности 13,4 кВт (18 л. с., мощность современного небольшого мотоцикла) его практический КПД достиг 26 %, намного превзойдя любой бензиновый двигатель того времени. Дизель с гордостью писал жене: «Ни одна конструкция двигателя не достигла того, на что способна моя, и я с гордостью могу называть себя первым в своем деле». К концу этого же года КПД двигателя достиг 30 %, вдвое превысив КПД бензиновых двигателей Отто, выпускавшихся в тот период.

Со временем разрыв в КПД уменьшился, но и сегодня дизельные двигатели на 15–20 % эффективнее, чем их бензиновые конкуренты. У дизеля есть несколько преимуществ: он работает на топливе с большей плотностью энергии (оно содержит почти на 12 % больше энергии, чем такой же объем бензина, и автомобиль может проехать дальше при том же объеме бензобака); его самовоспламенение требует вдвое большей степени сжатия, чем в бензиновых двигателях (что приводит к более полному сгоранию и меньшей температуре выхлопных газов); его можно заправить топливом более низкого качества (а значит, более дешевым); современные электронные системы впрыска способны подавать топливо в цилиндры под высоким давлением, что увеличивает КПД и снижает выбросы вредных продуктов сгорания.

К сожалению, после рекордных испытаний 1897 г. захвата рынка не случилось. Слова Дизеля о том, что у него есть «двигатель, вполне подходящий для продажи» и что «остальное появится само собой», не оправдались. Первый океанский грузовой корабль с дизельной силовой установкой, датское судно «Зеландия», появился только в 1911 г., а все новые суда стали оснащать дизельными двигателями только после Первой мировой войны. На земле дизелю первыми покорились внедорожники, строительные и сельскохозяйственные машины. Первый дизельный автомобиль, MercedesBenz 260 D, появился в продаже в 1936 г. В настоящее время в Европейском союзе около 40 % всех пассажирских автомобилей оснащены дизельными двигателями, но в США (где бензин гораздо дешевле) на долю дизелей приходится всего 3 %.

Рудольф Дизель надеялся, что в руках мелких независимых производителей маленькие двигатели послужат промышленной децентрализации, но прошло более 120 лет, и мы наблюдаем прямо противоположную картину. Дизельные двигатели не имеют соперников в обеспечении чрезвычайно централизованного промышленного производства. Они – незаменимая движущая сила глобализации. Дизельные двигатели установлены практически на всех контейнеровозах и средствах транспортировки автомобилей и оптовых товаров, таких как нефть, сжиженный природный газ, руда, цемент, удобрения и зерно; а кроме того, они приводят в движение почти все грузовые автомобили и грузовые поезда.

Американский патент Рудольфа Дизеля на новый двигатель внутреннего сгорания

Большая часть того, что едят или надевают читатели этой книги, как минимум единожды – а обычно не раз – перевозилась с помощью дизелей, зачастую с других континентов: одежда – из Бангладеш, апельсины – из Южной Африки, сырая нефть – с Ближнего Востока, бокситы – из Ямайки, автомобили – из Японии, компьютеры – из Китая. Без низких эксплуатационных расходов, высокой эффективности, высокой надежности и огромного срока службы дизельных двигателей было бы невозможно достичь той степени глобализации, которая теперь характеризует современную экономику.

За сто с лишним лет существования мощность и КПД дизельных двигателей значительно возросли. Мощность самых больших судовых дизелей превышает 81 МВт (около 109 000 л. с.), а КПД лучших образцов достигает более чем 50 % – это выше, чем у газовых турбин с КПД около 40 % (см. главу «Почему газовые турбины – лучший выбор»).

Так что двигатели, первый из которых был создан Дизелем, пока остаются с нами. У нас нет доступных альтернатив, которые могли бы поддерживать мировую экономику так же дешево, эффективно и надежно, как они.

Запечатлеть движение – от лошадей до электронов

Английский фотограф Эдвард Мейбридж (1830–1904) прославился в Америке в 1867 г., когда привез свою передвижную студию в Йосемитскую долину и изготовил большие фотоотпечатки с изображением ее потрясающих пейзажей. Пять лет спустя его нанял Леланд Стэнфорд, в то время президент компании «Центральная Тихоокеанская железная дорога», бывший губернатор Калифорнии, а впоследствии основатель университета в Пало-Альто, который получил его имя. Стэнфорд разводил лошадей и поручил Мейбриджу разрешить старый спор, ответив на вопрос: отрывает ли лошадь в галопе все четыре ноги от земли?

«Лошадь в движении» Мейбриджа

Доказать это было нелегко. В 1872 г. Мейбридж сделал (и потерял) одну-единственную фотографию бегущей лошади, все четыре копыта которой не касались земли. Но он не отступил и в конечном итоге придумал способ запечатлеть движущиеся объекты – при помощи камер, у которых быстродействие затвора обеспечивает очень короткую выдержку, менее 1/1000 с.

Решающий эксперимент был поставлен 19 июня 1878 г. на ферме Стэнфорда в Пало-Альто. Мейбридж установил вдоль бегового трека фотоаппараты, которые фиксировали изображение на стеклянных фотопластинках и приводились в действие, когда бегущая лошадь задевала нити, протянутые поперек трека. Для лучшего контраста она бежала на белом фоне – им служил окрашенный забор, а также была выбелена часть самого трека. Полученные изображения скопировали в виде силуэтов на диск простого устройства в форме круга, которое Мейбридж назвал зоопраксископом, – быстрая смена изображений на вращающемся диске создавала иллюзию движения.

Салли Гарднер, лошадь, которую Стэнфорд предоставил для эксперимента, явно отрывала все четыре копыта от земли одновременно, когда шла галопом. Но не так, как на знаменитых полотнах, самым известным из которых, вероятно, была картина Теодора Жерико «Скачки в Эпсоме», выставленная в Лувре: передние ноги скачущей лошади вытянуты вперед, а задние назад. На самом деле оказалось, что лошадь поджимает все четыре ноги непосредственно перед тем, как оттолкнуться от земли задними ногами.

Результатом этого эксперимента стал magnum opus[14] Мейбриджа, созданный для Пенсильванского университета. С 1883 г. фотограф делал масштабные серии снимков – запечатлевал людей и животных в движении. Он использовал 24 фотокамеры, расположив их параллельно 36-метровому треку, и ставил два портативных блока из 12 батарей в каждом конце. Трек проходил мимо размеченного фона, а затворы фотокамер приводились в действие, когда животные или люди обрывали натянутые нити.

В итоге книга с 781 фототипной вкладной иллюстрацией была издана в 1887 г. Здесь были не только бегущие домашние животные (собаки, кошки, коровы и свиньи), но и бизон, олень, слон и тигр, а также страус и летящий попугай. Снимки с участием людей запечатлели самые разные действия: бег, подъем и спуск, броски, борьба, поднятие тяжестей; можно также увидеть, как ползает ребенок или как женщина выливает на другую ведро воды.

Вскоре 1000 кадров в секунду, которыми довольствовался Мейбридж, превратились в 10 000. В 1940 г. запатентованная технология камеры с вращающимся зеркалом (теоретически) обеспечила скорость съемки до 1 млн кадров в секунду. В 1999 г. Ахмеду Зевейлу была присуждена Нобелевская премия по химии за исследование переходных состояний химических реакций. Созданная им еще в 1980-х гг. самая быстрая съемочная камера могла регистрировать эти состояния в фемтосекундном диапазоне. 1 фемтосекунда – это 1 × 10–15 с, или одна миллионная от одной миллиардной доли секунды.

Сегодня мы можем использовать мощные сверхбыстрые лазерные импульсы для запечатления событий, разделенных интервалом всего в несколько аттосекунд (1 × 10–18 с). Такое разрешение по времени позволяет экспериментаторам увидеть прежде недоступное: движение электронов в масштабах атома.

Можно привести множество примеров невероятного научного и технического прогресса, достигнутого по сравнению с последними десятилетиями XIX в., и несколько самых выдающихся достижений – в том числе светоотдача источников света (см. главу «Солнечный свет: все еще вне конкуренции») и реальная стоимость электричества, скорректированная на уровень доходов и эффективность его использования (см. главу «Электричество: реальная цена»), – подробно описаны в этой книге, но контраст между изобретениями Эдварда Мейбриджа и Ахмеда Зевейла просто невероятен, а достигнутый прогресс беспрецедентен: когда-то мы спорили о лошадином галопе, а теперь следим за мелькающими электронами.

От фонографа к мультимедиапотокам

Томас Эдисон умер в 1931 г. в возрасте 84 лет. К этому времени он был обладателем почти 1100 патентов в США и более чем 2300 в других странах. Самым известным считается его патент на лампу накаливания, однако идеи применить стеклянную колбу с выкачанным воздухом и нить накала принадлежали не ему. Более фундаментальной, абсолютно новой была концепция полной системы генерации, передачи и преобразования электрической энергии, которую он впервые реализовал в Лондоне в 1880 г., а затем, в 1882-м, в Нижнем Манхэттене.

Томас Эдисон со своим фонографом

Но по своей исключительной оригинальности, сравнимой с магией, ничто не может сравниться с принадлежащим Эдисону патентом США № 200521 от 19 февраля 1878 г. на устройство, которое впервые в истории позволяло услышать записанный звук.

«Родителями» фонографа (устройство для механической записи и воспроизведения звука) можно считать телеграф и телефон. Эдисон много лет совершенствовал телеграф – большая часть его первых патентов имела отношение к буквопечатающим телеграфным аппаратам, – а телефоном интересовался с момента появления этого устройства в 1876 г. Первые патенты, связанные с телефоном, Эдисон получил в 1878 г. Он заметил, что воспроизведение записанной телеграфной ленты на высокой скорости порождает звуки, напоминающие речь. А что, если записать телефонный разговор, присоединив иглу к мембране телефонной трубки, получить ленту с отверстиями, а затем воспроизвести ее? Эдисон сконструировал небольшое устройство с цилиндром, обернутым оловянной фольгой: она позволяла легко фиксировать движения диафрагмы – тонкой стальной пластинки, к которой припаивалась игла. «Затем я громко пропел “У Мэри был барашек”, – вспоминал Эдисон. – Я установил репродуктор, и машина превосходно воспроизвела песенку. Никогда в жизни я так не удивлялся. Все были поражены. Я всегда боялся вещей, работавших с первого раза».

Вскоре он устроил турне с показом фонографа и даже побывал в Белом доме. В рекламе устройство довольно нелепо называлось «Последним достижением Томаса Эдисона», и изобретатель мечтал о том, чтобы каждая американская семья могла со временем купить фонограф. В конце 1880-х гг. он усовершенствовал конструкцию, применив цилиндры, покрытые воском (первыми так поступили коллеги Александра Грэма Белла, изобретателя телефона), и электромотор с питанием от батареи. Фонограф рекламировали как устройство для записи голосов семьи, как музыкальную шкатулку, диктофон для дельцов и аудиокнигу для слепых.

И все же продавался аппарат не слишком хорошо. Восковые цилиндры, особенно первые, были сложными в изго- товлении, хрупкими и поэтому дорогими. В 1886 г. «Американская графофонная компания» получила патент на конкурента фонографа – графофон, однако и он оставался дорогим (сегодня его стоимость была бы эквивалентна $ 4000).

В 1880-х гг. Эдисон был увлечен внедрением и усовершенствованием электрического освещения, а также разработкой систем генерации и передачи электроэнергии. Но в 1898 г. он начал продавать «стандартный фонограф Эдисона» за $ 20 ($ 540 по нынешнему курсу). Через год появилась недорогая модель Gem всего за $ 7,50 (фирма Sears, Roebuck & Co. продавала примерно за ту же цену железную кровать). Но к 1912 г., когда Эдисон развернул массовое производство прочных целлулоидных цилиндров, пальма первенства уже перешла к шеллаковым дискам для граммофона (первый патент на него получил Эмиль Берлинер в 1887 г.).

Эдисон всегда с трудом расставался со своими изобретениями. Последние цилиндры для фонографа были выпущены в октябре 1929 г. Плоские диски с винтовой канавкой – грампластинки – оставались основными звуковыми носителями почти до конца XX в., пока новые методы звукозаписи не начали сменять друг друга один за другим. В США продажи грампластинок достигли пика в 1978 г., магнитофонных кассет – десятью годами позже, а компакт-дисков (они появились в 1984 г.) – в 1999-м. Семь лет спустя продажи компакт-дисков снизились вдвое, а теперь музыку просто скачивают – и, помимо прочего, бесплатно передают в потоковом мультимедиа без каких-либо проводов. Интересно, как бы отнесся Эдисон к этим дематериализованным методам воспроизведения звука?

Изобретение интегральных схем

В 1958 г., через одиннадцать лет после того, как ученые из Лабораторий Белла заново изобрели транзистор, стало очевидно, что полупроводники сумеют завоевать рынок электроники только в том случае, если их удастся сделать намного миниатюрнее. Прогресс невозможен, если паять схемы вручную из отдельных компонентов. Но, как это часто бывает, решение пришло как раз вовремя.

В июле 1958 г. Джек Килби из компании Texas Instruments придумал идею «монолита». В заявке на патент описывалась «новая миниатюризированная электронная схема, изготовленная из кристалла полупроводникового материала, содержащего диффузионный p-n-переход, где все компоненты электронной цепи интегрированы в кристалл полупроводникового материала». Килби подчеркивал, что «не существует ограничений на сложность или конфигурацию схем, которые можно изготовить таким способом».

Идея была превосходной, но реализация – изображенная в приложении к патенту Килби, датированному февралем 1959 г., – непригодной: проводные соединения, словно арки моста, поднимались над поверхностью кристаллической пластины – и вряд ли такой компонент мог считаться планарным. Килби знал: конструкция неработоспособна – и именно поэтому добавил примечание, что соединения должны быть выполнены каким-либо другим способом. В качестве примера он приводил золото, напыленное на тонкий слой оксида кремния на поверхности кристаллической пластины.

Килби не знал, что в январе 1959 г. Роберт Нойс, в то время руководитель исследовательского отдела компании Fairchild Semiconductor, описал в лабораторном журнале усовершенствованную версию той же идеи: «Желательно изготавливать множество устройств на одном кристалле кремния, чтобы в ходе производственного процесса взаимно соединить эти устройства и тем самым снизить размер, вес и т. д., а также стоимость в расчете на активный элемент». Более того, рисунок в приложении к патенту Нойса, заявку на который он подал в июле 1959 г., не содержит навесного монтажа; на нем ясно изображены планарный транзистор и «проводники в форме металлических полос, которые при помощи вакуумного напыления или иного метода распространяются по всему изолирующему оксидному слою и спаиваются с ним для создания электрических соединений с разными областями полупроводниковой подложки и между ними без замыкания контактов».

Патентная заявка Нойса была удовлетворена в апреле 1961 г., заявка Килби – в июле 1964 г. Тяжба между ними дошла до Верховного суда, который в 1970 г. отказался от слушания дела, поддержав решение нижестоящей инстанции, признавшей приоритет Нойса. Практического значения это не имело, поскольку в 1966 г. компании согласились поделиться лицензиями на производство, и появление интегральной схемы стало еще одним выдающимся примером изобретений, сделанных одновременно и независимо друг от друга. Основная идея была одинаковой, оба изобретателя получили Национальную научную медаль и вошли в Национальный зал славы изобретателей. Нойс прожил всего 62 года, а Килби в 2000 г. был удостоен Нобелевской премии по физике – в возрасте 77 лет, за пять лет до смерти.

Интегральная схема: патент Килби на «навесной монтаж»

Компания Texas Instruments назвала новые устройства «логическими микроэлементами». Их предполагалось использовать для управления межконтинентальными баллистическими ракетами и для осуществления полета человека на Луну.

Последующее развитие интегральных схем, которое описывается все еще действующим законом Мура (см. раздел: «Проклятие Мура: почему технический прогресс не столь стремителен, как кажется?»), сформировало современный мир, каким мы его знаем. В 1971 г. примитивные интегральные схемы усложнились до простых микропроцессоров, содержащих несколько тысяч элементов, а те, в свою очередь, усложнились настолько, что позволили сделать доступными персональные компьютеры, созданные в середине 1980-х гг. В 2003 г. количество элементов в интегральной схеме превысило 100 млн, а в 2015 г. достигло величины 10 миллиардов транзисторов. С 1965 г. число элементов увеличилось на восемь порядков, то есть росло со скоростью 37 % в год, и в расчете на определенную область удваивалось приблизительно каждые два года. Иными словами, если сравнить с сегодняшними возможностями компьютеров, то для достижения такой же производительности в середине 1960-х гг. потребовались бы компоненты бо́льшие по размеру в 100 млн раз. Как однажды заметил знаменитый физик Роберт Фейнман, «внизу много места».

Интегральная схема: патент планарной схемы Нойса

Проклятие Мура: почему технический прогресс не столь стремителен, как кажется?

В 1965 г. Гордон Мур, в то время директор отдела исследований и разработок в компании Fairchild Semiconductor, заметил: «…при минимальных затратах на компоновку сложность новых моделей микросхем – если судить по числу транзисторов – ежегодно возрастала приблизительно в два раза… Несомненно, в краткосрочной перспективе эта скорость, скорее всего, сохранится, а возможно, увеличится». Если взять достаточно продолжительный временной отрезок, то удвоение происходит каждые два года – иными словами, мы наблюдаем экспоненциальный рост на 35 % в год. Это и есть закон Мура.

По мере того как элементы становились меньше, быстрее и дешевле, повышались возможности и снижалась стоимость многих товаров и услуг, в частности компьютеров и мобильных телефонов. Итогом стала революция в электронике, но эта революция оказалась и благом, и проклятием, поскольку ненамеренно повлияла на ожидания, связанные с техническим прогрессом. Нас убеждают, что быстрый прогресс скоро даст нам беспилотные автомобили, индивидуальные средства лечения рака, мгновенную 3D-печать сердец и почек. Нам даже говорят, что он проложит путь к переходу от ископаемого топлива к возобновляемой энергии.

Но время удвоения плотности транзисторов на кристалле не может служить мерилом технического прогресса в целом. Современная жизнь зависит от множества процессов, которые совершенствуются довольно медленно, – это, помимо прочего, производство продуктов питания и электроэнергии, а также перевозка товаров и людей. Столь медленное развитие характерно не только для процессов, проходивших до 1950-х гг., но и для изобретений и инноваций, совпавших по времени с совершенствованием транзисторов (их первое коммерческое применение, в слуховых аппаратах, относится к 1952 г.).

Урожайность кукурузы, ведущей сельскохозяйственной культуры Америки, после 1950 г. повышалась в среднем на 2 % в год. Урожайность риса, главного продукта питания в Китае, в последние 50 лет увеличивалась в среднем на 1,6 % в год. Эффективность, с которой турбоагрегаты преобразуют тепловую энергию в электричество, на протяжении всего XX в. росла всего на 1,5 % в год; если сравнивать турбоагрегаты 1900 г. с парогазовыми электростанциями 2000 г., этот параметр увеличится до 1,8 % в год. В области освещения прогресс впечатляет намного сильнее, чем в любом другом секторе преобразования электроэнергии, но с 1881 по 2014 г. световая отдача (люмен на ватт) увеличивалась всего на 2,6 % в год для внутреннего освещения и на 3,1 % для внешнего (см. главу «Солнечный свет: все еще вне конкуренции»).

Скорость межконтинентальных путешествий выросла с 35 км/ч у больших океанских лайнеров (1900) до 885 км/ч у самолета Boeing 707 (1958), то есть увеличивалась в среднем на 5,6 % в год. Но с тех пор у реактивных самолетов она почти не изменилась; у Boeing 787 скорость лишь на несколько процентов больше, чем у Boeing 707. С 1973 по 2014 г. эффективность использования топлива у новых американских легковых автомобилей (даже если исключить гигантские внедорожники и пикапы) росла всего на 2,5 % в год, с 13,5 до 37 миль на галлон (то есть расход топлива падал с 17,4 до 6,4 л на 100 км пробега). И наконец, энергетические затраты на производство стали (кокс, природный газ и электричество), главного металла для нашей цивилизации, с 1950 по 2010 г. снизились с примерно 50 ГДж (в расчете на тонну) до менее чем 20 ГДж, то есть ежегодное снижение составило около 1,7 %.

Энергия, материалы и транспорт, которые обеспечивают функционирование современной цивилизации и одновременно ограничивают ее возможности, совершенствуются непрерывно, но медленно. Эффективность растет по большей части в диапазоне от 1,5 до 3 % в год – и приблизительно с такой же скоростью снижаются цены.

Таким образом, за пределами мира, в котором господствуют микросхемы, инновации закону Мура не подчиняются – и скорость прогресса на порядок меньше.

Накопление данных: слишком много, слишком быстро

В далеком прошлом информация хранилась только в памяти человека, и в древности барды часами пересказывали истории конфликтов и завоеваний. Затем люди придумали способы внешнего хранения данных.

Маленькие глиняные цилиндры и таблички, изобретенные в Шумере, Южная Месопотамия, около 5000 лет назад, часто содержали всего лишь дюжину клинописных знаков на древнем языке, что соответствует нескольким сотням (10^2) байт информации. «Орестея» – три греческие трагедии, сочиненные Эсхилом в V в. до н. э., – содержала примерно 300 000 (3 × 10^5) байт информации. В Древнем Риме некоторые богатые сенаторы владели библиотеками из сотен свитков; объем данных в одной такой коллекции составлял не менее 100 мегабайт (1 Мб = 1 × 10^8 байт).

Качественный скачок произошел с появлением печатного станка Иоганна Гутенберга, в котором использовался наборный шрифт. К 1500 г., хотя прошло менее полувека с изобретения этого устройства, европейские печатники уже выпустили более 11 000 новых изданий. Этот невиданный рост сопровождался развитием других форм хранения информации. Сначала появились гравюры и ксилографии с музыкальными нотами, иллюстрациями и картами. Затем, в XIX в., к ним добавились фотография, звукозапись и кино. В XX в. процесс продолжился: были созданы магнитные ленты и долгоиграющие грампластинки, а начиная с 1960-х гг. компьютеры способствовали цифровизации медицинских изображений (цифровая маммограмма занимает 50 Мб), анимационных фильмов (2–3 гигабайта, Гб), межконтинентальных финансовых транзакций, а в конечном итоге привели к массовой рассылке спама (каждую минуту отправляется более 100 млн сообщений). Информация, хранимая в цифровом виде, быстро обогнала всю печатную продукцию. Все пьесы и стихи Шекспира занимают всего 5 Мб (это объем одной цифровой фотографии, сделанной в высоком разрешении, или 30 секунд высококачественного звука, или 8 секунд потокового видео высокой четкости).

Таким образом, на печатную продукцию теперь приходится незначительная доля в объеме хранящейся в мире информации. В 2000 г. все книги Библиотеки Конгресса США содержали более 10^13 байт (более 10 терабайт, Тб) информации, но это меньше 1 % всего собрания (10^15 байт, или около 3 петабайт, Пб), если учитывать фотографии, карты, фильмы и аудиозаписи.

В XXI в. информация генерируется еще быстрее. Облачный сервис Domo в своем последнем исследовании скорости генерации информации за 2018 г. учитывал более 97 000 часов видео, транслируемого пользователями Netflix, почти 4,5 млн просмотренного видео на YouTube, чуть больше 18 млн запросов прогноза погоды на Weather Channel и более 3 квадриллионов байт (3,1 Пб) других данных из интернета в одних только Соединенных Штатах. В 2016 г. скорость генерации данных во всем мире превысила 16 зеттабайт (1 Зб = = 10^21 байт), а к 2025 г. эта величина возрастет еще на порядок, то есть примерно до 160 зеттабайт (1,6 × 10^23 байт). Согласно данным Domo, в 2020 г. 1,7 Мб данных генерируется за секунду каждым из почти 8 млрд обитателей земного шара.

Эти цифры вызывают ряд очевидных вопросов. Сохранить можно лишь часть этого потока данных, но какую именно? Трудности хранения очевидны, даже если сохранять меньше 1 % всего объема. Но что бы мы ни решили сохранить, неизбежен следующий вопрос: надолго ли? Ничто не может существовать вечно, но каково оптимальное время хранения?

Из всех приставок, принятых в Международной системе единиц для обозначения кратных десятичных единиц (тысяча обозначается буквой K = 10^3, а миллион – буквой M = 10^6), наибольшее число обозначает приставка йотта (Y = 10^24, или триллион триллионов). Такое количество информации мы накопим за десять лет, и обрабатывать ее становится все труднее – даже если эта задача все чаще поручается компьютерам. А когда мы начнем генерировать более 50 триллионов байт информации на человека в год, будет ли у нас реальный шанс ее эффективного использования? Как бы то ни было, существует фундаментальная разница между собранными данными, полезной информацией и глубоким знанием.

Инновации: будем реалистами

Современное общество одержимо инновациями. В конце 2019 г. поиск в Google выдавал 3,21 млрд ссылок на запрос «инновация», что многократно превосходит «терроризм» (481 млн), «экономический рост» (около 1 млрд и «глобальное потепление» (385 млн). Мы готовы поверить, что инновации откроют любые двери, от ожидаемой продолжительности жизни, превышающей 100 лет, до объединения человеческого и машинного интеллекта и практически бесплатной солнечной энергии.

Такое слепое преклонение перед алтарем инноваций ошибочно по двум причинам. Оно игнорирует те масштабные фундаментальные исследования, которые окончились неудачей после того, как на них были потрачены гигантские суммы. И оно почти ничего не говорит о том, почему мы зачастую упорно придерживаемся неэффективной практики, даже зная о существовании лучшего образа действий.

Реактор-размножитель на быстрых нейтронах, названный так потому, что вырабатывает больше ядерного топлива, чем потребляет, – вот лишь один яркий пример долгих и дорогостоящих неудачных инноваций. В 1974 г. компания General Electric предсказывала, что к 2000 г. около 90 % электричества в США будут вырабатывать реакторы-размножители. GE просто транслировала общие ожидания: в 1970-х гг. правительства Франции, Японии, Советского Союза, Великобритании и Соединенных Штатов вкладывали огромные средства в разработку таких реакторов. Однако высокая стоимость, технические трудности и опасность для окружающей среды привели к закрытию британской, французской, японской и американской программ (а также меньших по масштабу немецкой и итальянской), хотя в Китае, Индии, Японии и России до сих пор работают экспериментальные установки. Весь мир потратил гораздо больше $ 100 млрд (по нынешнему курсу) и шесть десятков лет на проект, который не принес никакой коммерческой выгоды.

Среди других многообещающих фундаментальных прорывов, которые до сих пор не коммерциализировались, – автомобили на водородном топливе (топливных элементах), поезда на магнитной подушке (маглевы) и термоядерная энергия. Последний пример – самое известное из всех наших «вечно недостижимых» достижений.

Вторая категория неудачных инноваций – то, от чего мы не можем отказаться, хотя знаем, что это бессмысленно, – достаточно многочисленна, и в нее входят как повседневные практики, так и теоретические концепции.

Прототип поезда на магнитной подушке. CRRC Corporation Limited, Китай, 2019

Два самых ярких примера – переход на летнее время и посадка в самолет. Зачем мы каждые полгода переводим часы под предлогом экономии энергии, когда нам точно известно, что никакой экономии нет? А посадка на пассажирские рейсы теперь занимает больше времени, чем в 1970-х гг., несмотря на тот факт, что нам известны несколько методов, которые позволят рассадить пассажиров быстрее, чем менее эффективные, которые сегодня в ходу. Например, можно рассаживать людей по принципу перевернутой пирамиды, одновременно впуская их в переднюю и заднюю части салона (равномерно распределив поток пассажиров, чтобы не создавать заторов) или просто не указывая места в билетах.

И почему мы оцениваем развитие экономики с помощью валового внутреннего продукта? ВВП – это всего лишь общая сумма товаров и услуг, произведенных в стране за год. Он растет не только когда развивается экономика и улучшается жизнь граждан, но и когда на людей или окружающую среду обрушиваются разнообразные несчастья. Растут продажи алкоголя и число случаев вождения в нетрезвом виде, увеличивается количество аварий, растет число пациентов в отделениях скорой помощи, наносится больше травм, в тюрьмах становится больше заключенных – все это приводит к росту ВВП. Незаконная заготовка древесины в тропиках, уничтожение лесов, утрата биоразнообразия, рост сбыта лесоматериалов – это тоже способствует увеличению ВВП. Мы все это знаем, но продолжаем поклоняться высоким годовым темпам роста ВВП независимо от их причины.

Человеческий разум влечет иррациональное: мы любим рассуждать о нелепых и безумных инновациях, но не даем себе труда устранить повседневные трудности, надеясь на будущее практическое применение того или иного новшества. Почему мы не улучшаем практику посадки в самолет, а отвлекаемся на мечты о гиперлупах и вечной жизни?

Топливо и электричество

Энергия для общества

Почему газовые турбины – лучший выбор

В 1939 г. на городской электростанции в швейцарском Невшателе начала вырабатывать электроэнергию первая в мире газовая турбина. Машина, установленная компанией Brown, Boveri & Cie, выводила выхлопные газы, не используя их тепло, а компрессор турбины потреблял почти три четверти вырабатываемой энергии. В результате КПД составлял всего 17 %, а полезная выходная мощность – около 4 МВт.

Вторая мировая война и последовавший за ней экономический спад стали причиной того, что турбина в Невшателе оставалась единственной вплоть до 1949 г., когда Westinghouse и General Electric предложили собственные конструкции генераторов небольшой мощности. Никакой спешки с их внедрением не было, поскольку на рынке доминировали крупные угольные электростанции, вырабатывавшие самое дешевое электричество. В 1960 г. мощность самой большой газовой турбины достигла 20 МВт, все еще на порядок меньше, чем у большинства турбоагрегатов.

В ноябре 1965 г. масштабное отключение электричества на северо-востоке США заставило многих специалистов изменить точку зрения: газовую турбину можно вывести на полную мощность за несколько минут. Но растущие цены на нефть и газ, а также замедление спроса на электричество помешали быстрому распространению новой технологии. Качественный сдвиг произошел только в конце 1980-х гг.; в 1990 г. в США почти половина введенных в строй новых электрогенерирующих мощностей обеспечивалась газовыми турбинами, мощность, надежность и эффективность которых постоянно росли.

