Вацлав Смил

Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого

Vaclav Smil

How the World Really Works. A Scientist’s Guide to Our Past, Present and Future

Оригинальное издание на английском языке впервые опубликовано изд-вом Penguin Books Ltd, Лондон.

© Vaclav Smil, 2022

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

© Издание на русском языке. ООО «Издательская Группа „Азбука-Аттикус“», 2022

КоЛибри®

* * *

Обнадеживающее чтение от автора, столь невосприимчивого к риторической моде и отстаивающего неопределенность…

The New York Times

Квинтэссенция научных знаний о нашей жизни… Смил заглядывает за горизонты будущего со спокойствием и смирением, предвидя сочетание прогресса и неудач, кажущихся непреодолимыми трудностей и почти чудесных достижений.

Wall Street Journal

Известный ученый стремится показать приоритет материалов, а не электронных потоков данных, изучая то, что он называет четырьмя столпами современной цивилизации: цемент, сталь, пластик и аммиак.

The New York Times Magazine

С точки зрения Смила, нереалистичные представления о сокращении выбросов углерода по иронии судьбы отчасти и объясняются той самой производительностью, которой достигли общества, заменив работу тягловых животных и физический труд людей машинами, работающими на ископаемом топливе.

The Washington Post

Введение

Зачем нужна эта книга?

Каждая эпоха претендует на уникальность, но, даже если опыт трех последних поколений — то есть десятилетий, прошедших после окончания Второй мировой войны, — не изменил наше представление о мире так сильно, как опыт трех поколений, предшествующих началу Первой мировой войны, мы все равно стали свидетелями огромного количества беспрецедентных свершений и открытий. Самое главное, у многих людей теперь существенно повысилось качество жизни, они живут дольше и обладают лучшим здоровьем, чем когда-либо за всю историю человечества. Тем не менее эти преимущества пока доступны лишь меньшинству (примерно пятой части) живущих на земле людей, общее число которых приближается к 8 миллиардам.

Второе достижение, которым мы вправе восхищаться, — беспрецедентное расширение наших знаний о материальном мире и обо всех формах жизни. Наше знание простирается от грандиозных обобщений о сложных системах вселенной (галактик, звезд) до планетарных явлений (атмосфера, гидросфера, биосфера) и устройства материи на уровне атомов и генов: дорожки на поверхности самых мощных микропроцессоров всего в два раза толще диаметра спирали ДНК. Мы превратили это знание в постоянно расширяющийся набор механизмов, устройств, процедур, протоколов и действий, поддерживающих современную цивилизацию, и разум одного человека просто не в состоянии охватить весь гигантский объем нашего общего знания, а также все способы, которыми мы поставили его себе на службу.

Настоящего «человека эпохи Возрождения», обладавшего универсальными знаниями, можно было встретить на площади Синьории во Флоренции в 1500 г., но не позже. В середине XVIII в. двое французских ученых, Дени Дидро и Жан Лерон Д’Аламбер, еще могли собрать группу широко образованных людей для изложения современного понимания мира в довольно обстоятельных статьях своей многотомной «Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел» (Encyclopédie, ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers). Прошло еще несколько поколений, и объем и специализация знаний увеличились на несколько порядков, а в самых разных областях были сделаны фундаментальные открытия, от электромагнитной индукции (Майкл Фарадей, 1931 г., предпосылка производства электроэнергии) до метаболизма растений (Юстус фон Либих, 1840, предпосылка повышения урожайности) и теории электромагнетизма (Джеймс Клерк Максвелл, 1861 г., предпосылка беспроводной связи).

В 1872 г., через 100 лет после выхода последнего тома Энциклопедии, любое собрание знаний было вынуждено ограничиться поверхностным описанием быстро расширяющегося диапазона тем, а еще через полтора столетия стало невозможным суммировать знания даже в пределах узко очерченных специальностей: даже такие термины, как «физика» или «биология», превратились в относительно бессмысленные ярлыки, и специалисты по физике элементарных частиц с трудом поймут даже первую страницу последней научной работы в области вирусной иммунологии. Совершенно очевидно, что такая атомизация знания не сделала проще общественное принятие решений. Узкоспециализированные направления современной науки стали такими сложными, что многие люди, которые ими занимаются, вынуждены учиться до тридцати или тридцати пяти лет, чтобы войти в круг нового жречества.

Да, они долго учатся, но слишком часто не могут прийти к согласию относительно наилучшего образа действий. Пандемия SARS-CoV-2 со всей очевидностью показала, эксперты не способны прийти к согласию даже по такому простому на первый взгляд вопросу, как ношение маски. В конце марта 2020 г. (через три месяца после начала пандемии) Всемирная организация здравоохранения все еще рекомендовала носить маску только инфицированным, изменив свою позицию лишь в начале июня 2020 г. Как люди, не обладающие специальными знаниями, могут принять сторону в споре или просто понять его смысл, если в финале опровергается то, что утверждалось в начале?

Тем не менее существующая неопределенность и споры не оправдывают глубины непонимания большинством людей основ функционирования современного мира. В конце концов, знать, как выращивают пшеницу (глава 2), как выплавляют сталь (глава 3), или понимать, что глобализация не является ни новой, ни неизбежной (глава 4), — не то же самое, что разбираться в фемтохимии (изучение химических реакций в масштабах времени 10–15 секунд, Ахмед Зевейл, Нобелевская премия 1999 г.) или полимеразной цепной реакции (быстрое копирование ДНК, Кэри Муллис, Нобелевская премия 1993 г.).

Почему же большинство людей в современных обществах имеют такое поверхностное представление о том, как на самом деле функционирует мир? Самое очевидное объяснение — сложность современного мира. Люди постоянно имеют дело с «черными ящиками», относительно простые правила обращения с которыми почти или совсем не требуют понимания, что происходит внутри. Это относится к таким распространенным устройствам, как мобильные телефоны и ноутбуки (набери простой вопрос, и получишь результат), или к массовым процедурам вроде вакцинации (ярким примером для всей планеты стал 2021 г., когда единственной понятной частью процедуры было закатать рукав). Но объяснение дефицита понимания не ограничивается фактом, что обширность наших знаний способствует специализации, обратной стороной которой является поверхностное понимание — или даже непонимание — основ.

Урбанизация и механизация — вот две главные причины этого дефицита понимания. С 2007 г. более половины человечества живет в городах (в богатых странах больше 80 %), и, в отличие от промышленных городов XIX и начала XX в., большинство рабочих мест в них — это сфера услуг. Таким образом, современные горожане в массе своей никак не связаны с производством не только продуктов питания, но также машин и механизмов, а усиливающаяся механизация всех процессов означает, что лишь малая часть населения планеты теперь участвует в обеспечении нашей цивилизации энергией и материалами, без которых современный мир невозможен.

В Америке лишь около 3 миллионов мужчин и женщин (владельцев ферм и наемных работников) напрямую связаны с производством продуктов питания — пашут, сеют, вносят удобрения, выпалывают сорняки, собирают урожай (самая трудоемкая часть процесса — сбор фруктов и овощей) и ухаживают за животными. Это меньше 1 % населения страны, и поэтому не стоит удивляться, что большинство американцев не представляют — или смутно представляют, — откуда у них на столе появляется хлеб и мясо. Урожай пшеницы собирают комбайны — а соевых бобов или фасоли? Сколько времени нужно для превращения крошечного поросенка в свиную котлету: несколько недель или несколько лет? Подавляющее число американцев этого просто не знают. И они не одиноки. Китай является крупнейшим в мире производителем стали — почти миллиард тонн стали, чугуна и проката в год, — но все это производит меньше 0,25 % населения страны численностью 1,4 миллиарда человек. Ничтожный процент китайцев хотя бы раз в жизни стоял рядом с домной или видел огненные красные ленты в процессе непрерывной разливки стали. И подобный отрыв от реальности наблюдается во всем мире.

Вторая главная причина плохого и постоянно ухудшающегося понимания фундаментальных процессов получения энергии (в виде пищи или в виде топлива), долговечных материалов (металлов, нерудных минералов или бетона) заключается в том, что их стали считать старомодными — или даже устаревшими — и совсем неинтересными по сравнению с миром информации, данных или изображений. Так называемые лучшие умы не идут изучать почву и не пробуют свои силы в усовершенствовании цемента: их привлекает работа с нематериальной информацией в виде потоков электронов в мириадах миниатюрных устройств. Непропорционально большое вознаграждение этих людей — от юристов и экономистов до программистов и инвестиционных менеджеров — никак не связано с реалиями материальной жизни на земле.

Более того, многие из тех, кто поклоняется данным, пришли к убеждению, что потоки электронов сделали ненужными эти старомодные материальные объекты, которые раньше были необходимостью. Поля будут заменены городским сельским хозяйством в высотных зданиях, а синтетические продукты вообще исключат потребность выращивать какую-либо пищу. Дематериализация, основой которой станет искусственный интеллект, положит конец нашей зависимости от большого количества обработанных металлов и минералов, и в конечном итоге мы сможем даже обойтись без земной окружающей среды: кому она нужна, если мы собрались терраформировать Марс? Конечно, это всего лишь преувеличенные и преждевременные прогнозы, фантазии, порожденные обществом, где фейковые новости стали обычным делом и где реальность и вымысел смешались до такой степени, что легковерные умы, склонные к своего рода культу больше, чем к анализу, верят в то, что проницательные наблюдатели прошлого безжалостно сочли бы частичным или полным бредом.

Никто из читающих эту книгу не переселится на Марс; все мы продолжим потреблять зерновые культуры, выращенные на обширных участках сельскохозяйственных земель, а не в небоскребах, которые воображают сторонники так называемой урбанистической агрокультуры; никто из нас не будет жить в дематериализованном мире, где стали ненужными такие незаменимые естественные процессы, как испарение воды или опыление растений. Но получение этих жизненно важных ресурсов становится все более сложной задачей, потому что значительная часть человечества живет в условиях, которые богатое меньшинство преодолело много лет назад, и потому что растущая потребность в энергии и материалах так резко и так быстро увеличивает нагрузку на биосферу, что мы угрожаем ее способности поддерживать процессы и ресурсы в границах, необходимых для ее долгосрочного функционирования.

Приведем один, но очень важный пример: в 2020 г. среднее ежегодное энергопотребление в расчете на одного человека приблизительно 40 % населения мира (3,1 миллиарда человек, в том числе почти все жители африканских стран южнее Сахары) не превышало уровень, достигнутый Германией и Францией в 1850-м! Для достижения стандарта достойной жизни эти 3,1 миллиарда человек должны как минимум удвоить — а предпочтительно утроить — энергопотребление, что приведет к многократному увеличению потребности в электроэнергии, росту производства продуктов питания, появлению необходимой городской, промышленной и транспортной инфраструктуры. Эти потребности неизбежно повлекут за собой дальнейшее разрушение биосферы.

А как нам противостоять ускоряющемуся изменению климата? В настоящее время практически все согласны, что необходимо что-то делать, чтобы предотвратить крайне нежелательные последствия, но какие действия, какое изменение поведения окажется самым эффективным? Для тех, кто игнорирует энергетические и материальные потребности нашего мира, кто заменяет мантрами «зеленых» решений понимание того, как мы пришли к этой ситуации, рецепт прост. Это декарбонизация — переход от сжигания ископаемого топлива к преобразованию неисчерпаемых потоков возобновляемой энергии. Но тут есть одна загвоздка: наша цивилизация основана на ископаемом топливе, и все наши технические и научные достижения, качество жизни и процветание общества зависят от сжигания огромного количества ископаемых углеводородов, и мы просто не можем отказаться от этой критически важной составляющей нашей жизни за несколько десятилетий, не говоря уже о годах.

Полная декарбонизация глобальной экономики к 2050 г. в настоящее время достижима лишь ценой невероятного экономического спада — или как результат необычайно быстрых перемен, в основе которых будут лежать похожие на чудо технологические прорывы. Но для первого варианта у нас еще нет убедительной, практичной и доступной по цене глобальной стратегии, а для реализации второго — необходимых технических средств. Что же произойдет? Пропасть между фантазиями и реальностью глубока, но в демократическом обществе любое соперничество идей и предложений может протекать рационально, когда все стороны обладают хотя бы малой толикой релевантной информации о реальном мире, а не просто повторяют свои предрассудки и делают заявления без какой-либо связи с материальными возможностями.

Эта книга представляет собой попытку снизить дефицит понимания, объяснить некоторые фундаментальные основы выживания и развития нашего общества. Моя цель — не прогноз и не описание самых оптимистичных или пессимистичных сценариев будущего. Не вижу никакой необходимости прибегать к этому популярному — но регулярно терпящему неудачу — жанру: в долговременном плане нас ждет слишком много непредвиденных событий и слишком много сложных взаимодействий, которые не в состоянии предсказать ни один человек или коллектив. Я также не буду защищать любую конкретную (предвзятую) интерпретацию реальности — ни как повод для отчаяния, ни как источник безграничных ожиданий. Я не пессимист и не оптимист; я ученый, пытающийся объяснить, как на самом деле функционирует мир, и я буду использовать это понимание, чтобы помочь нам лучше осознать будущие ограничения и возможности.

Естественно, такого рода исследование обречено быть выборочным, но каждая из семи главных тем, выбранная для более подробного анализа, представляет собой пример экзистенциального императива: здесь у нас нет свободы выбора. Первая глава этой книги показывает, как наше энергозатратное общество постоянно увеличивало свою зависимость от ископаемого топлива и особенно от электричества, самого универсального вида энергии. Осознание этой реальности служит настоятельно необходимой поправкой к широко распространенным заявлениям (основанным на плохом понимании сложных реалий), что мы способны быстро декарбонизировать глобальные энергоресурсы и что через два или три десятилетия мы полностью перейдем на возобновляемые источники энергии. Несмотря на то что все большая часть электрогенерации приходится на новые возобновляемые источники (солнце и ветер, в отличие от давно существующей гидроэнергетики), а на дорогах появляется все больше электромобилей, декарбонизация наземного, воздушного и морского транспорта станет гораздо более серьезным вызовом — как и производство основных материалов без использования ископаемого топлива.

Вторая глава книги посвящена самому главному условию нашего выживания: производству еды. В ней объясняется, что у всего, что поддерживает нашу жизнь — от пшеницы до томатов и креветок, — есть одно общее свойство: существенный расход ископаемого топлива, как непосредственный, так и косвенный. Осознание этой фундаментальной зависимости от ископаемого топлива ведет к реалистичному пониманию нашей продолжающейся потребности в ископаемом углероде: вырабатывать электричество с помощью ветряных турбин или солнечных батарей гораздо легче, чем сжигать для этого уголь или природный газ, но без жидкого ископаемого топлива гораздо труднее обслуживать сельскохозяйственную технику, а без нефти и газа невозможно производить удобрения и другие химикаты, использующиеся в сельском хозяйстве. Другими словами, еще несколько десятилетий мы не сможем кормить планету, не используя ископаемое топливо как источник энергии и сырья.

В третьей главе объясняется, как и почему существование нашего общества поддерживается материалами, созданными человеческой изобретательностью, в частности теми, которые я называю четырьмя столпами современной цивилизации: аммиаком, сталью, бетоном и пластиком. Понимание этих реалий обнажает заблуждения, часто встречающиеся в модных заявлениях о дематериализации современной экономики, в которой якобы преобладает сфера услуг и миниатюрные электронные устройства. Относительное снижение материалоемкости многих конечных продуктов было одной из ведущих тенденций развития современного производства. Но в абсолютных цифрах потребность в материалах выросла даже в самых развитых современных обществах и остается очень далекой от насыщения в странах с низким уровня дохода, где владение благоустроенным жильем, кухонными приборами и кондиционерами (не говоря уже об автомобилях) остается несбыточной мечтой для миллиардов людей.

Четвертая глава — это история о глобализации, о том, как транспорт и средства связи связали мир в одно целое. Историческая перспектива показывает, насколько старым (и даже древним) является начало этого процесса и как недавно произошел его поистине масштабный — глобальный — расцвет. При ближайшем рассмотрении становится очевидным, что в этом неоднозначном явлении (одни его хвалят, другие в нем сомневаются, третьи критикуют) нет ничего неизбежного. В последнее время в мире наблюдается явный отказ от этой тенденции, а также движение в сторону популизма и национализма, и пока непонятно, насколько далеко это все зайдет или в какой степени изменится под влиянием экономики, политики и соображений безопасности.