Но даже при КПД свыше 40 % температура выбрасываемых газов достигала 600 ℃, и этого хватало, чтобы вырабатывать пар в присоединенной паровой турбине. Тандем из газовой турбины и паровой турбины – газовая турбина с комбинированным циклом (ГТКЦ) – был разработан в конце 1960-х гг., а в настоящее время КПД такой установки достигает 60 %. По этому показателю с ней не может сравниться никакой другой первичный источник энергии.

Сегодня ради выработки электроэнергии для бытовых нужд компания Siemens предлагает парогазовые установки мощностью 593 МВт – почти в 40 раз больше, чем у генератора в Невшателе (15,4 МВт), – и КПД 63 %. Газовая турбина 9HA от компании General Electric выдает 571 МВт при самостоятельной работе (турбина простого цикла) и 661 МВт (КПД 63,5 %) совместно с паровой турбиной (ГТКЦ).

Конструкция мощной газовой турбины

Газовые турбины – идеальное решение при пиковых нагрузках и лучший резерв в случае, если приходится полагаться на непостоянные источники энергии – ветровые и солнечные установки. В настоящее время в Соединенных Штатах это самый дешевый вариант новых генерирующих мощностей. Нормированная стоимость электроэнергии (показатель расходов на эксплуатацию энергетического проекта в течение срока службы) для новых мощностей, которые вступят в строй в 2023 г., ожидается на уровне $ 60 за мегаватт-час (МВт·ч) для угольных турбоагрегатов с частичным улавливанием углеродных выбросов, $ 48/МВт·ч для солнечных батарей и $ 40/МВт·ч для прибрежных ветровых генераторов – но менее $ 30/МВт·ч для обычных газовых турбин и менее $ 10/МВт·ч для парогазовых установок.

Во всем мире газовые турбины также используются для одновременной выработки электричества и тепла. Пар и горячая вода нужны и во многих производственных процессах, и в системах централизованного отопления, довольно распространенных в крупных европейских городах. Эти турбины даже применяются для обогрева и освещения огромных голландских теплиц, причем у них есть и дополнительное преимущество: выбрасываемый в воздух углекислый газ, ускоряющий рост овощей. Газовыми турбинами оснащены и компрессоры на многих промышленных предприятиях и насосных станциях магистральных трубопроводов.

Вывод очевиден: никакой другой двигатель внутреннего сгорания не имеет таких преимуществ, как современные газовые турбины. Они компактны, их легко транспортировать и устанавливать, они относительно тихие, доступные по цене и эффективные, а кроме того, они обеспечивают почти мгновенный выход энергии и не нуждаются в водяном охлаждении. Все это делает их непревзойденными устройствами для выработки как механической, так и тепловой энергии.

А какой у них срок службы? Турбина в Невшателе была выведена из эксплуатации в 2002 г. после 63 лет непрерывной работы – но не из-за выхода из строя самой машины, а из-за поломки генератора.

Ядерная энергетика: несбывшиеся надежды

Эпоха промышленного производства электроэнергии на атомных электростанциях началась 17 октября 1956 г., когда королева Елизавета II подключила к энергосистеме атомную станцию Колдер-Холл на северо-западном побережье Англии. Шестьдесят лет – достаточный срок, чтобы оценить ту или иную технологию, но я по-прежнему придерживаюсь своего вывода, сделанного больше десяти лет назад: «успешный провал».

Все, что касается успеха, тщательно задокументировано. После медленного старта в 1960-х гг. строительство реакторов ускорилось, и в 1977 г. в США атомные станции вырабатывали более 10 % электроэнергии, а в 1991 г. эта доля увеличилась до 20 %. Атомная энергетика завоевывала рынок быстрее, чем устройства на фотоэлементах и ветровые генераторы, появившиеся в 1990-х гг.

В конце 2019 г. в мире насчитывалось 449 действующих реакторов (и 53 на стадии строительства), причем коэффициент использования установленной мощности на многих из них превышал 90 %. Такую проектную производительность реакторы в среднем поддерживали круглый год, вырабатывая в два с лишним раза больше электроэнергии, чем фотоэлементы и ветряные турбины вместе взятые. В 2018 г. наибольшая доля атомной энергетики была во Франции (около 72 %) и в Венгрии (50 %); в Швейцарии на ядерные реакторы приходилось 38 % электроэнергии, производимой в стране, в Южной Корее – 24 %, в США – чуть меньше 20 %.

«Провал» связан с несбывшимися надеждами. Уверение в том, что атомная энергетика будет «слишком дешевой, чтобы ее цену можно было измерить», не выдумка: именно эти слова произнес Льюис Штраусс, председатель Комиссии по атомной энергии США, на съезде Национальной ассоциации авторов научных публикаций в сентябре 1954 г. в Нью-Йорке. И это было не последнее из подобных смелых заявлений. В 1971 г. Гленн Сиборг, лауреат Нобелевской премии и в то время председатель Комиссии по атомной энергии, предсказывал, что к 2000 г. ядерные реакторы будут вырабатывать почти всю электроэнергию в мире. Сиборг говорил о гигантских прибрежных «ядерных комплексах» для опреснения воды; о геостационарных спутниках телевещания с компактными ядерными реакторами; о танкерах с ядерными силовыми установками; о ядерных взрывах, которые будут менять русла рек и помогать в строительстве подземных городов; о том, что ядерные ракетные двигатели доставят человека на Марс…

Однако проект получения электричества из ядерной энергии затормозил в 1980-х гг. – причиной тому стало падение спроса на электроэнергию в развитых странах и многочисленные проблемы с атомными станциями. Самыми серьезными стали три аварии: на острове Три-Майл-Айленд в штате Пенсильвания в 1979 г., в украинском Чернобыле в 1986 г. и в японской префектуре Фукусима в 2011 г. Эти катастрофы дали серьезные аргументы противникам атомной энергетики.

Тем временем стоимость строительства атомных электростанций превышала ожидаемую, и ученым никак не удавалось разработать приемлемый способ хранения отработанного ядерного топлива (в настоящее время оно временно хранится в контейнерах на территории станции). Кроме того, не удалось добиться успехов в конструировании установок более дешевых и безопасных, чем водо-водяные ядерные реакторы, которые, по сути, представляли собой сухопутные версии реакторов, разработанных в 1950-х гг. для американских подлодок.

В результате общество на Западе обуревают сомнения, компании осторожничают, Германия и Швеция собираются вообще отказаться от атомной энергии, и даже Франция намерена сократить ее долю. И в ближайшие годы реакторы, которые строятся в разных странах мира, не смогут компенсировать потерю мощности, которую повлечет вывод из эксплуатации установок, отработавших свой срок.

Из всех крупных экономик развивать ядерную энергетику намерены только азиатские страны, в первую очередь Китай и Индия, но даже они не в состоянии воспрепятствовать уменьшению доли атомных станций в мировом производстве электроэнергии. Эта доля достигла максимума, почти 18 %, в 1996 г., упала до 10 % в 2018-м, а к 2040 г., по прогнозу Международного энергетического агентства, ожидается лишь небольшой подъем – до уровня 12 %.

Мы можем многое сделать – в первую очередь использовать более совершенные конструкции реактора и решительно заняться проблемой хранения отходов, – чтобы получать немалую долю электроэнергии, расщепляя атом и тем самым ограничивая выбросы углекислого газа. Но это потребует непредвзятого анализа фактов и по-настоящему долгосрочного подхода к глобальной энергетической политике. И пока я не вижу никаких признаков ни того ни другого.

Нет ископаемого топлива – нет электричества от ветра

Ветряные турбины – наиболее наглядный символ поиска возобновляемых источников электроэнергии. Они используют ветер, настолько бесплатный и «зеленый», насколько это возможно для энергии, но сами машины – чистое олицетворение ископаемого топлива.

Большие грузовики доставляют сталь и другие материалы на место производства, землеройные машины прокладывают дорогу к недоступным возвышенностям, огромные краны возводят несущие конструкции – и все эти машины сжигают дизельное топливо. То же самое относится к грузовым поездам и судам, которые перевозят сырье для производства цемента, стали и пластика. Для турбины мощностью 5 МВт требуется 150 тонн одной только стали для железобетонного фундамента, еще 250 тонн для ступиц ротора и для гондол (где устанавливаются редуктор и генератор), а также 500 тонн для башен.

Если к 2030 г. электричество, вырабатываемое ветровыми электростанциями, будет обеспечивать 25 % мировой потребности, то даже при таком высоком коэффициенте мощности, как 35 %, для генерации приблизительно 2,5 тераватт (ТВт) потребуется около 450 млн тонн стали. И это без учета металла, который пойдет на изготовление башен, проводов и трансформаторов для новых высоковольтных линий электропередачи, необходимых для подключения ветровых генераторов к энергосистеме.

Гигантская пластиковая лопасть современной ветряной турбины: сложно изготовить, еще сложнее перевозить и еще сложнее утилизировать

Выплавка стали – процесс энергоемкий. Спеченная или окатанная железная руда расплавляется в домне, и к ней добавляют кокс, получаемый из угля, а также угольную пыль и природный газ. Затем при помощи кислородных конвертеров из передельного чугуна (железа, получаемого из домны) удаляют углерод – и запускается процесс непрерывной разливки стали (расплавленная сталь принимает форму готовых изделий). Для производства тонны стали, используемой в турбинах, обычно требуется 35 ГДж энергии.

Количество ископаемого топлива, необходимого для производства стали для ветряных турбин, которые могут быть введены в строй к 2030 г., эквивалентно 600 млн тонн угля.

Турбина мощностью 5 МВт имеет три аэродинамические поверхности длиной около 60 м и весом около 15 т. У них легкая сердцевина из бальзы или пеноматериала и внешнее покрытие, изготавливаемое, как правило, из эпоксидной или полиэфирной смолы, армированной стекловолокном. Стекло получают путем сплавления двуокиси кремния и других оксидных минералов в печах, воспламеняемых природным газом. Изготовление смол начинается с этилена, полученного из легких углеводородов: по большей части это продукты крекинга нефтяного сырья, сжиженный углеводородный газ или этан, выделенный из природного газа.

На конечный результат – композит, армированный стекловолокном, – затрачивается приблизительно 170 ГДж на тонну. Таким образом, чтобы в 2030 г. получить прогнозируемые 2,5 ТВт ветровой энергии, потребуется совокупная масса роторов около 23 млн тонн, заключающая в себе как эквивалент приблизительно 90 млн тонн сырой нефти. Кроме того, всю конструкцию требуется обработать водонепроницаемым составом – смолами, для синтеза которых понадобится прежде всего этилен. Еще один необходимый продукт переработки нефти – смазка для редуктора, который нужно периодически менять на протяжении двадцатилетнего срока службы турбины.

Вне всякого сомнения, ветряная турбина, место для которой выбрано правильно, меньше чем за год выработает столько энергии, сколько потребовалось для ее производства и установки. Однако вся эта энергия обретет форму непостоянно поступающего электричества, тогда как производство, монтаж и обслуживание не могут обойтись без энергий, полученных благодаря определенным видам ископаемого топлива. Более того, для большей части такого топлива – а это кокс для плавки железной руды; уголь и нефтяной кокс, сжигаемые в печах для обжига цемента; сырая нефть и природный газ как исходное сырье и топливо для синтеза пластмасс и производства стекловолокна; дизельное топливо для кораблей, грузовиков и строительной техники; смазочные материалы для редукторов – у нас нет неископаемых заменителей, доступных по запросу в промышленных масштабах.

И еще долго, до тех пор, пока все виды энергии, используемые для производства ветряных турбин и солнечных батарей, не начнут поступать из возобновляемых источников, современная цивилизация в самой сути своей останется зависимой от ископаемого топлива.

Как велика может быть ветряная турбина?

Ветряные турбины явно подросли. Когда в 1981 г. датская фирма Vestas положила начало тенденции гигантизма, мощность трехлопастных генераторов составляла всего 55 кВт. Она выросла до 500 кВт в 1995 г., достигла 2 МВт в 1999 г., а сегодня составляет 5,6 МВт. В 2021 г. турбина V164, произведенная компанией MHI Vestas Offshore Wind, с высотой оси 105 м и длиной лопастей 80 м, будет вырабатывать до 10 МВт электроэнергии, первой в мире перешагнув двузначный порог мощности. Следует также отметить, что компания GE Renewable Energy разрабатывает турбину мощностью 12 МВт с 260-метровой башней и 107-метровыми лопастями, которая также должна войти в строй в 2021 г.

Сравнение высоты и диаметра лопастей разных ветряных турбин

Это явно расширяет границы возможного, хотя следует отметить, что специалисты задумывались о конструкциях еще большего размера. В 2011 г. компания UpWind представила «эскизный проект» турбины, расположенной в открытом море, с мощностью 20 МВт, диаметром ротора 252 м (в три раза больше размаха крыльев самолета Airbus A380) и диаметром ступицы 6 м. Пока самые масштабные концептуальные проекты ограничены мощностью 50 МВт с высотой башни более 300 м и 200-метровыми лопастями, которые могут изгибаться (подобно листьям пальмы) при сильных порывах ветра.

Восторженные сторонники предполагают, что сооружение такой конструкции не сопряжено с серьезными техническими трудностями – она ведь не выше Эйфелевой башни, построенной более 130 лет назад. Но это неверно. Если бы конструкцию ветряной турбины определяла высота искусственно возведенного объекта, мы могли бы сослаться на небоскреб Бурдж-Халифа в Дубае высотой более 800 м, построенный в 2010 г., или на другую башню, Бурдж-Джидда, которую в 2021 г. планировали довести до 1000 м. Построить высокую башню не слишком сложно; другое дело – сконструировать высокую башню, которая сможет поддерживать массивную гондолу и вращающиеся лопасти на протяжении многих лет, обеспечивая безопасную работу генератора.

Турбины больших размеров неизбежно должны столкнуться с эффектом масштаба. Мощность турбины пропорциональна квадрату радиуса окружности, описываемой лопастями: турбина с лопастями в два раза большей длины будет теоретически в четыре раза мощнее. Но увеличение ометаемой площади приводит к увеличению нагрузки на всю конструкцию, и, поскольку масса лопасти должна (на первый взгляд) возрастать как куб длины, можно решить, что большие лопасти окажутся очень тяжелыми. На самом деле конструкции с использованием легких синтетических материалов и бальзы способны уменьшить показатель степени до 2,3.

Но и в этом случае масса становится больше (а значит, возрастает и стоимость). Каждая из трех лопастей 10-мегаваттного ветрогенератора Vestas будет весить 35 тонн, а гондола – почти 400 тонн (представьте шесть танков «Абрамс», подвешенных на высоте несколько сотен метров). Проект компании GE, призванный превзойти все предшествующие, будет иметь такие параметры по массе: лопасти – 55 тонн, гондола весом 600 тонн и башня – 2550 тонн. Сама транспортировка таких длинных и тяжелых лопастей – это очень сложная задача, пусть даже ее и можно облегчить, сделав конструкцию из нескольких сегментов.

Анализ возможных ограничений производственной мощности полезнее, чем предсказания максимальных значений для конкретных дат. Номинальная мощность ветряной турбины зависит от мощности воздушного потока, который рассчитывается как половина произведения плотности воздуха (1,23 кг/м^3) на ометаемую площадь (число π, умноженное на квадрат радиуса окружности, описываемой лопастями) и на куб скорости ветра. Принимая скорость ветра за 12 м/с – и коэффициент мощности за 0,4, – мы найдем, что турбина мощностью 100 МВт должна иметь ротор диаметром почти 550 м.

Чтобы предсказать, когда мы получим такую турбину, нужно всего лишь ответить на несколько простых вопросов. Когда мы сможем изготовить 275-метровые лопасти из пластика и бальзы? Когда придумаем, как их перевозить и монтировать? Когда поймем, как обеспечить их сохранность во время циклонов? Когда у нас получится гарантировать их надежную работу в течение как минимум 15 или 20 лет? Ответ на все эти вопросы один: не скоро.

Фотовольтаика: медленно, но верно

В марте 1958 г. ракета, стартовавшая с мыса Канаверал, вывела в космос спутник Vanguard 1: маленькую алюминиевую сферу массой 1,46 кг, в которой на орбите Земли впервые были использованы фотоэлементы.

В качестве страховки один из двух передатчиков спутника получал энергию от ртутных батарей, однако через три месяца батареи вышли из строя. Благодаря фотовольтаическому эффекту шесть маленьких ячеек из монокристаллического кремния, поглощающих свет (фотоны) на атомном уровне и испускающих электроны, смогли обеспечить мощность всего 1 Вт, но этого хватило, чтобы передатчик-маяк проработал до мая 1964 г.

Конечно, все это смогло произойти потому, что для космических исследований цена не имеет значения. В середине 1950-х гг. стоимость фотоэлементов составляла около $ 300 за ватт. В середине 1970-х гг. она снизилась до $ 80/Вт, в конце 1980-х – до $ 10/Вт, в 2011 г. – до $ 1/Вт, а к концу 2019 г. фотоэлементы продавались по цене всего 8–12 центов за ватт. Ожидается, что в скором времени они станут еще дешевле (разумеется, стоимость установки фотоэлектрических панелей и дополнительного оборудования для выработки электроэнергии гораздо выше, и все зависит от масштаба проекта – а они теперь варьируются от крошечных установок на крыше до гигантских солнечных электростанций в пустынях).

Вид сверху на солнечную электростанцию «Уарзазат» в Марокко. Ее мощность 510 МВт, и это самая большая солнечная батарея в мире

Это хорошая новость, поскольку по удельной мощности фотоэлементы превосходят любой другой вид возобновляемой энергии. Даже если считать среднюю величину за год, этот показатель уже достиг величины 10 Вт/м^2 в солнечных регионах, и это на порядок больше, чем может обеспечить самое эффективное биотопливо. А с ростом конверсионной эффективности и улучшением отслеживания годовой коэффициент мощности можно будет увеличить на 20–40 %.

Но этому предшествовал долгий путь. Александр Эдмон Беккерель впервые описал фотовольтаический эффект в растворе еще в 1839 г., а в 1876 г. Уильям Адамс и Ричард Дэй открыли это явление у селена. Возможности коммерческого применения появились только после того, как в 1954 г. в Лабораториях Белла был изобретен кремниевый фотоэлемент. Даже тогда стоимость из расчета на 1 ватт составляла около $ 300 (больше $ 2300 в ценах 2020 г.) и использование фотоэлементов было невыгодным – разве что в дорогих игрушках.

Человеком, который убедил ВМФ США использовать на спутнике Vanguard 1 не только батареи, был инженер-электронщик Ханс Зиглер. В 1960-е гг. фотоэлементы смогли обеспечить электропитание более крупных спутников, что произвело революцию в таких областях, как телекоммуникация, космическая разведка, предсказание погоды и мониторинг экосистем. По мере уменьшения стоимости расширялась сфера применения, и фотоэлементы стали источником энергии для огней на маяках, на нефтяных и газовых буровых установках, работающих в открытом море, и на железнодорожных переездах.

Я купил свой первый научный калькулятор на солнечных батареях – модель TI35 Galaxy Solar компании Texas Instruments – в 1985 г., как только он поступил в продажу. Его четыре фотоэлемента (каждый площадью примерно 170 мм^2) до сих пор служат мне верой и правдой, хотя прошло уже больше 30 лет.

Но генерация электроэнергии в промышленных масштабах стала возможной только после еще большего снижения цен на фотовольтаические модули. В 2000 г. во всем мире модули солнечных батарей вырабатывали меньше 0,01 % электроэнергии, десять лет спустя эта доля увеличилась более чем на порядок, до 0,16 %, а в 2018 г. – до 2,2 %; это по-прежнему немного, если сравнивать с долей электричества, произведенного гидроэлектростанциями (почти 16 % в 2018 г.). В некоторых солнечных регионах электроэнергия, получаемая от солнечных батарей, вносит существенный вклад в общий баланс, но во всемирном масштабе предстоит пройти еще долгий путь, прежде чем она сможет конкурировать с водопадами.

Даже самый оптимистичный прогноз, данный Международным агентством по возобновляемым источникам энергии, не предполагает, что к 2030 г. этот разрыв удастся преодолеть. Однако к тому времени на фотоэлементы будет приходиться до 10 % электроэнергии, вырабатываемой во всем мире, – через 70 лет после того, как маленькие солнечные элементы спутника Vanguard 1 обеспечили работу передатчика-маяка, и почти через 150 лет после того, как был открыт фотовольтаический эффект в твердом теле. Энергетические переходы во всемирном масштабе требуют времени.

Солнечный свет: все еще вне конкуренции

Прогресс цивилизации можно проследить по уровню освещения – в первую очередь по его мощности, стоимости и светоотдаче. Последний показатель отражает способность источника света вызывать значимую реакцию в глазу и вычисляется как общий световой поток (в люменах), деленный на номинальную мощность (в ваттах).

В фотопических условиях (то есть при ярком освещении, позволяющем различать цвета) светоотдача видимого света достигает пика на величине 683 лм/Вт – это максимум для волны длиной 555 нанометров (нм), которая находится в зеленой части спектра, и этот цвет при любом уровне мощности кажется самым ярким.

На протяжении многих тысячелетий наши источники искусственного освещения отставали от этого теоретического максимума на три порядка. Свечи имеют светоотдачу всего от 0,2 до 0,3 лм/Вт, фонари со светильным газом (освещавшие европейские города в XIX в.) – в 5–6 раз больше, а эффективность угольных нитей первых лампочек Эдисона оставалась примерно на том же уровне. Светоотдача резко увеличилась с появлением металлических нитей из осмия (1898; 5,5 лм/Вт) и тантала (1901; 7 лм/Вт); по прошествии еще десяти лет вольфрамовая нить в колбе, наполненной смесью азота и аргона, повысила светоотдачу обычных бытовых ламп до 12 лм/Вт, а витая вольфрамовая нить, появившаяся в 1934 г., довела ее до 15 лм/Вт для 100-ваттных ламп, которые стали стандартным источником яркого света в первые два десятилетия после Второй мировой войны.

Источники света с другим принципом действия – лампы низкого давления, натриевые и ртутные (флуоресцентные) – появились в 1930-х гг., но широкое распространение получили только в 1950-х. Лучшие современные флуоресцентные лампы с электронным балластом имеют светоотдачу на уровне 100 лм/Вт; натриевые лампы высокого давления – до 150 лм/Вт; натриевые лампы низкого давления – до 200 лм/Вт. Однако натриевые лампы излучают только монохроматический желтый свет с длиной волны 589 нм, и поэтому их не используют в помещениях: они пригодны лишь для освещения улиц.

Сегодня все наши надежды связаны со светодиодами. Светодиоды были изобретены в 1962 г. и на тот момент излучали только красный свет; через десять лет появились зеленые, а в 1990-х гг. – синие светодиоды повышенной яркости. Покрывая такие синие светодиоды флуоресцентными люминофорами, инженеры смогли преобразовать часть синего света в более теплые тона и таким образом получить белый свет, пригодный для внутреннего освещения. Теоретический предел для яркого белого светодиода составляет около 300 лм/Вт, но современным бытовым лампам до него еще очень далеко. Компания Philips продает в Соединенных Штатах – стандарт сетевого напряжения здесь 120 вольт (В) – 18-ваттные лампы мягкого белого света и лампы регулируемой мощности (замена 100-ваттных ламп накаливания) со светоотдачей 89 лм/Вт. В Европе, где напряжение сети находится в диапазоне от 220 до 240 В, Philips предлагает светодиодные лампы со светоотдачей 172 лм/Вт (замена европейских 1,5-метровых флуоресцентных труб).

Высокая эффективность светодиодов уже привела к существенной экономии электричества во всем мире; кроме того, такие лампы способны работать по три часа в день в течение двадцати лет, а если вы забыли выключить свет в доме, это почти не отразится в счете за электроэнергию. Однако, как и все остальные источники искусственного освещения, они не обеспечивают спектр излучения, сравнимый с естественным. Лампы накаливания дают слишком мало синего света, а флуоресцентные почти не излучают красного; у светодиодов недостаточная интенсивность в красной части спектра и избыточная – в синей. Их свет не слишком приятен для глаза.

С 1880-х гг. светоотдача искусственных источников света увеличилась на два порядка, но мы по-прежнему не умеем воспроизводить в помещении солнечный свет.

Аккумуляторы все большей емкости: зачем?

Было бы гораздо легче расширить использование энергии солнца и ветра, если бы мы обладали более совершенными способами хранения большого количества электроэнергии, чтобы скомпенсировать прерывания в ее потоке.

Даже в солнечном Лос-Анджелесе стандартный дом с установленными на крыше фотовольтаическими панелями, которые обеспечивают его потребности, все равно столкнется с серьезной дневной нехваткой до 80 % в январе и дневным переизбытком на 65 % в мае. Такой дом можно отключить от сети электроснабжения, только если установить громоздкий и дорогой комплект литий-ионных аккумуляторов. Даже маленькая национальная сеть электроснабжения – мощностью от 10 до 30 ГВт – может полагаться на непостоянные источники только при наличии хранилища электроэнергии мощностью в несколько гигаватт, способного обеспечить несколько часов непрерывной работы.

С 2007 г. больше половины населения нашей планеты живет в городах. К 2050 г. численность горожан превысит 6,3 млрд человек и составит две трети всего населения, причем значительно увеличится количество городов-гигантов с населением больше 10 млн человек (см. главу «Расцвет городов-гигантов»). По большей части эти люди будут жить в высотных зданиях, и поэтому возможности для локальной генерации электроэнергии будут ограниченны, но им понадобится бесперебойное поступление электричества для нужд домов, услуг, промышленных предприятий и транспорта.

Представьте азиатский город-гигант, в котором пару дней бушует тайфун. Даже если магистральные линии электропередачи способны обеспечить более половины потребностей города, потребуется еще немало гигаватт-часов из хранилища, пока не будут восстановлены источники с непостоянной генерацией (или, возможно, придется подключить резервные мощности, произведенные на ископаемом топливе, – те самые, от которых мы стремимся избавиться).

Литий-ионные аккумуляторы используются для накопления энергии как в стационарном, так и в мобильном варианте. В качестве анода в них применяется литиевый сплав, а в качестве катода – графит (в обычных свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторах активными веществами электродов становятся двуокись свинца и свинец). Но, несмотря на гораздо более высокую энергоемкость, литий-ионные аккумуляторы все же не годятся для долговременного хранения больших запасов энергии. Самая большая накопительная система, состоящая из 18 000 литий-ионных аккумуляторов, строится в Лонг-Бич компанией AES Corp. для компании Southern California Edison. После ввода в строй в 2021 г. хранилище должно поддерживать мощность 100 МВт в течение четырех часов. Но 400 МВт·ч электроэнергии – это все еще на два порядка меньше, чем потребуется крупному азиатскому городу, если он лишится источников с непостоянной генерацией.

Итак, мы должны многократно увеличить объемы хранения: Но как? Энергоэффективность натрий-серных аккумуляторов выше, чем у литий-ионных, но горячий жидкий металл очень неудобен в качестве электролита. Проточные батареи, которые запасают энергию непосредственно в электролите, все еще находятся на стадии внедрения. Суперконденсаторы не способны поставлять энергию в течение достаточно долгого времени. А сжатый воздух и маховики – извечные любимчики популярной журналистики – были реализованы лишь в десятке небольших или средних проектов. Вероятно, в долговременном плане наши надежды будут связаны с дешевым электричеством, получаемым из солнечной энергии: с ним мы разложим воду при помощи электролиза и используем полученный водород в качестве универсального топлива, – однако перспективы такой водородной энергетики пока туманны.

Таким образом, для масштабного хранения энергии нам по-прежнему приходится рассчитывать на технологию, появившуюся в 1890-х гг.: водохранилище с насосным питанием. Вы строите один резервуар на возвышенности и трубами соединяете его с другим, расположенным ниже, а затем используете более дешевое электричество, ночью перекачивая насосами воду наверх, чтобы она вращала турбины в периоды пиковых нагрузок. На гидроаккумуляцию приходится 99 % мирового объема хранилищ электроэнергии, но при этом приходится мириться с неизбежными потерями порядка 25 %. Многие такие хранилища обеспечивают мощность 1 ГВт – максимум до 3 ГВт – в течение недолгого времени, но для мегаполиса, полностью зависящего от солнечной и ветровой генерации, потребуется несколько подобных сооружений.

Однако большинство городов-гигантов расположены вдали от крутых склонов или глубоких горных долин, которые нужны для гидроаккумуляции. Многие – в том числе Шанхай, Калькутта и Карачи – находятся на прибрежных равнинах. Гидроаккумуляция для них возможна только при условии передачи электроэнергии на дальние расстояния.

Необходимость в более компактных, более гибких, масштабных и дешевых хранилищах электрической энергии самоочевидна. Но чудо к нам не торопится.

Корабли на электричестве: пока все трудно

Почти вся ваша одежда и бытовые приборы когда-то побывали в стальных контейнерах на морских судах. Эти корабли шли из Азии, и в движение их приводили дизельные установки, загрязняя воздух микрочастицами и углекислым газом. Очевидно, вы думаете, что это можно исправить.

В конце концов, мы уже больше ста лет используем электровозы и больше полувека – скоростные пассажирские поезда, а в последнее время во всем мире резко вырос парк электромобилей. Почему бы не сделать электрические контейнеровозы?

На самом деле в 2020 г. на воду планировалось спустить первый такой корабль – Yara Birkeland, построенный в Норвегии компанией Marin Teknikk. Это не только первый в мире контейнеровоз на электрической тяге, не загрязняющий окру- жающую среду, но и первое автономное торговое судно.

И все же нам пока еще рано списывать со счетов гигантские дизельные суда, которые так важны для глобальной экономики. Вот приблизительные расчеты, которые объясняют почему…

Контейнеры бывают разных размеров, но большинство из них – стандартные 20-футовые эквиваленты (TEU, twenty-foot equivalent unit); это прямоугольные параллелепипеды длиной 20 футов (6,1 м) и шириной 8 футов (2,4 м). Первые контейнеровозы небольшого размера, появившиеся в 1960-х гг., вмещали несколько сотен TEU; в настоящее время четыре судна, спущенные на воду в 2019 г. и принадлежащие компании MSC Switzerland (Gülsün, Samar, Leni и Mia), способны перевозить по 23 756 TEU – это рекорд. На малом ходу (16 узлов, ради экономии топлива) они могут преодолеть более 21 000 км, отделяющих Гонконг от Гамбурга (через Суэцкий канал), всего за 30 дней.