Пятая глава предлагает реалистичную основу для оценки рисков, с которыми мы сталкиваемся: современные общества добились успехов в устранении многих смертельных или опасных для здоровья рисков — например полиомиелита или осложнений при родах, — но многие опасности нас будут подстерегать всегда, и мы постоянно ошибаемся в оценке риска, недооценивая или переоценивая угрозы. Ознакомившись с этой главой, читатель получит представление об относительных рисках многих привычных действий, вынужденных или сознательных (от падения на лестнице у себя дома до перелета с одного континента на другой, от жизни в городе, на который часто обрушиваются ураганы, до прыжков с парашютом). Отбросив всю чушь, которой нас кормит индустрия здорового питания, мы увидим диапазон возможностей в отношении еды, которая поможет нам жить дольше.

В шестой главе мы сначала рассмотрим, как изменения окружающей среды могут повлиять на три элемента, без которых нам не выжить: кислород, воду и пищу. Остальная часть главы будет посвящена глобальному потеплению, которое в последнее время стало нашей главной заботой, когда речь идет об окружающей среде, и которое привело к появлению двух противоположных тенденций — ожиданию катастрофы (почти апокалипсиса) и полному отрицанию. Я не буду повторять и сравнивать эти полярные утверждения (этому посвящена масса книг), а подчеркну, что вопреки распространенному мнению глобальное потепление — не новость: основы этого процесса стали ясны более 150 лет назад.

Более того, мы знали, в какой степени потепление климата связано с удвоением концентрации CO_2 в атмосфере за прошедшие 100 лет, и больше 50 лет назад нас предупреждали о непредсказуемой (и невоспроизводимой) природе этого эксперимента над планетой (непрерывное точное измерение концентрации CO_2 началось в 1958 г.). Но мы решили игнорировать эти объяснения, предупреждения и зарегистрированные факты. Более того, мы стали еще сильнее зависеть от сжигания ископаемого топлива, и избавиться от этой зависимости будет трудно и дорого. И неизвестно, сколько на это понадобится времени. Прибавьте все остальные проблемы окружающей среды, и вы неизбежно придете к выводу, что ключевой вопрос нашего существования — сможет ли человечество реализовать свои желания, не разрушая биосферу, — не имеет простых ответов. Но в любом случае необходимо осознать и принять факты. Только тогда мы сможем приступить к эффективному решению проблемы.

В заключительной главе я попробую описать будущее, в частности две распространившиеся в последнее время теории: катастрофизм (мнение, что до окончательного заката современной цивилизации осталось несколько лет) и технооптимизм (предсказание, что новые открытия и изобретения откроют бесконечные горизонты за пределами нашей планеты, превратив земные проблемы в нечто совершенно несущественное). Нетрудно догадаться, что мне не близки обе эти позиции, и мои прогнозы не имеют ничего общего с обеими доктринами. Я не предполагаю неминуемого разрыва с историей в любом направлении; я не вижу каких-либо запрограммированных результатов — только довольно сложную траекторию, зависящую от нашего выбора, который тоже не предопределен.

В основе этой книги два краеугольных камня: многочисленные научные открытия и полвека моих собственных исследований и литературной деятельности. Диапазон этих научных открытий чрезвычайно широк, от классических работ XIX в. по преобразованию энергии и парниковому эффекту до новейших оценок глобальных вызовов и вероятностей рисков. И эта серьезная книга не могла быть написана без нескольких десятилетий междисциплинарных исследований, результаты которых были изложены в других моих книгах. Я не склонен обращаться к древней метафоре о лисе и еже («лиса знает много секретов, а еж — один, но самый главный»), а предпочитаю делить современных ученых на два типа: одни бурят все более глубокие скважины (верная дорога к славе), а другие изучают широкие горизонты (в настоящее время эта группа значительно уменьшилась).

Меня никогда не привлекала перспектива пробурить самую глубокую скважину и стать лучшим специалистом по крошечному кусочку неба, видного с ее дна. Я всегда предпочитал смотреть как можно шире и дальше — насколько позволяли мои ограниченные возможности. Всю жизнь меня интересовало такое направление, как исследования в области энергии, поскольку удовлетворительное понимание этой обширной сферы требует знания физики, химии, биологии, геологии и инженерного дела, а также учета исторических, социальных, экономических и политических факторов.

Почти половина из моих теперь уже более 40 (в основном научных) книг имеют отношение к разным аспектам энергии, от масштабных исследований общей энергетики и использования энергии на протяжении всей истории человечества до более подробного анализа отдельных категорий топлива (нефть, природный газ, биомасса), конкретных свойств и процессов (плотность энергии, передача энергии). Остальные мои работы имеют междисциплинарный характер: я писал о таких фундаментальных явлениях, как развитие — во всех его естественных и антропогенных проявлениях — и риск; я писал об окружающей среде (биосфере, биохимических циклах, глобальной экологии, эффективности фотосинтеза и урожаях), о продуктах питания, сельском хозяйстве, материалах (прежде всего стали и удобрениях), технических достижениях, о прогрессе и неудачах производства, а также об истории Древнего Рима и современной Америки, о японской еде.

Таким образом, эта книга — результат трудов всей моей жизни. Она написана для неспециалистов и стала итогом моих стремлений понять основные аспекты биосферы, истории и мира, который мы создали. И она призвана продолжить то, на чем я настаивал на протяжении нескольких десятилетий: держаться как можно дальше от экстремальных точек зрения. Нынешние (предельно жесткие или предельно фантазирующие) защитники таких позиций будут разочарованы: здесь они не найдут ни стенаний по поводу конца мира в 2030 г., ни одержимости волшебной преобразующей силой искусственного интеллекта, который появится раньше, чем мы думаем. Нет, эта книга пытается предложить основу для более взвешенной и неизбежно агностической перспективы. Надеюсь, что мой рациональный, основанный на фактах подход поможет читателям понять, как на самом деле функционирует наш мир и каковы наши шансы на лучшие перспективы для будущих поколений.

Но прежде чем переходить к конкретным темам, я хотел бы вас кое о чем предупредить, а возможно, и попросить. Эта книга изобилует цифрами (в метрической системе), поскольку реалии современного мира невозможно понять только с помощью качественных описаний. Многие цифры, приведенные в этой книге, либо очень большие, либо очень маленькие, и поэтому для их понимания удобнее оперировать порядками величин, которые обозначаются признанными во всем мире префиксами. Если вы не знакомы с основами такого представления чисел, вам поможет приложение, посвященное числам, большим и маленьким, — некоторым читателям стоит начать знакомство с этой книгой с конца. В противном случае мы встретимся с вами в главе 1, предлагающей более подробный, количественный рассказ об энергии. Это тема, которая никогда не выйдет из моды.

1

Энергия

Топливо и электричество

Представим не совсем обычный сценарий научно-фантастического романа: не путешествие к далеким планетам в поисках жизни, а Земля и ее обитатели как объект дистанционного наблюдения высокоразвитой цивилизации, которая посылает свои зонды в соседние галактики. Зачем они это делают? Просто для систематического расширения своих знаний и, возможно, предупреждения опасных сюрпризов, если третья планета, вращающаяся вокруг ничем не примечательной звезды в спиральной галактике, превратится в угрозу? А может, на тот случай, если им потребуется второй дом? Поэтому они периодически проверяют Землю.

Представим, что зонд приближается к нашей планете каждые 100 лет и что он запрограммирован на второй проход (более тщательное исследование) только при обнаружении ранее ненаблюдаемого способа преобразования энергии — превращения энергии из одной формы в другую — или соответствующего физического воплощения. В терминах общей физики любой процесс — дождь, извержение вулкана, рост растения, питание животного или совершенствование человеческого разума — можно определить как последовательность преобразований энергии, и на протяжении сотен миллионов лет после образования Земли зонды видели бы одну и ту же однообразную (с небольшими вариациями) картину извержений вулканов, землетрясений и атмосферных бурь.

Фундаментальные сдвиги

Первые микроорганизмы появились на нашей планете около 4 миллиардов лет назад, но пролетающие мимо зонды инопланетян не заметили бы их, поскольку эта форма жизни оставалась редкой и скрытой от наблюдения, сосредоточившись в окрестностях щелочных гидротермальных источников на океанском дне. Первая причина для более близкого знакомства появляется приблизительно 3,5 миллиарда лет назад, когда зонд регистрирует на мелководье первые простые одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу: они поглощают инфракрасное излучение ближнего диапазона — сразу за видимым спектром, — но не вырабатывают кислород[1]. Пройдет еще несколько сотен миллионов лет, прежде чем цианобактерии научатся использовать энергию видимого солнечного света для превращения CO_2 и воды в новые органические вещества, выделяя при этом кислород[2].

Это радикальный сдвиг, который приведет к созданию кислородной атмосферы Земли, хотя до появления сложных морских организмов пройдет еще много времени — 1,2 миллиарда лет назад зонды зафиксируют рост и распространение ярко-красных водорослей (из-за фотосинтезирующего пигмента фикоэритрина), а также более крупных бурых водорослей. Зеленые водоросли появятся еще через полмиллиона лет, и из-за широкого распространения морских растений для наблюдения за морским дном зондам потребуются более совершенные датчики. Но это принесет свои плоды, поскольку приблизительно 600 миллионов лет назад зонды сделают еще одно эпохальное открытие: первые организмы, состоящие из дифференцированных клеток. Эти плоские и мягкие придонные обитатели (их называют эдиакарской фауной, от названия Эдиакарских гор в Южной Австралии) были первыми простыми животными, которым для метаболизма был необходим кислород, и, в отличие от водорослей, которые переносятся волнами и течениями, они были способны двигаться[3].

Затем зонды начнут регистрировать относительно быстрые изменения: если раньше, пролетая над безжизненными континентами, они сотни миллионов лет ждали следующего эпохального сдвига, то теперь видели многочисленные волны появления, распространения и исчезновения огромного количества видов животных. Этот период начинается с так называемого кембрийского взрыва, расцвета маленьких морских животных, обитателей морского дна (541 миллион лет назад, преимущественно трилобиты), и продолжается появлением первых рыб, амфибий, наземных растений, а затем четвероногих (и следовательно, чрезвычайно подвижных) животных. Все эти виды периодически сокращались или вообще исчезали, и 6 миллионов лет назад зонды не обнаружили бы какого-либо одного организма, доминирующего на всей планете[4]. Но вскоре после этого зонды едва не пропустили бы одно важное изменение в механике движений, на первый взгляд незначительное, но с громадными энергетическими последствиями: многие четвероногие животные начинали становиться на две ноги или даже неуклюже передвигаться в таком положении, и более 4 миллионов лет назад этот способ передвижения стал нормой для маленьких обезьяноподобных существ, которые теперь больше времени проводили на земле, а не на деревьях[5].

Теперь интервалы между передачей ценной информации на родную для зондов планету уменьшились с сотен миллионов до всего лишь сотен тысяч лет. В конечном итоге потомки этих первых двуногих (мы называем их гоминидами, и они принадлежат к роду Homo, стоящему в длинном ряду наших предков) совершили нечто такое, что ускорило их продвижение к доминированию на планете. Несколько сотен тысяч лет назад зонды зарегистрировали первое экстрасоматическое использование энергии — то есть внешнее по отношению к организму, любое преобразование энергии кроме пищеварения, — когда некоторые из этих прямоходящих освоили огонь и стали сознательно использовать его для приготовления пищи, обеспечения комфорта и безопасности[6]. Это контролируемое горение преобразует химическую энергию растений в тепловую энергию и свет, что позволяло гоминидам употреблять трудноперевариваемую пищу, согревало их холодными ночами и отгоняло опасных животных[7]. Это были первые шаги в сознательном преобразовании окружающей среды и управлении ею в беспрецедентных прежде масштабах.

Эта тенденция укрепилась после следующей значительной перемены: появления земледелия. Приблизительно 10 тысяч лет назад зонды увидели первые участки намеренно выращенных растений, вносивших крошечный вклад в общий фотосинтез Земли; этими участками управляли люди, которые ради своей выгоды (отложенной) одомашнили зерновые растения — селекционировали, сеяли, ухаживали и собирали урожай[8]. Вскоре появились и первые домашние животные. До этого главной двигательной силой были мышцы человека — они превращали химическую энергию (пищи) в кинетическую (механическую) энергию физического труда. Одомашнивание тягловых животных началось с крупного рогатого скота приблизительно 9 тысяч лет назад, что позволило получить экстрасоматическую энергию не только от человеческих мышц — животные использовались для обработки полей, извлечения воды из колодцев, перемещения грузов, а также в качестве личного транспорта[9]. Гораздо позже появились первые неодушевленные первичные двигатели: более 5 тысяч лет назад — паруса, более 2 тысяч лет назад — водяные колеса, более тысячи лет назад — ветряные мельницы[10].

Затем последовал еще один период затишья (относительного), когда зонды не регистрировали ничего существенного: век за веком наблюдалось лишь повторение, стагнация или медленное развитие и распространение прежних достижений. В Америке и Австралии (в отсутствие тягловых животных и простейших механизмов) до появления европейцев вся работа выполнялась с помощью мускульной силы человека. В некоторых доиндустриальных регионах Старого Света тягловые животные, ветер, а также текущая или падающая вода обеспечивали значительную долю энергии для помола зерна, отжима масла, шлифовки и ковки, а тягловые животные стали незаменимыми для тяжелых полевых работ (прежде всего вспашки, поскольку урожай по-прежнему собирали вручную), перевозки товаров и ведения войн.

Но на этом этапе даже в обществах с домашними животными и примитивными механизмами большая часть работы все еще выполнялась людьми.

По моим подсчетам — естественно, с использованием приближенной оценки численности тягловых животных и людей, а также оценки производительности труда, основанной на современных измерениях физических возможностей, — более 90 % всей полезной механической энергии и в начале второго тысячелетия нашей эры, и 500 годами позже (в 1500 г., в начале современной эпохи) обеспечивалось за счет мускульной силы, примерно поровну людей и животных, а вся тепловая энергия добывалась сжиганием растительного топлива (по большей части дерева и древесного угля, но также соломы и высушенного навоза).

А затем, приблизительно в 1600 г., инопланетный зонд заметил бы нечто беспрецедентное. На одном из островов люди перестали рассчитывать только на дерево и стали во все больших количествах сжигать уголь, топливо, образовавшееся в результате фотосинтеза десятки или сотни миллионов лет назад и окаменевшее под действием тепла и давления за время долгого пребывания под землей. Наиболее точные реконструкции показывают, что в качестве источника тепла уголь опередил биомассу приблизительно в 1620 г. (возможно, даже раньше); в 1650 г. уже две трети вырабатываемого тепла обеспечивалось сжиганием каменного топлива, а к 1700 г. эта доля достигла 75 %[11]. Пионером этого процесса была Англия: во всех месторождениях угля, сделавших Великобританию ведущей экономикой XIX в., добывали уголь еще до 1640 г.[12]. А затем, в самом начале XVIII в., на некоторых английских шахтах установили паровые машины, первые неодушевленные первичные двигатели, приводимые в движение посредством сжигания ископаемого топлива.

Эти первые машины были настолько неэффективными, что использовать их можно было только на тех шахтах, где уголь не нуждался в транспортировке[13]. На протяжении нескольких поколений Великобритания остается самой интересной страной для инопланетного зонда как пионера внедрения технических новинок. Даже в 1800 г. добыча угля в нескольких европейских странах и в Соединенных Штатах Америки составляла лишь малую долю добычи угля в Великобритании.

В 1800 г. пролетающий мимо нашей планеты зонд подсчитал бы, что растительное топливо по-прежнему обеспечивает более 98 % всего тепла и света, используемых доминантными двуногими, а мускульная сила людей и животных все еще поставляет 90 % механической энергии, необходимой для сельского хозяйства, строительства и промышленного производства. В Великобритании, где Джеймс Уатт в 1770-х гг. внедрил и усовершенствовал паровую машину, компания Boulton & Watt начала выпускать машины мощностью 25 лошадиных сил, но к 1800 г. они продали меньше 500 таких машин, что составляло крошечную часть от общей мощности лошадей и работников физического труда[14].