А что же Yara Birkeland? Он может взять на борт всего 120 TEU, его скорость – 6 узлов, а самый длинный предполагаемый маршрут – 30 морских миль: он курсирует между полуостровом Херойя и городом Ларвик в Норвегии. Таким образом, сегодня самый современный дизельный контейнеровоз перевозит почти в 200 раз больше контейнеров на расстояние в 400 раз больше со скоростью, в три или четыре раза превышающей скорость первого контейнерного корабля на электрической тяге.

Модель контейнеровоза Yara Birkeland

Что нужно, чтобы построить судно с электрической силовой установкой, способное взять на борт 18 000 TEU – стандарт для межконтинентальных перевозок? За 31 день плавания современное дизельное судно сжигает 4650 тонн топлива (низкокачественный топочный мазут или дизельное топливо), и каждая тонна содержит 42 ГДж энергии. Таким образом, плотность энергии составляет около 11 700 Вт·ч/кг – сравните с 300 Вт·ч/кг у современных литий-ионных аккумуляторов: разница больше почти в 40 раз.

Совокупная потребность в топливе для такого путешествия составляет приблизительно 195 ТДж, или 54 ГВт·ч. Большие дизельные двигатели (а на контейнеровозах устанавливаются одни из самых больших) имеют КПД, почти равный 50 %, и это значит, что энергия, которая реально используется на продвижение судна, составляет половину совокупной потребности в топливе, то есть 27 ГВт·ч. Чтобы удовлетворить такую потребность, большим электродвигателям с КПД 90 % понадобится около 30 ГВт·ч электричества.

Если оснастить судно лучшими из выпускаемых сегодня литий-ионных аккумуляторов (300 Вт·ч/кг), для путешествия из Азии в Европу продолжительностью один месяц без захода в порты их требуемая масса составит 100 000 тонн (для сравнения: литий-ионный аккумулятор электромобиля весит 500 кг, или 0,5 тонн). На аккумуляторы придется около 40 % грузоподъемности контейнеровоза, что экономически невыгодно, не говоря уже о трудностях, связанных с их зарядкой и обслуживанием. А даже если нам удастся повысить плотность энергии до 500 Вт·ч/кг раньше, чем мы того ожидаем, контейнеровозу грузоподъемностью 18 000 TEU потребуется почти 60 000 тонн аккумуляторов для преодоления межконтинентальных маршрутов с относительно небольшой скоростью.

Вывод очевиден. Для того чтобы построить судно с электрической силовой установкой, аккумуляторы и двигатели которого весят не больше, чем топливо (5000 тонн) и дизельный двигатель (2000 тонн) у современных контейнеровозов, нам понадобятся аккумуляторы с плотностью энергии более чем в 10 раз превышающей ту, которой обладают лучшие из современных литий-ионных батарей.

Но это чрезвычайно сложная задача: за последние 70 лет плотность энергии лучших промышленных аккумуляторов увеличилась менее чем в четыре раза.

Электричество: реальная цена

Во многих богатых странах новый век принес изменение долговременной траектории цен на электричество: они выросли не только в пересчете на текущий курс, но и с поправкой на инфляцию. Тем не менее электричество остается весьма выгодным источником энергии – разумеется, с учетом национальных особенностей, которые обусловлены не только различием источников энергии, но и непрестанным государственным регулированием.

В ретроспективе мы видим очень важную закономерность, которая объясняет вездесущность электричества в современном мире. С учетом инфляции средняя стоимость бытовой электроэнергии (в ценах 2019 г.) в США снизилась с $ 4,81 за кВт·ч в 1902 г. (когда впервые стал доступным расчет среднего показателя по стране), до 30,5 цента (1950), затем до 12,2 цента (2000), а в 2019 г. она была чуть выше – 12,7 цента за кВт·ч. Относительное снижение составило более 97 %; другими словами, за один доллар сегодня можно купить в 38 раз больше электроэнергии, чем в 1902 г. Но за этот период времени средняя (опять-таки скорректированная на инфляцию) оплата труда в промышленности увеличилась почти в шесть раз, а это означает, что для домохозяйства «синего воротничка» электричество стало в 200 раз доступнее, чем почти 120 лет назад (реальная стоимость с поправкой на доходы составляет менее 0,5 % от уровня 1902 г.).

Но мы покупаем электричество, чтобы преобразовать его в свет, кинетическую энергию или тепло, и благодаря промежуточным улучшениям эффективности его конечное использование еще выгоднее – особенно в том, что касается освещения. В 1902 г. светоотдача у лампы накаливания с танталовой нитью составляла 7 лм/Вт, а в 2019 г. у светодиода с регулируемой яркостью – 89 лм/Вт. Это значит, что один люмен электрического света в домах, которыми владеют люди из рабочего класса, теперь примерно в 2500 раз доступнее, чем в начале XX в.

Сравнение по странам позволяет выявить неожиданные различия. В США бытовая электроэнергия дешевле, чем во всех остальных богатых странах, за исключением Канады и Норвегии, стран с высокими доходами населения и существенной долей генерации гидроэлектроэнергии (59 % и 95 % соответственно). При пересчете по преобладающему курсу валют цена электроэнергии для домохозяйств в США в среднем составляет около 55 % цены в ЕС, примерно половину от цены в Японии и менее 40 % цены в Германии. Цены на электроэнергию в Индии, Мексике, Турции и Южной Африке ниже, чем в США, если пересчитывать по официальному обменному курсу, – но гораздо выше, если брать паритет покупательной способности: в Индии они в два с лишним раза выше, а в Турции – почти в три.

Читая о резком падении цены на фотоэлементы (см. главу «Фотовольтаика: медленно, но верно») и в высшей степени конкурентной стоимости ветряных турбин, наивный наблюдатель может прийти к выводу, что растущая доля новых возобновляемых источников энергии (солнце и ветер) возвещает об эпохе снижения тарифов на электричество. Но в действительности происходит прямо противоположное. В Германии до 2000 г., пока не приняли масштабную и дорогую программу увеличения доли электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников (Energiewende, «Энергетический поворот»), тарифы на бытовую электроэнергию были низкими и постоянно снижались, достигнув минимума на уровне € 0,14/кВт·ч в 2000 г.

В 2015 г. объединенная мощность солнечных и ветровых электростанций в Германии достигла почти 84 ГВт, превысив мощность всех действующих электростанций на ископаемом топливе, а в марте 2019 г. возобновляемые источники давали более 20 % электроэнергии в стране – но тарифы на электричество выросли более чем вдвое, до € 0,29/кВт·ч. Таким образом, в крупнейшей экономике ЕС цены на электричество самые высокие, за исключением зависящей от ветра Дании (в 2018 г. 41 % электроэнергии в этой стране вырабатывали ветряные турбины), где цена выше, € 0,31/кВт·ч. Такой же контраст наблюдается в США. В Калифорнии, где постоянно растет доля возобновляемых источников, тарифы на электричество росли в пять раз быстрее, чем в среднем по стране, и сегодня они почти на 60 % выше этого показателя.

Переход на другие источники энергии: промедление неизбежно

В 1800 г. только в Великобритании, а также в нескольких местах Европы и Северного Китая жгли каменный уголь для обогрева: 98 % всей первичной энергии в мире давало топливо из биомассы, по большей части дерево и древесный уголь; в безлесных регионах для этого использовали солому и сушеный навоз. В 1900 г., когда добыча угля расширилась, а в Северной Америке и России начали добывать нефть и газ, биомасса обеспечивала половину первичной энергии в мире; в 1950 г. эта доля все еще составляла почти 30 %, а к началу XXI в. уменьшилась до 12 %, хотя во многих странах Черной Африки она превышает 80 %. Совершенно очевидно, что переход от использования нового углерода (в тканях растений) к старому (ископаемому) углероду в угле, сырой нефти и природном газе произошел не сразу.

Сейчас мы находимся на самых первых этапах гораздо бо- лее сложного перехода: декарбонизации мирового энергоснабжения, необходимой для того, чтобы избежать худших последствий глобального потепления. Вопреки общему мнению этот переход не такой быстрый, как внедрение сотовых телефонов. В абсолютных терминах мир увеличивает, а не уменьшает потребление углерода (см. главу «Углерод: камень преткновения»), а в относительных терминах мы хоть и достигли прогресса, но он измеряется однозначными числами.

Первая рамочная конвенция ООН об изменении климата была принята в 1992 г. В том году на ископаемое топливо (если привести топливо и электричество к общему знаменателю, как в ежегодном статистическом отчете компании BP) приходилось 86,6 % первичной энергии. В 2017 г. эта доля уменьшилась до 85,1 % – всего на 1,5 % за 25 лет.

Этот ключевой показатель темпов глобального энергетического перехода можно считать наиболее убедительным напоминанием о сохраняющейся зависимости всего мира от ископаемого углерода. Можно ли, учитывая ничтожное падение на 1,5 % за четверть века, за следующие 25–30 лет заменить 80 % первичной энергии во всем мире безуглеродными альтернативами, чтобы к 2050 г. приблизиться к нулевому использованию ископаемого углерода? Если мы не предпримем никаких действий, то не добьемся этой цели, и единственные правдоподобные сценарии – коллапс мировой экономики или переход на новые источники энергии со скоростью и масштабом, которые превышают наши сегодняшние возможности.

Людей, которые время от времени читают новости, вводят в заблуждение громкие заявления об успехах производства ветровой и солнечной электроэнергии. И действительно, эти возобновляемые источники непрерывно и успешно совершенствовались: в 1992 г. они обеспечивали только 0,5 % электроэнергии мира, а в 2017 г. их вклад составил уже 4,5 %. Но это значит, что на протяжении 25 лет декарбонизация производства электричества шла в основном за счет расширения доли ГЭС, а не за счет солнечных и ветровых электростанций. А поскольку на электричество приходится 27 % мирового энергопотребления, эти успехи обусловливают лишь небольшую долю сокращения выбросов углекислого газа.

Но сегодня производство солнечной и ветровой электроэнергии – это развитые отрасли, и новые мощности можно ввести в строй быстро, что повышает темпы декарбонизации электроснабжения. Тем не менее ряд ключевых секторов экономики в значительной степени зависит от ископаемого топлива, и у нас нет ни одной безуглеродной альтернативы, способной его заменить – быстро и в массовом масштабе. В число этих секторов входят перевозки на дальние расстояния (в настоящее время они почти полностью зависят от авиационного керосина для реактивных самолетов, а также дизеля, флотского мазута и сжиженного природного газа для контейнеровозов, балкеров и танкеров), выплавка более 1 млрд т чугуна (требуется кокс, получаемый из каменного угля, чтобы расплавить железную руду в доменной печи), производство более 4 млрд т цемента (его получают в гигантских вращающихся печах, в которых сжигается низкокачественное ископаемое топливо), синтез почти 200 млн тонн аммиака и примерно 300 млн тонн пластмассы (начиная со сложных соединений, получаемых из природного газа и сырой нефти) и отопление помещений (ныне здесь господствует природный газ).

И когда мы размышляем о переходе к другим источникам первичной энергии, мы должны учитывать именно эти реалии, а не принимать желаемое за действительное. Заместить миллиард тонн ископаемого углерода гораздо сложнее, чем увеличить продажи портативных электронных устройств более чем до миллиарда штук в год; со второй проблемой мы справились за несколько лет, а решение первой займет не одно десятилетие.

Транспорт

Как мы путешествуем

Через Атлантику: еще быстрее!

Торговым парусным судам требовалось недели три, а то и месяц, чтобы пересечь Атлантический океан с запада на восток. Путь с востока на запад, против ветра, обычно занимал до полутора месяцев. Первый пароход, идущий из Америки в Европу, отправился в путь в 1833 г., – по пути в Англию построенный в Квебеке винтовой пароход «Роял Вильям» сделал всего одну остановку в Новой Шотландии, чтобы пополнить запасы угля. Только в апреле 1838 г. суда с паровым двигателем впервые пересекли Атлантику с востока на запад – и это была настоящая драма.

Изамбард Кингдом Брюнель, один из плеяды великих британских инженеров XIX в., построил пароход «Грейт Вестерн» для маршрута Бристоль – Нью-Йорк. Рейс планировала выполнять «Великая Западная пароходная компания» (Great Western Steamship Company). Корабль был полностью готов к плаванию 31 марта 1838 г., но из-за пожара на борту отплытие отложили до 8 апреля.

Тем временем другая компания, «Британско-американское общество пароходства» (British and American Steam Navigation Company), попыталась опередить конкурента, отправив через Атлантику «Сириус», маленький деревянный колесный пароход, построенный для рейсов в Ирландию (Лондон – Корк). «Сириус» вышел из ирландского порта Ков 4 апреля 1838 г. Его котлы работали под давлением 34 килопаскаля (кПа), позволяя двигателю выйти на пиковую мощность 370 кВт (для сравнения: у автомобиля Ford Mustang 2019 г. выпуска она составляет 342 кВт). Взяв на борт 460 тонн угля, пароход мог преодолеть почти 5400 км (2916 морских миль) – это чуть меньше, чем расстояние до Нью-Йоркской бухты.

В отличие от «Сириуса», «Грейт Вестерн» был самым большим пассажирским судном в мире – только в первом классе насчитывалось 128 коек. Котлы парохода также работали под давлением 34 кПа, но его машины могли развивать мощность до 560 кВт (как у современного промышленного дизельного генератора), и в первом трансатлантическом путешествии средняя скорость судна составила 16,04 км/ч (лучшие современные марафонцы бегут быстрее, со скоростью больше 21 км/ч). Даже имея трехдневную фору, «Сириус» (средняя скорость – 14,87 км/ч) с трудом опередил большое и более быстрое судно, прибыв в Нью-Йорк 22 апреля 1838 г. – через 18 дней, 14 часов и 22 минуты.

«Грейт Вестерн» Брюнеля: колесный пароход, сохранивший парусное вооружение

Впоследствии легенды драматизировали финальный ры- вок: говорили, что у «Сириуса» закончился уголь и, для того чтобы добраться до порта, пришлось жечь в топке мебель и даже рангоут. Команде пришлось пустить на топливо несколько бочек смолы. На следующий день прибыл «Грейт Вестерн», через 15 дней и 12 часов пути – он сжег 655 тонн угля, и у него еще осталось 200 тонн.

Пар больше чем наполовину сократил время путешествия через Атлантику, и новые рекорды не заставили себя ждать. В 1848 г. пароход «Европа», принадлежащий компании «Кунард», пересек Атлантику за 8 дней и 23 часа. В 1888 г. этот путь занял чуть больше шести дней, а в 1907 г. пассажирский турбоход «Лузитания» завоевал «Голубую ленту Атлантики» (приз за самое быстрое пересечение Атлантического океана), затратив на переход 4 дня, 19 часов и 52 минуты. Последним получил «Голубую ленту Атлантики» лайнер «Юнайтед Стейтс», который в 1952 г. преодолел этот маршрут – с запада на восток – за 3 дня, 10 часов и 40 минут.

Следующая эпоха, когда самолеты с поршневым двигателем пересекали Атлантический океан за 14 часов (иногда чуть больше), длилась недолго: уже в 1958 г. первый американский пассажирский турбореактивный самолет, Boeing 707, совершал регулярные рейсы из Лондона в Нью-Йорк менее чем за 8 часов (см. главу «Реактивный век: начало»). С тех пор крейсерская скорость авиалайнеров не слишком изменилась: Boeing 787 Dreamliner летит со средней скоростью 913 км/ч, а перелет из Лондона в Нью-Йорк по-прежнему длится 7,5 часа.

Дорогой, шумный и несчастливый сверхзвуковой «Конкорд» мог преодолеть этот путь за 3,5 часа, но эта птица уже никогда не поднимется в воздух. В настоящее время ряд компаний разрабатывает сверхзвуковые пассажирские самолеты, и компания Airbus запатентовала конструкцию с крейсерской скоростью, в 4,5 раза превышающей скорость звука. Такой самолет приземлится в международном аэропорту им. Кеннеди всего через час после вылета из Хитроу.

Но нужна ли нам такая скорость при гораздо больших энергозатратах? Если сравнивать с пароходом «Сириус» в 1838 г., мы сократили время преодоления океана более чем на 98 % и в полете как раз успеем прочесть приличного размера роман – а может, даже эту книгу.

Двигатели старше велосипедов

Некоторые технические новшества запаздывают либо из-за недостатка воображения, либо из-за неудачного стечения обстоятельств. Самым ярким примером в том и в другом отношении, по моему мнению, служит велосипед.

Больше двух столетий назад, 12 июня 1817 г., Карл Дрез, лесничий Великого герцогства Баден, впервые продемонстрировал в Мангейме свою Laufmaschine – «машину для ходьбы», позже известную как дрезина. Седло в середине конструкции, руль управляет передним колесом, колеса одного диаметра – это был прототип всех последующих средств передвижения, требующих постоянного поддержания равновесия. Однако приводить его в движение приходилось не крутя педали, а отталкиваясь одной ногой от земли на манер Фреда Флинтстоуна.

На своем тяжелом деревянном велосипеде Дрез преодолел 16 км за час с небольшим – быстрее, чем обычная повозка, запряженная лошадью. Но эта конструкция была явно неуклюжей (по крайней мере, по сегодняшним меркам), и для нее отсутствовали подходящие дороги с твердым покрытием. Но почему в те несколько десятилетий с 1820 г., с их обилием изобретений (паровоз, пароход, технологии производства), потребовалось столько времени, чтобы усовершенствовать конструкцию и сделать езду на велосипеде удобной и доступной для всех, кроме младенцев?

Этому есть несколько очевидных причин. Деревянные велосипеды были тяжелыми и неуклюжими, а дешевые стальные детали (рама, ободья, спицы), необходимые для конструирования надежных и крепких машин, еще не выпускались. По немощеным дорогам было неудобно ездить. Пневматические шины изобрели только в конце 1880-х гг. (см. следующую главу). А для широкого распространения велосипеда, который предназначался в основном для развлечений, сначала должны были вырасти доходы горожан.

Лишь в 1866 г. Пьер Лалман получил американский патент на велосипед, приводившийся в движение педалями, установленными на переднем колесе чуть большего размера, чем заднее. А в 1868 г. Пьер Мишо начал выпуск своего vélocipède, который приобрел популярность во Франции. Но творение Мишо не стало предшественником современных велосипедов; это была лишь недолговечная забавная новинка. В 1870-х и в начале 1880-х гг. доминировали велосипеды типа «высокое колесо» (их также называли «обычные» или «пенни-фартинг»), в которых педали крепились непосредственно к оси переднего колеса диаметром до 1,5 м: чем больше диаметр, тем больше расстояние, преодолеваемое велосипедом за один оборот педалей. Эти неповоротливые машины могли ехать довольно быстро, но вот сесть на них – как и управлять ими – было непросто; кроме того, они требовали немалой ловкости и выносливости, и еще ездоку приходилось готовиться к опасным падениям.

Rover («Скиталец»), «безопасный» велосипед Джона Старли

Только в 1885 г. двое британских изобретателей, Джон Кемп Старли и Уильям Саттон, предложили свои «безопасные» велосипеды Rover («Скиталец») с одинаковыми колесами, прямым рулевым управлением, цепной передачей со звездочками, а также трубчатой стальной рамой. Форма рамы отличалась от классической ромбовидной, но это была уже по-настоящему современная конструкция, пригодная для массового производства. Тенденция ускорилась в 1888 г. после появления пневматических шин Джона Данлопа.

Итак, простое средство передвижения, состоявшее из двух колес одинакового размера, минимальной металлической рамы и короткой приводной цепи, появилось через сто с лишним лет после того, как Уатт усовершенствовал паровой двигатель (1765), через пятьдесят с лишним лет после появления гораздо более сложных паровозов (1829) и через несколько лет после начала первого промышленного производства электричества (1882) – но в одно время с первыми автомобилями. Карл Бенц, Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах в 1886 г. устанавливали первые легкие двигатели внутреннего сгорания на трех- или четырехколесные повозки.

За девяносто лет, с 1886 по 1976 г., автомобили стали совсем другими, но велосипед по сути своей не изменился. Первые специализированные горные велосипеды появились только в 1977 г. А широкое распространение таких новшеств, как дорогостоящие сплавы, композитные материалы, необычные рамы, цельные колеса и руль с перевернутым выносом, началось только в 1980-х гг.

Удивительная история надувных шин

Знаменитых изобретений не так уж много, и обычно они носят имя человека или организации. Вероятно, самые яркие представители этой очень маленькой категории – лампочка Эдисона и транзистор Лабораторий Белла, хотя Эдисон не изобретал лампу накаливания (всего лишь сделал конструкцию более долговечной), а в Лабораториях Белла просто заново изобрели транзистор (первое твердотельное устройство запатентовал в 1925 г. Юлий Эдгар Лилиенфельд).

На другом конце «спектра признания» располагается гораздо более обширная категория эпохальных изобретений, происхождение которых неизвестно. Лучший пример – надувная шина, которую придумал некий Джон Бойд Данлоп, шотландец, проживавший в Ирландии. Британский патент ему выдали более 130 лет назад, 7 декабря 1888 г.

До изобретения Данлопа лучшим вариантом была шина из литой резины, доступная с тех пор, как процесс вулканизации (нагревание резины вместе с серой для повышения эластичности, патент 1844 г.), открытый Чарльзом Гудьиром, позволил получать долговечную резину. Такие шины были, можно сказать, прорывом по сравнению с деревянным колесом или железным ободом со спицами, но и они не смогли полностью устранить тряску.

Данлоп изготовил свой прототип в 1887 г.: трехколесный велосипед его сына все время подскакивал на кочках, и отец хотел помочь ребенку, сделав ход более мягким. Конструкция была примитивной – просто накачанная воздухом трубка, обернутая тканью и прибитая гвоздями к цельному деревянному колесу трехколесного велосипеда.

Усовершенствованный вариант шины сразу же завоевал популярность среди любителей велосипеда, число которых стремительно росло, и Данлоп основал компанию по производству надувных шин. Тем не менее – такое происходит со многими изобретениями – патент Данлопа был аннулирован, поскольку выяснилось, что другой шотландец, Роберт Уильям Томсон, запатентовал идею раньше Данлопа, хотя и не воплощал ее на практике.

Джон Бойд Данлоп едет на своем изобретении

Как бы то ни было, изобретение Данлопа побудило создать шины большего размера для недавно появившихся автомобилей. В 1885 г. у первого трехколесного автомобиля Карла Бенца, Benz Patent-Motorwagen, шины были из литой резины. Шесть лет спустя братья Мишлен, Андре и Эдуард, представили свой вариант съемных резиновых шин для велосипедов, а в 1895 г. их двухместный L’Éclair стал первым автомобилем с пневматическими резиновыми шинами, участвовавшим в почти 1200-километровой гонке Париж – Бордо – Париж. Шины приходилось менять через каждые 150 км, и L’Éclair пришел к финишу лишь девятым.

Неудача была временной. Продажи росли, и в 1898 г. символом компании Michelin стал Бибендум, человек из шин. Год спустя компания поставила свои шины на бельгийский электромобиль La Jamais Contente («Вечно недовольная»), имевший форму торпеды и развивавший скорость свыше 100 км/ч. В 1913 г. фирма Michelin выпустила съемное стальное колесо, что позволило возить в багажнике запаску – этот порядок сохраняется по сей день.

В 2005 г. Джон Данлоп наконец вошел в Автомобильный зал славы, а бренд Dunlop существует и сегодня – им владеет Goodyear Tire & Rubber Company, третий производитель шин в мире. Лидер отрасли – японская компания Bridgestone, и лишь немного ей уступает Michelin – редкий пример компании, которая больше ста лет удерживает одно из первых мест в своей отрасли.

Шины – типичный продукт индустриальной эры, тяжелый, громоздкий, загрязняющий окружающую среду и плохо поддающийся утилизации, но даже в нашу информационную эпоху потребность в них по-прежнему растет. Производители шин должны ежегодно удовлетворять спрос почти на 100 млн новых дорожных транспортных средств, а также на замену шин для мирового парка, насчитывающего более 1,2 млрд автомобилей.

Данлоп был бы поражен тем, во что превратилось его детище. Вот вам и хваленая дематериализация нашего мира, которая якобы началась с появлением искусственного интеллекта!

Когда началась эра автомобилей?

К 1908 г. Генри Форд уже работал в автомобильном бизнесе больше десяти лет, а Ford Motor Company, отпраздновавшая пятилетие, приносила прибыль и не отставала от конкурентов в удовлетворении потребностей богатых людей. Автомобиль Ford Model K, выпущенный в 1906 г., стоил $ 2800, а меньший по размерам Ford Model N, появившийся в том же году, продавался за $ 500 – столько рядовой американец зарабатывал за год.

Затем, 12 августа 1908 г., началась эра автомобилей – именно в этот день на заводе в Детройте, на Пикетт-авеню, был собран первый автомобиль Ford Model T. В продажу он поступил 1 октября.

Форд не скрывал своих целей: «Я построю автомобиль для широких масс. Он будет достаточно большим для семьи и достаточно маленьким, чтобы один человек мог управлять им и обслуживать его… Его сделают из лучших материалов… по простейшим конструкциям, которые способна создать современная инженерия. Но он будет таким дешевым, что никто с достойным жалованьем не сможет отказать себе в его покупке». Форд достиг этих целей благодаря своей проницательности, а также таланту тех, кого он смог привлечь к работе, и прежде всего это были конструкторы Чайлд Гарольд Уиллс, Йожеф Галамб, Юджин Фаркас, Генри Лав, Си-Джей Смит, Гас Дегнер и Питер Мартин.

Четырехцилиндровый двигатель с водяным охлаждением, которым был оснащен автомобиль, выдавал мощность 15 кВт (современные микролитражные автомобили обычно в восемь раз мощнее), развивал скорость до 72 км/ч и стоил дешево. Самая популярная модель, The Runabout («Работяга»), в 1909 г. продавалась по цене $ 825, но постоянное совершенствование конструкции и производства позволили Форду к 1925 г. снизить цену до $ 260. В те времена обычный рабочий зарабатывал эту сумму в среднем за два с половиной месяца. Сегодня в США средняя цена нового автомобиля составляет $ 34 000, что эквивалентно средней зарплате за 10 месяцев. В Великобритании популярные модели небольших автомобилей стоят около £15 000 (приблизительно $ 20 000).

Установка сборочного конвейера на заводе «Хайленд-Парк» в Детройте в 1913 г. привела к существенной экономии от эффекта масштаба: в 1914 г. завод уже выпускал по 1000 автомобилей в день. А благодаря тому, что Форд решил платить беспрецедентное жалованье за неквалифицированный труд сборщика, производство стало непрерывным. В 1914 г. ставки оплаты труда на сборке повысились более чем вдвое, до $ 5 в день, а рабочая смена сократилась до восьми часов.

Ford Model T

Результат впечатлял. В 1908 г. Ford Motor Company выпускала 15 % автомобилей, производившихся в США, в 1914 г. ее доля составила 48 %, а в 1923 г. – 57 %. К маю 1927 г., к моменту снятия с производства, компания продала 15 млн автомобилей Ford Model T.

Компания Ford стала также первопроходцем в глобализации производства. Она применяла стандартизованные методики и размещала сборочные заводы по всему миру. Зарубежная сборка началась в Канаде, а затем распространилась на Великобританию, Германию, Францию, Испанию, Бельгию и Норвегию, а также Мексику, Бразилию и Японию.

Но, несмотря на то что Форд сделал ставку именно на модель T, не она стала самой продаваемой машиной в истории. Пальма первенства принадлежит немецкому «народному автомобилю» – Volkswagen. Гитлер вскоре после прихода к власти объявил о желаемых характеристиках такого автомобиля, настояв на характерном облике, напоминавшем жука, и приказал Фердинанду Порше разработать конструкцию.

Но в 1938 г., когда машина была готова к производству, у Гитлера появились другие планы, и ее сборка началась только в 1945 г., в британской оккупационной зоне. В Германии автомобиль сняли с производства в 1977 г., но оригинальный Volkswagen Käfer продолжали выпускать в Бразилии до 1996 г., а в Мексике – до 2003 г. Последний автомобиль, сошедший с конвейера в мексиканском городе Пуэбла, имел порядковый номер 21 529 464.

Впрочем, во многом «жук» был просто осовремененной имитацией «форда» T, и в том, кто выпустил первый массовый доступный легковой автомобиль, у нас нет никаких сомнений.

Вес и полезная нагрузка машин: соотношение ужасно!

Сто лет назад мощность самого популярного автомобиля в Соединенных Штатах, Ford Model T, составляла 1 ватт на каждые 12 г массы его двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время у двигателей самых популярных американских машин этот показатель достигает 1 Вт/г – на 97 % эффективнее. Это единственная хорошая новость из всех, которые я сообщу вам в этой главе.

Теперь о плохом: данные по США показывают, что за последние 100 лет средняя мощность автомобильного двигателя выросла более чем в 11 раз, до почти 170 кВт. Это значит, что, несмотря на громадное уменьшение отношения массы к удельной мощности, типичный современный двигатель ничуть не легче, чем был сто лет назад, – а сам автомобиль стал гораздо тяжелее. Его масса, по примерным расчетам, утроилась, превысив 1800 кг (в среднем для малотоннажных грузовиков, почти половину которых составляют пикапы, внедорожники и минивэны).

И поскольку почти три четверти американцев, которые добираются на работу из пригородов, ездят в машине в одиночестве, мы получаем худшее из возможных соотношений между весом автомобиля и пассажира.

А именно оно имеет значение, потому что, несмотря на все разговоры автопроизводителей о «легковесности» – о том, как для уменьшения общего веса применяют алюминий, магний и даже полимеры, армированные углеволокном, – в конечном итоге именно оно и ограничивает энергоэффективность.