Даже в 1850 г. увеличившаяся добыча угля в Европе и Северной Америке обеспечивала не более 7 % энергии от топлива; почти половину всей полезной кинетической энергии получали от тягловых животных, около 40 % — от мускульной силы людей и всего 15 % от трех видов неодушевленных первичных двигателей: водяных колес, ветряных мельниц и медленно завоевывавших признание паровых машин. В 1850 г. мир был гораздо больше похож на мир 1700-х или даже 1600-х гг., чем на мир 2000-х.

Однако к 1900 г. общая доля ископаемого топлива, возобновляемых и неодушевленных источников энергии существенно изменилась — современные источники (уголь и в какой-то степени сырая нефть) обеспечивали половину всей первичной энергии, а вторая половина приходилась на традиционное топливо (дерево, древесный уголь, солома). Водяные турбины на гидроэлектростанциях начали вырабатывать электричество в 1880-х гг.; следующей была геотермальная электростанция, а после Второй мировой войны появились атомные, солнечные и ветряные электростанции (новые источники возобновляемой энергии). Но и в 2020 г. более половины вырабатываемого в мире электричества производится путем сжигания ископаемого топлива, в основном угля и природного газа.

В 1900 г. неодушевленные первичные двигатели поставляли около половины всей механической энергии: наибольший вклад вносили паровые машины, работающие на угле, далее шли усовершенствованные водяные колеса и новые водяные турбины (появившиеся еще в 1830-х гг.), ветряные мельницы и новые паровые турбины (с конца 1880-х), а также двигатели внутреннего сгорания (первые бензиновые двигатели также появились в 1880-х гг.)[15].

В 1950 г. ископаемое топливо обеспечивало почти три четверти первичной энергии (преимущественно за счет угля), а неодушевленные первичные двигатели — теперь среди них доминировали бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания — более 80 % механической энергии. А в 2000 г. только бедняки в странах с низким доходом использовали топливо из биомассы; дерево и солома составляли лишь около 12 % первичных источников энергии в мире. На первичные источники из плоти и крови приходилось только 5 % механической энергии; людей и тягловых животных почти полностью заменили механизмы, приводимые в действие жидким топливом или электричеством.

На протяжении двух последних веков инопланетные зонды наблюдали бы по всему миру быструю замену первичных источников энергии, сопровождавшуюся расширением и диверсификацией ископаемых энергоресурсов, а также не менее быстрым появлением, освоением и распространением новых неодушевленных первичных двигателей — сначала паровых машин, работающих на угле, затем двигателей внутреннего сгорания (поршневых и турбин). Самый последний визит зондов открыл бы перед ними картину по-настоящему глобального общества, основанного на массовом — стационарном и мобильном — преобразовании ископаемых углеводородов, развернутом практически везде, за исключением некоторых необитаемых регионов планеты.

Использование энергии в современном мире

Какие изменения принесла эта мобилизация экстрасоматической энергии? Глобальные энергоресурсы обычно относят к общей (валовой) продукции, но более наглядным было бы оценить энергию, доступную для преобразования в полезные формы. Для этого мы должны вычесть предварительные потери (во время сортировки и очистки угля, перегонки сырной нефти и обработки природного газа), неэнергетическое использование (преимущественно в качестве сырья для химической промышленности, а также смазочных материалов для машин и механизмов, от насосов до авиадвигателей, и как дорожное покрытие) и потери при передаче электроэнергии. С этими поправками — и округлением, чтобы избежать впечатления неуместной точности, — мои расчеты показывают, что в XIX в. потребление ископаемого топлива выросло в 60 раз, в XX — в 16 раз, а за последние 220 лет — в 1500 раз[16].

Усиливающаяся зависимость от ископаемого топлива — самый важный фактор, объясняющий достижения современной цивилизации, а также наши опасения относительно уязвимости его поставок и воздействия его сжигания на окружающую среду. В реальности прирост энергоресурсов был значительно больше 1500-кратного, о котором я упоминал, поскольку следует учитывать сопутствующее повышение эффективности преобразования энергии[17]. В 1800 г. эффективность сжигания угля в печах и бойлерах для получения тепла и горячей воды не превышала 25–30 %, и только 2 % угля, потребляемого паровыми машинами, превращались в полезную работу, так что общая эффективность преобразования не превышала 15 %. Сто лет спустя усовершенствованные печи, бойлеры и двигатели повысили эффективность до почти 20 %, а к 2000 г. средняя эффективность преобразования составляла около 50 %. Следовательно, XX в. дал почти 40-кратный рост полезной энергии, а с 1800 г. ее выработка увеличилась почти в 3500 раз.

Чтобы еще лучше оценить масштаб этих перемен, следует привести эти показатели в пересчете на одного человека. Численность населения нашей планеты увеличилась с 1 миллиарда в 1800 г. до 1,6 миллиарда в 1900 г. и до 6,1 миллиарда в 2000 г. Таким образом, поставки полезной энергии (все величины выражены в гигаджоулях на душу населения) увеличились с 0,05 в 1800 г. до 2,7 в 1900 г. и 28 в 2000 г. Стремительный рост экономики Китая после 2000 г. стал главной причиной увеличения поставок полезной энергии в 2020 г. до 34 ГДж на человека. В среднем современный житель Земли имеет в своем распоряжении почти в 700 раз больше полезной энергии, чем его предки в начале XIX в.

Более того, на протяжении жизни людей, родившихся непосредственно после Второй мировой войны (с 1950 по 2020 г.), этот показатель вырос более чем в три раза, с 10 до 34 ГДж на человека. Для наглядности можно воспользоваться следующей метафорой: как будто в личном распоряжении каждого жителя Земли находится около 800 килограммов (0,8 тонны, или почти 6 баррелей) сырой нефти или около 1,5 тонны хорошего битуминозного угля. Это количество энергии можно также перевести в трудозатраты: на каждого из нас круглосуточно работают 60 взрослых мужчин. А если речь идет о богатых странах, эквивалент непрерывного труда будет составлять от 200 до 240 человек, в зависимости от конкретной страны. Другими словами, в нашем распоряжении находится беспрецедентное количество энергии.

Последствия этого очевидны — с точки зрения интенсивности труда, рабочего времени, отдыха и общего уровня жизни. Изобилие полезной энергии подчеркивает и объясняет все достижения — от лучшего питания до массовых путешествий, от механизации производства до транспорта и личных электронных средств связи, — которые в богатых странах являются скорее нормой, чем исключением. Эти недавние изменения отличаются в разных странах: естественно, они менее заметны в странах с высоким доходом, где использование энергии на душу населения уже 100 лет назад было относительно высоким, и явно видны в странах, модернизация экономик которых резко ускорилась с 1950-х гг., особенно в Японии, Южной Корее и Китае. В период с 1950 по 2020 г. Соединенные Штаты практически удвоили производство полезной энергии на душу населения из таких источников, как ископаемое топливо и первичное электричество (приблизительно до 150 ГДж на человека); в Японии этот показатель вырос более чем вчетверо (почти до 80 ГДж на человека), а Китай стал свидетелем невероятного роста в 120 раз (почти до 50 ГДж на человека)[18].

Траектория ресурсов полезной энергии чрезвычайно информативна, потому что энергия не просто один из компонентов сложной структуры биосферы, человеческого общества и экономики, не просто еще одна переменная в сложных уравнениях, описывающих эти взаимосвязанные системы. Преобразование энергии — это основа жизни и эволюции. Современную историю можно рассматривать как необычно быструю последовательность переходов к новым источникам энергии, а современный мир — как совокупный результат этих преобразований.

Значение энергии в жизни человеческого общества первыми поняли физики. В 1886 г. Людвиг Больцман, один из основателей термодинамики, говорил о свободной энергии — то есть энергии, доступной для преобразования, — как о Kampfobjekt (объекте борьбы) за жизнь, которая в конечном итоге зависит от приходящего к нам солнечного излучения[19]. Эрвин Шрёдингер, лауреат Нобелевской премии по физике 1933 г., так определил основу жизни: «Отрицательная энтропия — вот то, чем организм питается» (отрицательная энтропия, или негэнтропия = свободная энергия)[20]. В 1920-х гг., после этих фундаментальных физических открытий конца XIX и начала XX в. американский математик и статистик Альфред Лотка пришел к выводу, что эволюционным преимуществом обладают организмы, способные лучше улавливать доступную энергию[21].

В начале 1970-х гг. американский эколог Говард Одум объяснил, что «весь прогресс обусловлен специальными субсидиями в энергию и, как только они прекращаются, прогресс исчезает»[22]. Уже после него физик Роберт Эйрес в своих работах постоянно подчеркивал центральную роль энергии во всех экономиках: «в сущности, экономическая система предназначена для извлечения, усвоения и преобразования энергии как ресурсов в энергию, воплощенную в товарах и услугах»[23]. Другими словами, энергия — это единственная по-настоящему универсальная валюта, и без ее трансформации невозможны никакие процессы (от вращения галактик до жизни эфемерных насекомых)[24].

Учитывая все эти легко проверяемые реалии, трудно понять, почему современная экономика, этот свод объяснений и правил, знатоки которых имеют большее влияние на политику общества, чем любые другие специалисты, в большинстве своем игнорируют энергию. Как отметил Эйрес, в экономике не только отсутствует систематическое осознание значения энергии для физического процесса производства; экономика предполагает, «что энергия не имеет значения (большого), потому что доля затрат на энергию в экономике настолько мала, что ее можно игнорировать… как если бы продукция могла быть произведена только за счет труда и капитала — или как если бы энергия была просто формой созданного руками человека капитала, который может быть произведен (а не добыт) трудом и капиталом»[25].

Современные экономисты не получают наград и премий, занимаясь энергией, а современные ученые начинают беспокоиться только тогда, когда возникает угроза поставки той или иной коммерческой формы энергии или цены на нее начинают расти. Эту ситуацию иллюстрирует поисковый сервис Ngram Viewer компании Google, позволяющий увидеть популярность терминов, использовавшихся в печатных источниках в период с 1500 по 2019 г. В ХХ в. частота использования термина «стоимость энергии» оставалась пренебрежимо малой до внезапного пика начала 1970-х (вызванного тем, что ОПЕК в пять раз повысила цены на сырую нефть; более подробно об этом чуть ниже), а затем еще одного подъема в начале 1980-х. После снижения цен наблюдался такой же крутой спад частоты упоминаний, и в 2019 г. термин «стоимость энергии» использовался не чаще, чем в 1972 г.

Не обладая хотя бы начальной энергетической грамотностью, невозможно понять, как на самом деле функционирует мир. В этой главе я сначала покажу, как сложно дать определение энергии, но легко сделать весьма распространенную ошибку, спутав ее с мощностью. Мы рассмотрим, как разные виды энергии (каждый со своими преимуществами и недостатками) и разные плотности энергии (энергия на единицу массы или объема, что очень важно для хранения и транспортировки) влияли на разные стадии экономического развития. Кроме того, я предложу реалистичные оценки некоторых труднорешаемых проблем, с которыми сталкивается общество по мере последовательного отказа от ископаемых углеводородов. Как мы увидим, наша цивилизация настолько сильно зависит от ископаемого топлива, что следующий переход займет гораздо больше времени, чем нам кажется.

Что такое энергия?

Как определить это фундаментальное понятие? Греческое происхождение этого слова очевидно. Аристотель в своей «Метафизике» соединил ἔν («в») с ἔργον («работа») и сделал вывод, что существование любого объекта поддерживается ἐνέργεια[26].

За последующие 2 тысячи лет никаких существенных изменений в понимании энергии не произошло. Затем Исаак Ньютон (1643–1727) сформулировал основные физические законы, связывающие массу, силу и движение, и его второй закон движения позволил определить основную единицу энергии. В терминах современных единиц измерения 1 джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной 1 ньютону на расстояние одного метра в направлении действия силы[27]. Но это определение относится только к кинетической энергии и явно не дает интуитивного понимания энергии во всех ее формах.

Практическое понимание энергии было значительно расширено в XIX в. благодаря большому количеству экспериментов с горением, теплотой, излучением и движением[28]. В результате появилось наиболее распространенное определение энергии: «способность производить работу». Это определение правомерно только при условии, что термин «работа» обозначает не только некий вложенный труд, но и, как выразился один из ведущих физиков той эпохи, общий физический «акт изменения конфигурации системы, направленный против силы, сопротивляющейся этому изменению»[29]. Тем не менее это определение все еще очень похоже на ньютоновское и далеко от интуитивного.

Пожалуй, на вопрос «что такое энергия?» лучше всего ответил один из самых выдающихся и разносторонних физиков XX в. Ричард Фейнман, который в своих знаменитых «Лекциях по физике» со свойственной ему прямотой подчеркнул, что «энергия имеет множество разных форм и для каждой из них есть своя формула: энергия тяготения, кинетическая энергия, тепловая энергия, упругая энергия, электроэнергия, химическая энергия, энергия излучения, ядерная энергия, энергия массы».

А потом сделал обескураживающий, но очевидный вывод:

Важно понимать, что физике сегодняшнего дня неизвестно, что такое энергия. Мы не считаем, что энергия передается в виде маленьких пилюль. Ничего подобного. Просто имеются формулы для расчета определенных численных величин, сложив которые мы получаем число… всегда одно и то же число. Это нечто отвлеченное, ничего не говорящее нам ни о механизме, ни о причинах появления в формуле различных членов[30].

Так оно и есть. Мы можем использовать формулы для очень точного вычисления энергии летящей стрелы или реактивного самолета, потенциальной энергии массивного камня, готового скатиться с вершины горы, тепловой энергии, получаемой в результате химической реакции, световой (лучистой) энергии мерцающей свечи или сфокусированного лазера — но не можем свести все эти виды энергии в единое, легко определяемое понятие.

Тем не менее неуловимая природа энергии не смущала армии современных экспертов: с начала 1970-х гг., когда энергия стала темой широкого обсуждения, они с необыкновенным невежеством и вдохновением рассуждали об энергии. Энергия относится к самым трудным для понимания и неверно интерпретируемым понятиям, и плохое знание основ привело к многочисленным иллюзиям и заблуждениям. Как мы видели, энергия существует в разных видах, и, для того чтобы извлечь из нее пользу, необходимо преобразовать один ее вид в другой. Но раньше эту многогранную абстракцию рассматривали как нечто целое, словно разные виды энергии легко взаимозаменяемы.

Некоторые из этих замен на самом деле относительно просты и полезны. Польза от замены свечей (в них химическая энергия воска превращается в лучистую энергию) электрическими лампочками, для которых требуется электроэнергия, вырабатываемая паровыми турбинами (химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепло, а затем в электрическую энергию, которая затем превращается в лучистую энергию), совершенно очевидна — безопаснее, ярче, дешевле и надежнее. Замена паровозов и тепловозов электровозами обеспечила более дешевую, чистую и быструю перевозку грузов и людей: все скоростные поезда электрические. Но многие желательные замены остаются дорогостоящими, нереализуемыми в настоящее время или невозможными в требуемых масштабах — независимо от того, как громко рекламируются их достоинства.

Самым распространенным примером из этой категории являются электромобили: в настоящее время они доступны, а лучшие модели достаточно надежны, но в 2020 г. они все еще были дороже автомобилей того же класса с двигателем внутреннего сгорания. Что касается второй категории, то в следующей главе я подробно расскажу о том, что синтез аммиака, необходимого для производства азотных удобрений, в настоящее время в значительной степени зависит от природного газа как источника водорода. Водород можно получить путем разложения (электролиза) воды, но этот способ почти в пять раз дороже, чем процесс извлечения водорода из весьма распространенного и дешевого метана, — масштабное промышленное производство водорода нам еще предстоит создать. Ярчайшим примером последней категории может служить использование самолетов на электрической тяге для дальних перелетов (эквивалент Boeing 787 с керосиновыми двигателями для путешествия из Нью-Йорка в Токио): как мы убедимся, это преобразование энергии еще долго будет оставаться нереалистичным.

Первый закон термодинамики утверждает, что при преобразовании энергии не происходит ее потерь: из химической в химическую при переваривании пищи, из химической в механическую при сокращении мышц, из химической в тепловую при сжигании природного газа, из тепловой в механическую при вращении турбины, из механической в электрическую внутри генератора или из электрической в электромагнитную в виде света, освещающего страницу этой книги. Тем не менее любое преобразование энергии приводит к рассеиванию тепла: энергия не теряется, но уменьшается ее полезность, способность совершать нужную нам работу (второй закон термодинамики)[31].

Все виды энергии можно измерять в одних и тех же единицах; в естественных науках используют джоуль, а в работах по диетологии — калорию. В следующей главе, где я подробно расскажу о масштабных энергетических субсидиях в современную пищевую промышленность, мы столкнемся с разными свойствами энергии, имеющими жизненно важное значение. Производство курятины требует энергии, во много раз превышающей ту, что содержится в пригодном для еды мясе. Мы можем подсчитать уровень субсидий в виде отношения энергий (затраченные джоули/полученные джоули), однако между затраченной энергией и результатом существует очевидная разница: мы не можем питаться соляркой или электричеством, тогда как нежирное куриное мясо представляет собой почти идеальную пищу, содержащую высококачественный белок, необходимый макроэлемент, который невозможно заменить эквивалентным количеством энергии из жиров или углеводов.

Когда речь идет о преобразовании энергии, перед нами открывается широкий выбор, причем разные способы обладают разной эффективностью. Высокая плотность химической энергии в керосине и дизельном топливе подходит для межконтинентальных перелетов или морских перевозок, но, если вы хотите, чтобы подводная лодка пересекла Тихий океан, не всплывая на поверхность, лучшим решением будет расщепление урана в маленьком реакторе для выработки электричества[32]. А на земле крупные ядерные реакторы являются наиболее надежными источниками электричества: некоторые из них вырабатывают электроэнергию 90–95 % времени, тогда как для лучших морских ветряных турбин этот показатель не превышает 45 %, а для фотоэлементов — 25 % даже в самом солнечном климате (в Германии солнечные панели вырабатывают электроэнергию только около 12 % времени)[33].

Все это элементарная физика или электротехника, но эти реалии игнорируются на удивление часто. Еще одна распространенная ошибка — путать энергию и мощность, и такое происходит еще чаще. Эта ошибка выдает незнание основ физики, и, к сожалению, ее совершают не только дилетанты. Энергия — это скаляр, и в физике характеризуется только величиной; скалярными также являются такие известные величины, как объем, масса, плотность, время. Мощность характеризует энергию в единицу времени и поэтому аналогична скорости (в физике скорость указывает на изменения, обычно в единицу времени). Установки, вырабатывающие электроэнергию, как правило, характеризуются мощностью, но мощность — это всего лишь скорость производства или потребления энергии. Мощность вычисляется делением энергии на время: единица ее измерения, используемая в науке, называется ватт = джоуль/секунда. Энергия равняется мощности, умноженной на время: джоули = ватты × секунды. Если вы зажжете маленькую свечку в католическом соборе, она может гореть 15 часов, преобразуя химическую энергию воска в тепло (тепловую энергию) и свет (электромагнитную энергию), а ее средняя мощность составит почти 40 Вт[34].

К сожалению, даже в технической литературе встречаются такие абсурдные выражения, как «электростанция вырабатывает 1000 МВт электроэнергии». Электростанция может иметь установленную мощность 1000 мегаватт — то есть вырабатывать столько электричества, — но при этом произведет 1000 мегаватт-часов или (в единицах, используемых в науке) 3,6 триллиона джоулей энергии в час (1 000 000 000 Вт × 3600 секунд). Аналогичным образом скорость основного обмена веществ взрослого мужчины (энергия, необходимая для поддержания всех функций организма в полном покое) составляет около 80 Вт, или 80 джоулей в секунду; мужчине весом 70 килограммов, неподвижно лежащему весь день, потребуется приблизительно 7 мегаджоулей (80 × 24 × 3600) пищевой энергии, или около 1650 килокалорий, чтобы поддерживать температуру тела, обеспечивать сокращение сердца, а также осуществлять мириады ферментативных реакций[35].

В последнее время непонимание сути энергии привело к тому, что сторонники нового «зеленого» мира наивно призывают к почти мгновенному переходу от мерзкого грязного ископаемого топлива, запасы которого ограниченны, к более совершенному, не загрязняющему окружающую среду и возобновляемому солнечному электричеству. Но жидкие углеводороды, извлекаемые из сырой нефти (бензин, авиационный керосин, дизельное топливо, мазут) обладают наибольшей плотностью энергии из всех доступных источников и поэтому больше всего подходят для всех видов транспорта. Вот как выглядит лестница плотности энергии (в гигаджоулях на тонну): сухое дерево — 16, битуминозный уголь (в зависимости от качества) — 24–30, керосин и дизельное топливо — около 46. В терминах объема плотность энергии (все величины в гигаджоулях на кубический метр) дерева — 1, качественного угля — 26, керосина — 38. Плотность энергии природного газа (метана) составляет всего лишь 35 МДж/м^3 — менее 1/1000 плотности энергии керосина[36].

Значение плотности энергии — а также физических свойств топлива — для транспорта очевидно. Океанские лайнеры с паровыми турбинами не сжигают дерево, поскольку при прочих равных условиях дерево займет в 2,5 раза больший объем, чем качественный битуминозный уголь, необходимый для пересечения океана (и будет как минимум на 50 % тяжелее), что значительно уменьшит эффективность перевозки людей и товаров. Самолеты на природном газе нереализуемы, потому что плотность энергии у метана на три порядка меньше, чем у авиационного керосина; уголь тоже не подходит — разница в плотности энергии не столь велика, но он не потечет из расположенных в крыльях баков к двигателям.

Преимущества жидкого топлива не ограничиваются высокой плотностью энергии. В отличие от угля, сырую нефть гораздо легче добывать (нет нужды отправлять шахтеров под землю или портить ландшафт карьерами), хранить (в цистернах или под землей, поскольку из-за гораздо более высокой плотности энергии сырой нефти любое замкнутое пространство вмещает на 75 % больше энергии в виде жидкого топлива, чем в виде угля) и перемещать (танкерами или с помощью трубопроводов, самого безопасного вида транспортировки на большие расстояния), и поэтому она легко доступна там, где в ней возникает потребность[37]. Сырая нефть требует перегонки, чтобы разделить сложную смесь углеводородов на фракции (бензин является самой легкой фракцией, мазут — самой тяжелой), но этот процесс позволяет получить более ценные виды топлива для конкретных нужд, а также незаменимые побочные продукты, такие как смазочные масла.

Смазка нужна для минимизации трения во всех движущихся механизмах, от громадных турбореактивных двигателей широкофюзеляжных авиалайнеров до миниатюрных подшипников[38]. Самым крупным потребителем смазочных материалов является автомобильный сектор (в настоящее время на дорогах мира насчитывается более 1,4 миллиарда автомобилей), следующей идет промышленность (самые большие рынки — текстильная, энергетическая, химическая и пищевая), затем океанские суда. Ежегодное потребление смазочных материалов превышает 120 мегатонн (для сравнения: суммарное производство всех пищевых масел, от оливкового до соевого, составляет около 200 мегатонн в год), а поскольку доступная альтернатива — синтетическая смазка, изготовленная из более простых, но, как правило, тоже получаемых из нефти компонентов, а не непосредственно из сырой нефти, — обходится дороже, потребность в них будет расти по мере роста промышленности во всем мире.

Еще один продукт, получаемый из сырой нефти, — асфальт. В настоящее время в мире производится порядка 100 мегатонн этого черного липкого материала; 85 % используется для дорожного покрытия (горячие и теплые асфальтовые смеси), остальное для кровли[39]. Есть и другие способы использования углеводородов не в качестве топлива. Они — незаменимое сырье для самых разных процессов химического синтеза (в основном получения этана, пропана и бутана из сжиженного природного газа), при производстве синтетических волокон, смол, клеящих веществ, красок и покрытий, растворителей и пестицидов — без всего этого современный мир не может существовать[40]. Учитывая эти преимущества и полезные свойства, совершенно очевидно — и неизбежно, — что наша зависимость от сырой нефти будет расти по мере ее удешевления и возможности доставки в любую точку мира.

Переход от угля к сырой нефти растянулся на несколько поколений. Промышленная добыча сырой нефти началась в 1850-х гг. в России, Канаде и США. Скважины, которые бурили древним ударным способом, когда тяжелый буровой снаряд забивается в почву, были неглубокими, а главным продуктом примитивной перегонки нефти оставался керосин для ламп (который заменил китовую ворвань и свечи)[41]. Новые рынки для продуктов перегонки нефти появились только после широкого распространения двигателей внутреннего сгорания: сначала изобрели бензиновые двигатели (с использованием цикла Отто) для легковых автомобилей, автобусов и грузовиков, затем более эффективные двигатели конструкции Рудольфа Дизеля, топливом для которых служила более тяжелая и дешевая фракция (солярка, как вы уже догадались) и которые ставились преимущественно на суда, грузовики и тяжелое машинное оборудование (более подробно об этом см. главу 4, посвященную глобализации). Распространение этих новых первичных двигателей было медленным, и до Второй мировой войны количество владельцев личных автомобилей быстро росло только в США и Канаде.

Сырая нефть стала глобальным топливом и в конечном итоге самым главным источником первичной энергии благодаря открытию гигантских нефтяных месторождений на Ближнем Востоке и в СССР — и, разумеется, благодаря появлению больших танкеров. Некоторые крупные месторождения на Ближнем Востоке начали разрабатывать еще в 1920-х и 1930-х гг. (иранский Гечсаран и иракский Киркук в 1927 г., кувейтский Бурган — в 1937 г.), но большинство были открыты после войны, в том числе Гавар (крупнейшее в мире) в 1948 г., Сафания в 1951 г. и Манифа в 1957 г. — все в Саудовской Аравии. В Советском Союзе самые богатые нефтяные месторождения были открыты в 1948 г. (Ромашкинское в Волго-Уральской нефтегазоносной области) и в 1965 г. (Самотлорское в Западной Сибири)[42].

Рост и относительное падение спроса на сырую нефть

Массовое производство легковых автомобилей в Европе и Японии и сопутствующий перевод экономик этих стран с угля на сырую нефть, а впоследствии на природный газ началось только в 1950-х гг. — одновременно с расширением международной торговли и путешествий (в том числе на новых реактивных лайнерах), а также с использованием нефтехимического сырья для производства аммиака и пластика. В 1950-х гг. мировая добыча сырой нефти удвоилась, а в 1964 г. сырая нефть заменила уголь как главное ископаемое топливо. Добыча постоянно увеличивалась, спрос удовлетворялся, и цены падали. В фиксированных ценах (скорректированных с учетом инфляции) мировая цена на нефть в 1950 г. была ниже, чем в 1940-м, в 1960 г. — ниже, чем в 1950-м, а в 1970 г. — ниже, чем в 1960-м[43].

Неудивительно, что спрос генерировали все сектора экономики. Собственно, сырая нефть была такой дешевой, что отсутствовали стимулы для ее эффективного использования: дома американцев в регионах с холодным климатом обогревали нефтяными горелками, но строили с одинарными стеклами и без дополнительного утепления; средний КПД американских машин снизился за период с 1933 по 1973 г., а отрасли с высоким энергопотреблением продолжали использовать процессы с низкой энергоэффективностью[44]. Наиболее показательный пример — в Америке темп замены старых мартеновских печей на более совершенные кислородные конвертеры для производства стали был гораздо ниже, чем в Японии и Западной Европе.

В конце 1960 г. в Америке спрос на нефть, и без того высокий, повысился на 25 %, а во всем мире — почти на 50 %. В период с 1965 по 1973 г. спрос на нефть в Европе почти удвоился, а японский импорт увеличился в 2,3 раза[45]. Как отмечалось выше, открытие новых месторождений позволяло удовлетворить рост спроса, и нефть продавалась практически по той же цене, что и в 1950 г. Но такая ситуация не могла сохраняться слишком долго. В 1950 г. на США приходилось около 53 % мировой добычи нефти; в 1970 г. эта доля упала до 23 % — хотя страна еще оставалась крупнейшим производителем, было очевидно, что придется наращивать импорт — тогда как на Организацию стран — экспортеров нефти (ОПЕК) приходилось 48 % мировой добычи.

Время играло на стороне ОПЕК, основанной в 1960 г. в Багдаде пятью странами с целью предотвратить дальнейшее падение цен на нефть: в 1960-х гг. организация была недостаточно сильной, чтобы оказывать существенное влияние, но к 1970 г. ее доля в мировой добыче нефти, а также снижение добычи в США (пик пришелся на 1970 г.) уже не позволяли игнорировать ее требования[46]. В апреле 1972 г. Техасская железнодорожная комиссия сняла ограничения на добычу нефти в штате и таким образом отказалась от контроля над ценами, существовавшего с 1930-х гг. В 1971 г. Алжир и Ливия приступили к национализации добычи нефти; в 1972 г. их примеру последовал Ирак, и в том же году Кувейт, Катар и Саудовская Аравия начали постепенно забирать себе нефтяные месторождения — до сих пор они находились в руках иностранных корпораций. Затем в апреле 1973 г. США сняли ограничения на импорт сырой нефти к востоку от Скалистых гор. Неожиданно цены на рынке начал диктовать продавец, и 1 октября 1973 г. ОПЕК подняла официальную цену на 16 %, до 3,01 доллара за баррель, а после победы Израиля над Египтом и Сирией на Синайском полуострове в октябре 1973 г. шесть арабских стран Персидского залива подняли цену еще на 17 % и установили эмбарго на экспорт нефти в США.

1 января 1974 г. страны Персидского залива подняли официальную цену до 11,65 доллара за баррель, то есть всего за один год стоимость главного источника энергии увеличилась в 4,5 раза, и в результате закончилась эпоха быстрого экономического развития, движущей силой которой была дешевая нефть. С 1950 по 1973 г. ВВП Европы почти утроился, а в США при жизни одного поколения ВВП увеличился более чем в два раза. В период с 1973 по 1975 г. темпы мирового экономического роста снизились почти на 90 %, а когда экономики, пострадавшие от высоких цен на нефть, начали приспосабливаться к новым реалиям — прежде всего впечатляющим ростом энергоэффективности в промышленности, — исламская революция в Иране (падение монархии и приход к власти фундаменталистской теократии) привела ко второй волне роста нефтяных цен, с 13 долларов в 1978 г. до 32 долларов в 1981 г., и еще 90-процентному спаду темпов мирового экономического роста в период с 1979 по 1982 г.[47].

Цена нефти более 30 долларов за баррель уничтожила спрос, и к 1986 г. нефть снова продавалась по 13 долларов за баррель, что создало условия для очередного раунда глобализации — на этот раз с центром в Китае, быструю модернизацию которого обеспечили экономические реформы Дэн Сяопина и значительные иностранные инвестиции. Два поколения спустя только те, кто пережил эти годы хаоса цен и поставок (или те немногие, кто изучал последствия), могли понять, насколько травматичными были эти две волны роста цен. Последствия экономических спадов ощущаются и сегодня, спустя несколько десятилетий, поскольку, когда спрос на нефть стал расти, многие меры экономии остались, а некоторые — в частности, переход к более эффективному использованию энергии в промышленности — продолжали совершенствоваться[48].

В 1995 г. добыча сырой нефти наконец превысила рекорд 1979 г. и продолжила рост, отвечая на спрос со стороны реформирующейся экономики Китая, а также на повышение спроса во всей Азии, — однако относительное доминирование сырой нефти, отмечавшееся до 1975 г., так и не восстановилось[49]. Ее доля в коммерческих поставках первичных источников энергии сократилась с 45 % в 1970 г. до 38 % в 2000 г. и до 33 % в 2019 г., и теперь совершенно очевидно, что с ростом потребления природного газа и выработки электричества ветряными и солнечными электростанциями эта тенденция продолжится. Производство электроэнергии с помощью фотоэлементов и ветряных турбин обладает огромным потенциалом, но нельзя забывать о фундаментальной разнице между системами, получающими 20–40 % электроэнергии от этих нестабильных источников (среди крупных экономик яркими примерами таких систем могут служить Германия и Испания), и национальными энергосистемами, зависящими от них полностью.

В больших густонаселенных странах полный переход на эти возобновляемые источники потребует того, чего у нас до сих пор нет: либо устройств для масштабного и долговременного (от дней до недель) хранения электроэнергии, которые будут защищать от перебоев в выработке электричества, либо густой сети высоковольтных линий для передачи электроэнергии между часовыми поясами, а также из солнечных и ветреных регионов в крупные города и промышленные центры. Смогут ли эти новые возобновляемые источники вырабатывать достаточно электричества, чтобы заменить не только сегодняшнее производство, основанное на угле и природном газе, но также всю энергию, которая в виде жидкого топлива поступает машинам, кораблям и самолетам, если полностью перейти на электротранспорт? И возможно ли это сделать — как теперь обещают многие — всего за два или три десятилетия?