Ниже приводятся, в порядке возрастания, несколько примеров соотношения между весом и полезной нагрузкой транспортного средства при массе пассажира 70 кг:

• 0,1 для велосипеда массой 7 кг;

• 1,6 для итальянского мотороллера Vespa (110 кг);

• 5 или меньше для современного автобуса, если считать только сидящих пассажиров;

• 7,3 для французского автомобиля Citroën 2CV (deux chevaux, «две лошади»), который выпускался в 1950-х гг. (масса 510 кг);

• 7,7 для Ford Model T, выпущенного в 1908 г., а также для японского скоростного поезда синкансэн, совершившего первую поездку в октябре 1964 г. (скромное соотношение для поезда обусловлено как конструкцией, так и большим количеством пассажиров);

• 12 для автомобилей модели Smart, 16 для Mini Cooper, 18 для Honda Civic LX (у меня именно она!), больше 20 для Toyota Camry;

• 26 для среднего американского малотоннажного грузовика в 2013 г.;

• 28 для BMW 740i;

• 32 для Ford F-150, самого популярного американского автомобиля;

• 39 для Cadillac Escalade EXT.

Разумеется, можно получить поразительные соотношения, взяв нужный автомобиль и нужного водителя. Я регулярно вижу женщину за рулем внедорожника Hummer H2, который весит раз в 50 больше, чем она. Это все равно что гоняться за мухой на паровом экскаваторе.

Чтобы представить общую картину, подумайте о том, что новый Boeing 787-10 превосходит по этому показателю маленький Citroën. Его максимальная взлетная масса 254 тонны, и он берет на борт 330 пассажиров массой 23 тонны и еще 25 тонн груза; соотношение массы и полезной нагрузки лайнера составляет всего 5,3.

Автомобили стали тяжелыми, потому что часть населения разбогатела, а водители изнежились. Малотоннажные грузовики увеличились в размерах, в них появилось много нового оборудования, включая автоматические коробки передач, кондиционеры, аудиосистемы и системы связи, а также все больше сервомоторов для стекол, зеркал и регулируемых сидений. Новые гибридные приводы и электромобили с тяжелыми батареями ничуть не легче: полностью электрический Ford Focus весит 1,7 тонны, Chevrolet Volt компании General Motors – больше 1,7 тонны, а Tesla – чуть больше 2,1 тонны.

Конечно, менее массивные конструкции помогут, но совершенно ясно одно: ничто не сможет с такой легкостью сократить это соотношение вдвое (или вчетверо), как наличие в одной машине двух или четырех пассажиров. Правда, для США это почти неразрешимая задача. По данным доклада о поездках на работу и обратно (State of the American Commute), в 2019 г. почти три четверти водителей добирались до работы в одиночестве. В Европе из пригорода на работу ездит на автомобилях гораздо меньше людей (в Великобритании 36 %), а в городах Японии еще меньше (14 %), но средний размер автомобиля увеличился как в ЕС, так и в Японии.

Иными словами, тяжелые автомобили с постоянно совершенствующимися двигателями внутреннего сгорания и электродвигателями используются так, что это ухудшает соот- ношение массы и полезной нагрузки для любого механизированного личного транспорта в истории.

Да, эти автомобили в каком-то смысле могут быть «умными» – но о мудрости не может быть и речи.

Почему электромобили (пока что) не так хороши

Позвольте начать с дисклеймера: я не сторонник и не противник электромобилей. Я просто отмечу, что рациональные причины для их принятия дискредитированы, во‐первых, нереалистичными прогнозами рынка, а во‐вторых, мы совершенно не учли, как производство и обслуживание этих транспортных средств воздействует на окружающую среду.

Нереалистичные прогнозы – это нормально: так было, так будет. В 2010 г. Deutsche Bank предсказывал, что к 2020 г. электромобили займут 11 % глобального рынка автомобилей – в реальности эта доля не превышает 4 %. Но надежда по-прежнему одерживает верх над фактами. Последние прогнозы на 2030 г. разнятся: одни отводят электромобилям до 20 % от общей численности автопарка, другие – всего 2 %, не более. Bloomberg New Energy Finance предполагает, что в 2040 г. на дорогах мира будет 548 млн электромобилей, Exxon называет иную цифру – только 162 млн.

Сторонники электромобилей также забывают сообщить о последствиях для окружающей среды, связанных с массовым переходом на электрические приводы. Чтобы электромобили снижали выбросы углекислого газа (и таким образом противостояли глобальному потеплению), их батареи не должны заряжаться электричеством, полученным от сжигания ископаемого топлива. Но в 2020 г. более 60 % электроэнергии в мире давало ископаемое топливо, около 12 % – солнце и ветер, а остальное вырабатывали ГЭС и АЭС.

В среднем по миру более трех пятых (60 %) электроэнергии для электромобилей по-прежнему получают из ископаемого углерода, хотя эта доля значительно отличается в разных странах и даже в пределах одной страны. В моей родной канадской провинции Манитоба (где более 99 % электроэнергии вырабатывают крупные ГЭС) электромобиль – это экологически чистый транспорт. То же самое можно сказать о канадском Квебеке (на ГЭС приходится около 97 %) и Норвегии (около 95 %). Французские электромобили по большей части «работают» на атомной энергии (75 % электроэнергии в стране получают за счет расщепления атома). Но почти во всей Индии (особенно в штате Уттар-Прадеш) и в Китае (особенно в провинции Шэньси), а также в Польше электромобили в подавляющем большинстве «работают» на угле. И последнее, что нам нужно, – способствовать быстрому появлению источника спроса, который потребует еще больше электричества, получаемого от сжигания ископаемого топлива.

Но даже если заряжать все электромобили от возобновляемых источников электричества, парниковые газы будут по-прежнему выбрасываться в атмосферу при производстве цемента и стали, необходимых для плотин ГЭС, ветрогенераторов и солнечных батарей, а также при производстве самих автомобилей (см. главу «Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?»).

Воздействие производства электромобилей на окружающую среду этим не ограничивается. По оценке компании Arthur D. Little, занятой управленческим консультированием, производство электромобилей при сроке их службы 20 лет создает в три раза больше токсичных отходов, чем производство обычного автомобиля. Причина в основном заключается в большем использовании тяжелых металлов. Аналогичным образом подробная сравнительная оценка эксплуатационного ресурса, опубликованная в «Журнале промышленной экологии» (Journal of Industrial Ecology), показала, что производство электромобилей более токсично как для людей, так и для пресноводных экосистем.

Я не утверждаю, что все эти аргументы свидетельствуют в пользу отказа от электромобилей. Я лишь указываю на то, что мы должны оценить и понять последствия новой технологии, прежде чем делать громкие заявления в ее пользу. Нельзя просто вообразить идеальные, не загрязняющие окружающую среду машины – и приниматься насаждать их.

Реактивный век: начало

Определить точную дату начала реактивной эры трудно – слишком много «первых». Первый экспериментальный самолет с турбореактивным двигателем – немецкий военный Heinkel He 178 – поднялся в воздух в августе 1939 г. (к счастью, он поступил на вооружение слишком поздно, чтобы повлиять на исход Второй мировой войны). Первый полет первого пассажирского реактивного авиалайнера, британского De Havilland DH.106 Comet («Комета»), состоялся в июле 1949 г., а первый регулярный рейс для British Overseas Airways Corporation самолет выполнил в 1952 г. Но четыре катастрофы (в октябре 1952 г. под Римом, в мае 1953 г. в Калькутте, в январе 1954 г. снова в окрестностях Рима и в апреле 1954 г. под Неаполем) привели к приостановке полетов «Кометы», а усовершенствованный вариант лайнера совершил трансатлантический перелет только 4 октября 1958 г. Тем временем советский Ту‐104, созданный в ОКБ «Туполев», начал обслуживать внутренние линии в сентябре 1956 г.

Но можно привести убедительные аргументы в пользу того, что эра реактивных самолетов началась 26 октября 1958 г., когда Boeing 707 авиакомпании Pan Am вылетел из аэропорта Айдлуайлд (в настоящее время Международный аэропорт им. Джона Кеннеди) в Париж, в первый из ежедневных рейсов.

Boeing 707 провожают в первый полет

Этот выбор обусловлен несколькими причинами. Реконструированная «Комета» была слишком мала и неприбыльна, чтобы конструкция самолета легла в основу целого модельного ряда, а преемников у нее не было. Самолеты Туполева использовались только странами советского блока. А Boeing 707 ознаменовал появление успешной серии авиалайнеров, которая постоянно развивается, прибавляя все новые модели к своему разнообразному семейству.

В 1963 г. за первой моделью последовал Boeing 727 с тремя двигателями, а в 1969 г. – Boeing 747, оснащенный уже четырьмя двигателями: вероятно, это была самая революционная конструкция в современной авиации. Последняя модель, Boeing 787 Dreamliner, вышедшая на линию в 2011 г., изготовлена по большей части из композитного материала, упрочненного графитовыми волокнами, и способна выполнять рейсы длительностью более 17 часов.

У Boeing 707 военное происхождение: разработка начиналась как прототип самолета для дозаправки в воздухе, и дальнейшая работа привела к появлению KC 135A Stratotanker, а затем пассажирского самолета с четырьмя турбореактивными двигателями малого диаметра компании Pratt & Whitney, каждый из которых создавал тягу 50 килоньютонов (кН). Для сравнения: каждый из двух турбореактивных двигателей GEnx‐1B компании General Electric, установленных на современном Boeing 787, при взлете развивает тягу более 300 кН.

Первому регулярному полету Boeing 707 (эта машина получила имя Clipper America) 26 октября 1958 г. предшествовала торжественная церемония, на которой произнес речь Хуан Трипп (в то время – председатель совета директоров авиакомпании Pan Am) и выступал оркестр армии США. 111 пассажирам и 12 членам экипажа пришлось совершить незапланированную посадку в Международном аэропорту Гандер (Ньюфаундленд, Канада), но даже с учетом этого они приземлились в аэропорту Париж-Ле-Бурже через 8 часов и 41 минуту после вылета из Нью-Йорка. В декабре Boeing 707 начал летать по маршруту Нью-Йорк – Майами, а в январе совершил первый трансконтинентальный перелет из Нью-Йорка в Лос-Анджелес.

До появления широкофюзеляжных самолетов – первым был Boeing 747, за ним, в 1970 г., последовали DC 10 компании McDonnell Douglas и L1011 компании Lockheed – Boeing 707 занимал ведущее место среди дальнемагистральных авиалайнеров. В 1969 г. один из этих самолетов доставил нас с женой из Европы в Соединенные Штаты.

Постоянное совершенствование семейства Boeing привело к созданию превосходного самолета. В стандартной конфигурации на два класса (бизнес и эконом) первый Dreamliner мог вместить на 100 пассажиров больше, чем 707–120, а максимальная взлетная масса у него почти в два раза больше, как и максимальная дальность полета. При этом Dreamliner расходует на 70 % меньше топлива из расчета на один пассажиро-километр (пасс. – км). Композитный материал, упрочненный графитовыми волокнами, из которого изготовлен Boeing 787, позволяет герметизировать салон, имитировать нахождение на меньшей высоте (по сравнению с той, какую имитирует алюминиевый фюзеляж) и повысить комфорт для пассажиров.

Всего Boeing выпустил больше тысячи самолетов модели 707. Когда в 1983 г. авиакомпания Pan Am в честь 25-летия эпохального полета подняла в воздух списанный самолет, он доставил в Париж почти всех членов первого экипажа – на сей раз в качестве пассажиров. Но на этом карьера Boeing 707 не закончилась. Несколько самолетов разных моделей летали за пределами США вплоть до 1990-х гг., а иранская авиакомпания Saha Airlines эксплуатировала эту модель даже в 2013 г.

Сегодня Boeing 707 можно найти только на свалках реактивных самолетов, но он оставил свой след в истории, воплотив собой эффективный и достойный награды шаг в развитии пассажирской реактивной авиации.

Почему керосин – король топлива

Избавиться от топлива для реактивной авиации, основу которого составляет керосин, – один из величайших вызовов на пути к миру, в котором не будет выбросов, содержащих углерод. На авиацию приходится лишь около 2 % мирового объема таких выбросов, а на сектор транспорта – 12 %, но перейти на электродвигатели самолетам гораздо сложнее, чем автомобилям и поездам.

Современный авиакеросин – самая распространенная в Америке марка называется Jet A1 – обладает рядом преимуществ. У него очень высокая плотность энергии, 42,8 мегаджоулей (МДж) на килограмм (чуть меньше, чем у бензина, но он может оставаться в жидком состоянии при понижении температуры до порога в – 47 ℃), он дешевле бензина, у него меньше потери от испарения на больших высотах, и он менее пожароопасен. В настоящее время у него нет конкурентов. Аккумуляторы, емкость которых обеспечит межконтинентальный перелет нескольких сотен человек, – это пока из области научной фантастики, да и широкофюзеляжных самолетов с баками, заполненными сжиженным водородом, мы в ближайшее время не увидим.

Нам нужен заменитель керосина, вырабатываемый из растений или органических отходов. Такое авиационное биотопливо при сжигании выделит не больше углекислого газа, чем поглотили растения, из которого оно изготовлено. Принципиальная возможность такой технологии уже продемонстрирована: с 2007 г. тестовые полеты с использованием смеси Jet A1 и авиационного биотоплива доказали приемлемость этой альтернативы для современных самолетов.

Смешанное авиатопливо за последнее время применили в 150 000 полетов, но регулярно предлагают его только пять крупных аэропортов (Осло, Ставангер, Стокгольм, Брисбен и Лос-Анджелес), а остальные – лишь иногда. Биотопливо, используемое крупнейшим американским авиаперевозчиком, United Airlines, – это превосходный пример того, насколько масштабные нам требуются замены, и этот масштаб пугает: контракт с поставщиком биотоплива обеспечивает лишь 2 % ежегодной потребности авиакомпании. Да, современные самолеты становятся все более экономичными: теперь они сжигают приблизительно на 50 % меньше керосина на пассажиро-километр, чем в 1960 г. Но эта экономия нивелируется постоянным ростом авиапарка, в результате чего ежегодное потребление авиатоплива во всем мире уже превысило 250 млн тонн.

Чтобы удовлетворить эту потребность в основном с помощью биотоплива, мы должны использовать не только органические отходы, но и растения с высоким содержанием масла, однолетние (кукуруза, соя, рапс) или многолетние (пальма), выращивание которых потребует больших площадей пахотной земли и создаст проблемы для окружающей среды. Масличные культуры, выращенные в умеренном климате, дают низкие урожаи: в США для удовлетворения спроса на авиационное биотопливо при среднем выходе 0,4 тонны авиационного биотоплива с гектара сои потребуется засеять ею 125 млн гектаров (га) – это больше площади Техаса, Калифорнии и Пенсильвании, вместе взятых, или сравнимо с площадью Южной Африки. Это в четыре раза больше, чем те 31 млн га, которые занимала в стране соя в 2019 г. Даже если выбрать масличную пальму, дающую максимальный урожай, – она позволяет собрать в среднем 4 тонны авиационного биотоплива с гектара, – то все равно понадобится вырубить больше 60 млн га тропического леса, чтобы удовлетворить мировой спрос. Это потребует четырехкратного увеличения площадей под масличную пальму – и в атмосферу вырвется углерод, сберегаемый в дикой растительности.

Но зачем занимать огромные площади земли, когда биотопливо можно получать из богатых маслом морских водорослей? Интенсивное масштабное разведение водорослей потребует относительно мало места и будет чрезвычайно эффективным. Впрочем, опыт компании Exxon Mobil показывает, с какими трудностями будет связано увеличение производства до десятков миллионов тонн авиационного биотоплива в год. Exxon совместно с Synthetic Genomics, ком- панией Крэйга Вентера, начала заниматься этой проблемой в 2009 г., но в 2013-м, потратив более $ 100 млн, пришла к выводу, что сложности слишком велики, и решила переключиться на долгосрочные фундаментальные исследования.

Совершенно очевидно, что задача замещения источников энергии стала бы легче, если бы мы уменьшили вредные выбросы – скажем, стали меньше летать. Но прогнозы говорят о существенном росте воздушного трафика в будущем, особенно в Азии. Привыкайте к запаху авиакеросина: он еще долго останется с нами. Более того, он служит топливом для машин, летать которыми (как мы убедимся в следующей главе) необычайно безопасно.

Насколько безопасно летать самолетами?

Возможно, вы считаете, что 2014 г. был неудачным для авиации. В средствах массовой информации широко освещались четыре авиакатастрофы: загадочное исчезновение рейса 370 (Malaysia Airlines, март), сбитый над Украиной рейс 17 (Malaysia Airlines, июль), падение в Мали рейса 5017 (Air Algérie, тоже июль) – всего 815 погибших – и рейс QZ8501, упавший в Яванское море (AirAsia, декабрь).

Но, по данным компании Ascend, консультационного подразделения FlightGlobal, которое отслеживает авиационные происшествия, на самом деле аварийность в 2014 г. была лучшей в истории авиации: одна смерть на 2,38 млн полетов. Разумеется, в Ascend не учитывали крушение MH17, ставшее итогом военных действий, а не аварии. С учетом этого инцидента, вошедшего в статистику ICAO – Международной организации гражданской авиации, аварийность в 2014 г. увеличивается до 3,0 – и все равно остается гораздо ниже, чем в период с 2009 по 2011 г.

А последующие годы были еще безопаснее: смертность снизилась до 158 в 2015 г., 291 в 2016 г. и всего 50 в 2017 г. В 2018 г. безопасность снизилась – 515 погибших в результате 10 аварий со смертельным исходом, включая падение лайнера Boeing 737 Max, принадлежавшего авиакомпании Lion Air, в море неподалеку от Джакарты. В 2019 г., несмотря на катастрофу еще одного Boeing 737 Max – на этот раз в Эфиопии, – общее количество погибших было в два раза меньше, чем в 2018 г.

В любом случае полезно персонализировать проблему, представив опасность как уровень риска на одного пассажира на час полета. Необходимые для этого данные содержатся в ежегодном отчете по безопасности, опубликованном Международной организацией гражданской авиации. Этот отчет охватывает как большие авиалайнеры, так и маленькие самолеты, выполняющие рейсы местных авиалиний.

В 2017 г., самом безопасном для пассажирской авиации, международными и внутренними рейсами воспользовались 4,1 млрд пассажиров, налетав 7,69 трлн пассажиро-километров, и при этом погибли только 50 человек. При среднем времени полета 2,2 ч это дает приблизительно 9 млрд человеко-часов и 5,6 × 10–9 смертей на человека на один проведенный в воздухе час. Но насколько велик этот риск?

Логичнее всего сравнивать риск полета с общей смертностью, то есть ежегодным уровнем смертности из расчета на 1000 человек. В богатых странах этот показатель находится в диапазоне от 7 до 11; я возьму 9 как среднее. В году 8760 часов[15], и, значит, средняя смертность составляет 0,000001, или 1 × 10–6, смертей на человека в расчете на час жизни. Таким образом, шанс погибнуть в авиакатастрофе составляет всего лишь 5/1000 от риска, которому мы подвергаемся в обычной жизни. Риск от курения в сто раз выше – как и риск поездки в автомобиле. Другими словами, летать безопаснее всего.

Разумеется, если учесть возраст, то у пожилых людей смертность гораздо выше. Для моей возрастной группы (старше 75) она составляет 35 на 1000, или 4 × 10–6 в час (это значит, что из миллиона людей моего возраста каждый час умирают четверо). В 2017 г. я налетал более 100 000 км и провел больше 100 часов в воздухе в больших авиалайнерах, принадлежащих четырем крупным авиакомпаниям, последние катастрофы со смертельным исходом у которых были соответственно в 1983, 1993, 1997 и 2000 гг. За каждый час полета вероятность моей смерти даже на 1 % не превышала уровень, которому бы она соответствовала, останься я на земле.

Конечно, я попадал в неприятные ситуации. Последний раз это случилось в октябре 2014 г., когда Boeing 767, принадлежащий авиакомпании Air Canada, пролетел по краю турбулентной зоны огромного тайфуна, проходившего над Японией.

Но я никогда не забываю, что опасаться нужно тихих больничных палат. И хотя в последнее время оценка количества предотвращаемых медицинских ошибок серьезно уменьшила прежние преувеличенные страхи, госпитализация по-прежнему связана с увеличенной вероятностью контакта с бактериями и вирусами, что повышает риск внутрибольничной инфекции, особенно среди пожилых людей. Поэтому летайте самолетами и избегайте больниц!

Самолеты, поезда, авто – что сберегает энергию лучше?

Я не испытываю предубеждения к автомобилям и самолетам. Несколько десятилетий я ездил на небольшие расстояния на своей надежной Honda Civic, и каждый год совершал межконтинентальные путешествия, преодолевая не менее 100 000 км по воздуху. Для этих двух крайних случаев – поездка в магазин итальянских продуктов и полет из Виннипега в Токио – автомобили и самолеты не имеют себе равных.

Главный показатель здесь – энергоемкость. Когда я один сижу за рулем своей машины, для поездки по городу требуется около 2 МДж/пасс. – км. Добавьте второго пассажира, и эта величина уменьшается до 1 МДж/пасс. – км, что сравнимо с полупустым автобусом. Реактивные авиалайнеры на удивление эффективны – они требуют около 2 МДж/пасс. – км. При полной загрузке современные самолеты могут снизить этот показатель до 1,5 МДж/пасс. – км. Еще эффективнее в этом отношении метро: при большом пассажиропотоке лучшее метро нуждается менее чем в 0,1 МДж/пасс. – км. Но даже в Токио с его густой сетью подземных линий ближайшая станция может располагаться в километре или даже дальше – слишком далеко для людей с ограниченной мобильностью.

Но ни один из этих видов транспорта не может сравниться по энергоемкости с высокоскоростными междугородными поездами. Обычно они обслуживают маршруты длиной 150–600 км. Более старые модели первого японского скоростного поезда синкансэн («новая магистраль») имели энергоемкость приблизительно 0,35 МДж/пасс. – км; новейшие, более быстрые модели – французский TGV и немецкий ICE – обычно нуждаются лишь в 0,2 МДж/пасс. – км. Это на порядок меньше, чем у самолетов.

Не менее важен тот факт, что высокоскоростные поезда действительно стремительны. Расстояние 280 км между Лионом и Марселем, от центра до центра, TGV преодолевает всего за 100 минут (1 час 40 минут). Для сравнения: продолжительность регулярного авиарейса на сравнимое расстояние, 300 км от аэропорта Ла-Гуардия в Нью-Йорке до аэропорта им. Логана в Бостоне, составляет 70 минут. К ним вы должны прибавить не меньше 45 минут на регистрацию, еще 45 минут на дорогу от Манхэттена до Ла-Гуардии и 15 минут на дорогу от аэропорта до центра Бостона. Всего получается 175 минут (2 часа 55 минут).

В рациональном мире, в котором ценятся удобство, время, низкая энергоемкость и низкие углеродные выбросы, высокоскоростной электропоезд всегда будет наилучшим выбором для путешествий на подобные расстояния. Европа с ее развитой железнодорожной системой уже приняла такое решение. В США и Канаде плотность населения недостаточна для создания густой сети магистралей, но у них есть много городов, подходящих для скоростных поездов. Однако еще ни одна пара из них не соединена высокоскоростными железнодорожными магистралями. Экспресс Acela, принадлежащий компании Amtrak и курсирующий между Бостоном и Вашингтоном, даже отдаленно не относится к этой категории: его средняя скорость не превышает 110 км/ч.

Таким образом, США (а также Канада и Австралия) сильно отстают в развитии скоростного железнодорожного транспорта. Но были времена, когда Америка могла похвастаться лучшими поездами в мире. В 1934 г., через 11 лет после того, как компания General Electric выпустила свой первый дизельный локомотив, «Железнодорожная компания Чикаго, Берлингтона и Куинси» (Chicago, Burlington and Quincy Railroad) ввела в эксплуатацию изящный, изготовленный из нержавеющей стали поезд Pioneer Zephyr с дизель-электрической восьмицилиндровой двухтактной силовой установкой мощностью 600 л. с. (447 кВт). Такая мощность позволяла составу на маршруте протяженностью более 1600 км от Денвера до Чикаго разгоняться до скорости 124 км/ч – больше, чем у современного Acela. Но в настоящее время нет ни малейших надежд на то, что США когда-нибудь догонят Китай: эта страна с 29 000 км высокоскоростных магистралей обладает самой обширной сетью скоростных поездов, соединяющих все крупные города в густонаселенных восточных регионах.

Еда

Запасаемся энергией

Мир без синтетического аммиака

К концу XIX в. развитие таких областей науки, как химия и физиология растений, показало, что азот – это важнейший питательный макроэлемент, или макронутриент, необходимый в относительно больших количествах для выращивания сельскохозяйственных культур. Растениям требуются также фосфор и калий (еще два макронутриента) и разнообразные микронутриенты (от железа до цинка; они нужны в небольших количествах). В высокоурожайной голландской пшенице (9 т/га) будет содержаться около 10 % белка, или 140 кг азота, но всего по 35 кг фосфора и калия.

В традиционном сельском хозяйстве необходимый азот добывали двумя способами: повторно использовали всю доступную органику (это солома, стебли, листья, отходы жизнедеятельности человека и животных) и чередовали зерновые или масличные культуры с бобовыми (кормовыми, такими как люцерна, клевер и вика, а также продовольственными – соя, бобы, горох и чечевица). Бобовые сами себя обеспечивают азотом благодаря тому, что бактерии, живущие на их корнях, могут «связывать» азот (превращать инертные молекулы газа в воздухе в аммиак, доступный для растущих растений), причем часть азота остается в почве для зерновой или масличной культуры, которая будет расти на этом поле в следующем сезоне.

Первый вариант довольно трудоемкий – особенно сбор отходов жизнедеятельности человека и животных, их ферментация и внесение в почву, – однако навоз и нечистоты содержат больше азота (обычно 1–2 %), чем солома или стебли растений (менее 0,5 %). Второй вариант требует севооборота и препятствует непрерывному выращиванию главных зерновых культур, будь то рис или пшеница. Вместе с ростом населения (и урбанизацией) возрастал спрос на эти зерновые, и стало ясно, что фермеры не смогут удовлетворить растущую потребность в продовольствии без новых, синтетических источников «связанного» азота, то есть такого азота, который сельскохозяйственные культуры могли бы усваивать через корни.

Поиски увенчались успехом в 1909 г., когда Фриц Габер, профессор химии из Университета Карлсруэ, продемонстрировал способ получения аммиака (NH_3) при высоком давлении и высокой температуре в присутствии металлического катализатора. Первая мировая война и экономический кризис 1930-х гг. замедлили внедрение процесса Габера – Боша, но потребности растущего (с 2,5 млрд в 1950 г. до 7,75 млрд в 2020 г.) населения планеты в продовольствии привели к резкому увеличению производства аммиака, от менее 5 млн тонн (1950) до почти 150 млн тонн в последние годы. Без этого важного вклада было бы невозможно многократно увеличить урожайность главных зерновых культур (см. главу «Пшеница: умножаем урожай») и прокормить современное население Земли.

Синтетические азотные удобрения, которые мы получаем из аммиака, синтезируемого в процессе Габера – Боша (самый распространенный продукт – мочевина), сегодня обеспечивают около половины азота, необходимого сельскохозяйственным культурам во всем мире; вторую половину растения получают из севооборота с бобовыми, переработки органических отходов (навоз и пожнивные остатки) и из атмосферных осадков. На сельскохозяйственные культуры приходится приблизительно 85 % пищевых белков (остальное мы получаем из мяса, рыбы и морепродуктов), и это значит, что без синтетических азотных удобрений мы не сможем получить достаточно еды с учетом превалирующих диет, характерных для более чем 3 млрд человек – это больше суммарного населения Китая (где синтетические азотные удобрения уже обеспечивают более 60 % урожая) и Индии. По мере того как растет численность населения в некоторых азиатских странах и во всей Африке, доля человечества, зависящего от синтетических соединений азота, скоро достигнет 50 %.

В Китае до сих пор часть аммиака производят из каменного угля, но в остальном мире используют процесс Габера – Боша, азот для которого получают из воздуха, а водород – из природного газа (по большей части метана, CH_4); кроме того, газ служит источником энергии, необходимой для синтеза, а ее требуется много. В результате синтез аммиака и последующее производство, транспортировка и применение твердых и жидких азотных удобрений в настоящее время дают около 1 % мирового выброса парниковых газов, и у нас нет промышленной безуглеродной альтернативы, подходящей для массового производства 150 млн тонн аммиака (NH_3) в год.

Гораздо сильнее тревожит то обстоятельство, что из-за применения удобрений азот массово выделяется в окружающую среду (улетучивание, утечка и денитрификация). Нитраты загрязняют пресную воду и прибрежные моря (вы- зывая расширение мертвых зон), осаждение нитратов из атмосферы приводит к окислению природных экосистем, а закись азота (N 2O) в настоящее время считается третьим по значению парниковым газом после CO_2 и CH_4. Последняя оценка подтвердила, что по сравнению с началом 1960-х гг. эффективность использования азота в мире снизилась на 47 % – более половины внесенных удобрений теряются, не входя в собранный урожай.

Богатым странам синтетического азота хватает, но для того, чтобы накормить около 2 млрд человек, которые в ближайшие 50 лет появятся на свет в Африке, потребуется существенно увеличить объем его производства. В целях сокращения будущих потерь азота необходимо сделать все возможное для повышения эффективности внесения удобрений, сокращения объема пищевых отходов (см. главу «Пищевые отходы: непростительно много») и перейти на умеренное потребление мяса (см. главу «Мясо нужно есть с умом»). Даже эти меры полностью не избавят нас от выделения азота в окружающую среду – но это цена, которую мы платим за рост численности населения планеты с 1,6 млрд человек в 1900 г. до 10 млрд в 2100 г.

Пшеница: умножаем урожай

Какова средняя урожайность пшеницы в Центральной Франции, на востоке Канзаса или на юге провинции Хэбэй? Ответить на этот вопрос могут немногие, если не считать фермеров, производителей сельскохозяйственной техники и удобрений, агрономов, которые их консультируют, и ученых, которые выводят новые сорта. Причина в том, что в современных обществах люди, за исключением крошечной доли населения, не имеют никакого отношения к выращиванию сельскохозяйственных культур. Однако многое из того, что мы едим – хрустящий багет, круассан, булочка для гамбургера, пицца, паровые булочки (маньтоу) и вытяжная лапша ламиан, – начинается с пшеницы.