Многочисленные преимущества электричества

Если энергия, как утверждал Фейнман, всего лишь «абстракция», то электричество — одна из самых абстрактных ее форм. Для того чтобы понять или непосредственно ощутить разные виды энергии, различать их и пользоваться их преобразованием, не обязательно обладать научными знаниями. Твердое или жидкое топливо (химическая энергия) можно пощупать (ствол дерева, кусок угля, канистра бензина), а его горение — лесной пожар, костер в пещере в эпоху палеолита, топка паровоза или двигатель внутреннего сгорания — высвобождает тепло (тепловую энергию). Падающая и текущая вода — наглядный пример гравитационной и кинетической энергии, которую довольно легко преобразовать в полезную кинетическую (механическую) энергию, соорудив простые деревянные водяные колеса, — а для того, чтобы преобразовать кинетическую энергию ветра в механическую энергию для помола зерна или выжимки масла, необходим ветряк и деревянные шестерни, передающие движение жерновам.

Но электричество неосязаемо, и мы не можем интуитивно понять его так же, как указанные выше виды топлива. Однако мы видим его проявления в виде статического электричества, искр, молний; мы способны почувствовать слабый ток, а ток, сила которого превышает 100 миллиампер, может стать смертельным. Обычные определения электричества невозможно понять на интуитивном уровне, и они требуют предварительного знакомства с такими терминами, как «электроны», «поток», «заряд» и «ток». Фейнман в своем первом томе знаменитых «Лекций по физике» дает достаточно поверхностное определение — «имеется энергия электрическая, связанная с притяжением и отталкиванием электрических зарядов», — но когда возвращается к этому вопросу во втором томе, подробно рассматривая механическую и электрическую энергию, а также постоянный ток, то уже прибегает к дифференциальному исчислению[50].

Для большинства наших современников мир состоит из черных ящиков, внутреннее устройство которых остается — в разной степени — загадкой для пользователей. Электричество можно рассматривать как вездесущий и всеобъемлющий черный ящик: многие люди довольно хорошо представляют, что является его источником (сгорание ископаемого топлива на большой тепловой электростанции, падение воды на гидроэлектростанции, солнечное излучение, поглощаемое фотоэлектрическими ячейками, расщепление урана в реакторе), и все извлекают пользу из результата (свет, тепло, движение), но лишь меньшинство полностью понимает, что происходит внутри генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и устройств, которыми мы пользуемся.

Самое распространенное естественное проявление электричества — молния — является слишком мощным, слишком скоротечным (доли секунды) и слишком разрушительным для использования. Каждый из нас способен произвести крошечные порции статического электричества, потерев друг о друга соответствующие материалы, или пользоваться маленькими аккумуляторами, которые без подзарядки обеспечивают несколько часов работы фонарика или портативной электроники, но выработка электричества для массового коммерческого использования — это дорогостоящее и сложное дело. Не менее сложна и передача электричества от генерирующих мощностей до мест и регионов максимального использования — к городам, промышленным предприятиям и скоростному электротранспорту. Для нее требуются повышающие трансформаторы и обширная сеть высоковольтных линий электропередачи, а затем понижающие трансформаторы и низковольтные электрические сети, воздушные или подземные, для доставки к миллиардам потребителей.

Даже в нашу эпоху высокотехнологичных электронных чудес мы не можем позволить себе хранить электричество в масштабах, достаточных для удовлетворения потребностей среднего по размеру города (с населением 500 тысяч человек) в течение одной или двух недель или обеспечивать электроэнергией мегаполис (более 10 миллионов человек) даже полдня[51]. Но, несмотря на эти сложности, высокую стоимость и технические проблемы, мы пытались электрифицировать современную экономику, и движение к электрификации продолжится, поскольку эта форма энергии обладает множеством уникальных преимуществ. Самое очевидное заключается в том, что в месте конечного потребления она простая в использовании, чистая, а в большинстве случаев и чрезвычайно эффективная. Щелчком выключателя, нажатием кнопки или поворотом ручки термостата (сегодня зачастую достаточно жеста или голосовой команды) мы включаем освещение, электродвигатели, нагреватели и кондиционеры — ни громоздких запасов топлива, ни трудозатрат на переноску и складирование, ни опасности неполного сгорания (когда вырабатывается ядовитый угарный газ), ни необходимости чистки ламп, плит или котлов.

Электричество — наилучший вид энергии для освещения: у него нет конкурентов ни в частных домах, ни в общественных местах. Лишь немногие изобретения оказали такое влияние на современную цивилизацию, как возможность убрать ограничения светового дня и осветить темное время суток[52]. Все предыдущие альтернативы, от древних восковых свечей и масляных ламп до первых газовых и керосиновых светильников индустриальной эпохи, были ненадежными, дорогостоящими и в высшей степени неэффективными. Наиболее наглядным будет сравнение источников света с точки зрения их светоотдачи — способности испускать видимый свет, измеренной как отношение излучаемого светового потока (в люменах) к потребляемой мощности (в ваттах). Если принять светоотдачу свечи за 1, то светильники на каменноугольном газе первых лет индустриализации превосходили ее в 5–10 раз. До Первой мировой войны электрические лампочки с вольфрамовой нитью накаливания обеспечивали светоотдачу порядка 60. У современных люминесцентных ламп светоотдача в 500 раз выше, чем у свечи, а у натриевых ламп (используемых для уличного освещения) — в 1000 раз выше[53].

Трудно сказать, какой вид преобразователей электричества оказал большее влияние на наш мир — лампы или двигатели. Преобразование электричества в кинетическую энергию с помощью электродвигателей совершило переворот практически во всех отраслях промышленности, а затем проникло в каждый дом. Были почти полностью электрифицированы ручные операции, а также производственные процессы, где раньше использовались паровые машины — подъемники, прессы, режущие механизмы, ткацкие станки и т. д. В Соединенных Штатах этот процесс занял всего четыре десятилетия — после появления первых двигателей переменного тока[54]. В 1930 г. электропривод почти удвоил производительность труда в американской промышленности, а к концу 1960-х гг. этот показатель снова удвоился[55]. Одновременно электродвигатели начали завоевывать рельсовый транспорт: сначала электрическими стали трамваи, а затем и пассажирские поезда.

В настоящее время во всех экономиках доминирующее положение занимает сектор услуг, а его работа полностью зависит от электричества. Электродвигатели приводят в движение лифты и эскалаторы, обеспечивают работу кондиционеров, открывают двери, прессуют мусор. Они также незаменимы для электронной торговли, поскольку приводят в движение лабиринты конвейеров на гигантских складах. Но самые распространенные устройства люди не видят, хотя пользуются ими ежедневно. Это крошечные моторы, создающие вибрацию в мобильных телефонах: самый миниатюрный из них имеет размеры 4 × 3 мм, а его ширина не превышает половины ширины ногтя на мизинце взрослого человека. Увидеть его можно только разобрав телефон или посмотрев видеоролик с этой операцией[56].

В некоторых странах практически весь железнодорожный транспорт электрифицирован, а высокоскоростные поезда (до 300 км/ч) приводятся в движения либо электрическими локомотивами, либо электродвигателями, установленными в нескольких местах, как в инновационной японской системе «Синкансэн», первый поезд которой был запущен в 1964 г.[57]. Даже в недорогих автомобилях насчитывается от 20 до 40 маленьких электродвигателей — а в роскошных еще больше, — что увеличивает вес машины и нагрузку на аккумуляторы[58]. В жилых домах кроме освещения и питания всех электронных приборов (в их число теперь входят и системы сигнализации) электричество выполняет механическую работу, обеспечивает работу плит и холодильников на кухне, нагревает воду, а во многих случаях и сам дом[59].

Без электричества во всех городах была бы недоступна питьевая вода, а также жидкое и газообразное топливо. Мощные насосы качают воду в водопроводную систему, а в городах с высокой плотностью населения или крупными промышленными предприятиями воду приходится поднимать на огромную высоту[60]. Электродвигателями оснащены все топливные насосы, необходимые для перекачки бензина, керосина и дизеля в баки автомобилей и самолетов. Большое количество природного газа поставляется по трубопроводам — для перекачки топлива часто используются газовые турбины, — но в Северной Америке, где преобладает воздушное отопление, маленькие электродвигатели вращают вентиляторы, которые гонят по трубам воздух, нагретый с помощью природного газа[61].

Долгосрочная тенденция к электрификации общества (растет доля топлива, которое преобразуют в электричество вместо непосредственного использования) не подлежит сомнению. Новые возобновляемые источники — солнце и ветер, в отличие от гидроэлектростанций, первая из которых появилась в 1882 г., — готовы подключиться к этому процессу, но история производства электроэнергии напоминает, что его сопровождают многочисленные сложности. Кроме того, несмотря на огромное и постоянно растущее значение электричества, на него все еще приходится небольшая часть глобального энергопотребления, всего 18 %.

Прежде чем щелкнуть выключателем

Чтобы оценить основы, инфраструктуру и наследие 140 лет развития производства элекроэнергии, нужно вернуться к самому началу. Промышленную выработку электричества начали в 1882 г. три пионера этой индустрии. Это были две электростанции на угле, спроектированные Томасом Эдисоном (станция на Холнборском виадуке в Лондоне начала работу в январе 1882 г., а на Перл-стрит в Нью-Йорке — в сентябре 1882 г.), и первая гидроэлектростанция на реке Фокс в Аплтоне, в штате Висконсин, также давшая первый ток в сентябре 1882 г.[62]. В 1890-х гг. объем производства электричества быстро увеличивался — благодаря переходу на передачу переменного тока вместо постоянного и распространению в промышленности и в домашнем хозяйстве новых электродвигателей переменного тока. В 1900 г. для выработки электричества использовали меньше 2 % мировой добычи ископаемого топлива; в 1950 г. эта доля еще не превышала 10 %, а сегодня приближается к 25 %[63].

Мощности гидроэлектростанций значительно возросли в 1930-х гг., когда в США и СССР были реализованы крупные финансируемые государством проекты; новые высоты были достигнуты после Второй мировой войны, а кульминацией стали рекордные по своим размерам комплексы в Бразилии («Итайпу», завершена в 2007 г., 14 гигаватт) и Китае («Три ущелья», завершена в 2012 г., 22,2 гигаватта)[64]. Тем временем развивалась атомная энергетика (первой промышленной атомной электростанцией стала Обнинская АЭС, запущенная в 1954 г., первой коммерческой — британская «Колдер-Холл» в 1956-м), она пережила период бурного развития в 1980-х гг. и достигла пика в 2006 г., а затем последовал небольшой спад, и в настоящее время на нее приходится около 10 % глобального производства электроэнергии[65]. В 2020 г. на долю гидроэлектростанций приходилось почти 20 %, на солнечную и ветроэнергетику — почти 7 %; остальную электроэнергию (приблизительно две трети) вырабатывали крупные электростанции, работающие на угле и природном газе.

Неудивительно, что спрос на электроэнергию рос гораздо быстрее, чем на все остальные виды коммерческих энергоресурсов: за 50 лет, с 1970 по 2020 г., выработка электроэнергии увеличилась в пять раз, а совокупный спрос на первичную энергию вырос только втрое[66]. По мере того как росла доля городского населения, увеличивалась и базовая нагрузка — минимальное количество электроэнергии, которое должно потребляться в день, месяц или год. Несколько десятилетий назад спрос на электроэнергию в Америке был минимален летними ночами, когда закрывались заводы и магазины, останавливался общественный транспорт, а большинство населения спало с открытыми окнами. Теперь окна закрываются и в ночи гудят кондиционеры, чтобы было комфортно спать в жаркую и влажную погоду; в крупных городах и мегаполисах многие предприятия работают в две смены, а магазины и аэропорты открыты 24 часа в сутки. Лишь COVID-19 остановил круглосуточную работу метро в Нью-Йорке, а токийская подземка закрывается только на пять часов (первый поезд со станции Токио отправляется в Синдзюку в 5:16, а последний — в 0:20)[67]. Ночные спутниковые снимки, снятые с разницей в несколько лет, показывают, как улицы, парковки и здания сияют все ярче и освещенные области увеличиваются, зачастую объединяя соседние города и образуя огромные, ярко освещенные агломерации[68].

Чрезвычайно высокая надежность электроснабжения — управляющие сетями говорят о желательности достижения «шести девяток»: при надежности 99,9999 перерыв в энергоснабжении не превышает 32 секунд в год! — это необходимость в обществах, где электричество является источником энергии буквально для всего, от освещения (больницы, автострады, указатели аварийного выхода) до аппаратов искусственного дыхания и огромного количества производственных процессов[69]. Эпидемия COVID-19 стала причиной несчастий, страданий и неизбежных смертей, но эти бедствия меркнут по сравнению с несколькими днями серьезных сбоев в электроснабжении любого густонаселенного региона, а если сбои распространятся на всю страну и продлятся несколько недель, это будет катастрофа с беспрецедентными последствиями[70].

Декарбонизация: темп и масштаб

В земной коре достаточно ископаемого топлива, и можно не опасаться быстрого истощения запасов угля и углеводородов: при сохранении добычи на уровне 2010 г. запасов угля хватит приблизительно на 120 лет, нефти и газа — на 50 лет, а продолжающаяся разведка переведет большую их часть из ресурсов в категорию резервов (технически и экономически доступные). Ископаемое топливо создало современный мир, но озабоченность относительно большой скоростью глобального потепления привела к все более громким призывам как можно скорее избавиться от ископаемых углеводородов. В идеале декарбонизация энергопотребления должна происходить достаточно быстро, чтобы ограничить глобальное потепление 1,5 °C (в худшем случае 2 °C). Согласно большинству климатических моделей, это значит, что необходимо к 2050 г. снизить до нуля глобальные выбросы CO_2, а затем до конца столетия поддерживать их отрицательный уровень.

Обратите внимание на главную особенность этих моделей: целью является не полная декарбонизация, а «нулевой баланс», или углеродная нейтральность. Это определение предполагает, что продолжающаяся эмиссия CO_2 будет компенсироваться его изъятием (по еще не существующей технологии) из атмосферы и хранением под землей или такими временными мерами, как масштабная посадка деревьев[71]. К 2020 г. установка цели «нулевого баланса» на годы, заканчивающиеся цифрами 5 или 0, превратилось в настоящее соревнование: к этой гонке присоединились более 100 стран — от Норвегии в 2030 г. и Финляндии в 2035 г. до всего Европейского союза, Канады, Японии и Южной Африки в 2050 г., а также Китая (самого крупного потребителя ископаемого топлива) в 2060 г.[72]. Учитывая тот факт, что выбросы CO_2 от сжигания ископаемого топлива в 2019 г. превысили 37 миллиардов тонн, цель достижения нулевого баланса требует беспрецедентного энергетического перехода — как по темпам, так и по масштабу. Пристальный взгляд на его ключевые компоненты открывает огромные трудности.

Быстрее всего можно провести декарбонизацию выработки электричества, поскольку затраты на установку солнечных батарей и ветрогенераторов теперь сравнимы с самыми дешевыми способами использования ископаемого топлива, а некоторые страны уже в значительной степени совершили этот переход. Самым показательным примером среди крупных экономик является Германия: с 2000 г. мощности солнечных и ветряных электростанций увеличились в 10 раз, а доля возобновляемой энергии (ветряной, солнечной и гидро-) в общем балансе — с 11 до 40 %. Нестабильность производства энергии солнечными и ветряными электростанциями не создает проблем, пока эти новые возобновляемые источники покрывают относительно небольшую часть спроса или пока нехватку электроэнергии можно компенсировать за счет импорта.

В результате многие страны теперь получают до 15 % электроэнергии от нестабильных источников, не прибегая к серьезным изменениям, а Дания демонстрирует, что на относительно небольшом и хорошо взаимосвязанном рынке эта доля может быть значительно больше[73]. В 2019 г. 45 % электроэнергии страна получала от ветряных станций, и эта необыкновенно высокая доля могла поддерживаться без больших национальных резервных мощностей, поскольку любой дефицит можно было без труда компенсировать импортом из Швеции (гидроэлектростанции и атомные электростанции) и Германии (разные источники электроэнергии). В Германии такое невозможно: спрос на электроэнергию здесь в 20 раз выше, чем в Дании, и страна должна иметь достаточно резервных мощностей, которые можно активировать при снижении выработки электроэнергии от новых возобновляемых источников[74]. В 2019 г. Германия выработала 577 тераватт-часов электричества, всего лишь на 5 % больше, чем в 2000 г., — но ее генерирующие мощности увеличились приблизительно на 73 % (с 121 до почти 209 гигаватт). Причина такой разницы очевидна.

В 2020 г., через 20 лет после начала Energiewende, ускоренного энергетического перехода, Германия все еще сохранила большую часть мощностей, использующих ископаемое топливо (89 %), чтобы удовлетворить спрос на электричество в пасмурные и безветренные дни. В не слишком солнечной Германии фотоэлектрические панели работают в среднем 11–12 % времени, и в 2020 г. сжигание ископаемого топлива давало почти половину (48 %) всей электроэнергии. Более того, доля ветроэнергетик увеличивалась, а строительство высоковольтных линий для передачи электричества из ветреных северных регионов в южные запаздывало. А в США, где требуются гораздо более масштабные проекты по передаче электричества от ветряных генераторов Великих Равнин или солнечных электростанций юго-запада страны к прибрежным регионам с высоким спросом, долгосрочные планы по строительству этих линий передачи так и не были реализованы[75].

При всех трудностях этих проектов они основаны на технически зрелых (и постоянно совершенствующихся) решениях — то есть на более эффективных фотоэлементах, больших сухопутных и морских ветряных турбинах и высоковольтной передаче (в том числе магистральной с использованием постоянного тока). При устранении таких препятствий, как стоимость, процесс получения разрешений и протесты местных жителей, эти технологии внедряются достаточно быстро и дешево. Более того, проблемы нестабильности получения солнечной и ветряной электроэнергии могут быть разрешены с помощью возвращения к атомным электростанциям. Возрождение атомной энергетики будет особенно полезным, если мы не сумеем быстро найти более эффективные способы масштабного хранения электроэнергии.

Нам требуются очень вместительные (на десятки и сотни гигаватт-часов) хранилища для больших городов и мегаполисов, но до сих пор единственным реализуемым вариантом является система гидроаккумуляции: более дешевая электроэнергия, вырабатываемая в ночное время, используется для перекачки воды из нижнего резервуара в верхний, расположенный на возвышенности, и при необходимости спуск воды мгновенно обеспечивает производство электроэнергии[76]. Возобновляемые источники позволят перекачивать воду, когда доступен избыток электроэнергии от солнца и ветра, но совершенно очевидно, что гидроаккумуляция реализуема лишь в местах, где есть необходимый перепад высот; кроме того, при перекачке воды наверх потребляется примерно четверть вырабатываемого электричества. Мощность других средств хранения энергии, таких как электрические аккумуляторы, сжатый воздух и суперконденсаторы, на несколько порядков меньше, чем требуется большим городам, даже для одного дня[77].

В отличие от хранилищ электроэнергии, ядерные реакторы — при должной конструкции и тщательном обслуживании — обеспечивают безопасный, долговременный и высоконадежный способ генерации электроэнергии; как уже отмечалось выше, они способны работать более 90 % времени, а их срок службы превышает 40 лет. Тем не менее будущее атомной энергетики остается неопределенным. Только Китай, Индия и Южная Корея намерены и дальше расширять ее мощности. На Западе сочетание высоких капитальных затрат, серьезных задержек в строительстве и доступности более дешевых альтернатив (природный газ в США, ветер и солнце в Европе) снизили привлекательность новых атомных станций. Более того, новые американские реакторы — маленькие, модульные и безопасные (впервые предложенные в 1980-х гг.) — до сих пор не запущены в коммерческое производство, а Германия, принявшая решение отказаться от всей атомной энергетики к 2022 г., служит показательным примером широко распространенного в Европе неприятия этого вида производства электроэнергии (оценку реальных рисков атомных электростанций см. в главе 5).

Но ситуация может измениться: в настоящее время даже Европейский союз признает невозможность достижения амбициозной цели нулевого баланса без ядерных реакторов. Сценарий достижения углеродной нейтральности к 2050 г. отказывается от политики стагнации и пренебрежения атомной энергетикой на протяжении десятилетий и предполагает, что 20 % всего энергопотребления будут обеспечивать атомные электростанции[78]. Обратите внимание, что речь идет о потреблении общей первичной энергии, а не только электричества. На электричество приходится лишь 18 % совокупного мирового потребления энергии, и декарбонизация 80 % конечных потребителей энергии — промышленных предприятий, домашних хозяйств и транспорта — будет еще более сложной задачей, чем декарбонизация выработки электричества. Расширение производства электроэнергии может быть использовано для отопления и для многих производственных процессов, в настоящее время потребляющих ископаемое топливо, а вот перспективы декарбонизации дальнемагистральных перевозок остаются туманными.

Как скоро мы станем летать на другие континенты на широкофюзеляжных лайнерах с электродвигателями? Новостные заголовки убеждают нас, что будущее авиации — это электричество, полностью игнорируя огромную разницу в плотности энергии керосина, сжигаемого турбореактивными двигателями и лучшими из современных литий-ионных аккумуляторов, которые должны быть установлены на этих самолетах. Турбореактивные двигатели самолета сжигают топливо с плотностью 46 мегаджоулей на килограмм (почти 12 000 ватт-часов на килограмм), превращая химическую энергию в тепловую и кинетическую, тогда как плотность энергии у лучшего современного литий-ионного аккумулятора составляет 300 Вт⋅ч/кг — в 40 раз меньше[79]. Конечно, КПД электродвигателя в два раза выше, чем у газовой турбины, и поэтому реальная разница в плотности энергии «всего лишь» 20-кратная. Но за последние 30 лет максимальная плотность энергии аккумуляторов почти утроилась, но если мы повысим ее еще в три раза, то все равно к 2050 г. она будет гораздо меньше 3000 Вт⋅ч/кг — этого недостаточно для перелета широкофюзеляжного лайнера из Нью-Йорка в Токио или из Парижа в Сингапур, что на протяжении нескольких десятилетий делают самолеты Boeing и Airbus с двигателями на керосине[80].

Более того (подробнее об этом в главе 3), у нас нет готовых промышленных альтернатив для обеспечения производства четырех главных материалов современной цивилизации только с помощью электроэнергии. Это означает, что даже при изобилии и надежности возобновляемых источников электроэнергии нам предстоит разработать новые процессы масштабного производства стали, аммиака, цемента и пластика.

Поэтому неудивительно, что за исключением производства электричества процесс декарбонизации идет медленно. Германия вскоре будет получать больше половины электроэнергии от возобновляемых источников, но за два десятилетия Energiewende доля ископаемого топлива в поставках первичной энергии страны уменьшилась всего лишь с 84 до 78 %: немцы любят свои автобаны, где нет ограничения скорости, и межконтинентальные перелеты, а немецкая промышленность ориентируется на природный газ и нефть[81]. Если скорость изменений останется прежней, то в 2040 г. доля ископаемого топлива в энергоресурсах страны все еще будет близка к 70 %.

А что насчет стран, которые не внедряли возобновляемые источники энергии, невзирая на затраты? Показателен в этом отношении пример Японии: в 2000 г. приблизительно 83 % энергопотребления страны приходилось на ископаемое топливо. А в 2019 г. эта доля увеличилась (из-за уменьшения производства атомной электроэнергии после аварии на Фукусиме и необходимости увеличения импорта ископаемого топлива) до 90 %![82] Соединенные Штаты значительно снизили свою зависимость от угля — в производстве электричества его заменил природный газ, — но в 2019 г. доля ископаемого топлива в энергетическом балансе страны по-прежнему составляла 80 %. Тем временем в Китае доля ископаемого топлива снизилась с 93 % в 2000 г. до 85 % в 2019-м — но это относительное снижение сопровождалось почти утроением спроса на ископаемое топливо. Экономический рост в Китае был главной причиной того, что глобальное потребление ископаемого топлива за первые два десятилетия XXI в. увеличилось почти на 45 %, и что, несмотря на экстенсивное и дорогостоящее освоение возобновляемых источников, доля ископаемого топлива в мировых поставках первичной энергии сократилась совсем ненамного, с 87 до 84 %[83].

В настоящее время глобальная потребность в ископаемых углеводородах составляет чуть больше миллиарда тонн в год — это почти в пять раз больше, чем масса всех зерновых, потребляемых человечеством, и в два с лишним раза больше массы воды, выпиваемой в год почти 8 миллиардами жителей планеты. Совершенно очевидно, что заместить такую массу невозможно с помощью целей, которые установили правительства, ориентируясь на годы, оканчивающиеся на цифры 5 или 0. И относительно высокая доля ископаемых углеводородов в энергобалансе, и масштаб нашей зависимости от них делают невозможной любую быструю замену. Это не предвзятое личное мнение, обусловленное плохим знанием глобальной энергетической системы, а логичный вывод, основанный на технических и экономических реалиях.

В отличие от поспешных политических заявлений, популярных в последнее время, эти реалии учтены во всех тщательно разработанных долгосрочных сценариях энергоснабжения. Сценарий заявленной политики, опубликованный Международным энергетическим агентством (МЭА) в 2020 г., предусматривает снижение доли ископаемого топлива в мировом энергетическом балансе с 80 % в 2019 г. до 72 % в 2040 г., тогда как сценарий устойчивого развития МЭА (на данный момент наиболее агрессивный сценарий декарбонизации, предусматривающий ее существенное ускорение во всемирном масштабе) предполагает снижение доли ископаемого топлива в 2040 г. до 56 % — маловероятно, что такая большая доля будет сведена к нулю всего за одно десятилетие[84].

Не подлежит сомнению, что развитый мир — благодаря богатству, техническим возможностям, высокому уровню потребления на душу населения и высокому уровню загрязнения — может предпринять впечатляющие и относительно быстрые меры для декарбонизации (попросту говоря, просто потреблять меньше энергии в любом ее виде). Но этот вариант не подходит для 5 миллиардов человек, которые потребляют в разы меньше энергии, чем в развитых странах, и которым нужен аммиак для повышения урожайности полей, чтобы кормить растущее население, а также сталь, цемент и пластик, чтобы строить жизненно важную инфраструктуру. Мы должны действовать так, чтобы неуклонно снижать нашу зависимость от видов энергии, создавших современный мир. Нам до сих пор неизвестны подробности будущего перехода, но одно совершенно ясно: это не будет (и не может быть) ни внезапный отказ от ископаемых углеводородов, ни даже быстрый спад потребления — только постепенное снижение[85].

2

Производство продуктов питания

Мы едим ископаемое топливо

Обеспечение достаточного количества и разнообразия пищи — основа выживания для любого вида. В процессе долгой эволюции наши человекоподобные предки приобрели важные преимущества — прямохождение, передвижение на двух ногах и относительно большой мозг, — что выгодно отличало их от обезьяноподобных предков. Это сочетание позволило им успешнее искать падаль, собирать растения и охотиться на мелких животных.

Первые гоминиды использовали простейшие каменные орудия (рубила, скребки), которыми было удобно разделывать туши животных, но у них не было приспособлений, которые помогают охотиться. Они могли без труда убить раненое или больное животное, а также мелких и не отличающихся проворством млекопитающих, но большую часть мяса крупной добычи наши предки отбирали у диких хищников[86]. Появление длинных дротиков, топоров с рукоятью, луков со стрелами, плетеных сетей, корзин и удочек позволило человеку охотиться на самые разные виды животных. Некоторые группы — в частности, охотники на мамонтов в эпоху верхнего палеолита (она закончилась приблизительно 12 тысяч лет назад) — научились убивать крупных животных, а жители прибрежных районов стали искусными рыбаками, некоторые даже выходили в море на лодках и убивали мелких китов в период их миграции.

Переход от кочевого образа жизни (охоты и собирательства) к оседлому, чему способствовало появление земледелия и одомашнивание нескольких видов млекопитающих и птиц, сделал снабжение продовольствием более предсказуемым, но все еще не слишком надежным, в результате чего стало возможным поддерживать большую плотность популяции, чем в более ранних группах людей, хотя качество питания не сильно изменилось. При охоте и собирательстве в засушливой местности могла потребоваться площадь более 100 квадратных километров, чтобы прокормить одну семью. Для современных жителей Лондона это расстояние от Букингемского дворца до Собачьего острова, а для жителей Нью-Йорка — от оконечности Манхэттена до середины Центрального парка. Приходилось преодолевать слишком большое расстояние, чтобы просто выжить.

В регионах с более благоприятным климатом плотность населения могла увеличиваться до 2–3 человек на 100 гектаров (по площади эквивалентно 140 стандартным футбольным полям)[87]. Единственными сообществами собирателей с высокой плотностью населения были группы прибрежных жителей (в частности, на Северо-Западном побережье Тихого океана), имевшие доступ к ежегодным миграциям рыбы и возможность охотиться на морских млекопитающих: надежный источник богатой белками и жиром пищи позволил некоторым группам перейти к оседлому образу жизни в больших деревянных общинных домах, а также оставлял свободное время для вырезания необыкновенных тотемных столбов. В отличие от них, у первых земледельцев, выращивавших недавно окультуренные растения, один гектар обрабатываемой почвы мог прокормить лишь одного человека.

Охотники и собиратели могли добывать разные виды животных и растений, но у первых земледельцев выбор был невелик: их рацион, преимущественно растительный, состоял из нескольких основных культур (пшеница, ячмень, рис, кукуруза, бобовые, картофель). Тем не менее эти сельскохозяйственные культуры позволяли поддерживать плотность населения на два или три порядка больше, чем у охотников и собирателей. В Древнем Египте плотность населения выросла от 1,3 человека на гектар обрабатываемой земли в додинастическом периоде (до 3150 г. до н. э.) до приблизительно 2,5 человека на гектар 3500 лет спустя, когда страна стала провинцией Римской империи[88]. То есть, чтобы прокормить одного человека, требовалось 4000 квадратных метров обрабатываемой земли — шесть теннисных кортов. Но такая высокая урожайность (благодаря регулярному ежегодному разливу Нила) была исключением.

Со временем, очень медленно и постепенно, доиндустриальный уровень производства продуктов питания повышался, но показатель в 3 человека на гектар был достигнут только в XVI в. и только в некоторых регионах Китая с интенсивным земледелием; в Европе он оставался ниже 2 человек на гектар. Эта стагнация — или очень медленный рост — производства продуктов питания в долгую доиндустриальную эпоху означала, что лишь несколько поколений отделяют нас от тех времен, когда от забот о пропитании была избавлена лишь узкая прослойка элиты. Даже в редкие годы высоких урожаев рацион людей был однообразным, а недоедание и неполноценное питание оставались распространенным явлением. Но урожай мог быть плохим, а поля часто уничтожались в результате войн, что регулярно приводило к голоду. В результате ни одно из достижений последнего времени — увеличение мобильности или увеличение личного имущества — не имело такого значения, как наша способность производить год за годом достаточное количество пищи. Сейчас в богатых странах и в странах со средними доходами населения люди больше беспокоятся о том, что (и сколько) нужно есть, чтобы поддерживать и улучшать свое здоровье и увеличивать продолжительность жизни, а не о том, чтобы не умереть от голода.

В наше время все еще остается много детей, подростков и взрослых, особенно в африканских странах южнее Сахары, которые регулярно недоедают, но за последние три поколения их количество значительно уменьшилось — с большинства населения мира до менее 10 %. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), во всем мире доля людей, которые недоедают, уменьшилась с 65 % в 1950 г. до 25 % в 1970 г. и до приблизительно 15 % в 2000 г. Процесс продолжается (с колебаниями, вызванными природными катастрофами или войнами в отдельных странах и регионах), и в 2019 г. этот показатель снизился до 8,9 % — то есть растущее производство продуктов питания привело к тому, что если в 1950 г. недоедали 2 из 3 человек, то в 2011 г. — 1 из 11[89].

Это впечатляющее достижение становится еще очевиднее, если принять во внимание значительный рост населения нашей планеты, с 2,5 миллиарда человек в 1950 г. до 7,7 миллиарда в 2019 г. Резкое уменьшение количества недоедающих означает, что в 1950 г. мир мог обеспечить достаточным количеством продовольствия около 890 миллионов человек, а в 2019 г. это число превысило 7 миллиардов — почти восьмикратный рост в абсолютных цифрах!