Но даже те, кто считает себя высокообразованным, хорошо информированным и может рассказать об улучшении характеристик автомобилей и расширении возможностей компьютеров и сотовых телефонов, понятия не имеют, насколько выросла за XX в. урожайность главных зерновых культур – в три раза, в четыре или на порядок. Однако именно этот многократный рост, а не достижения сотовых телефонов или возросший объем облачных хранилищ позволил с 1900 по 2020 г. почти в пять раз увеличить население. Как же менялась урожайность пшеницы, главной зерновой культуры в мире?

В прошлом урожаи пшеницы были низкими и нестабильными, но воссоздание долговременных тенденций по-прежнему предмет споров. Это относится даже к относительно хорошо задокументированной (на протяжении почти тысячи лет) истории урожаев пшеницы в Англии, которые обычно выражались как отношение собранного урожая к посаженным семенам. При плохом урожае до 30 % собранного зерна приходилось сохранять в качестве семян на следующий год, и обычно эта доля не опускалась ниже 25 %. В раннем Средневековье урожаи зачастую были очень низкими, 500–600 кг с гектара. Урожайность больше 1 т/га стала обычной только в XVI в., а к 1850 г. средняя урожайность составляла около 1,7 т/га – примерно в три раза больше, чем в 1300 г. Затем сочетание различных мер (севооборот, в том числе с бобовыми, «связывающими» азот; полевой дренаж; более интенсивное внесение навоза и новые сорта сельскохозяйственных культур) подняло урожайность выше 2 т/га – в то время, когда во Франции она не превышала всего лишь 1,3 т/га, а американские Великие равнины давали только 1 т/га (и такая урожайность была средней по стране до 1950 г.!).

Резкий рост урожайности после многих веков медленного прогресса произошел только после появления короткостебельных сортов пшеницы. Традиционная пшеница была высокой (почти такой же высокой, как крестьяне на картинах Брейгеля, которые пожинали колосья) и давала в пять раз больше соломы, чем зерна. Первая современная короткостебельная пшеница (выведенная на основе растений из Восточной Азии) появилась в Японии в 1935 г. После Второй мировой войны этот сорт привезли в США и отдали Норману Борлоугу в Мексику, в Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT, Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo), и Борлоуг вместе с коллегами в 1962 г. вывел два высокоурожайных полукарликовых сорта пшеницы (которые давали столько же зерна, сколько и соломы). Мир получил беспрецедентную урожайность, а Борлоуг – Нобелевскую премию.

В период с 1965 по 2017 г. среднемировая урожайность пшеницы почти утроилась, с 1,2 до 3,5 т/га; в Азии она выросла более чем в три раза (с 1 до 3,3 т/га); в Китае – более чем в пять раз (с 1 до 5,5 т/га), а в Дании, и без того чрезвычайно высокая даже пятьдесят лет назад, – больше чем в два раза, с 4,4 до 9,1 т/га! За это время мировой сбор пшеницы почти утроился, до 775 млн т, тогда как численность населения выросла в 2,3 раза, в результате чего производство зерна на душу населения выросло на 25 %, – и миру хватило пшеничной муки и для немецкого Bauernbrot (для него требуются и пшеничная мука, и ржаная), и для японской лапши удон (пшеничная мука, соль, вода), и для классического французского пирожного «наполеон» (слоеное тесто для коржей замешивают из муки и масла, добавив немного воды).

Но есть и проблемы. Средняя урожайность пшеницы перестала расти не только в странах ЕС, где она самая высокая, но также в Китае, Индии, Пакистане и Египте, хотя там она значительно уступает европейской. Причины кроются в том, что использование азотных удобрений из соображений экологии ограниченно, а также в нехватке воды в некоторых регионах. В то же время на урожайность пшеницы благотворно повлияет увеличение содержания CO_2 в атмосфере, а совершенствование агротехнических приемов позволит устранить разрыв урожайности (разницу между потенциалом данного региона и реальными урожаями). Но в любом случае нам понадобится гораздо меньше пшеницы, если мы сумеем – в конечном счете – снизить неприемлемо высокий объем пищевых отходов.

Пищевые отходы: непростительно много

В мире выбрасывается столько продуктов, что такое положение дел можно назвать неприемлемым, непростительным и – учитывая нашу озабоченность состоянием окружающей среды и качеством жизни людей – абсолютно непостижимым. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН оценивает глобальные потери в 40–50 % для корнеплодов, фруктов и овощей, 35 % для рыбы, 30 % для зерновых и 20 % для масличных культур, мяса и молочных продуктов. Это означает, что во всем мире выбрасывается в среднем около трети еды.

Причин потерь пищевых продуктов несколько. В беднейших странах это чаще всего следствие неправильного хранения (грызуны, насекомые и плесень, уничтожающие зерно, овощи и фрукты) или недостатка холодильников (для скоропортящихся мяса, рыбы и молочных продуктов). Именно поэтому в странах Черной Африки большинство потерь происходит еще до того, как продукты попадают к потребителю. В богатых странах главная причина – разрыв между избыточным производством и реальным потреблением: даже с учетом переедания, которое встречается все чаще, в большинстве государств с высоким доходом граждане обеспечены едой сопоставимо с людьми, занятыми тяжелым физическим трудом, например лесорубами или шахтерами, – но избыточно для стареющего населения, ведущего преимущественно сидячий образ жизни.

Неудивительно, что больше всего еды выбрасывают в Соединенных Штатах, и у нас достаточно информации, чтобы подсчитать эти излишки. Ежедневное снабжение продовольствием в США составляет приблизительно 3600 килокалорий (ккал) на человека. Речь идет о снабжении, а не о потреблении – и это хорошо.

Если исключить младенцев и не выходящих из дома восьмидесятилетних стариков, ежедневная потребность которых не превышает 1500 ккал, то на долю взрослых приходится более 4000 ккал: возможно, американцы переедают, но они все равно не в состоянии ежедневно съедать такое количество продуктов. Министерство сельского хозяйства США (USDA) корректирует эти цифры на «порчу и другие потери», оценивая средний ежедневный рацион, доступный для потребления, в 2600 ккал на человека. Но и это не совсем верно. Исследование, основанное на отчете самих испытуемых о том, что они ели (проведенное в рамках Национальной исследовательской программы изучения здоровья и питания), и расчет предполагаемых метаболических потребностей указывают, что ежедневное потребление продуктов питания в Соединенных Штатах составляет в среднем 2100 ккал на человека. Вычитаем потребление (2100 ккал/чел) из поступающего ресурса (3600 ккал/чел) и получаем потери в размере 1500 ккал/чел, то есть в Америке приблизительно 40 % еды попадает в отходы.

Так было не всегда. В начале 1970-х гг. USDA оценивало среднюю доступность продовольствия (скорректированную с учетом потерь до розничной продажи) на уровне менее 2100 ккал/чел в день, почти на 25 % меньше, чем сегодня. По данным Национального института диабета, болезней пищеварительной системы и почек, с 1974 по 2005 г. количество пищевых отходов в Соединенных Штатах в расчете на одного человека увеличилось на 50 %, и с тех пор ситуация только ухудшилась.

Но даже если бы ежедневные потери в США остались на уровне 1500 ккал/чел, простой расчет показывает, что в 2020 г. (при населении 333 млн человек) эти потерянные продукты могли бы полноценно питать (2200 ккал/чел) примерно 230 млн человек – это чуть больше, чем население Бразилии, самой большой страны в Латинской Америке и шестой в мире.

Несмотря на такое количество пищевых отходов, американцы все равно едят больше, чем нужно. Среди взрослых людей в возрасте от 20 лет и старше доля страдающих ожирением – с индексом массы тела, равным или превышающим 30, – за период с 1962 по 2010 г. выросла более чем в два раза, с 13,4 % до 35,7 %. Прибавьте к ним количество людей с избыточным весом (ИМТ от 25 до 30), и вы увидите, что у 74 % взрослых мужчин и 64 % взрослых женщин избыточный вес. С учетом того, что ожирение, как правило, сохраняется на всю жизнь, еще большее беспокойство вызывает тот факт, что в настоящее время эта доля превышает 50 % и у детей старше шести лет.

Британская программа мер в области отходов и ресурсов (WRAP) анализирует это явление с разных сторон, рассматривая его в мельчайших подробностях. В Британии общий объем пищевых отходов составляет около 10 млн тонн в год, а их стоимость оценивается в £ 15 млрд (или почти $ 20 млрд, но на несъедобные части (кожура, очистки, кости) приходится только 30 % этого объема, то есть 70 % отходов съедобны! WRAP также выявила причины этого процесса: почти 30 % отходов обусловлены «неиспользованием в должное время», третья часть – истечением срока годности, около 15 % – излишками при приготовлении или подаче блюд, а остальное – другими причинами, в том числе индивидуальными вкусами, привередливостью в еде и случайностью.

Однако потери продуктов приводят не только к увеличению объема пищевых отходов – это неизбежные потери труда и энергии, начиная с работы сельскохозяйственных машин и ирригационных насосов и заканчивая производством стали, алюминия и пластмасс для этих машин, синтеза удобрений и пестицидов. Расширение сельскохозяйственного производства также наносит вред окружающей среде; это и эрозия почвы, и вымывание нитратов, и утрата биоразнообразия, и распространение устойчивых к антибиотикам бактерий. Кроме того, на производство продуктов, которые затем попадают в отходы, может приходиться до 10 % мировых выбросов парниковых газов.

Богатым странам нужно производить значительно меньше продуктов питания и существенно сокращать количество отходов в процессе потребления. Тем не менее мантра «Произведите больше еды!» звучит так же громко, как и прежде. Ее самая последняя разновидность – наводнить рынки фальшивым мясом из модифицированных белков бобовых растений. Почему бы вместо этого не попытаться найти способы уменьшить количество пищевых отходов до более приемлемого уровня потерь? Сокращение объема пищевых отходов вдвое проложит путь к более рациональному использованию продовольствия во всем мире, и это принесет огромную пользу: по оценке WRAP, один доллар, вложенный в борьбу с пищевыми отходами, дает 14-кратную отдачу в связанных выгодах. Разве это не достаточно убедительно?

Средиземноморская диета: долгое прощание

Преимущества средиземноморской диеты стали широко известны в 1970 г., когда Ансель Кис опубликовал первые результаты своего долгосрочного исследования питания и здоровья жителей Италии, Греции и пяти других стран; выяснилось, что эта диета ассоциируется с низким уровнем болезней сердца.

Главные особенности диеты – высокое содержание углеводов (в основном хлеб, макароны и рис) в сочетании с плодами бобовых (бобы, горох, нут), фруктами и овощами, морепродуктами и слегка обработанными сезонными продуктами, обычно сдобренными оливковым маслом. Она также включает умеренное количество сахара и мяса. И самое главное, еда запивается большим количеством вина. Последняя привычка не входит в число рекомендаций диетологов, но совершенно очевидно, что средиземноморская диета снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, а также риск определенных видов рака на 10 % и до некоторой степени защищает от диабета 2-го типа. Можно не сомневаться, что если бы жители западных стран в массовом порядке придерживались ее, то нынешний уровень ожирения никогда бы не был достигнут. В 2013 г. ЮНЕСКО включило средиземноморскую диету в список объектов культурного наследия, принадлежащего таким странам, как Хорватия, Кипр, Греция, Италия, Марокко, Португалия и Испания.

Но даже в этих оазисах здоровья есть одна проблема, которая со временем усугубляется: настоящая средиземноморская диета осталась только в некоторых уединенных местах, на побережье или в горах. Смена рациона была быстрой и имела далеко идущие последствия, особенно для двух самых больших стран региона, Италии и Испании.

За последние 50 лет рацион итальянцев стал более средиземноморским только в отношении фруктов, потребление которых выросло почти на 50 %. Тем временем потребление животных жиров и мяса утроилось. Теперь оливковое масло составляет лишь половину пищевых жиров и – невероятно! – потребление макарон уменьшилось, а потребление вина снизилось радикально – на 75 %. Сегодня итальянцы покупают столько же пива, сколько rosso и bianco[16].

У испанцев расставание со средиземноморской диетой было еще более быстрым и полным. Испанцы по-прежнему любят рыбу и морепродукты, потребление которых увеличилось, но они стали есть меньше зерновых, овощей и бобовых. На оливковое масло теперь приходится меньше половины всех потребляемых в стране жиров. Примечательно также, что испанцы в среднем выпивают 20 л вина в год – в два раза меньше, чем пива, примерно как Германия и Нидерланды!

Что может служить более ярким символом исчезновения средиземноморской диеты, чем отступление tinto перед cerveza?[17] Даже большинство европейцев не знают, что испанцы потребляют только 20 кг мяса в год, хотя в 1975 г., когда умер Франко, они потребляли почти 100 кг, гораздо больше, чем такие любители мяса, как жители Германии, Франции и Дании.

И перспективы не слишком радужные. Новый рацион стал нормой у молодых людей, которые также покупают меньше свежих продуктов, чем их родители. Например, в Испании нет недостатка в таких закусочных, как McDonald’s, KFC, Taco Bells и Dunkin’ Donuts – или, как его здесь называют, Dunkin’ Coffee. Всемирное распространение мясной, жирной, соленой и сладкой пищи уничтожает не только древнее кулинарное наследие, но также одно из немногих преимуществ Древнего мира над современным.

Причины этой перемены носят универсальный характер. Более высокий доход позволяет потреблять больше мяса, жиров и сахара. На смену традиционной семье пришли или семьи, в которых оба работают, или одиночки: они меньше готовят дома и покупают больше готовой еды. Неудивительно, что в Испании, Италии и Франции тучных людей все больше.

Голубой тунец: на пути к исчезновению

Тунец… Его почти совершенная гидродинамическая форма и эффективное движение, которое обеспечивают «подогреваемые» кровью глубинные мышцы, делают его выдающимся пловцом. Самые крупные экземпляры развивают скорость до 70 км/ч, или около 40 узлов, – это быстро даже по сравнению с моторной лодкой и гораздо быстрее любой известной субмарины.

Но размер и вкусное мясо поставили эту великолепную рыбу на грань исчезновения. Белое мясо, выставленное на продажу в консервных банках, принадлежит относительно многочисленному длинноперому тунцу, или альбакору, – небольшой рыбе, обычно весом не больше 40 кг (консервированное красное мясо тунца – это еще один многочисленный вид, полосатый тунец, тоже небольшой по размерам). В отличие от них, голубой тунец (по-японски магуро или хон-магуро, «настоящий тунец») всегда был очень редким. Длина взрослой особи может превышать 3 м, а вес – 600 кг[18].

Японцы считают, что голубой тунец – лучшая рыба для сашими и суши. Когда в XIX в. эти блюда стали популярными в Эдо (Токио), лучшие куски вырезались из менее жирных внутренних мышц красного цвета (аками); впоследствии предпочтение стали отдавать мясу с боков ниже средней линии (жирное чуторо), а также с брюха рыбы (очень жирное оторо). Уникальные экземпляры продаются на новогодних аукционах в Токио по астрономическим ценам. Последний рекорд был поставлен в 2019 г.: $ 3,1 млн за рыбу массой 278 кг, выловленную у северного побережья Японии. Это больше $ 11 100 за килограмм!

Япония потребляет около 80 % мирового улова голубого тунца, гораздо больше своей разрешенной квоты, и для того, чтобы скомпенсировать эту разницу, голубого тунца теперь импортируют в Японию либо в свежем виде (воздушным транспортом), либо выпотрошенным, почищенным и замороженным. Растущий спрос все чаще удовлетворяют с помощью рыбы, выловленной в природных условиях, а затем откормленной в садках, где тунца кормят сардинами, макрелью и сельдью. Спрос покорил новые высоты после того, как увлечение суши превратило любимую еду японцев в статусное блюдо во всем мире.

Очередная рекордная цена на голубого тунца

По данным статистики, мировой улов трех разновидностей голубого тунца в настоящее время составляет приблизительно 75 000 тонн в год. Это меньше, чем 20 или 40 лет назад, но браконьерство и заниженные сведения о выгрузке, повсеместные и неизменные на протяжении десятилетий, остаются серьезной проблемой. Сравнение записей в бортовых журналах японского рыболовецкого флота, который специализируется на вылове тунца (эти сведения считаются чрезвычайно точными), и количества тунца, проданного на крупнейших рыбных рынках страны, показало как минимум двукратную разницу.

Страны, в экономике которых рыболовство играет важную роль, сопротивляются любому значительному сокращению своих квот. Поэтому единственный способ обеспечить сохранение рыбы в долговременном плане – остановить добычу видов, которым угрожает наибольшая опасность. В 2010 г. Всемирный фонд дикой природы, эксперты по рыболовству из Организации по вопросам продовольствия и сельского хозяйства ООН и Княжество Монако предложили запретить вылов обыкновенного северного тунца, но их предложение было отклонено. Более того, даже полный запрет на ловлю тунца в Средиземном море и на северо-востоке Атлантики не предотвратит исчезновение этой рыбы: уже слишком поздно.

К сожалению, выращивать голубого тунца из икры на морских фермах очень сложно, потому что большая часть мальков погибает в первые три или четыре недели жизни. Самый успешный японский проект, проведенный в рыбохозяйственной лаборатории Университета Киндай (Kindai University’s Fisheries Laboratory), потратил около 30 лет на совершенствование этого процесса, но и у них лишь 1 % рыбы доживает до зрелости.

Сокращение улова и трудности с разведением привели к пышному расцвету фальсификаций, особенно в Соединенных Штатах. Велика вероятность, что в американском ресторане вы едите не тунца, указанного в меню, а другую рыбу: в США больше половины всего тунца, подаваемого в ресторанах и суши-барах, – это не тунец!

Куры правят миром

На протяжении многих поколений самым популярным мясом в Соединенных Штатах была говядина; свинина прочно удерживала второе место. В 1976 г. потребление говядины достигло пика, около 40 кг (без костей) на человека в год, и на нее приходилась почти половина всего мяса; доля курятины составляла всего 20 %. Но куры быстро сокращали разрыв, и в 2018 г. доля куриного мяса увеличилась до 36 %, что почти на 20 % больше, чем у говядины. В настоящее время средний американец съедает 30 кг чистого куриного мяса (без костей) в год, по большей части в виде отдельных частей или готовых продуктов (от филе грудки до куриных наггетсов).

Одной из причин этих изменений стала озабоченность американцев здоровым питанием – в данном случае ими руководил страх перед пищевым холестерином и насыщенным жиром в красном мясе. Но разница не очень велика: 100 г постной говядины содержат 1,5 г насыщенного жира, а куриная грудка без кожи – 1 г (правда, в ней больше холестерина). Но главной причиной популярности куриного мяса была его дешевизна, отражающая преимущества метаболизма: никакой другой вид одомашненного наземного животного не способен столь же эффективно превращать корм в мясо, как бройлеры – цыплята, специально выведенные и выращиваемые для производства мяса. Такая эффективность в значительной степени обусловлена успехами современной селекции.

В 1930-х гг. средняя эффективность конверсии корма в мя- со у бройлеров (приблизительно 5 кормовых единиц на единицу живого веса) была не выше, чем у свиней. К середине 1980-х гг. этот показатель уменьшился вдвое, а последние данные Министерства сельского хозяйства США показывают, что сегодня для производства одного килограмма живого веса бройлера (перед забоем) требуется лишь 1,7 кормовых единиц; для свиней этот показатель составляет почти 5 единиц, для крупного рогатого скота – около 12.

Доля массы съедобной части в расчете на живой вес существенно отличается у разных животных, которые служат основным источником мяса (почти 60 % у кур, 53 % у свиней и лишь около 40 % у крупного рогатого скота), и пересчет кормовых единиц на килограмм съедобной части мяса еще более показателен. По последним данным, соотношение составляет 3–4 кормовых единицы для бройлеров, 9–10 – для свинины и 20–30 – для говядины, а средняя эффективность конверсии корма в мясо соответственно 15, 10 и 4 %.

Кроме того, селекционеры вывели бройлеров, которые растут очень быстро и дают много мяса. Птицы, выращенные в естественных условиях, обычно шли на убой в возрасте одного года при весе около 1 кг. Средний вес американских бройлеров увеличился с 1,1 кг в 1925 г. до почти 2,7 кг в 2018 г., а стандартное время откорма за этот же период сократилось со 112 дней всего до 47 дней.

Потребителям хорошо, а птицы страдают. Они так быстро набирают вес, потому что могут есть сколько хотят и содержатся в полутьме и в ограниченном пространстве. Потребители предпочитают постное мясо грудки, и поэтому селекционеры вывели кур с чрезмерно большими грудными мышцами, что смещает центр тяжести вперед, препятствует естественным движениям птицы и повышает нагрузку на ее ноги и сердце. Но птица все равно вынуждена оставаться неподвижной; по данным Национального совета производителей курятины (National Chicken Council), на одного бройлера приходится всего 560–650 см^2 площади, незначительно больше, чем у листа бумаги стандартного формата А4. Долгое пребывание в темноте ускоряет рост птицы, и поэтому бройлеров выращивают при слабом освещении, как в сумерках. В таких условиях нарушаются их циркадные и поведенческие ритмы.

С одной стороны, вы получаете укороченную жизнь (менее семи недель для птицы, которая в естественных условиях живет до восьми лет) и уродливое тело в темной клетке, а с другой – низкие розничные цены: на конец 2019 г. $ 2,94 за фунт ($ 6,47 за килограмм) грудки без костей (для сравнения: круглый ростбиф стоит $ 4,98 за фунт, а отборный стейк из филейной части – $ 8,22 за фунт).

Но куры захватили первенство еще не везде; в мировом масштабе свинина благодаря доминированию в Китае и Европе на 10 % опережает курятину, а в большинстве стран Южной Америки лидирует говядина. Тем не менее через десять или двадцать лет бройлеры, массовое производство которых организовано на фермах, почти наверняка выйдут на первое место в мире. Учитывая эту реальность, потребителям желательно платить чуть больше, чтобы производители хотя бы немного облегчили короткую жизнь бройлеров.

(Не) пьем вино

Франция на протяжении многих столетий неизменно ассоциируется с вином. Вино привезли сюда греки – задолго до того, как римляне завоевали Галлию; оно получило широкое распространение в Средние века, и в конечном итоге французское вино стало символом качества (бордо, бургундское, шампанское), а французское виноградарство, культура потребления вина и экспорт давно уже превратились в главные черты национальной идентичности. Страна всегда производила и выпивала много вина: фермеры и сельские жители регионов, где выращивают виноград, употребляли продукцию собственного производства, а большие и малые города могли выбирать из широкого ассортимента марок и цен.

Регулярная статистика о потреблении вина во Франции на душу населения доступна с 1850 г. – в то время этот показатель был довольно высоким, 121 л в год, или два бокала среднего размера (175 мл) в день. В 1890 г., после нашествия филлоксеры (началось в 1863 г.), урожай винограда в стране сократился почти на 70 % по сравнению с максимумом в 1875 г., и французским виноградарям пришлось прививать традиционные сорта на устойчивые к вредителям (преимущественно американские) корневища. В результате потребление вина стало нестабильным, но растущий импорт (в 1887 г. он составлял половину вина, произведенного в стране) предотвратил резкий спад производства, и восстановление виноградников в 1909 г. привело к довоенному пику потребления, 125 л на человека. Этот уровень снова был достигнут в 1924 г. и превзойден еще через два года – в 1926 г. поставили рекорд, 136 л на человека; в 1950 г. уровень потребления вина во Франции оказался лишь немного ниже – около 124 л на человека.

После Второй мировой войны уровень жизни французов оставался на удивление низким: по данным переписи 1954 г., только в 25 % домов имелся туалет, установленный в помещении, и в 10 % – ванна, душ или центральное отопление. Но в 1960-х гг. ситуация быстро поменялась, и растущее благосостояние людей привело к существенным изменениям в рационе – и уменьшению потребления вина. В 1980 г. потребление вина снизилось до 95 л на человека, в 1990 г. – до 71 л, а в 2000 г. – до всего лишь 58 л, за XX в. сократившись вдвое. В текущем столетии тенденция продолжилась, и последние доступные данные – 40 л на человека в год, что на 70 % меньше, чем рекорд 1926 г. Исследование потребления вина, проведенное в 2015 г., выявило глубокие различия среди людей разных возрастов и поколений, которые объясняют тенденцию к снижению.

Сорок лет назад более половины взрослых французов пили вино почти каждый день, но сегодня доля взрослых, регулярно употребляющих вино, составляет всего 16 %. Это в среднем, а если посмотреть распределение по гендерному признаку и возрасту, это 23 % мужчин, 11 % женщин, только 1 % людей в возрасте 15–24 лет, 5 % в возрасте от 24 до 34 лет и 38 % людей старше 65 лет. Очевидно, что наблюдаемые гендерные и поколенческие различия не обещают роста потребления в будущем, причем это справедливо для всего алкоголя: потребление пива, крепких спиртных напитков и сидра также на спаде, а наибольший прирост отмечен для минеральной и родниковой воды (потребление почти удвоилось с 1990 г.), фруктовых соков и газированных прохладительных напитков.

Когда употребление вина превратилось из регулярной привычки в редкое потакание капризам, Франция уступила первенство Словении и Хорватии (в обеих странах потребляется почти 45 л вина на человека в год). Ни в одной стране, где традиционно пили вино, не наблюдалось такого спада потребления (и в абсолютных, и в относительных значениях), как во Франции, хотя в Италии дела обстоят ненамного лучше; кроме того, потребление вина также снизилось в Испании и Греции.

Тем не менее отмечалась и одна положительная тенденция – экспорт вина из Франции растет, и в 2018 г. был поставлен новый рекорд (около $ 11 млрд). Высокие цены французских вин отражает тот факт, что на них приходится 15 % мировой торговли вином и крепкими спиртными напитками, но в денежном выражении это 30 %. Больше всего французского вина импортируют американцы (в США среднедушевое потребление вина за 20 лет выросло более чем на 50 %), а в последнее время все большая доля продаж приходится на богатых китайцев.

Но в стране, которая дала миру бесчисленное количество vins ordinaires[19], а также безумно дорогие Grands Crus Classés[20], традиционный звон бокалов на тонкой ножке и пожелание santé[21] – под угрозой исчезновения.

Мясо нужно есть с умом

Употребление мяса (особенно говядины) сегодня включено в список крайне нежелательных привычек, поскольку к давним сомнениям, связанным с недостатками мяса – от якобы вредного воздействия на здоровье до чрезмерной площади пастбищ и большого количества воды, необходимой для выращивания животных, – присоединились почти апокалипсические предостережения о том, что метан, выделяемый крупным рогатым скотом, – это главный фактор изменения климата. На самом деле все не так страшно. Подобно шимпанзе, нашим ближайшим родственникам из числа приматов, самцы которых успешно охотятся на мелких животных, таких как обезьяны и молодняк диких свиней, мы всеядны, и мясо всегда было важной составляющей нашего рациона. Мясо (наряду с молоком и яйцами) – превосходный источник полноценного пищевого белка, необходимого для роста; оно содержит жизненно важные витамины (прежде всего комплекс витаминов группы В) и минералы (железо, цинк, магний) и представляет собой источник жиров (они дают чувство насыщения и поэтому высоко ценились во всех традиционных обществах).

К сожалению, животные (особенно рогатый скот) неэффективно конвертируют корм в мясо (см. главу «Куры правят миром»), и богатые страны расширили производство мяса до такой степени, что главной задачей сельского хозяйства стало выращивание сельскохозяйственных культур не для людей, а на корм скоту. В Северной Америке и Европе около 60 % урожая зерновых теперь идет на корм скоту, а не напрямую на продукты питания. Разумеется, это серьезно влияет на окружающую среду, особенно из-за потребности в азотных удобрениях и воде. В то же время с заявлениями по поводу большого расхода воды при выращивании крупного рогатого скота все не так просто. Количество воды, необходимой для получения одного килограмма говядины без костей, действительно велико – порядка 15 000 л, но в само мясо попадает чуть больше 0,5 литра, а больше 99 % – это вода, требуемая для выращивания кормовых культур, которая в конечном итоге возвращается в атмосферу, испаряемая растениями, а затем выпадает в виде дождя.

Питер ван дер Хейден. Кухня тучных. Гравюра по картине Питера Брейгеля

Что касается влияния мяса на здоровье, то широкомасштабные исследования показали, что умеренное потребление мяса не связано с какими-либо неблагоприятными последствиями, но, если вы не доверяете методологии исследователей, можно просто сопоставить ожидаемую продолжительность жизни (см. следующую главу) со среднедушевым потреблением мяса. Верхнюю строчку в списке долгожителей занимают японцы (умеренное потребление мяса, в 2018 г. почти 40 кг убойной массы на человека), за которыми следуют швейцарцы (большие любители мяса, более 70 кг на человека), испанцы (чемпионы среди мясоедов Европы, более 90 кг), итальянцы (не слишком сильно отстают от испанцев, более 80 кг на человека) и австралийцы (более 90 кг, из которых 20 кг – говядина). Вот вам и связь между мясом и низкой продолжительностью жизни.

В то же время японская диета (на самом деле восточноазиатская) показывает, что высокое потребление мяса не дает дополнительных преимуществ с точки зрения здоровья и долголетия, и поэтому я настоятельно рекомендую рациональное, то есть умеренное, потребление мяса, произведенного с минимальным ущербом для окружающей среды. Главной составляющей этого процесса будет изменение пропорций трех главных разновидностей мяса. В 2018 г. доли свинины, курятины и говядины составляли 40, 37 и 23 % мирового производства общим объемом около 300 млн тонн; изменив это соотношение на 40, 50 и 10 %, мы сможем (благодаря снижению затрат кормов путем сокращения неэффективного производства говядины) без труда производить на 30 % больше куриного мяса и на 20 % больше свинины, более чем наполовину уменьшив нагрузку на окружающую среду от разведения крупного рогатого скота, – и при этом увеличим производство мяса как минимум на 10 %.

Общее производство мяса приблизится к 350 млн тонн, обеспечив приблизительно 45 кг убойной массы или 25–30 кг съедобной массы мяса (без костей) на каждого из 7,75 млрд человек, населяющих нашу планету в начале 2020 г.