Чем объяснить такие впечатляющие достижения? Сказать, что причина в повышении урожайности, было бы банально. Объяснение, что такой рост производства продуктов питания вызван сочетанием более урожайных сортов, механизации сельского хозяйства, применения удобрений, ирригации и защиты растений, — подчеркивает важные изменения составляющих, но упускает главное. Современное производство продуктов питания, будь то выращивание зерновых или рыболовство, представляет собой странный гибрид, зависящий от двух разных видов энергии. Первый и самый очевидный — это солнце. Но нам также не обойтись без ископаемого топлива и электричества, которое производится людьми.

На просьбу привести примеры нашей зависимости от ископаемого топлива жители холодных регионов Европы и Северной Америки в первую очередь вспоминают о газе, используемом для обогрева домов. Во всем мире люди говорят также о сжигании жидкого топлива, на котором работает почти весь транспорт, но больше всего наш мир зависит (и это вопрос жизни и смерти) от прямого и косвенного использования ископаемого топлива при производстве продуктов питания. Непосредственное использование — это жидкое топливо для всей сельскохозяйственной техники (в основном тракторов, комбайнов и других уборочных машин), транспорта для перевозки урожая с полей на склады и предприятия переработки, а также насосов, использующихся для орошения. Косвенное использование гораздо шире — необходимо учесть топливо и электричество, расходуемое на производство сельскохозяйственной техники, удобрений и агрохимикатов (гербицидов, инсектицидов, фунгицидов) и других товаров, от стеклянных и пластиковых панелей для теплиц до приборов спутниковой навигации, обеспечивающих системы точного земледелия.

Основной вид преобразования энергии для получения пищи остался прежним: как и раньше, мы едим — либо непосредственно в растительной пище, либо косвенно в животной — продукты фотосинтеза, самого главного вида преобразования энергии, источником которой является солнечное излучение. Изменилось другое — интенсивность нашего растениеводства и животноводства. Мы умеем производить нужное количество продуктов питания, причем в высшей степени предсказуемо, не увеличивая потребление ископаемого топлива и электричества. Без этих антропогенных источников энергии мы не смогли бы снабдить 90 % человечества полноценным питанием и уменьшить долю недоедающего населения до такой большой степени, одновременно сократив площадь сельскохозяйственных земель, необходимую для того, чтобы прокормить одного человека.

Сельское хозяйство — выращивание растений для питания людей и на корм домашнему скоту — должно получать энергию от солнечного излучения, в частности от синей и красной частей видимого спектра[90]. Хлорофиллы и каротиноиды, чувствительные к свету молекулы в клетках растений, поглощают свет с этими длинами волн и используют его энергию для фотосинтеза, череды химических реакций, соединяющих углекислый газ, содержащийся в атмосфере, с водой, а также с небольшим количеством других элементов, в частности азотом и фосфором, для получения новой растительной массы — зерна, бобовых, корнеплодов, масличных растений и сахарной свеклы. Часть собранного урожая используется как корм для домашних животных при производстве мяса, молока и яиц; кроме того, источником животной пищи служат млекопитающие, пасущиеся на лугах, и морские животные, основой существования которых является фитопланктон, доминирующая растительная масса, созданная фотосинтезом водных растений[91].

Так было всегда с зарождения оседлого земледелия приблизительно 10 тысяч лет назад, но двести лет назад появление видов энергии, не связанных с солнцем, начало влиять на производство зерновых, а впоследствии и на добычу морских животных. Поначалу это влияние было незначительным, а заметным стало только в первых десятилетиях XX в.

Чтобы проследить за траекторией этого эпохального сдвига, мы подробно рассмотрим производство пшеницы в Америке на протяжении двух последних столетий. Но с таким же успехом я мог бы выбрать производство пшеницы в Англии или Франции, производство риса в Китае или Японии. Усовершенствование сельского хозяйства на возделываемых землях Северной Америки, Западной Европы и Восточной Азии происходило в разное время, но в сравнительной последовательности, основанной на данных из США, нет ничего уникального.

Три долины, два столетия

Начнем с долины Дженеси к западу от Нью-Йорка в 1801 г. Новой республике было всего 26 лет, но американские фермеры выращивали хлеб уже не совсем так, как их предки до эмиграции из Англии в Британскую Северную Америку несколько поколений назад; но в целом их методы не слишком отличались от тех, которые использовали в Древнем Египте 2 тысячи лет назад.

Процесс начинался с двух быков, впряженных в деревянный плуг, режущая кромка которого была усилена железной пластиной. Семена, сохраненные от предыдущего урожая, разбрасывались руками, а затем закапывались в землю с помощью тяжелой бороны. Засев одного гектара требовал 27 человеко-часов[92]. Но самая тяжелая работы была еще впереди. Урожай срезали серпами, колосья собирали и вручную связывали в снопы, которые устанавливали вертикально (в копны или стога) и оставляли сушиться. Затем снопы переносили в амбар и молотили, ударяя снопами о твердый пол; солому собирали, а зерно веяли (отделяли от мякины), взвешивали и загружали в мешки. Сбор урожая с одного гектара требовал не менее 120 человеко-часов.

На полный цикл производства зерна с 1 гектара тратилось около 150 часов ручного труда и около 70 часов работы быков. Урожайность составляла всего лишь 1 тонну с гектара, причем не меньше 10 % собранного зерна следовало отложить для посева на следующий год. В среднем для производства килограмма пшеницы требовалось 10 минут ручного труда, и из этого количества цельносмолотого зерна получалось 1,6 килограмма (две буханки) хлеба. Это тяжелый, медленный и неэффективный процесс — но для него не требуется никакой энергии, кроме солнечного излучения: выращенный урожай дает еду людям и корм животным, деревья дают древесину, топливо для приготовления пищи и обогрева, а также ее используют для получения древесного угля, необходимого для выплавки железа из руды и производства мелких металлических изделий, таких как пластины для плуга, серпы, косы, ножи и обода для деревянных колес. Выражаясь современным языком, этот тип сельского хозяйства не использует невозобновляемую энергию (ископаемое топливо) и требует минимума невозобновляемых материалов (железных деталей, камней для жерновов), а и выращивание урожая, и производство материалов основано только на возобновляемой энергии в виде мускульной силы человека и животных.

По прошествии столетия, в 1901 г., большую часть пшеницы выращивали на Великих Равнинах, и поэтому мы перемещаемся в долину Красной реки на востоке штата Северная Дакота. За два последних поколения заселение и индустриализация Великих Равнин значительно ускорились, и, хотя при выращивании пшеницы все еще используются тягловые животные, крупные фермы Дакоты уже в значительной степени механизированы. Упряжки из четырех лошадей тянут многолемешные стальные плуги и бороны, для посадки используются механические сеялки, механические устройства срезают колосья и связывают их в снопы, но копны по-прежнему складывают вручную. Снопы собирают и загружают в молотилки, приводимые в действие паровыми двигателями, а затем зерно отправляют в элеваторы. Весь процесс сбора урожая занимает около 22 часов на один гектар, примерно в семь раз меньше, чем в 1801 г.[93]. При таком экстенсивном развитии увеличивались посевные площади, но урожаи оставались низкими, на уровне 1 тонны на гектар, хотя для получения одного килограмма зерна теперь требовалось лишь около 1,5 минуты ручного труда людей (по сравнению с 10 минутами в 1801 г.), а 37 часов работы тягловых животных на гектар добавляли к этому времени еще 2 минуты.

Это была новая, гибридная разновидность сельского хозяйства, когда незаменимая солнечная энергия дополняется невозобновляемой энергией, получаемой в основном из угля. В новой системе труд людей заменялся трудом животных, а рабочим лошадям (и мулам на американском юге) требовался корм в виде зерна (в основном овса), а также травы и сена. Увеличение их поголовья существенно влияло на производство зерна в стране: приблизительно четверть сельскохозяйственных земель в Америке были заняты под фуражные культуры для тягловых животных[94].

Высокопродуктивное сельское хозяйство стало возможным благодаря растущему использованию энергии ископаемого топлива. Уголь перерабатывали в металлургический кокс, с помощью которого выплавляли чугун, который, в свою очередь, превращался в сталь в мартеновских печах (см. главу 3). Сталь была необходима для сельскохозяйственной техники, а также для производства паровых двигателей, рельсов, вагонов, локомотивов и судов. На угле также работали паровые двигатели, и он являлся источником тепла и электричества, требующихся для производства плугов, буров, уборочных приспособлений (а также первых комбайнов), вагонов и силосных башен, для работы железнодорожного и морского транспорта, доставлявшего зерно конечному потребителю. Появились первые неорганические удобрения — нитраты, импортируемые из Чили, и фосфаты из Флориды.

В 2021 г. лидером по производству пшеницы стал штат Канзас, и поэтому мы перемещаемся в долину реки Арканзас. В этом сердце пшеничного края Америки фермы теперь в 3 или 4 раза крупнее, чем были 100 лет назад[95], и при этом большую часть полевых работ выполняют один или два человека, управляющие сельскохозяйственными механизмами. Министерство сельского хозяйства США прекратило подсчет поголовья тягловых животных в 1961 г., и в настоящее время полевые работы выполняют мощные тракторы — многие модели имеют мощность более 400 лошадиных сил и снабжены восемью гигантскими колесами — трактора тянут за собой разнообразные агрегаты, от стальных плугов (с большим числом лемехов) до сеялок и подкормщиков[96].

Семена поставляют специализированные фирмы, а ростки получают оптимальное количество неорганических удобрений — в первую очередь много азота в виде аммиака или мочевины, — а также целенаправленно защищаются от насекомых, грибка и сорняков. Жатва с одновременным обмолотом выполняется большими комбайнами, которые насыпают зерно непосредственно в грузовики для перевозки на элеваторы и продажи по всей стране или транспортировки в Азию или Африку. Теперь производство пшеницы требует всего 2 человеко-часа на гектар (по сравнению со 150 в 1801 г.), а урожайность составляет от 3 до 5 тонн с гектара — при пересчете на трудозатраты это менее двух секунд на килограмм зерна[97].

Сегодня многие с восхищением говорят о совершенствовании современных компьютеров («огромная скорость обработки данных») или телекоммуникации («гораздо быстрее») — а как насчет урожайности? За двести лет трудозатраты на производство одного килограмма американской пшеницы уменьшились с 10 минут до менее 2 секунд. Именно так на самом деле функционирует наш мир. Как уже упоминалось выше, аналогичные расчеты снижения трудоемкости, повышения урожайности и роста эффективности можно выполнить для китайского или индийского риса. Временные рамки будут другими, но результаты похожими.

Большинство достойных восхищения и действительно замечательных достижений, полностью изменивших промышленность, транспорт, связь и повседневную жизнь, были бы невозможны, если бы 80 % людей по-прежнему жили в сельской местности, обеспечивая себя куском хлеба (в 1800 г. доля сельского населения в Америке составляла 83 %) или чашкой риса (в Японии в 1800 г. в деревнях жили почти 90 % населения). Путь к современному миру начался с недорогих стальных плугов и неорганических удобрений, и нам стоит немного углубиться в этот вопрос, чтобы объяснить их незаменимый вклад в развитие общества, который наша сытая цивилизация принимает как данность.

Во что это обходится

У доиндустриального сельского хозяйства, основанного на мускульной силе человека и животных и использовавшего простые деревянные и железные орудия, был единственный источник энергии — солнце. Сегодня, как и всегда, сельское хозяйство основано на фотосинтезе под действием солнечных лучей, но высокие урожаи, получаемые с минимальными затратами труда и, следовательно, с беспрецедентно низкими затратами, были бы невозможны без прямого и косвенного поступления энергии от ископаемых источников. Часть этой антропогенной энергии имеет форму электричества, которое может генерироваться из угля, природного газа или возобновляемых источников, но большая ее часть — это жидкие и газообразные углеводороды в виде автомобильного топлива и сырья.

Механизмы потребляют энергию ископаемого топлива непосредственно как дизель или бензин для сельскохозяйственных работ, в том числе выкачивания из скважин воды для орошения, сбора и сушки урожая, его транспортировки внутри страны на грузовиках, поездах и баржах, а также экспорта в другие страны в трюмах гигантских сухогрузов. Косвенное использование энергии для изготовления этих машин носит более сложный характер, поскольку ископаемое топливо и электричество необходимы не только для производства стали, резины, пластика, стекла и электроники, но также для сборки тракторов, навесных орудий, комбайнов и грузовиков, строительства сушилок и элеваторов[98].

Но энергия, необходимая для производства и работы сельскохозяйственной техники, не идет ни в какое сравнение с энергией, которая тратится на производство агрохимикатов. Современному сельскому хозяйству требуются фунгициды и инсектициды для уменьшения потерь, а также гербициды, чтобы сорняки не конкурировали с выращиваемыми культурами за питательные вещества и воду. Все это чрезвычайно энергоемкие продукты, но их используют в относительно небольших количествах (доли килограмма на гектар)[99]. В отличие от них удобрения, содержащие три очень важных для растений макроэлемента — азот, фосфор и калий, — требуют меньше энергии на единицу конечного продукта, но для обеспечения высоких урожаев вносятся в больших количествах[100].

Дешевле всего обходится производство калия — для этого нужно лишь извлечь калийную соль (KCl) из подземных шахт или открытых разрезов. Производство фосфорных удобрений начинается с добычи фосфатов, после чего они подвергаются обработке для получения синтетических суперфосфатных соединений. Исходным компонентом для всех синтетических азотных удобрений служит аммиак. Для получения высоких урожаев пшеницы и риса, а также многих овощей требуется более 100 (иногда до 200) килограммов азотных удобрений на гектар, и такой высокий спрос на них привел к тому, что синтез азотных удобрений — это самые важные косвенные энергозатраты в современном сельском хозяйстве[101].

Азот требуется в таких больших количествах потому, что он содержится в любой живой клетке: в хлорофилле, отвечающем за фотосинтез, в нуклеиновых кислотах ДНК и РНК, содержащих и обрабатывающих генетическую информацию, а также в аминокислотах, из которых состоят белки, необходимые для роста и функционирования тканей организма. Запасы азота практически неисчерпаемы — он составляет почти 80 % атмосферы, и мы буквально плаваем в нем — и тем не менее он остается главным ограничивающим фактором и урожайности, и роста численности населения. Это один из главных парадоксов биосферы, но объяснить его просто: азот в атмосфере присутствует в виде инертной молекулы (N 2), и лишь небольшое количество естественных процессов способно разорвать связь между двумя атомами азота, чтобы в результате появилось вещество, пригодное для образования активных веществ[102].

На это способна молния: в результате ее воздействия образуется окись азота, которая растворяется в дожде и образует нитраты, которые сверху удобряют леса, поля и луга, — но совершенно очевидно, что этого количества, образующегося естественным путем, не хватит для выращивания урожая, достаточного для того, чтобы прокормить 8 миллиардов человек. То, что делает молния с помощью огромных температур и давления, фермент нитрогеназа может делать при нормальных условиях; его вырабатывают бактерии, живущие в корнях бобовых растений (а также некоторых деревьев) или в почве. Бактерия в корнях бобовых растений выполняет большую часть работы по естественному связыванию азота — то есть расщепляет нейтральную молекулу N 2 и встраивает азот в молекулу аммиака (NH_3), чрезвычайно активного вещества, которое легко превращается в растворимые нитраты, тем самым обеспечивая потребность растений в азоте в обмен на органические кислоты, синтезируемые растениями.

В результате продовольственные бобовые культуры, в том числе соя, бобы, горох, фасоль и арахис, способны сами себя обеспечивать азотом — точно так же, как запашные культуры, относящиеся к семейству бобовых, в частности люцерна, клевер и вика. Но ни зерновые, ни масличные культуры (за исключением сои и арахиса), ни корнеплоды этого делать не могут. Единственный способ извлечь для них пользу из свойства бобовых связывать азот — чередовать их с люцерной, клевером или викой, то есть выращивать бобовые, а затем запахивать их, насыщая почву активным азотом, который будет использоваться высаженными на этом же поле пшеницей, рисом или картофелем[103]. В традиционном сельском хозяйстве единственная альтернатива бобовым — собирать отходы жизнедеятельности человека и животных и удобрять ими почву. Но это заведомо трудоемкий и неэффективный способ внесения питательных веществ. Содержание азота в этих отходах низкое, и к тому же он интенсивно улетучивается при испарении жидкости (отсюда чрезвычайно сильный запах аммиака от навоза).