Именно столько мяса в недавнем времени потреблял средний японец – и столько же сегодня предпочитает съедать значительная часть населения во Франции (а ведь когда-то это была поистине страна мясоедов!). Недавнее исследование показало, что почти 30 % взрослых французов стали petits consommateurs – мелкими потребителями: в среднем они едят всего 80 г (чистого мяса) в день, или около 29 кг в год.

С точки зрения питания ежегодное потребление 25–30 кг съедобного мяса обеспечит (при 25 %-ном содержании белка) приблизительно 20 г нативного белка в день: этот показатель на 20 % больше средней величины в наши дни, но мы получаем его с гораздо меньшим ущербом для окружающей среды и всеми преимуществами для здоровья и долголетия, которые дает умеренное потребление мяса.

Так почему бы не перенять привычки долгожителей и французской элиты? Умеренность здесь чрезвычайно полезна – впрочем, как и во многом другом.

Японская диета

Современная Япония: официально богатая, но с тесными квартирами, долгой дорогой на работу в переполненном транспорте, работой допоздна, коротким отпуском, большим процентом курящих и огромным давлением правил традиционного иерархического общества. Прибавьте сюда постоянную опасность сильных землетрясений и (в значительной части страны) извержений вулканов, а также сезонную угрозу мощных тайфунов и периодов сильной жары (не говоря уже о близости Северной Кореи…). Тем не менее ожидаемая продолжительность жизни новорожденных жителей Японии больше, чем в любой другой стране. Вот последние данные (женщины/мужчины, 2015–2020, возраст): 87,5/81,3 для Японии, 86,1/80,6 для Испании, 85,4/79,4 для Франции, 82,9/79,4 для Великобритании и 81,3/76,3 для США. Более того, по современным прогнозам, японка, достигнув 80-летнего порога, проживет еще в среднем 12 лет, американка – 10 лет, англичанка – 9,6 года.

Может, все дело в уникальной генетике? Маловероятно, потому что острова, скорее всего, были заселены мигрантами с соседнего материка – и недавние исследования точной генетической структуры и эволюции японского населения подтверждают, что предками японцев были в первую очередь жители Кореи, ханьского Китая и Юго-Восточной Азии.

Или все дело в широко распространенных и глубоких религиозных убеждениях – дух побеждает плоть? Но японский образ мыслей характеризуется скорее духовностью, а не религиозностью, и нет никаких свидетельств того, что эти традиционные верования укоренились более глубоко, чем в других густонаселенных странах с древней культурой.

Вероятно, наиболее правдоподобным объяснением будет диета, но какая именно ее составляющая? Тут нам вряд ли помогут любимые национальные блюда японцев, о которых мы все знаем. Соевый соус сёю популярен в большей части континентальной Азии, от Мьянмы до Филиппин, как и соевый творог тофу и, хотя и в меньшей степени, натто (еще один продукт из соевых бобов, в данном случае сброженных). Японский зеленый чай – рекутя, или просто о-тя, минимально ферментированные листья Camellia sinensis, – хотя по цвету и отличается от китайского, пришел из Китая, который по-прежнему остается самым крупным производителем и потребителем чая (хотя в расчете на душу населения отстает от Японии). Но продовольственный баланс (количество продовольствия, доступное на уровне розницы, за вычетом отходов) показывает существенную разницу в количестве макронутриентов в рационах среднего японца, француза и американца. Во Франции продукты животного происхождения служат источником 35 % энергии, поступающей с пищей, в США – 27 %, а в Японии – только 20 %.

Но этот сдвиг в сторону гораздо большей доли растительной пищи менее важен, чем доля энергии, получаемой из жиров (липидов как животного, так и растительного происхождения), сахара и других подсластителей. В США и Франции на жиры, входящие в рацион, приходится в 1,8 раза больше калорий, чем в Японии, и американцы ежедневно потребляют почти в 2,5 раза больше сахара и подсластителей (в США это по большей части богатый фруктозой кукурузный сироп), чем японцы, и в 1,5 раза больше, чем французы. Помня о том, что это всего лишь широкие статистические ассоциации, а не заявления о причинно-следственной связи, мы все же приходим к выводу, что даже после исключения вероятных диетологических факторов более низкое потребление жиров и сахара можно рассматривать как важное условие долголетия.

Но относительно низкий уровень потребления этих двух элементов всего лишь часть такой более важной, на мой взгляд, причины, как главная японская особенность: удивительно умеренное снабжение продовольствием в пересчете на душу населения. Если продовольственный баланс практически всех богатых западных стран (будь то США или Испания, Франция или Германия) демонстрирует доступность 3400–4000 ккал/чел в день, то в Японии этот показатель на 25 % ниже, менее 2700 ккал. Разумеется, среднее потребление не может быть порядка 3500 ккал в день (столько энергии может потребоваться только крупным мужчинам, занятым тяжелым физическим трудом), но, даже если вычесть непростительно высокую долю пищевых отходов, эта ситуация приводит к перееданию и ожирению.

Исследования реального потребления пищевых продуктов показывают, что в современной Японии средняя величина составляет 1900 ккал в день на человека, что соответствует возрастной структуре и физической активности стареющего населения страны. Это значит, что наиболее вероятная причина долголетия японцев проста: умеренность в еде, привычка, выраженная всего в четырех иероглифах кандзи, 腹八分目 (хара хати бун ме, «заполнять желудок на восемь десятых»), – это древний конфуцианский принцип и, следовательно, еще одно заимствование из Китая. Но японцы, в отличие от любителей поесть и выбрасывающих большое количество еды китайцев, действительно его придерживаются.

Молочные продукты – контртренд

Организм почти всех новорожденных вырабатывает достаточное количество лактазы, фермента, необходимого для усвоения лактозы – сахара (дисахарида, состоящего из глюкозы и галактозы), содержащегося в молоке матери. Только у крошечной доли младенцев обнаруживается врожденный дефицит лактазы (то есть непереносимость лактозы). Но после выхода из младенческого возраста способность усваивать молоко может быть очень разной. В культурах, которые с древности вели сельский образ жизни или держали домашний молочный скот, у большинства людей эта способность сохраняется; но в тех обществах, где не разводили молочный скот, способность усваивать молоко, как правило, ослабевает или даже исчезает, и даже небольшое количество выпитого молока может вызвать неприятные ощущения в животе, а в тяжелых случаях – тошноту и рвоту.

В процессе эволюции у нас сформировались сложные сочетания этих черт: народы с дефицитом лактазы жили в окружении тех, кто пил молоко (например, монголы пили кобылье молоко, а жители Тибета – молоко яков, и селились они к северу и западу от китайцев, не пьющих молоко), а иногда эти группы смешивались (как скотоводы и фермеры, практиковавшие подсечно-огневое земледелие, с охотниками в странах Черной Африки).

С учетом этих реалий нельзя не заметить, что экономическая модернизация породила две парадоксальные тенденции: в странах с традиционно высоким потреблением молока наблюдается длительное снижение этого показателя в пересчете на душу населения, а в некоторых обществах, где раньше не пили молоко, спрос на него и на другие молочные продукты вырос с нуля до существенных объемов. В США в начале XX в. потребление свежего молока (включая сливки) составляло почти 140 л на человека в год (80 % в виде цельного молока); в 1945 г. потребление достигло максимума 150 л, но затем наблюдалось существенное снижение – более чем на 55 %, или примерно до 66 л в 2018 г. Падение спроса на все молочные продукты было не таким сильным вследствие все еще медленно растущего потребления моцареллы, используемой для приготовления пиццы.

Главными причинами падения спроса стало увеличение потребления мяса и рыбы (источники белков и жиров, которые раньше получали из молока), а также несколько десятилетий предупреждений о вредном воздействии насыщенных жиров, содержащихся в молоке. Последнее утверждение было опровергнуто, и новейшие исследования показывают, что содержащийся в молоке жир может снижать риск ишемической болезни сердца и смертность от инсульта. Но для молочной промышленности, идущей на спад, было уже поздно. Такой же упадок наблюдался и в европейских странах, где традиционно высокое потребление молока сочеталось с присутствием сыров в ежедневном рационе. Ярким примером этой тенденции может служить Франция: в середине 1950-х гг. потребление молока на душу населения составляло 100 л в год, а в 2018 г. снизилось до 45 л.

Примером роста спроса на молочные продукты в культурах, где традиционно не пили молоко, может служить Япония. В 1908 г. среднедушевое потребление молока в стране составляло 1 л в год, а в 1941 г. – 5,4 л. Последняя цифра – это в среднем 15 мл молока (столовая ложка) в день. В реальной жизни это означает, что к моменту американской оккупации в 1945 г. лишь небольшая часть жителей крупных городов пила молоко или ела йогурт и сыр. Молоко появилось в рационе японцев в результате принятия Государственной программы школьных обедов, предназначенной для того, чтобы устранить разницу в развитии детей из городов и сельской местности, и потребление молока в стране увеличилось до 25 л на человека в 1980 г. и до 33 л в 2000 г. – в этом же году потребление всех молочных продуктов (включая сыр и йогурт) достигло 80 л на человека!

Размеры Китая объясняют, почему заимствование молока проходило медленнее, но среднее потребление в стране выросло от незначительных количеств в 1950-х гг. до 3 л в год на человека в 1970-х гг. (до начала быстрой модернизации страны), а теперь превышает 30 л – больше, чем в Южной Корее, еще одной культуре, где раньше молочные продукты отсутствовали в рационе: теперь там потребляют молоко, сыры и йогурт. Диверсификация питания, удобство молочных продуктов в современном урбанизированном обществе, меньший размер семьи и более высокая доля работающих женщин в городах – вот главные факторы изменившегося отношения к молоку в Китае. Это была целенаправленная политика властей, продвигавших молоко как полезный для здоровья и престижный продукт, несмотря на его плохое качество и даже откровенную фальсификацию: в 2008 г. почти 300 000 младенцев и маленьких детей пострадали от молока с меламином, промышленным химикатом, который добавлялся для повышения содержания азота, а следовательно, и содержания белка в молоке.

Но как этот переход стал возможным в обществах с дефицитом лактазы? Дело в том, что непереносимость лактозы не универсальна и носит скорее относительный, чем абсолютный характер. 80 % жителей Японии могут без последствий выпивать чашку молока в день, что в пересчете дает более 70 литров в год – больше, чем сегодня потребляет средний американец.

Кроме того, количество лактозы в молочных продуктах уменьшается в процессе ферментации: в свежих сырах (таких как рикотта) остается меньше трети лактозы, содержащейся в молоке, а в твердых выдержанных (чеддер или пармезан) – ничтожное количество. В йогурте сохраняется почти вся лактоза, но ее усвоению способствуют энзимы бактерий. Таким образом, в современном мире молоко из идеальной пищи для ребенка превратилось в превосходный продукт для всех людей – за исключением тех, кто страдает явной непереносимостью лактозы.

Окружающая среда

Как мы рушим и храним наш мир

Животные или артефакты – кто разнообразнее?

Мы до сих пор не знаем точного количества живых существ на нашей планете. За 250 с лишним лет после того, как Карл Линней создал современную систему классификации растительного и животного мира, мы описали приблизительно 1,25 млн видов (примерно 75 % – животные, 17 % – растения, остальные – грибы и микробы). Это официальные цифры, а видов еще неизвестных может оказаться в несколько раз больше.

Рукотворные объекты, без сомнения, отличаются столь же богатым разнообразием. И хотя я сравниваю не пресловутые яблоки и апельсины[22], а яблоки и машины, наши достижения в любом случае ясно видны.

Я буду строить классификацию всех рукотворных объектов по аналогии с той, что принята для живых организмов. Домен всех предметов, созданных человеком, эквивалентен эукариотам (живым организмам, клетки которых содержат ядро), которые, в свою очередь, включают три царства – грибов, растений и животных. Я постулирую, что домен всех рукотворных объектов содержит в себе царство сложных многокомпонентных конструкций (эквивалент животного царства). В него входит филум, или тип, электрических устройств – эквивалент хордовых, живых существ с дорсальной нервной трубкой. В рамках этого типа выделяется многочисленный класс портативных устройств – эквивалент млекопитающих. В класс портативных устройств входит такой отряд, как устройства связи (эквивалент отряда китообразных, к которым относятся киты, дельфины и морские свиньи), а он, в свою очередь, включает семейство телефонов (эквивалент семейства морских дельфинов).

Семейства состоят из родов: скажем, Delphinus (дельфины-белобочки), Orcinus (косатки) и Tursiops (афалины). По данным компании GSM Arena, следящей за отраслью мобильной связи, в начале 2019 г. насчитывалось более 110 родов (брендов) сотовых телефонов. Иногда род включает только один вид, например род Orcinus – и вид Orcinus orca, косатка. В других случаях видов, принадлежащих к одному роду, много. В мире сотовых телефонов самый богатый род – Samsung, который в настоящее время насчитывает почти 1200 устройств. За ним следует LG с более чем 600 моделями, а также Motorola и Nokia с почти 500 моделями у каждого. Всего в начале 2019 г. существовало около 9500 разновидностей мобильных телефонов – больше, чем известных видов млекопитающих (менее 5500).

Наконечники отверток: пример разнообразия конструкции

Даже если согласиться с тем, что сотовые телефоны – это всего лишь подвиды одного вида (как бенгальский, амурский и суматранский тигр), можно привести и другие цифры, иллюстрирующие разнообразие видов рукотворных объектов. По данным Всемирной ассоциации стали, всего в мире насчитывается 3500 сортов стали – больше, чем известных видов грызунов. Примером еще одной чрезвычайно многочисленной категории могут служить винты: попробуйте подсчитать все сочетания материалов (от алюминия до титана), типа (от болтов до саморезов и от винтов со шлицем до винтов для листового металла), разновидностей головки (от головки с прямым шлицем до шестигранной, от крестообразного шлица Phillips до квадратного шлица Робертсона), стержней и концов (от прямого до конического), а также размеров (в метрических и других единицах) – и вы получите миллионы всевозможных «видов» винтов.

Можно взглянуть и с другой стороны: мы превзошли природу и в диапазоне массы. Самое маленькое наземное млекопитающее, этрусская землеройка, весит всего 1,3 г, а самое большое, африканский слон, – в среднем около 5 тонн. Разница на шесть порядков. Массово производимые вибромоторы для мобильных телефонов весят столько же, сколько землеройка, а самые большие центробежные компрессоры, приводимые в движение электродвигателем, весят около 50 тонн – разница на 7 порядков.

Самая маленькая птица, колибри-пчелка, весит примерно 2 г, а вес самой большой летающей птицы, андского кондора, достигает 15 кг – на 4 порядка больше. Современные миниатюрные дроны весят всего 5 г, а вес полностью загруженного Airbus 380 составляет 570 тонн – разница на 8 порядков.

Кроме того, творения наших рук имеют существенное функциональное преимущество: они могут работать и существовать самостоятельно, в отличие от нашего тела (и тела животных), которое зависит от слаженно работающего микробиома: бактериальных клеток в нашем кишечнике не меньше, чем клеток во всех наших органах. Такова жизнь.

Планета коров

Много лет я пытался представить, какой увидит Землю технически совершенный и умный зонд, отправленный в высшей степени разумными инопланетянами. Подсчитав все организмы, зонд немедленно придет к выводу, что большинство живых существ – либо микроскопические (бактерии, археи, простейшие, грибы, водоросли), либо очень маленькие (насекомые), но их совокупный вес составляет большую часть биомассы планеты.

На самом деле это не вызывает удивления. Проигрыш в размерах эти существа с лихвой компенсируют количеством. Микробы занимают все мыслимые ниши биосферы, обитая в том числе во многих экстремальных средах. На долю бактерий приходится около 90 % живых клеток в организме человека, что составляет 3 % от его веса. Удивительной будет картина, когда зонд попытается проанализировать макроскопические формы животной жизни, доминирующее положение в которой занимают всего два вида позвоночных – крупный рогатый скот (Bos taurus) и люди (Homo sapiens), именно в таком порядке.

В отличие от инопланетных ученых, мы не способны мгновенно получить эти данные. Тем не менее мы можем достаточно точно вычислить биомассу (зоомассу) крупного рогатого скота и биомассу людей (антропомассу). Количество одомашненных жвачных животных во всех развитых странах известно, и его можно оценить для бедных стран и даже для пастушеских племен. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, в 2020 г. в мире насчитывалось около 1,5 млрд голов крупного рогатого скота.

Пересчет этого количества голов в зоомассу жвачных требует корректировки на возраст и распределение по половому признаку. Крупные быки весят больше 1000 кг; американских коров мясной породы забивают, когда они близятся к 600 кг, бразильский скот – при массе менее 230 кг, а взрослая корова знаменитой индийской молочной породы Гир весит меньше 350 кг. Хорошее приближение можно получить, если принять средний вес животного (с учетом пола и возраста) за 400 кг; это дает суммарную зоомассу крупного рогатого скота в 600 млн тонн.

Аналогичным образом при подсчете общей биомассы людей необходимо учитывать возраст и разницу в весе населения в разных регионах. В странах с низким доходом доля детей гораздо больше, чем в странах с высоким доходом (в 2020 г. – 40 % в Африке и всего 15 % в Европе). В то же время доля людей с лишним весом и ожирением может быть очень разной, от ничтожной (в Африке) до 70 % взрослого населения (США). Вот почему я беру разные средние величины для разных континентов, полученные на основе данных о возрастном и половом составе населения, а также антропометрических исследований и кривых роста для репрезентативных стран. Эта сложная корректировка дает взвешенное среднее примерно в 50 кг на душу населения – тогда мировая антропомасса в 2020 г. (7,75 млрд человек) составляет почти 390 млн тонн.

И это значит, что зоомасса крупного рогатого скота более чем на 50 % превышает антропомассу, а живой вес двух упомянутых видов приближается к 1 млрд тонн. Даже самые крупные из диких млекопитающих могут добавить к этой величине лишь небольшую долю: общая зоомасса 350 000 африканских слонов со средним весом 2800 кг не дотягивает до 1 млн тонн (это менее 0,2 % от зоомассы крупного рогатого скота). К 2250 г. население Земли увеличится до 9 млрд человек, а поголовье крупного рогатого скота, скорее всего, до 2 млрд, усилив господство обоих видов, которое и так уже безраздельно на всей планете.

Слоны на грани гибели

Африканский слон – это самое большое сухопутное млекопитающее: вес взрослых самцов может превышать 6000 кг, самки весят в два раза меньше, а новорожденные – около 100 кг. Эти животные общительны, умны, обладают отличной памятью и очень хорошо понимают, что такое смерть, о чем свидетельствует их удивительное поведение, когда они находят кости своих предков: слоны подолгу задерживаются в таких местах и прикасаются к останкам. Кости слонов остаются в Африке, а вот их бивни часто превращаются в фортепианные клавиши или в безделушки из слоновой кости, которые иногда еще можно увидеть на каминных полках.

Древние египтяне охотились на слонов. Карфагеняне использовали боевых слонов в войнах против Рима. В конечном итоге эти животные были истреблены в Северной Африке, и многочисленные стада остались только к югу от Сахары. Наилучшая оценка максимальной численности слонов, которую мог поддерживать континент (включая лесных слонов, отдельный вид меньшего размера), составляла 27 млн особей на начало XIX в.; реально их, скорее всего, было около 20 млн а сегодня осталось меньше миллиона.

Реконструкция торговли слоновой костью в прошлом указывает на относительно стабильный объем до 1860 г. (примерно 100 тонн в год), а после 1900 г. – на пятикратный рост. Эта торговля резко сократилась в годы Первой мировой войны, затем ненадолго выросла, в дни Второй мировой снова сократилась, а после возобновила рост, составив более 900 тонн ежегодно в конце 1980-х гг. Суммировав эти нестабильные показатели, я получил общий объем вывезенной слоновой кости в размере 55 000 тонн в XIX в. и не менее 40 000 тонн в XX.

Последняя цифра означает убийство как минимум 12 млн животных. До 1970 г. у нас не было надежных оценок поголовья слонов, а усредненные данные по всему континенту показывают неуклонное уменьшение численности в последние десятилетия XX в. В рамках «Большой переписи слонов» – проекта, финансируемого Полом Алленом, сооснователем компании Microsoft, – была проведена аэросъемка примерно 80 % ареала обитания саванного слона. Результаты переписи, завершившейся в 2016 г., удручают: всего исследователи насчитали 352 271 особь, на 30 % меньше наилучшей оценки в середине 1980-х гг.

Где все еще обитают африканские слоны

Другие новости не лучше: поголовье слонов в Мозамбике с 2009 по 2014 г. уменьшилось вдвое, до 10 000 особей, а за тот же период были убиты больше 85 000 танзанийских слонов, и их численность сократилась с почти 110 000 до 43 000 (разница объясняется ежегодным 5-процентным уровнем рождаемости). Анализ ДНК крупных партий слоновой кости позволил выяснить, что около 85 % нелегальной добычи приходится на Восточную Африку, прежде всего на резерват Селус (юго-восток Танзании), заповедник Ньяса (север Мозамбика), а в последнее время также на центральные районы Танзании.

Виноват в этом прежде всего непрерывный спрос в Китае, где большая часть слоновой кости превращается в вычурные резные поделки, в том числе в статуэтки Мао Цзэдуна, ответственного за самый масштабный голод в истории человечества. Недавно давление международного сообщества наконец возымело действие, и в конце 2017 г. Государственный совет КНР запретил торговлю и использование слоновой кости. Это дало положительный эффект, но китайские туристы по-прежнему покупают сувениры из слоновой кости, посещая соседние страны.

Но, если убийство слонов прекратится, некоторые африканские страны могут столкнуться с новой проблемой, которая проявилась в некоторых регионах Южной Африки несколько лет назад: слонов стало слишком много. А контролировать растущее поголовье больших и потенциально опасных животных нелегко, особенно когда они обитают поблизости от фермерских и скотоводческих хозяйств.

Не рано ли провозглашать антропоцен?

Многие историки и ученые утверждают, что мы живем в антропоцене, новой эпохе, которая характеризуется контролем человека над биосферой. В мае 2019 г. рабочая группа исследователей антропоцена официально проголосовала за признание новой геологической эпохи, и это предложение будет рассмотрено Международной комиссией по стратиграфии, которая определяет наименования таких эпох.

Я могу только напомнить крылатую фразу древних римлян: Festina lente. Спеши медленно.

Позвольте прояснить. Несомненно, мы вмешиваемся в глобальные биогеохимические циклы и своими действиями губим биоразнообразие. Мы устраиваем огромные свалки и масштабную вырубку лесов, ускоряем эрозию почвы, загрязняем весь мир нашим сельским хозяйством, нашими городами, промышленностью и транспортом. Комбинированное воздействие всех этих рукотворных факторов беспрецедентно по силе и масштабу, и они могут угрожать будущему нашего вида.

Но неужели наше влияние на судьбу планеты настолько велико? Это опровергается многочисленными фактами. Фундаментальные переменные, которые делают возможной жизнь на Земле, – термоядерные реакции на Солнце с его излучением, воздействующим на нашу планету; форма планеты, ее вращение, наклон земной оси, эксцентриситет орбиты («законодатель» ледниковых периодов) и циркуляция атмосферы – неподвластны человеку. Мы не можем даже надеяться на то, что когда-нибудь будем управлять обширным терраформированием: нам недоступны тектонические процессы, которые проходят под воздействием внутреннего тепла Земли и медленно, но все же непрерывно образуют новое океанское дно, и мы не можем формировать, перестраивать и поднимать те массивы, которые благодаря своим высотам и распределению становятся ключевыми факторами изменчивости климата и обитаемости планеты.

Точно так же мы – лишь сторонние наблюдатели при извержениях вулканов, землетрясениях и цунами, трех самых жестоких последствиях тектоники плит. Мы можем приспосабливаться к их частым умеренным проявлениям, но выживание некоторых крупнейших городов мира – в частности, Токио, Лос-Анджелеса и Пекина – зависит от отсутствия суперземлетрясений, а само существование современной цивилизации может внезапно оборваться при извержении супервулкана. Даже если мерить время не геологическими эпохами, а с точки зрения жизни цивилизаций, нам все равно грозит столкновение Земли с астероидами, траекторию которых мы способны только предсказать, но не изменить.

Геологические эпохи и антропоцен

Для каждого конкретного года вероятность этих событий очень мала, но из-за своей огромной разрушительной силы они лежат за пределами исторического опыта человечества. У нас нет надежных способов противостоять им, однако мы не можем делать вид, что в долговременном плане они менее важны, чем исчезновение лесов или сжигание ископаемого топлива.

Кроме того, зачем торопиться, объявляя себя творцами новой геологической эпохи, вместо того чтобы немного подождать и посмотреть, как долго продлится эксперимент, поставленный Homo sapiens? Каждая из шести прошедших эпох кайнозойской эры – с начала палеоцена (66 млн лет назад) до начала голоцена (11 700 лет назад) – продолжалась не менее 2,5 млн лет (включая две предыдущие, плиоцен и плейстоцен), а голоцен длится меньше 12 000 лет. Если мы действительно живем в эпоху антропоцена, она могла начаться не раньше чем 8000 лет назад (если считать от начала оседлого сельского хозяйства) или даже 150 лет назад (от начала сжигания ископаемого топлива).

Если нам удастся просуществовать еще 10 000 лет – небольшой промежуток времени для любителей научной фантастики и вечность для современной, чрезвычайно динамичной цивилизации, – мы сможем отпраздновать это, назвав в свою честь эру, которую создали. Но пока давайте подождем и проверим, не окажется ли след, оставленный нами на планете, всего лишь скромным микрослоем в геологической летописи.

Железобетонные факты

Бетон изобрели римляне; это была смесь наполнителя (песок, щебень), воды и связующего вещества. Этот материал, opus caementicium, широко применялся в строительстве. Он не содержал современного цемента (смесь извести, глины и оксидов металлов, обжигаемая в барабанных печах при высокой температуре и перемолотая в мелкий порошок), вместо которого использовалась смесь гипса и негашеной извести; лучший бетон получали из вулканического песка из Поццуоли, неподалеку от Везувия. Добавление вулканических пород повышало прочность материала, что позволяло строить огромные купола (купол римского Пантеона, 118–126 гг. н. э., до сих пор остается самым большим в мире куполом из неармированного бетона) и подводные сооружения многих портов на Средиземном море, в том числе в древней Кесарии (на территории современного Израиля).

Производство современного цемента началось в 1824 г., когда Джозеф Аспдин запатентовал процесс обжига известняка и глины при высокой температуре. В результате превращения глинозема и кремнезема в аморфное твердое тело, не имеющее кристаллической структуры (такой же процесс, витрификация, используется при изготовлении стекла), получаются маленькие друзы, или комья, стекловидного клинкера, которые перемалываются в порошок, и из них получается цемент. Затем этот цемент смешивают с водой (10–15 % общей массы) и наполнителями (песок и гравий, 60–75 % общей массы), чтобы получить бетон, пластичный материал, прочный на сжатие и хрупкий на растяжение.

Слабость к растяжению можно сделать не столь заметной, усилив бетон сталью. Первые попытки предпринимались во Франции в начале 1860-х гг., но технология была отработана только в 1880 гг. XX в. стал эрой армированного бетона. В 1903 г. в Цинциннати построили Ингаллс Билдинг, первый в мире небоскреб из железобетона; в 1930-х гг. инженеры-строители начали использовать предварительно напряженный бетон (с напряженной стальной проволокой или арматурными стержнями), а с 1950-х гг. материал использовался для строительства зданий любой высоты и назначения; самое высокое – башня Бурдж-Халифа в Дубае, а самое впечатляющее, вероятно, – здание оперного театра в Сиднее, возведенное по проекту Йорна Утзона. Железобетон позволил сооружать гигантские плотины для гидроэлектростанций: самая большая в мире плотинная ГЭС, «Три ущелья» (Китай), содержит в три раза больше бетона, чем крупнейшая американская, Гранд-Кули. Из железобетона также строят мосты: самым большим в мире железобетонным арочным мостом сегодня считается мост на реке Бэйпаньцзян, переброшенный через 445-метровое ущелье, разделяющее две китайские провинции. Но большую часть железобетона мы просто не замечаем: это миллиарды железнодорожных шпал, покрытие дорог и автострад, автостоянок, причалы в портах, взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки в аэропортах.

С 1900 по 1928 г. спрос на цемент в США вырос в десять раз, до 30 млн тонн, а послевоенное развитие экономики (в том числе строительство системы автострад между штатами, для которых требуется 10 000 тонн бетона на километр) еще больше увеличило спрос, который достиг пика, 128 млн тонн, в 2005 г., а в последние годы составляет чуть меньше 100 млн тонн.

Китай стал крупнейшим производителем цемента в мире в 1986 г., и теперь – в 2018 г. страна произвела больше 2,3 млрд тонн – на него приходится почти 60 % доли мирового рынка. Самой впечатляющей иллюстрацией беспрецедентного размаха строительства в Китае может служить тот факт, что за последние два года страна израсходовала больше цемента (около 4,7 млрд тонн), чем США за весь XX в. (около 4,6 млрд тонн)!

Но бетон не вечен, и необыкновенная долговечность Пантеона – редкое исключение. Бетон разрушается в любом климате, и этот процесс ускоряют самые разные факторы, от кислотных осадков до вибрации и от перегрузки конструкции до солевой коррозии, а в теплом и влажном климате бетонные поверхности чернеют от водорослей. В результате массового применения бетона после 1950-х гг. мы получили десятки миллиардов тонн материала, который в ближайшие десятилетия требуется либо заменить, либо уничтожить (либо просто бросить).

Еще одна проблема – загрязнение окружающей среды. Загрязнение воздуха (мелкая пыль) при производстве цемента можно устранить с помощью тканевых фильтров, но цементная промышленность (сжигающая такое несовершенное топливо, как уголь низкого качества и нефтяной кокс) остается значительным источником двуокиси углерода, выбрасывая около тонны углекислого газа на тонну цемента. Для сравнения: производство одной тонны стали приводит к выбросу приблизительно 1,8 тонны CO_2.

В настоящее время на производство цемента приходится около 5 % мировых выбросов CO_2 от ископаемого топлива, но этот углеродный след можно уменьшить с помощью ряда мер. Старый бетон можно измельчать и повторно использовать в строительной индустрии. Доменным шлаком или золой от угольных электростанций можно заменить часть цемента при смешивании бетона. Известны также процессы производства цемента с небольшими или нулевыми углеродсодержащими выбросами, но эти альтернативы лишь незначительно повлияют на выбросы в глобальном масштабе производства, которое в настоящее время превышает 4 млрд тонн.

Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?

Статистика производства энергии достаточно достоверна; впрочем, точные данные о том, сколько энергии потребляют главные отрасли, получить сложнее, и еще менее доступны данные об энергии, потребленной при производстве конкретных товаров. Эта энергия, воплощенная в товарах, является частью нашей расплаты (в смысле влияния на окружающую среду) за все, чем мы владеем и что используем.

Оценка энергетических затрат на производство и эксплуатацию конечного продукта основана не только на бесспорных фактах – количество стали в конструкции автомобиля, число микросхем в компьютере, – но также на неизбежных упрощениях и допущениях, которые мы должны принимать для получения усредненных цифр. Какая модель автомобиля? Какой компьютер или телефон? Задача состоит в том, чтобы выбрать обоснованные репрезентативные величины, а наградой будет новый взгляд на рукотворный мир.

Попробуем сосредоточиться на мобильных телефонах и автомобилях. Первые я выбрал потому, что они обеспечивают мгновенную связь и доступ к безграничному объему информации, а вторые – потому, что люди по-прежнему хотят перемещаться в реальном мире.

Очевидно, что автомобиль массой 1,4 тонны (примерно столько весит Honda Accord LX) требует больше энергетических затрат на производство и эксплуатацию, чем смартфон массой 140 г (скажем, Samsung Galaxy). Но при разнице масс в 10 000 раз «энергетический разрыв» гораздо меньше.

В 2020 г. мировые продажи сотовых телефонов составили примерно 1,75 млрд единиц, а продажи портативных компьютеров (лэптопов, ноутбуков и планшетов) – порядка 250 млн. Общий вес этих устройств – приблизительно 550 000 тонн. Самая консервативная оценка дает 0,25 ГДж энергетических затрат на производство и эксплуатацию телефона, 4,5 ГДж – на лэптоп и 1 ГДж – на планшет, и это значит, что годовой объем выпуска этих устройств требует приблизительно 1 ЭДж (1 × 10^18 Дж) первичной энергии, что сопоставимо с годовым потреблением Новой Зеландии или Венгрии. На производство одного автомобиля в среднем тратится около 100 ГДж, а 75 млн автомобилей, проданных в 2020 г., требуют для своей материализации почти 7 ЭДж энергии (чуть больше годового потребления Италии) и весят около 100 млн тонн. Таким образом, вес новых автомобилей более чем в 180 раз превышает вес всей портативной электроники, но для производства автомобилей требуется всего в 7 раз больше энергии.

Каким бы неожиданным ни выглядел этот вывод, мы можем провести еще более удивительное сравнение. Срок службы портативной электроники невелик – в среднем всего два года, – и поэтому на один год использования этих устройств приходится около 0,5 ЭДж энергетических затрат на производство и эксплуатацию. Срок службы легкового автомобиля составляет минимум десять лет, на один год приходится около 0,7 ЭДж – лишь на 40 % больше, чем для портативной электроники! Спешу заметить, что все это лишь грубые прикидки, но даже при ошибке «в разные стороны» (то есть если на самом деле производство автомобилей требует больше энергии, а производство электроники меньше, чем предполагалось) общие суммы будут на удивление сходными, а разница, скорее всего, будет не более чем двукратной. А в будущем эти показатели могут сблизиться еще сильнее: в последнее время ежегодные продажи и автомобилей, и мобильных устройств замедлились, но перспективы для двигателей внутреннего сгорания выглядят менее утешительными.

Разумеется, эксплуатационный расход энергии этих двух классов энергоемких устройств существенно различается. Компактный американский легковой автомобиль за десять лет эксплуатации расходует около 500 ГДж бензина, в пять раз больше, чем затрачено на его производство. Смартфон потребляет всего 4 кВт·ч электричества в год и меньше 30 МДж за весь двухлетний срок службы – или всего 3 % от энергии, затраченной на его производство, если электричество поступает от ветровой или солнечной электростанции. Эта доля увеличивается до 8 %, если энергию получают, сжигая уголь: это менее эффективный процесс.

Но смартфон бесполезен без сети, а стоимость электрификации сетей высока и постоянно растет. Разные прогнозы дают разную скорость будущего роста (или возможную стабилизацию из-за использования инновационных устройств), но в любом случае крошечные телефоны оставляют немалый совокупный след в энергетическом балансе – и в окружающей среде.

Кому теплее в холода?

Первое впечатление часто обманчиво. Я хорошо помню, как радушно меня встретили в резиденции европейского посла в Оттаве, – и я тут же услышал, что это превосходный дом для канадских зим. Дом из настоящего кирпича и камня – а не ваши хлипкие североамериканские постройки с пустотелыми стенами! Затем хозяева быстро перешли на другие темы, а мне просто духу не хватило умалить теплоизолирующие свойства их замечательного дома.

Их ошибку легко понять. Масса и плотность говорят скорее о прочности – но не о теплоизолирующих свойствах. Кирпичная стена выглядит более солидной и надежной, чем стена с каркасом из тонкого деревянного бруса, облицованная снаружи листами тонкой фанеры и алюминиевым сайдингом, а изнутри – хрупким гипсокартоном. Рассерженный европеец не проламывает кирпичные стены.

Несколько десятилетий тому назад, когда нефть стоила $ 2 за баррель, в большинстве американских домов, построенных до 1960 г., защитой от холода служила только воздушная прослойка между фанерой и гипсокартоном. Иногда пустое пространство заполняли стружкой или нарезанной бумагой. И все же, как ни поразительно, даже эта непрочная конструкция обеспечивала лучшую теплоизоляцию, чем сплошной кирпич.

Изоляционная способность, или тепловое сопротивление, измеряется в единицах коэффициента термического сопротивления (англ. R-value). Он зависит не только от состава, толщины и плотности изолирующего материала, но также от наружной температуры и влажности. Тепловое сопротивление каркасной стены 1960-х гг. давало примерно такие коэффициенты: алюминиевый сайдинг (0,6), тонкая фанера (0,5), воздушная прослойка (0,9) и гипсокартон (0,5). Все вместе это дает R = 2,5. А тепловое сопротивление стандартной кирпичной стены (0,8), оштукатуренной с двух сторон, не больше 1. Таким образом, непрочная североамериканская стена в домах массовой застройки как минимум в два раза теплее европейского оштукатуренного кирпича.

После того как цены на энергоносители выросли и в Северной Америке были приняты более рациональные строительные нормы, обязательным стало применение пенопласта и плит из стекловолокна – валиков, похожих на подушки, которые можно укладывать между балками деревянного каркаса. Достичь более высоких общих значений коэффициента термического сопротивления легко удавалось при помощи более широких каркасов («два на шесть»), а еще лучше было применить двойной объемный каркас, когда строится сэндвич из двух несущих конструкций, каждая из которых заполнена теплоизоляционным материалом. (В Северной Америке брус «два на шесть» – это 1,5 × 5,5 дюйма, или 38 × 140 мм.) У качественной североамериканской стены в тепловое сопротивление вносят свой вклад гипсокартон (0,5), полиэтиленовая пароизоляция (0,8), прокладки из стекловолокна (20), фибролитовая облицовка (1,3), полимерная фасадная мембрана (Tyvek ThermaWrap, 5) и обшивка досками со скошенной кромкой (0,8). Прибавив изоляционную способность внутренней воздушной пленки, получаем суммарное значение коэффициента термического сопротивления порядка 29.

Теплоизоляция стены

Улучшилась и теплоизоляция кирпичных стен. Чтобы сохранить желаемый внешний вид цветного кирпича, старую стену можно модернизировать изнутри, установив деревянные батенсы (тонкие рейки, удерживающие теплоизоляцию на месте) на внутренней штукатурке и прикрепив гипсокартон с изолирующей прослойкой и пароизоляционной мембраной – для защиты от влаги. Гипсокартон с утеплителем толщиной 2 дюйма (около 5 см) в три раза увеличивает общий коэффициент термического сопротивления, однако утепленная кирпичная стена все равно на порядок хуже защищает от холода, чем американская каркасная стена 2 × 6. Даже люди, знакомые с коэффициентами термического сопротивления, не ожидают, что разница окажется столь большой.

И все же изоляция стен в полной мере реализует свой потенциал, только если тепло не уходит через окна (см. следующую главу).

Прозрачное энергетическое решение: тройной стеклопакет

Склонность к непроверенным техническим решениям – это проклятие политики энергосбережения. Выбирайте пример: беспилотные автомобили на солнечных батареях, изначально безопасные ядерные мини-реакторы, генетически усиленный фотосинтез…

Но почему бы не начать с проверенных средств? Почему бы просто не уменьшить спрос на энергию – начиная с жилых домов и коммерческой недвижимости?

И в Соединенных Штатах, и в Европейском союзе на здания приходится около 40 % общего потребления первичной энергии (вторым идет транспорт с 28 % в США и 22 % в ЕС). Отопление и кондиционирование воздуха – это половина энергопотребления домов, и поэтому лучшее, что мы можем сделать для энергетического баланса, – это удерживать тепло внутри (или снаружи), улучшив теплоизоляцию.

Наибольший эффект эти меры дадут в применении к окнам, где энергетические потери максимальны. Иными словами, у окон максимальный коэффициент теплопередачи. Он измеряется в ваттах на квадратный метр материала, разделенных на разницу температур в кельвинах по обе стороны. Коэффициент теплопередачи одного стекла составляет 5,7–6 Вт/(м²·К); двойной стеклопакет с промежутком 6 мм (воздух плохо проводит тепло) имеет коэффициент 3,3. Покрытие, не пропускающее ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, снижает коэффициент до 1,8–2,2, а если заполнить пространство между стеклами аргоном – до 1,1. Тройной стеклопакет и аргон позволяют получить коэффициент теплопередачи порядка 0,6–0,7. Замена аргона криптоном уменьшит его до 0,5.

Таким образом, тепловые потери уменьшаются на 90 % – по сравнению с одним стеклом. В сфере экономии энергии нет другой меры с таким эффектом, применимой в масштабе миллиардов единиц. Бонус: она действительно работает.

Следует учитывать и фактор комфорта. При наружной температуре –18 ℃ (минимальная ночная температура в январе в Эдмонтоне, провинция Альберта, – или максимальная дневная в Новосибирске) и температуре в помещении 21 ℃ температура внутренней поверхности у окна с одним стеклом составляет около 1 ℃, у окон старой конструкции с двойным стеклопакетом – 11 ℃, а у лучшего окна с тройным стеклопакетом – 18 ℃. При такой температуре вы сможете сидеть рядом с ним, не испытывая дискомфорта.

Теплоизоляция окна

У тройного стеклопакета есть дополнительное преимущество: на внутреннем стекле устранена конденсация – благодаря тому, что его температура выше точки росы. Такие окна уже повсеместно применяются в Швеции и Норвегии, но в Канаде (где низкие цены на природный газ) они могут стать обязательными только к 2030 г., и здесь, как и в других странах с холодным климатом, действующий стандарт все еще эквивалентен двойному стеклопакету с одним слоем теплоотражающего покрытия.

У «холодных» стран было много времени, чтобы узнать о теплоизоляции. Другое дело – «теплые» регионы, которым это знание нужно сегодня, когда столь широкое распространение получило кондиционирование воздуха. Особенно это актуально для сельских районов Китая и Индии, где окна с одним стеклом по-прежнему считаются нормой. Конечно, разница температур при охлаждении не так велика, как в высоких широтах при обогреве. Например, у меня дома в канадской провинции Манитоба январскими ночами холодает до – 25 ℃ и разница температур достигает 40 ℃, даже когда термостат переключен на ночной режим. И вместе с тем кондиционирование воздуха во многих регионах с жарким и влажным климатом длится гораздо дольше, чем обогрев в Канаде или Швеции.

С физикой не поспоришь, но в данном случае на первый план выходит экономика. Несмотря на то что тройной стеклопакет может стоить всего на 15 % больше, чем двойной, время его окупаемости очевидно выше, и часто говорят, что переход от двойного стеклопакета к тройному не оправдает себя. Возможно, и так, но только если не учитывать комфорт, отсутствие конденсата и, самое главное, тот факт, что тройной стеклопакет уменьшит потребление энергии на десятилетия вперед.

Почему же мечтатели предпочитают вкладывать деньги в загадочные технологии преобразования энергии, которые даже могут не сработать, а если сработают, то, скорее всего, нанесут вред окружающей среде? Что плохого в простой теплоизоляции?

Отопление: повысим эффективность

Если наши климатические модели верны и если мы действительно должны ограничить глобальное потепление до 2 ℃ (а лучше до 1,5 ℃), чтобы избежать серьезных последствий из-за повышения температуры на планете, нам придется предпринять ряд беспрецедентных шагов для сокращения выбросов веществ, содержащих углерод. Обычно всех привлекают новые технологии, которые обеспечивают большую эффективность (светодиоды) или предлагают абсолютно новые методы преобразования энергии (электромобили). В принципе, более практичным было бы сохранять энергию, но, к сожалению, нам доступно не так много способов (за исключением, как мы видели, тройного стеклопакета) распространить эту политику на сферу, которая всегда была самой энергозатратной в холодном климате: отопление домов.

Примерно 1,2 млрд человек вынуждены отапливать свои дома: около 400 млн в ЕС, Украине и России, еще 400 млн в Северной Америке (за пределами юга и юго-востока США) и 400 млн в северо-восточных, северных и западных провинциях Китая. И везде наилучшие способы обогрева уже настолько эффективны, насколько это возможно на практике.

Эффективные отопительные системы распространялись на удивление быстро. В 1950-х гг. моя семья – мы жили у чешско-немецкой границы – отапливала дом дровами, сжигая их в чугунных печах. Эффективность этого процесса не превышает 35 %; остальное тепло уходит через дымоход. Когда я учился в Праге в начале 1960-х гг., в городе топили бурым углем – низкокачественным лигнитом, – и печь, в которой я поддерживал огонь, имела эффективность от 45 до 50 %. В конце 1960-х гг. мы жили в Пенсильвании на верхнем этаже маленького дома в пригороде, где была старая печь, сжигавшая нефть с эффективностью 55–60 %. В 1973 г. наш первый дом в Канаде отапливался газом с эффективностью 65 %, а 17 лет спустя в новом, суперэффективном доме я установил печь с КПД 94 %, а затем заменил ее на новую модель, эффективность которой составляет 97 %.

Устройство бытовой газовой печи

И пройденный мной путь, со сменой топлива и повышением эффективности, повторили десятки миллионов людей в Северном полушарии. Благодаря дешевому североамериканскому природному газу и поставляемому в Европу (более дорогому, но все равно доступному) газу из Нидерландов, Северного моря и России, именно это самое чистое ископаемое топливо заменило жителям стран с холодным климатом дерево, уголь и мазут. В Канаде производство печей со средней эффективностью (78–84 %) прекратилось в 2009 г., и в настоящее время во всех новых домах обязаны устанавливать печи с высоким КПД (не менее 90 %). Такие же нормы в скором времени введут во всех странах Запада, а растущий импорт газа уже заставляет Китай переводить отопление с угля на газ.

Таким образом, этот источник повышения эффективности отопления практически исчерпан. Очевидный следующий шаг – улучшение теплоизоляции наружных поверхностей домов (особенно окон), пусть даже это, возможно, и дорого. Во многих регионах популярны тепловые насосы (источником тепла им служит наружный воздух, а само тепло они передают через теплообменник), но они эффективны до тех пор, пока температура не падает ниже нуля; в холодном климате нужны резервные источники тепла. Можно нагревать дом с помощью солнечного тепла, но этот способ непригоден там, где он нужен больше всего: в очень холодном климате с долгими периодами пасмурной погоды, во время снежных бурь или в те дни, когда солнечные модули покрыты толстым слоем снега.

Если говорить о планах на долгий срок, то приведет ли необходимость ограничить глобальное потепление к каким-то неожиданным решениям, которые теперь кажутся немыслимыми? Я имею в виду самый разумный с точки зрения экономики способ, способный внести огромный и самый долговременный вклад в снижение углеродного следа от отопления: ограничить размер домов. В Северной Америке мы можем избавиться от так называемых McMansions – массово возводимых огромных особняков. Отказ от похожих домов в тропиках сократит затраты энергии на противоположный процесс – кондиционирование воздуха. Кто «за»?

Углерод: камень преткновения

В 1896 г. шведский ученый Сванте Аррениус впервые в мире выдвинул гипотезу о влиянии углекислого газа, выделяемого в результате деятельности человека, на температуру на нашей планете. Он вычислил, что удвоение содержания CO_2 в атмосфере по сравнению с текущим уровнем повысит среднюю температуру на 5–6 ℃. Эта оценка не слишком отличается от современной, полученной с помощью компьютерных моделей, состоящих более чем из 200 000 строчек кода.

Рамочная конвенция ООН об изменении климата была принята в 1992 г., а за ней последовали ряд встреч и соглашений по климату. Но глобальные выбросы углекислого газа продолжали расти.

В начале XIX в., когда массовую добычу угля вела только Великобритания, глобальные выбросы углекислого газа от сжигания ископаемого топлива были незначительными, менее 10 млн тонн в год (чтобы перевести в массу углекислого газа, просто умножьте это число на 3,66). К концу столетия углеродные выбросы превысили 500 млн тонн, а в 1950 г. достигли 1,5 млрд тонн. Послевоенный рост экономики в Европе, Северной Америке, СССР и Японии – а также экономики Китая после 1980-х гг. – привел к последующему четырехкратному увеличению выбросов, приблизительно до 7 млрд тонн в 2000 г. За два столетия, с 1800 по 2000 г., перенос углерода из ископаемого топлива в атмосферу возрос в 650 раз, а население планеты – только в шесть!

В новом столетии наблюдаются разнонаправленные тенденции. К 2017 г. в Европейском союзе углеродные выбросы уменьшились приблизительно на 15 % из-за замедления экономического роста и старения населения; тот же процесс отмечался и в Соединенных Штатах, – здесь причиной стало то, что вместо угля все чаще использовался природный газ. Но все эти выгоды свелись на нет из-за углеродных выбросов в Китае, которые увеличились с 1 млрд тонн примерно до 3 млрд тонн – одно это увеличило глобальные выбросы почти на 45 %, до 10,1 млрд тонн.

Сжигая огромные запасы углерода, накопленные в окаменелостях на протяжении минувших геологических эпох, люди повысили концентрацию углекислого газа в атмосфере до уровня, которого не было уже три миллиона лет. Глубокое бурение ледников в Антарктиде и Гренландии позволяет нам извлекать тонкие трубки льда с крошечными пузырьками воздуха, и чем больше глубина, с которой берется образец, тем старше лед. Анализируя воздух из этих крошечных пузырьков, мы можем восстановить историю содержания CO_2 в атмосфере – начиная с периода, отстоящего от нашей эры на 800 000 лет. В то время концентрация углекислого газа колебалась от 180 до 280 миллионных долей (ppm), то есть составляла 0,018–0,028 %. В последнем тысячелетии она оставалась относительно постоянной, от 275 ppm в 1600 г. до 285 в конце XIX в. Регулярные измерения содержания углекислого газа в атмосфере стали проводить в 1958 г. на вершине вулкана Мауна-Лоа (Гавайи); в 1959 г. средняя величина составляла 316 ppm, в 2015 г. – 400, а в мае 2019 г. был зарегистрирован рекорд, 415 ppm.

В богатых странах выбросы будут сокращаться, а темп их роста в Китае постепенно замедляется. Однако он ускоряется в Индии и Африке, и поэтому вряд ли мы в ближайшем будущем увидим существенное глобальное снижение.

Парижское соглашение по климату 2015 г. восхвалялось как первый договор, в котором государства приняли конкретные обязательства по снижению выбросов в будущем. Но в реальности таких стран было немного, а механизм принуждения отсутствовал, и, даже если бы к 2030 г. удалось достичь заявленных целей, углеродсодержащие выбросы все равно бы возросли почти на 50 % в сравнении с уровнем 2017 г. По данным исследования, проведенного в 2018 г. Межправительственной группой экспертов по изменению климата, единственный способ ограничить повышение температуры в пределах 1,5 ℃ – без промедления начать резкое сокращение углеродного следа, сведя его к нулю в 2050 г.

Это возможно – но маловероятно. Достижение этой цели потребует фундаментальной трансформации мировой экономики в масштабе и со скоростью, которые беспрецедентны в истории человечества, и решить эту задачу будет невозможно без серьезных экономических и социальных потрясений. Самая большая трудность – избавить миллиарды людей от бедности, не обращаясь к ископаемому топливу. Богатые страны использовали сотни миллиардов тонн угля, нефти и стали, чтобы добиться высокого уровня жизни. Но в настоящее время у нас нет доступных безуглеродных альтернатив, пригодных для быстрого и массового внедрения в производство огромных количеств «четырех столпов» современной цивилизации – аммиака, стали, цемента и пластмасс, – которые в ближайшие десятилетия потребуются в Африке и в Азии. И контраст между серьезной обеспокоенностью глобальным потеплением, постоянными выбросами рекордных объемов углекислого газа и нашими возможностями переломить эту ситуацию вряд ли мог оказаться еще разительнее.

Заключение

Возможно, цифры не лгут… но какую правду они сообщают? В этой книге я попытался показать, что очень часто нам нужно смотреть глубже и шире. Даже относительно надежные – на самом деле даже безупречно точные – цифры необходимо рассматривать в более широком контексте. Обдуманное суждение, которое касается абсолютных величин, требует относительной, сравнительной оценки.

Жесткое ранжирование на основе мелких различий не дает ясной информации – оно скорее сбивает с толку. Округление и приближение лучше, чем негарантированная и ненужная точность. Сомнение, осторожность и нескончаемые вопросы – все это в порядке вещей. Но мы не должны отказываться от количественной оценки сложных реалий современной обстановки. И если мы хотим понять наш неспокойный мир и основать свои решения на самой лучшей информации, то другого пути у нас нет.

К дальнейшему прочтению

Люди. Обитатели нашего мира

Что происходит, когда у нас рождается меньше детей?

Bulatao R. A. and J. B. Casterline, eds. Global Fertility Transition. N. Y.: Population Council, 2001.

United Nations. World Population Prospects. N. Y.: United Nations, 2019. https://population.un.org/wpp/

Младенческая смертность как показатель уровня жизни

Bideau A., B. Desjardins, and H. P. Brignoli, eds. Infant and Child Mortality in the Past. Oxford: Clarendon Press, 1992.

Galley C., et al., eds. Infant Mortality: A Continuing Social Problem. L.: Routledge, 2017.

Вакцинация: самая высокодоходная инвестиция

Gates Bill and Melinda. Warren Buffett’s Best Investment // Gates Notes (blog). February 14, 2017. https://www.gatesnotes.com/2017-Annual-Letter? WT.mc_id= 02_14_2017_02_AL2017GFO_GF- GFO_&WT.tsrc=GFGFO

Ozawa S., et al. Modeling the economic burden of adult vaccine-preventable diseases in the United States // Health Affairs 35, № 11 (2016): 2124–2132.

Почему так трудно предсказать масштаб текущей пандемии?

NHCPRC (National Health Commission of the People’s Republic of China). March 29: Daily briefing on novel coronavirus cases in China. March 29, 2020. http://en.nhc.gov.cn/ 2020-03/29/c_78447.htm

Wong J. Y., et al. Case fatality risk of influenza A (H1N 1pdm09): A systematic review // Epidemiology 24, № 6 (2013). https://doi.org/10.1097/EDE.0b013e3182a67448

А мы все выше

Floud R., et al. The Changing Body. Cambridge: Cambridge University Press, 2011.

Koletzko B., et al., eds. Nutrition and Growth: Yearbook 2018. Basel: Karger, 2018.

Долголетие на пределе?

Riley J. C. Rising Life Expectancy: A Global History. Cambridge: Cambridge University Press, 2001.

Robert L., et al. Rapid increase in human life expectancy: Will it soon be limited by the aging of elastin? // Biogerontology 9, № 2 (April 2008): 119–133.

Как пот помог в охоте

Jablonski N. G. The naked truth // Scientific American Special Editions 22, 1s (December 2012). https://doi.org/10.1038/scientificamericanhuman1112–22.

Taylor N. A. S., and C. A. Machado-Moreira. Regional variations in transepidermal water loss, eccrine sweat gland density, sweat secretion rates and electrolyte composition in resting and exercising humans // Extreme Physiology and Medicine 2, № 4 (2013). https://doi.org/10.1186/2046-7648-2-4

Сколько строителей было у Великой пирамиды?

Lehner M. The Complete Pyramids: Solving the Ancient Mysteries. L.: Thames and Hudson, 1997.

Mendelssohn K. The Riddle of the Pyramids. L.: Thames and Hudson, 1974.

Почему цифры безработицы не дают полной картины

Knight K. G. Unemployment: An Economic Analysis. L.: Routledge, 2018.

Summers L. H., ed. Understanding Unemployment. Cambridge, MA: MIT Press, 1990.

В чем наше счастье?

Heliwell J. F., R. Layard, and J. D. Sachs, eds. World Happiness Report 2019. N. Y.: Sustainable Development Solutions Network, 2019. https://s3.amazonaws.com/happiness-report/2019/WHR 19.pdf

Layard R. Happiness: Lessons from a New Science. L.: Penguin Books, 2005.

Расцвет городов-гигантов

Canton J. 2011. The extreme future of megacities // Significance 8, № 2 (June 2011): 53–56. https://doi.org/10.1111/j.1740-9713.2011.00485.x

Munich Re. Megacities – Megarisks: Trends and challenges for insurance and risk management. Munich: Münchener Ruck versicherungs-Gesellschaft, 2004. http://www.preventionweb.net/files/646_10363.pdf

Страны. Нации в эпоху глобализации

Первая мировая война: долгое эхо трагедий

Bishop C., ed. The Illustrated Encyclopedia of Weapons of World War I. N. Y.: Sterling Publishing, 2014.

Stoltzenberg D. Fritz Haber: Chemist, Nobel Laureate, German, Jew. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Foundation, 2004.

Бесспорна ли исключительность США?

Gilligan T. W., ed. American Exceptionalism in a New Era: Rebuilding the Foundation of Freedom and Prosperity. Stanford, CA: Hoover Institution Press, 2018.

Hodgson G. The Myth of American Exceptionalism. New Haven, CT: Yale University Press, 2009.

Почему Европе есть чем гордиться

Bootle R. The Trouble with Europe: Why the EU Isn’t Working, How It Can Be Reformed, What Could Take Its Place. Boston, MA: Nicholas Brealey, 2016.

Leonard D., and M. Leonard, eds. The Pro-European Reader. L.: Palgrave/Foreign Policy Centre, 2002.

Брексит: важнейшие реалии без изменений

Clarke H. D., M. Goodwin, and P. Whiteley. Brexit: Why Britain Voted to Leave the European Union. Cambridge: Cambridge University Press, 2017.

Merritt G. Slippery Slope: Brexit and Europe’s Troubled Future. Oxford: Oxford University Press, 2017.

Тревога за Японию

Cannon M. E., M. Kudlyak, and M. Reed. Aging and the economy: The Japanese experience // Regional Economist (October 2015). https://www.stlouisfed.org/publications/regional-economist/october‐2015/aging-and-the-economy-the-japanese-experience

Glosserman B. Peak Japan: The End of Great Ambitions. Washington, DC: Georgetown University Press, 2019.

Как далеко зайдет Китай?

Dotsey M., W. Li, and F. Yang. Demographic aging, industrial policy, and Chinese economic growth // Federal Reserve Bank of Philadelphia. Working Papers (2019): 19–21. https://doi.org/10.21799/frbp.wp.2019.21

Paulson Jr., H. M. Dealing with China: An Insider Unmasks the New Economic Superpower. N. Y.: Twelve, 2016.

Индия против Китая

Dreze J., and A. Sen. An Uncertain Glory: India and Its Contradictions. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2015.

NITI Aayog. Strategy for New India @ 75. November 2018. https://niti.gov.in/writereaddata/files/Strategy_for_New_India.pdf

Производство по-прежнему важно

Haraguchi N., C. F. C. Cheng, and E. Smeets. The importance of manufacturing in economic development: Has this changed? // Inclusive and Sustainable Development Working Paper Series WP1, 2016. https://www.unido.org/sites/default/files/2017-02/the_importance_of_manufacturing_in_economic_development_0.pdf

Smil V. Made in the USA: The Rise and Retreat of American Manufacturing. Cambridge, MA: MIT Press, 2013.

Россия и США: ничего не меняется

Divine R. A. The Sputnik Challenge: Eisenhower’s Response to the Soviet Satellite. Oxford: Oxford University Press, 2003.

Zarya. Sputniks into Orbit. http://www.zarya.info/Diaries/Sputnik/Sputnik1.php

Крушение империй: ничто не ново под луной

Arbesman S. The life-spans of empires // Historical Methods 44, № 3 (2011): 127–129. https://doi.org/10.1080/01615440.2011.577733

Smil V. Growth: From Microorganisms to Megacities. Cambridge, MA: MIT Press, 2019.

Машины, конструкции, приборы. Изобретения, которые сформировали современный мир

1880-е: колыбель современности

Smil V. Creating the Twentieth Century: Technical Innovations of 1867–1914 and Their Lasting Impact. Oxford: Oxford University Press, 2005.

Timmons T. Science and Technology in Nineteenth-Century America. Westport, CT: Greenwood Press, 2005.

Электромоторы: двигатели цивилизации

Cheney M. Tesla: Man Out of Time. N. Y.: Dorset Press, 1981.

Hughes A. Electric Motors and Drives: Fundamentals, Types and Applications. Oxford: Elsevier, 2005.

Трансформаторы: невоспетые труженики

Coltman J. W. The transformer // Scientific American 258, № 1 (January 1988): 86–95.

Harlow J. H., ed. Electric Power Transformer Engineering. Boca Raton, FL: CRC Press, 2012.

Не списывайте дизель со счетов

Mollenhauer K., and H. Tschoke, eds. Handbook of Diesel Engines. Berlin: Springer, 2010.

Smil V. Prime Movers of Globalization: The History and Impact of Diesel Engines and Gas Turbines. Cambridge, MA: MIT Press, 2010.

Запечатлеть движение – от лошадей до электронов

Eadweard Muybridge Online Archive. Galleries. http://www.muybridge.org/

Muybridge E. Descriptive Zoopraxography, or the Science of Animal Locomotion Made Popular. Philadelphia, PA: University of Pennsylvania, 1893. https://archives.upenn.edu/digitized-resources/docs-pubs/muybridge/descriptive-zoopraxography

От фонографа к мультимедиапотокам

Marco G. A., ed. Encyclopedia of Recorded Sound in the United States. N. Y.: Garland Publishing, 1993.

Morris E. Edison. N. Y.: Random House, 2019.

Изобретение интегральных схем

Berlin L. The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley. Oxford: Oxford University Press, 2006.

Lecuyer C., and D. C. Brook. Makers of the Microchip: A Documentary History of Fairchild Semiconductor. Cambridge, MA: MIT Press, 2010.

Проклятие Мура: почему технический прогресс не столь стремителен, как кажется?

Mody C. C. M. The Long Arm of Moore’s Law: Microelectronics and American Science. Cambridge, MA: MIT Press, 2016.

Smil V. Growth: From Microorganisms to Megacities. Cambridge, MA: MIT Press, 2019.

Накопление данных: слишком много, слишком быстро

Hilbert M., and P. Lopez. The world’s technological capacity to store, communicate, and compute information // Science 332, № 6025 (April 2011): 60–65. https://doi.org/0.116/science.1200976

Reinsel D., J. Gantz, and J. Rydning. Data Age 2025: The Digitization of the World: From Edge to Core. Seagate, 2017. https://www.seagate.com/files/ www-content/our-story/trends/files/ Seagate-WP-DataAge2025-March‐2017.pdf

Инновации: будем реалистами

Schiffer M. B. Spectacular Failures: Game-Changing Technologies that Failed. Clinton Corners, NY: Eliot Werner Publications, 2019.

Smil V. Transforming the Twentieth Century. Oxford: Oxford University Press, 2006.

Топливо и электричество. Энергия для общества

Почему газовые турбины – лучший выбор

American Society of Mechanical Engineers. The World’s First Industrial Gas Turbine Set – GT Neuchâtel: A Historical Mechanical Engineering Landmark. Alstom, 1988. https://www.asme.org/wwwasme- org/media/resourcefiles/aboutasme/who%20we%20are/engineering%20history/landmarks/135-neuchatel-gas-turbine.pdf

Smil V. Natural Gas: Fuel for the Twenty-First Century. Chichester, West Sussex: John Wiley, 2015.

Ядерная энергетика: несбывшиеся надежды

International Atomic Energy Agency. Nuclear Power Reactors in the World. Reference Data Series № 2. Vienna: IAEA, 2019. https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/RDS‐2–39_web.pdf

Smil V. Energy and Civilization: A History. Cambridge, MA: MIT Press, 2017.

Нет ископаемого топлива – нет электричества от ветра

Ginley D. S., and D. Cahen, eds. Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability. Cambridge: Cambridge University Press, 2012.

Mishnaevsky Jr., L., et al. Materials for wind turbine blades: An overview // Materials 10 (2017). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC 5706232/pdf/materials‐10–01285.pdf

Как велика может быть ветряная турбина?

Beurskens J. Achieving the 20 MW Wind Turbine // Renewable Energy World 1, № 3 (2019). https://www.renewableenergyworld.com/articles/print/special-supplement-wind-technology/volume‐1/issue‐3/wind-power/achieving-the‐20-mw-wind-turbine.html

General Electric. Haliade-X 12 MW offshore wind turbine platform. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www.ge.com/renewableenergy/wind-energy/offshore-wind/haliade-x-offshore-turbine

Фотовольтаика: медленно, но верно

NASA. Vanguard 1. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1958–002B. US Department of Energy. The History of Solar. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/solar_timeline.pdf

Солнечный свет: все еще вне конкуренции

Arecchi A. V., T. Messadi, and R. J. Koshel. Field Guide to Illumination. SPIE, 2007. https://doi.org/10.1117/3.764682

Pattison P. M., M. Hansen, and J. Y. Tsao. LED lighting efficacy: Status and directions // Comptes Rendus 19, № 3 (2017). https://www.osti.gov/pages/servlets/purl/1421610

Аккумуляторы все большей емкости: зачем?

Korthauer R., ed. Lithium-Ion Batteries: Basics and Applications. Berlin: Springer, 2018.

Wu F., B. Yang, and J. Ye, eds. Grid-Scale Energy Storage Systems and Applications. L.: Academic Press, 2019.

Корабли на электричестве: пока все трудно

Kongsberg Maritime. Autonomous Ship Project, Key Facts about Yara Birkeland. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www.kongsberg.com/maritime/support/themes/autonomous-ship-project-key-facts-about-yara-birkeland/

Smil V. Prime Movers of Globalization: The History and Impact of Diesel Engines and Gas Turbines. Cambridge, MA: MIT Press, 2010.

Электричество: реальная цена

Eurostat. Electricity price statistics. Дата последнего доступа: ноябрь 2019 г. https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/pdfscache/45239.pdf

Vogt L. J. Electricity Pricing: Engineering Principles and Methodologies. Boca Raton, FL: CRC Press, 2009.

Переход на другие источники энергии: промедление неизбежно

International Energy Agency. World Energy Outlook 2019. Paris: IEA, 2019. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook‐2019

Smil V. Energy Transitions: Global and National Perspectives. Santa Barbara, CA: Praeger, 2017.

Транспорт. Как мы путешествуем

Через Атлантику: еще быстрее!

Griffiths D. Brunel’s Great Western. N. Y.: HarperCollins, 1996.

Newall P. Ocean Liners: An Illustrated History. Barnsley, South Yorkshire: Seaforth Publishing, 2018.

Двигатели старше велосипедов

Bijker W. E. Of Bicycles, Bakelites and Bulbs: Toward a Theory of Sociotechnical Change. Cambridge, MA: MIT Press, 1995.

Wilson D. G. Bicycling Science. Cambridge, MA: MIT Press, 2004.

Удивительная история надувных шин

Automotive Hall of Fame. John Dunlop. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www.automotivehalloffame.org/honoree/john-dunlop/.

Dunlop J. B. The History of the Pneumatic Tyre. Dublin: A. Thom & Co, 1925.

Когда началась эра автомобилей?

Casey R. H. The Model T: A Centennial History. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, 2008.

Ford Motor Company. Our History – Company Timeline. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://corporate.ford.com/history.html

Вес и полезная нагрузка машин: соотношение ужасно!

Lotus Engineering. Vehicle Mass Reduction Opportunities. October 2010. https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-01/documents/10052010mstrs_peterson.pdf

US Environmental Protection Agency. The 2018 EPA Automotive Trends Report: Greenhouse Gas Emissions, Fuel Economy, and Technology since 1975. Executive summary, 2019. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi? Dockey=P100W3WO.pdf

Почему электромобили (пока что) не так хороши

Deloitte. New Market. New Entrants. New Challenges: Battery Electric Vehicles. 2019. https://www2.deloitte.com/content/dam/Delo- itte/uk/Documents/manufacturing/deloitte-uk-battery-electric-vehicles.pdf

Qiao Q., et al. Comparative study on life cycle CO2 emissions from the production of electric and conventional cars in China // Energy Procedia 105 (2017): 3584–3595.

Реактивный век: начало

Smil V. Prime Movers of Globalization: The History and Impact of Diesel Engines and Gas Turbines. Cambridge, MA: MIT Press, 2009.

Yenne B. The Story of the Boeing Company. L.: Zenith Press, 2010.

Почему керосин – король топлива

CSA B 836. Storage, Handling, and Dispensing of Aviation Fuels at Aerodromes. Toronto: CSA Group, 2014.

Vertz L., and S. Sayal. Jet fuel demand flies high, but some clouds on the horizon // Insight 57 (January 2018). https://cdn.ihs.com/www/pdf/Long-Term-Jet-Fuel-Outlook‐2018.pdf

Насколько безопасно летать самолетами?

Boeing. Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents: Worldwide Operations 1959–2017. Seattle, WA: Boeing Commercial Airplanes, 2017. https://www.boeing.com/resources/boeingdotcom/company/about_bca/pdf/stat sum.pdf

International Civil Aviation Organization. State of Global Aviation Safety. Montreal: ICAO, 2019. https://www.icao.int/safety/Documents/ICAO_SR_2019_29082019.pdf

Самолеты, поезда, авто – что сберегает энергию лучше?

Davis S. C., S. W. Diegel, and R. G. Boundy. Transportation Energy Data Book. Oak Ridge, TN: Oak Ridge National Laboratory, 2019. https://info.ornl.gov/sites/publications/files/Pub31202.pdf.

Sperling D., and N. Lutsey. Energy efficiency in passenger transportation // Bridge 39, № 2 (Summer 2009): 22–30.

Еда. Запасаемся энергией

Мир без синтетического аммиака

Smil V. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production. Cambridge, MA: MIT Press, 2000.

Stoltzenberg D. Fritz Haber: Chemist, Nobel Laureate, German, Jew. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Foundation, 2004.

Пшеница: умножаем урожай

Calderini D. F., and G. A. Slafer. Changes in yield and yield stability in wheat during the 20th century // Field Crops Research 57, № 3 (1998): 335–347.

Smil V. Growth: From Microorganisms to Megacities. Cambridge, MA: MIT Press, 2019.

Пищевые отходы: непростительно много

Gustavsson J., et al. Global Food Losses and Food Waste. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2011.

WRAP. The Food Waste Reduction Roadmap – Progress Report 2019. September 2019. http://wrap.org.uk/sites/files/wrap/Food-Waste-Reduction_Roadmap_Progress-Report‐2019.pdf

Средиземноморская диета: долгое прощание

Tanaka T., et al. Adherence to a Mediterranean diet protects from cognitive decline in the invecchiare in Chianti study of aging. Nutrients 10, № 12 (2007). https://doi.org/10.3390/nu10122007

Wright C. A. A Mediterranean Feast: The Story of the Birth of the Celebrated Cuisines of the Mediterranean, from the Merchants of Venice to the Barbary Corsairs. N. Y.: William Morrow, 1999.

Голубой тунец: на пути к исчезновению

MacKenzie B. R., H. Mosegaard, and A. A. Rosenberg. Impending collapse of bluefin tuna in the northeast Atlantic and Mediterranean // Conservation Letters 2 (2009): 25–34.

Polacheck T., and C. Davies. Considerations of Implications of Large Unreported Catches of Southern Bluefin Tuna for Assessments of Tropical Tunas, and the Need for Independent Verification of Catch and Effort Statistics. CSIRO Marine and Atmospheric Research Paper № 23, March 2008. http://www.iotc.org/files/proceedings/2008/wptt/ IOTC‐2008-WPTT-INF01.pdf

Куры правят миром

National Chicken Council. U. S. Broiler Performance. Updated March 2019. https://www.nationalchickencouncil.org/about-the-industry/statistics/u-s-broiler-performance/

Smil V. Should We Eat Meat?: Evolution and Consequences of Modern Carnivory. Chichester, West Sussex: Wiley-Blackwell, 2013.

(Не) пьем вино

Aurand J.-M. State of the Vitiviniculture World Market. International Organization of Vine and Wine, 2018. http://www.oiv.int/public/medias/6370/state-of-the-world-vitiviniculture-oiv‐2018-ppt.pdf

Lejeune D. Boire et Manger en France, de 1870 au Début des Années 1990. Paris: Lycee Louis le Grand, 2013.

Мясо нужно есть с умом

Pereira P., et al. Meat nutritional composition and nutritive role in the human diet // Meat Science 93, № 3 (March 2013): 589–592. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2012.09.018

Smil V. Should We Eat Meat?: Evolution and Consequences of Modern Carnivory. Chichester, West Sussex: Wiley-Blackwell, 2013.

Японская диета

Cwiertka K. J. Modern Japanese Cuisine: Food, Power and National Identity. L.: Reaktion Books, 2006.

Smil V., and K. Kobayshi. Japan’s Dietary Transition and Its Impacts. Cambridge, MA: MIT Press, 2012.

Молочные продукты – контртренд

American Farm Bureau Federation. Trends in beverage milk consumption // Market Intel, December 19, 2017. https://www.fb.org/market-intel/trends-in-beverage-milk-consumption

Watson R. R., R. J. Collier, and V. R. Preedy, eds. Nutrients in Dairy and Their Implications for Health and Disease. L.: Academic Press, 2017.

Окружающая среда. Как мы рушим и храним наш мир

Животные или артефакты – кто разнообразнее?

GSMArena. All mobile phone brands. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www.gsmarena.com/makers.php3

Mora C., et al. How many species are there on Earth and in the ocean? // PLoS Biology 9, № 8 (2011): e1001127. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001127

Планета коров

Beef Cattle Research Council. Environmental Footprint of Beef Production. Updated October 23, 2019. https://www.beefresearch.ca/ research-topic.cfm/environmental‐6

Smil V. Harvesting the Biosphere: What We Have Taken from Nature. Cambridge, MA: MIT Press, 2013.

Слоны на грани гибели

Paul G. Allen Project. The Great Elephant Census Report 2016. Vulcan Inc., 2016. http://www.greatelephantcensus.com/final-report

Pinnock D., and C. Bell. The Last Elephants. L.: Penguin Random House, 2019.

Не рано ли провозглашать антропоцен?

Davies J. The Birth of the Anthropocene. Berkeley, CA: University of California Press, 2016.

Subcommission on Quaternary Stratigraphy, Working Group on the “Anthropocene”». May 21, 2019. http://quaternary.stratigraphy.org/ working-groups/anthropocene/

Железобетонные факты

Courland R. Concrete Planet: The Strange and Fascinating Story of the World’s Most Common Man-Made Material. Amherst, NY: Prometheus Books, 2011.

Smil V. Making the Modern World: Materials and Dematerialization. Chichester, West Sussex: John Wiley and Sons, 2014.

Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?

Anders S. G., and O. Andersen. Life cycle assessments of consumer electronics – are they consistent? // International Journal of Life Cycle Assessment 15 (July 2010): 827–836.

Qiao Q., et al. Comparative study on life cycle CO2 emissions from the production of electric and conventional cars in China // Energy Procedia 105 (2017): 3584–3595.

Кому теплее в холода?

Natural Resources Canada. Keeping the Heat In. Ottawa: Energy Publications, 2012. https://www.nrcan.gc.ca/energyefficiency/energy-efficiency-homes/how-can-i-make-myhome-more-ener/keeping-heat/15768

US Department of Energy. Insulation materials. Дата последнего доступа: декабрь 2019 г. https://www.energy.gov/energysaver/weatherize/insulation/ insulation-materials

Прозрачное энергетическое решение: тройной стеклопакет

Carmody J., et al. Residential Windows: A Guide to New Technology and Energy Performance. N. Y.: W. W. Norton and Co, 2007.

US Department of Energy. Selecting Windows for Energy Efficiency. Merrifield, VA: Office of Energy Efficiency, 2018. https://nascsp.org/ wp-content/uploads/2018/02/us-doe_selecting-windows-for-energy-efficiency.pdf

Отопление: повысим эффективность

Energy Solutions Center. Natural gas furnaces. December 2008. https://naturalgasefficiency.org/for-residential-customers/heat-gas_furnace/

Lechner N. Heating, Cooling, Lighting. Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, 2014.

Углерод: камень преткновения

Jackson R. B., et al. Global Energy Growth Is Outpacing Decarbonization. A special report for the United Nations Climate Action Summit, September 2019. Canberra: Global Carbon Project, 2019. https://www.globalcarbonproject.org/global/pdf/GCP_2019_Global%20energy%20growth%20outpace%20decarbonization_UN%20Climate%20 Summit_HR.pdf

Smil V. Energy Transitions: Global and National Perspectives. Santa Barbara, CA: Praeger, 2017.

Благодарности

Много лет, публикуя книги на стыке разных дисциплин, я думал, как интересно было бы регулярно комментировать новостные заголовки, опровергать распространенные заблуждения, объяснять удивительные реалии современного мира. А еще я думал, что вероятность этого крайне мала, поскольку этим стоило заниматься только в том случае, если предложение от издателя будет удовлетворять нескольким «условиям Златовласки».

А эти условия таковы: временной промежуток между статьями должен быть не слишком коротким (раз в неделю – слишком часто), но они должны появляться регулярно. Объем: не слишком многословно, однако достаточно развернуто, то есть не пара-тройка абзацев. Изложение не должно быть узкоспециальным, однако и не слишком поверхностным: содержательный анализ. Выбор тем, конечно, специфичен (у меня нет намерения писать о туманных материях или на слишком специальные темы), но достаточно широк. И толерантность к цифрам: не слишком много, но достаточно, чтобы делать убедительные выводы. Последнее условие было для меня особенно важным: я уже несколько десятков лет видел, что обсуждение важных тем, требующих четкого понимания количественных параметров, принимало все более качественный характер и все дальше удалялось от сложной реальности.

Но чудеса случаются – и в 2014 г. мне предложили писать ежемесячную колонку для IEEE Spectrum, журнала Института инженеров электротехники и электроники со штаб-квартирой в Нью-Йорке. Старший редактор Spectrum Филип Росс назвал мое имя, и главный редактор Сьюзен Хасслер с готовностью согласилась. Spectrum – это ведущий журнал (и сайт) самой большой в мире профессиональной организации в области инженерного дела и прикладных наук, и ее члены были в первых рядах тех, кто менял современный мир, зависящий от бесперебойного, доступного и надежного снабжения электричеством и от освоения растущего числа новых электронных устройств и компьютеризированных решений.

В октябре 2014 г. в электронном письме Филу я очертил темы, которые хотел бы затронуть в первый год нашего сотрудничества. Их диапазон был достаточно широк: от автомобилей, которые весят слишком много, до окон с тройным стеклопакетом и от проклятия Мура до антропоцена. Почти весь первоначальный план был реализован, очерки – написаны и напечатаны; первая ежемесячная колонка в январе 2015 г. была посвящена все более тяжелым автомобилям. Spectrum – идеальное место для моих очерков. Более 400 000 членов IEEE – это большая, высокообразованная и критически мыслящая аудитория; мне предоставили полную свободу в выборе тем, а Фил был превосходным редактором, неустанно проверявшим факты.

Очерков становилось все больше, и я подумал, что из них может получиться интересный сборник, но опять-таки не видел возможности издать их в виде книги. А потом, в конце октября 2019 г., по прошествии почти пяти лет после того, как я составил список очерков на первый год, неожиданно пришло еще одно письмо, на этот раз от Дэниела Кру из лондонского издательства Viking (Penguin Random House), который спрашивал, не думал ли я превратить мои очерки в книгу. Затем события развивались очень быстро. Дэниел получил разрешение от Сьюзен, мы выбрали три десятка опубликованных очерков (исключив лишь несколько очень специальных), и я написал еще дюжину, чтобы завершить семь тематических глав (в частности, о еде и людях). Коннор Браун отредактировал первый вариант, и мы выбрали подходящую графику и иллюстрации.

Я благодарю Фила, Сьюзен и читателей Spectrum за поддержку и за возможность писать обо всем, что возбуждает мое любопытство, а также Дэниела и Коннора за то, что они дали моим размышлениям о цифрах вторую жизнь.

Большая часть иллюстраций взята из частных коллекций. Остальные:

С. 104. Удивительные 1880-е © Erik Vrielink

С. 111. Крупнейший в мире трансформатор: Siemens для Китая

С. 154. Сравнение высоты и диаметра лопастей разных ветряных турбин © Chao (Chris) Qin

С. 158. Вид сверху на солнечную электростанцию «Уарзазат» в Марокко. Ее мощность 510 МВт, и это самая большая солнечная электростанция в мире © Fadel Senna via Getty

С. 169. Модель контейнеровоза «Yara Birkeland» © Kongsberg

С. 236. Очередная рекордная цена на голубого тунца © Reuters, Kim KyungHoon

С. 269. Где все еще обитают африканские слоны © Vulcan Inc.

С. 272. Геологические эпохи и антропоцен © Erik Vrielink

Мы приложили все усилия, чтобы обеспечить соблюдение авторских прав, но издатель будет рад любой информации, которая укажет на авторов анонимного материала, включенного в книгу, и предпримет меры для внесения изменений в следующие издания.

Первые публикации

Вакцинация: самая высокодоходная инвестиция

Vaccination: The Best Return on Investment (2017)

Долголетие на пределе?

Is Life Expectancy Finally Topping Out? (2019)

Как пот помог в охоте

The Energy Balance of Running (2016)

Сколько строителей было у Великой пирамиды?

Building the Great Pyramid (2020)

Почему цифры безработицы не дают полной картины

Unemployment: Pick a Number (2017)

Первая мировая война: долгое эхо трагедий

November 1918: The First World War Ends (2018)

Бесспорна ли исключительность США?

American Exceptionalism (2015)

Почему Европе есть чем гордиться

January 1958: European Economic Community (2018)

Тревога за Японию

‘New Japan’ at 70 (2015)

Как далеко зайдет Китай?

China as the New № 1? Not Quite (2016)

Индия против Китая

India as № 1 (2017)

Производство по-прежнему важно

Manufacturing Powers (2016)

Россия и США: ничего не меняется

Sputnik at 60 (2017)

1880-е: колыбель современности

The Miraculous 1880s (2015)

Электромоторы: двигатели цивилизации

May 1888: Tesla Files His Patents for the Electric Motor (2018)

Трансформаторы: невоспетые труженики

Transformers, the Unsung Technology (2017)

Не списывайте дизель со счетов

The Diesel Engine at 120 (2017)

Запечатлеть движение – от лошадей до электронов

June 1878: Muybridge’s Galloping Horse (2019)

От фонографа к мультимедиапотокам

February 1878: The First Phonograph (2018)

Изобретение интегральных схем

July 1958: Kilby Conceives the Integrated Circuit (2018)

Проклятие Мура: почему технический прогресс не столь стремителен, как кажется?

Moore’s Curse (2015)

Накопление данных: слишком много, слишком быстро

Data World: Racing Toward Yotta (2019)

Инновации: будем реалистами

When Innovation Fails (2015)

Почему газовые турбины – лучший выбор

Superefficient Gas Turbines (2019)

Ядерная энергетика: несбывшиеся надежды

Nuclear Electricity: A Successful Failure (2016)

Нет ископаемого топлива – нет электричества от ветра

What I See When I See a Wind Turbine (2016)

Как велика может быть ветряная турбина?

Wind Turbines: How Big? (2019)

Фотовольтаика: медленно, но верно

March 1958: The First PVs in Orbit (2018)

Солнечный свет: все еще вне конкуренции

Luminous Efficacy (2019)

Аккумуляторы все большей емкости: зачем?

Grid Electricity Storage: Size Matters (2016)

Корабли на электричестве: пока все трудно

Electric Container Ships Are a Hard Sail (2019)

Электричество: реальная цена

Electricity Prices: A Changing Bargain (2020)

Через Атлантику: еще быстрее!

April 1838: Crossing the Atlantic (2018)

Двигатели старше велосипедов

Slow Cycling (2017)

Удивительная история надувных шин

December 1888: Dunlop Patents Inflatable Tire (2018)

Когда началась эра автомобилей?

August 1908: The First Ford Model T Completed in Detroit (2018)

Вес и полезная нагрузка машин: соотношение ужасно!

Cars Weigh Too Much (2014)

Почему электромобили (пока что) не так хороши

Electric Vehicles: Not So Fast (2017)

Реактивный век: начало

October 1958: First Boeing 707 to Paris (2018)

Почему керосин – король топлива

Flying Without Kerosene (2016)

Самолеты, поезда, авто – что сберегает энергию лучше?

Energy Intensity of Passenger Travel (2019)

Пищевые отходы: непростительно много

Food Waste (2016)

Средиземноморская диета: долгое прощание

Addio to the Mediterranean Diet (2016)

Голубой тунец: на пути к исчезновению

Bluefin Tuna: Fast, but Maybe Not Fast Enough (2017)

Куры правят миром

Why Chicken Rules (2020)

(Не) пьем вино

(Not) Drinking Wine (2020)

Животные или артефакты – кто разнообразнее?

Animals vs. Artifacts: Which are more diverse? (2019)

Планета коров

Planet of the Cows (2017)

Слоны на грани гибели

The Deaths of Elephants (2015)

Не рано ли провозглашать антропоцен?

It’s Too Soon to Call This the Anthropocene Era (2015)

Железобетонные факты

Concrete Facts (2020)

Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?

Embodied Energy: Mobile Devices and Cars (2016)

Кому теплее в холода?

Bricks and Batts (2019)

Прозрачное энергетическое решение: тройной стеклопакет

The Visionary Energy Solution: Triple Windows (2015)

Отопление: повысим эффективность

Heating Houses: Running Out of Combustion Efficiency (2016)

Углерод: камень преткновения

The Carbon Century (2019)

Сноски

1

От Eurostat и Международного агентства по атомной энергии до «Мировых демографических перспектив» ООН и Всемирной организации здравоохранения. – Здесь и далее, если не указано иное, примеч. автора.

2

Больше всего мне нравятся «Японский статистический ежегодник» (Japan Statistical Yearbook) и Национальная статистическая служба Министерства сельского хозяйства США (USDA Nass) за их непревзойденную детализацию и качество данных.

3

В том числе превосходный сборник исторической статистики США – Historical Statistics of the United States, Colonial Times to 1970, а также японский аналог – Historical Statistics of Japan.

4

От Biogerontology до International Journal of Life Cycle Assessment.

5

В 2018 г. США были на 33-м месте среди 36 стран ОЭСР.

6

Да здравствует разнообразие! (фр.)

7

Частая путаница (фр.).

8

Запрет существовал до 2015 г. – Примеч. ред.

9

В разных источниках эта цифра может значительно отличаться. – Примеч. ред.

10

Испанский (исп.).

11

Удачи вам! (исп.)

12

Приведены данные Transparency.org на 2019 г. Данные на 2020 г.: Китай: 78/180; Индия: 86/180. – Примеч. ред.

13

Данные Всемирного банка по индексу Джини: Индия 35,7 % (2011); Китай 42,4 % (2011), 38,5 % (2016); Дания 27,3 % (2011), 28,7 % (2017); Великобритания 33,2 % (2011), 34,8 % (2016); США 40,7 % (2013), 41,1 % (2016). – Примеч. ред.

14

Главное произведение (лат.).

15

В невисокосном году. С учетом високосных лет средняя продожительность года составляет 8766 часов. – Примеч. ред.

16

Rosso – красное вино, bianco – белое вино (ит.).

17

Tinto – красное вино, cerveza – пиво (исп.).

18

Указан вес самых крупных особей атлантического голубого тунца, а у тихоокеанского голубого тунца максимальный вес 450 кг. – Примеч. ред.

19

Ординарные вина (фр.).

20

Элитные вина по официальной классификации вин Бордо. – Примеч. перев.

21

Здоровье (фр.).

22

В оригинале игра слов: автор использует англ. выражение apples and oranges – «две огромные разницы», «абсолютно разные вещи». – Примеч. перев.

Content

Вацлав Смил
Цифры не лгут. 71 факт, важный для понимания всего на свете

Введение

Люди Обитатели нашего мира

Что происходит, когда у нас рождается меньше детей?

Младенческая смертность как показатель уровня жизни

Вакцинация: самая высокодоходная инвестиция

Почему так трудно предсказать масштаб текущей пандемии?

А мы все выше

Долголетие на пределе?

Как пот помог в охоте

Сколько строителей было у Великой пирамиды?

Почему цифры безработицы не дают полной картины

В чем наше счастье?

Расцвет городов-гигантов

Страны Нации в эпоху глобализации

Первая мировая война: долгое эхо трагедий

Бесспорна ли исключительность США?

Почему Европе есть чем гордиться

Брексит: важнейшие реалии без изменений

Тревога за Японию

Как далеко зайдет Китай?

Индия против Китая

Производство по-прежнему важно

Россия и США: ничего не меняется

Крушение империй: ничто не ново под луной

Машины, конструкции, приборы Изобретения, которые сформировали современный мир

1880-е: колыбель современности

Электромоторы: двигатели цивилизации

Трансформаторы: невоспетые труженики

Не списывайте дизель со счетов

Запечатлеть движение – от лошадей до электронов

От фонографа к мультимедиапотокам

Изобретение интегральных схем

Проклятие Мура: почему технический прогресс не столь стремителен, как кажется?

Накопление данных: слишком много, слишком быстро

Инновации: будем реалистами

Топливо и электричество Энергия для общества

Почему газовые турбины – лучший выбор

Ядерная энергетика: несбывшиеся надежды

Нет ископаемого топлива – нет электричества от ветра

Как велика может быть ветряная турбина?

Фотовольтаика: медленно, но верно

Солнечный свет: все еще вне конкуренции

Аккумуляторы все большей емкости: зачем?

Корабли на электричестве: пока все трудно

Электричество: реальная цена

Переход на другие источники энергии: промедление неизбежно

Транспорт Как мы путешествуем

Через Атлантику: еще быстрее!

Двигатели старше велосипедов

Удивительная история надувных шин

Когда началась эра автомобилей?

Вес и полезная нагрузка машин: соотношение ужасно!

Почему электромобили (пока что) не так хороши

Реактивный век: начало

Почему керосин – король топлива

Насколько безопасно летать самолетами?

Самолеты, поезда, авто – что сберегает энергию лучше?

Еда Запасаемся энергией

Мир без синтетического аммиака

Пшеница: умножаем урожай

Пищевые отходы: непростительно много

Средиземноморская диета: долгое прощание

Голубой тунец: на пути к исчезновению

Куры правят миром

(Не) пьем вино

Мясо нужно есть с умом

Японская диета

Молочные продукты – контртренд

Окружающая среда Как мы рушим и храним наш мир

Животные или артефакты – кто разнообразнее?

Планета коров

Слоны на грани гибели

Не рано ли провозглашать антропоцен?

Железобетонные факты

Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?

Кому теплее в холода?

Прозрачное энергетическое решение: тройной стеклопакет

Отопление: повысим эффективность

Углерод: камень преткновения

Заключение

К дальнейшему прочтению

Благодарности

Первые публикации

Сноски