В доиндустриальном сельском хозяйстве отходы приходилось собирать в городах и деревнях, ферментировать в кучах или ямах и из-за низкого содержания азота вносить на поля в огромных количествах — обычно 10 тонн на гектар, но иногда до 30 тонн (что по массе эквивалентно 25–30 маленьким европейским автомобилям), чтобы обеспечить посевы необходимым количеством азота. Неудивительно, что в традиционном сельском хозяйстве это была самая трудоемкая операция, на которую уходило от пятой части до трети всего затрачиваемого времени. Переработка органических отходов не относится к числу тем, к которым обращались знаменитые писатели, но Эмиль Золя, всегда остававшийся реалистом, оценил ее значение, когда описывал молодого парижского художника Клода, который «питал симпатию к навозу». Клод вызвался сбросить в навозную яму «комья рыночной грязи, отбросы, упавшие с гигантского стола рынка, продолжали жизнь, возвращаясь туда, где выросли эти овощи… Все это вновь обретало жизнь, превращаясь в великолепные плоды, чтобы снова красоваться на тротуарах у рынка. Париж все превращал в тлен, все возвращал земле, которая, не зная устали, возрождала то, что уничтожала смерть»[104].

Но сколько труда нужно было в это вложить! Эту большую азотную преграду высокой урожайности преодолели только в XIX в. после начала добычи и экспорта чилийских нитратов, первых неорганических азотных удобрений. Затем она окончательно была снята изобретением синтеза аммиака Фрицем Габером в 1909 г. и последующей быстрой коммерциализацией процесса (первая партия аммиака была поставлена в 1913 г.), однако производство росло медленно, и широкое применение азотных удобрений началось только после Второй мировой войны[105]. Новые высокоурожайные сорта пшеницы и риса, появившиеся в 1960-х гг., не могли в полной мере проявить свой потенциал без синтетических азотных удобрений. А серьезные изменения в сельском хозяйстве, получившие название «зеленой революции», не могли произойти без этого сочетания урожайных сортов и применения азотных удобрений[106].

С 1970-х гг. синтез азотных удобрений, вне всякого сомнения, лидирует среди получателей энергии в сельском хозяйстве, но истинный масштаб этой зависимости становится понятен только при тщательном подсчете энергии, необходимой для производства самых распространенных продуктов питания. В качестве примера я выбрал три продукта, руководствуясь их доминирующей ролью в рационе. Во-первых, это хлеб, который на протяжении нескольких тысячелетий был главным пищевым продуктом европейской цивилизации. С учетом религиозных ограничений на употребление в пищу свинины и говядины, единственным универсальным мясом на протяжении многих веков оставалась курятина. Что касается овощей, то больше всего в мире выращивают томатов (хотя с точки зрения ботаники это ягода), причем не только в открытом грунте, но все чаще в пластиковых или стеклянных теплицах.

У каждого из этих продуктов своя роль в нашем рационе (хлеб обеспечивает нас углеводами, курятина — качественными белками, а в томатах велико содержание витамина С), но ни один из них не может производиться в таких количествах и так дешево без интенсивного использования ископаемого топлива. В конечном итоге производство продуктов питания коренным образом изменится, но в настоящее время — и в обозримом будущем — мы не можем накормить мир без использования ископаемого топлива.

Затраты энергии на производство хлеба, курятины и томатов

Учитывая огромное разнообразие сортов хлеба, я ограничусь лишь несколькими его разновидностями из дрожжевого теста, широко представленными в рационе европейцев и в настоящее время доступными во всем мире, от Западной Африки («заморская территория» французского багета) до Японии (где в любом крупном супермаркете есть французская и немецкая выпечка). Мы начнем с пшеницы, и, к счастью, тут у нас нет недостатка в исследованиях, где делается попытка подсчитать все топливо и электричество в расчете на один гектар или на единицу урожая, и сравним получившиеся величины для разных зерновых[107]. Выращивание зерна наименее энергозатратно по сравнению с другими продуктами питания, но как мы вскоре убедимся, оно все равно требует на удивление много энергии.

В США эффективное выращивание пшеницы на обширных неорошаемых полях Великих Равнин требует лишь около 4 мегаджоулей на килограмм зерна. Большая часть этой энергии приходится на дизельное топливо, полученное из сырой нефти, и поэтому сравнение будет более наглядным в его эквиваленте, чем в стандартных единицах энергии (джоулях)[108]. Более того, гораздо легче представить эти энергозатраты, если выразить потребность в дизельном топливе как объем на единицу съедобного продукта (1 килограмм, 1 буханка хлеба или 1 порция).

Энергоемкость дизельного топлива составляет 369 мегаджоулей на литр, и следовательно, для производства пшеницы на Великих Равнинах требуется почти 100 миллилитров (1 децилитр, или 0,1 литра) дизельного топлива на килограмм — чуть меньше половины чашки, распространенной в США меры измерения объема жидкости[109]. Я буду использовать эквивалент объема дизельного топлива, чтобы показать, сколько энергии вложено в производство того или иного продукта питания.

Возьмем простой дрожжевой хлеб, один из главных пищевых продуктов европейской цивилизации: он состоит из муки, воды и соли. Для получения килограмма такого хлеба требуется приблизительно 580 граммов муки, 410 граммов воды и 10 граммов соли[110]. Обмолот — то есть удаление отрубей, или внешней оболочки, — уменьшает массу обмолоченного зерна приблизительно на 25 % (коэффициент извлечения муки составляет 72–76 %)[111]. Это означает, что для получения 580 граммов хлебопекарной муки мы должны взять 800 граммов цельной пшеницы, производство которой требует энергии, эквивалентной 80 миллиграммам дизельного топлива.

Энергозатраты на обмолот и помол зерна для получения пшеничной муки составляют около 50 мл/кг, а опубликованные данные для масштабного хлебопекарного производства на современных предприятиях — использующих природный газ и электричество — указывают на энергетический эквивалент порядка 100–200 мл/кг[112]. Таким образом, выращивание зерна, помол и выпечка 1 килограмма дрожжевого хлеба требует затрат энергии, эквивалентных как минимум 250 миллилитрам дизельного топлива — чуть больше, чем американская мерная чашка. Для стандартного багета (250 граммов) эквивалент затраченной энергии содержится примерно в 2 столовых ложках дизельного топлива, а для большого немецкого Bauernbrot (2 килограмма) — в двух чашках (для хлеба из цельносмолотого зерна немного меньше).

В реальности затраты ископаемого топлива еще больше, поскольку лишь небольшая часть хлеба выпекается на месте. Даже во Франции мелкие boulangeries постепенно исчезают и багеты доставляются в булочные из крупных пекарен: экономия энергии за счет эффективности массового производства сводится на нет увеличением энергозатрат на транспортировку, и общие затраты энергии (от выращивания пшеницы и помола до выпечки хлеба на крупных хлебозаводах и доставки потребителям) могут достигать эквивалента 600 миллилитров дизельного топлива на килограмм!

Но, если вам кажется, что отношение (5:1) массы съедобного продукта к затраченной энергии слишком велико (на 1 килограмм хлеба требуется эквивалент 210 граммов дизельного топлива), вспомните, о чем я уже предупреждал: даже после обработки и превращения в наш любимый продукт зерно остается на нижней ступени лестницы энергозатрат. А каковы будут последствия, если мы последуем сомнительным рекомендациям некоторых популярных диетологов и перейдем на так называемую «палеолитическую диету», то есть откажемся от зерновых и будем употреблять в пищу только мясо, рыбу, овощи и фрукты?

Я не стану подсчитывать энергозатраты на производство говядины (в последнее время это мясо подвергалось серьезной критике), а попробую оценить энергоемкость наиболее эффективного производства мяса — выращивания бройлеров в огромных птичниках, получившее название интенсивного откорма по замкнутому циклу (CAFO). Для кур это означает содержание и откорм тысяч птиц в длинных прямоугольных сооружениях, где они содержатся в тесноте и полутьме (освещение эквивалентно лунной ночи); их откармливают приблизительно семь недель, а затем отправляют на бойню[113]. Министерство сельского хозяйства США публикует ежегодную статистику эффективности откорма домашних животных, и за пять последних десятилетий этот показатель (кормовые единицы в зерновом эквиваленте на единицу живого веса) показывает слабую тенденцию к уменьшению для говядины и свинины и резкое падение для кур[114].

В 1950 г. для получения единицы живого веса бройлера требовалось 3 кормовые единицы, а в настоящее время — всего 1,82, что приблизительно в три раза меньше, чем для свиней и в семь раз меньше, чем для крупного рогатого скота[115]. Очевидно, что перья и кости в птице не едят, и поправка на массу съедобной части (60 % от массы курицы) дает минимальное соотношение корма к мясу в 3:1. То есть для выращивания одной американской курицы (в настоящее время масса съедобной части бройлера составляет в среднем 1 килограмм) требуется 3 килограмма зерновых кормов[116]. Интенсивное земледелие на неорошаемых полях дает высокие урожаи и отличается относительно низкими энергозатратами — эквивалентными 50 миллилитрам дизельного топлива на килограмм зерна, — но орошаемое земледелие может требовать в два раза больше энергии, а урожайность зерновых и эффективность откорма птицы в других странах ниже, чем в США. В результате только энергозатраты на откорм могут варьироваться от 150 мл дизельного топлива на килограмм съедобной части до 750 мл/кг.

Дополнительные энергозатраты обусловлены масштабной международной торговлей кормами: в ней доминируют поставки американской кукурузы и сои, а также бразильской сои. Выращивание сои в Бразилии требует эквивалента 100 миллилитров дизельного топлива на килограмм зерна, но доставка урожая с полей в порты, а затем транспортировка морем в Европу удваивает эту цифру[117]. Выращивание бройлеров до убойного веса также требует энергии на отопление, кондиционирование воздуха и обслуживание птичников, обеспечение водой и опилками, а также удаление и компостирование помета. Эти затраты в разных регионах могут сильно разниться (в первую очередь, из-за необходимости охлаждения воздуха летом и отопления зимой), а в сочетании с энергозатратами на доставку кормов общий результат может отличаться в несколько раз — от 50 до 300 миллилитров на килограмм съедобной части[118].

Таким образом, наиболее консервативная оценка энергозатрат на откорм и выращивание птицы — это эквивалент 200 миллилитров дизельного топлива на килограмм мяса; максимальная величина может достигать 1 литра. Если добавить энергию, необходимую для забоя и обработки птицы (в настоящее время мясо кур продается преимущественно частями, а не целыми тушками бройлеров), розничной продажи, хранения в домашнем холодильнике и приготовления пищи, то общие затраты энергии для получения килограмма жареной курятины на тарелке составляют не менее 300–350 миллилитров сырой нефти — это примерно половина бутылки вина (а для наименее эффективных производителей — больше литра).

Минимальное значение 300–350 миллилитров на килограмм — это очень хороший показатель, сравнимый с 210–250 мл/кг для хлеба, что отражается в относительно доступной цене на курятину: в городах США средняя цена килограмма белого хлеба лишь на 5 % ниже, чем средняя цена килограмма куриной тушки (а хлеб из цельносмолотого зерна дороже на 35 %!), а во Франции килограмм стандартной куриной тушки стоит приблизительно на 25 % дороже килограмма хлеба[119]. Это помогает объяснить, почему курятина быстро стала преобладающим мясом во всех странах Запада (в мировом масштабе лидирует свинина благодаря огромному спросу в Китае).

Поскольку веганы ратуют за растительный рацион, а средства массовой информации все чаще рассказывают о вреде животноводства для окружающей среды, может создаться впечатление, что энергозатраты на выращивание и продажу овощей еще ниже, чем на производство куриного мяса. Это глубокое заблуждение. В действительности все ровно наоборот, и самый яркий пример, иллюстрирующий этот факт, — тщательный подсчет на удивление высоких затрат энергии для выращивания томатов. У этого овоща масса достоинств — красивый цвет, разнообразие форм, гладкая кожица, сочная мякоть. С точки зрения ботаники томат является ягодой — это плод Lycopersicon esculentum, небольшого растения родом из Центральной и Южной Америки, которое стало известно в остальном мире в эпоху первых трансатлантических путешествий европейцев, но для его широкого распространения потребовалось несколько поколений[120]. Томаты можно есть просто так, добавлять в суп, фаршировать, запекать, нарезать, варить, использовать для приготовления соусов, класть в самые разные салаты и блюда, подвергающиеся кулинарной обработке. Теперь это любимый овощ всего мира, от родных Мексики и Перу до Испании, Италии, Индии и Китая (ныне крупнейшего производителя).

Диетологи превозносят томаты за высокое содержание витамина С: действительно, крупный помидор (200 граммов) может обеспечить две трети рекомендуемой суточной нормы потребления для взрослого человека[121]. Но томаты, как и все остальные свежие и сочные ягоды, едят не ради содержащейся в них энергии; это всего лишь красивый сосуд для воды, которая составляет 95 % его массы. Остальное — это преимущественно углеводы, немного белка и слабый намек на жиры.

Томаты можно выращивать в любом климате с 90 днями теплой погоды, в том числе на террасе приморской дачи под Стокгольмом или в саду среди Канадских прерий (в обоих случаях рассаду высаживают в помещении). Другое дело — коммерческое производство. Выращивание томатов, как и большинства фруктов и овощей, потребляемых в современном обществе, является узкоспециализированным делом, и большинство сортов, продающихся в супермаркетах Северной Америки и Европы, поступают туда лишь из небольшого количества регионов. В США это Калифорния, в Европе — Италия и Испания. Для повышения урожаев, улучшения качества и снижения энергозатрат томаты все чаще выращивают в покрытых пластиком теплицах — не только в Канаде и Нидерландах, но также в Мексике, Китае, Испании и Италии.

Это возвращает нас к ископаемому топливу и электричеству. Пластик — это менее дорогая альтернатива для строительства больших теплиц, но выращивание томатов также требует пластиковых зажимов, кольев и желобов. Там, где томаты растут на открытом воздухе, пластиковыми листами накрывают почву, чтобы предотвратить испарение воды и рост сорняков. Для синтеза пластика нужны углеводороды (сырая нефть и природный газ) как в качестве сырья, так и источника энергии для производства. Сырьем служит этан и другой сжиженный газ, а также лигроин, получаемый в результате перегонки сырой нефти. Природный газ также используется как топливо при производстве пластика и (о чем уже упоминалось выше) как главное сырье — источник водорода — при синтезе аммиака. Другие углеводороды служат сырьем для производства средств защиты растений (инсектицидов и фунгицидов), поскольку даже в стеклянных или пластиковых теплицах растения страдают от вредителей и разных болезней.

Подсчитать годовые эксплуатационные расходы на выращивание томатов достаточно легко: нужно сложить затраты на семена, удобрения, агрохимикаты, воду, отопление, оплату труда, а также распределить затраты на конструкционные материалы и оборудование — металлические опоры, пластиковое покрытие, стекло, трубы, желоба, нагреватели, — эксплуатируемые больше года. Полный энергетический баланс составить гораздо сложнее. Прямое потребление энергии легко вычисляется с помощью счетов за электричество, а также за покупку бензина и дизеля, но косвенные расходы энергии на производство материалов требуют специальных расчетов и, как правило, некоторых допущений.

Существуют подробные исследования, в которых выполнены такие расчеты: например, синтез, обработка и упаковка 1 килограмма азотного удобрения требуют энергии, эквивалентной 1,5 литра дизельного топлива. Неудивительно, что цифры в этих работах варьируются в широком диапазоне, но в одной из них — вероятно, в самом тщательном исследовании выращивания томатов в обогреваемых и необогреваемых теплицах Америки и Испании — делается вывод, что совокупная энергия составляет 500 миллиграммов дизельного топлива (больше двух чашек) на килограмм чистой продукции для ранних сортов (когда необходим подогрев) и только 150 мл/кг для поздних сортов[122].

Такие высокие энергозатраты отчасти объясняются тем, что тепличные томаты относятся к сельскохозяйственным растениям, которые требуют больше всего удобрений: на единицу площади они получают в 10 раз больше азота (а также фосфора), чем кукуруза, основная зерновая культура Америки[123]. Томатам нужны сера, магний и другие микроэлементы, а также химикаты, защищающие от насекомых и грибка. При тепличном разведении самая большая доля непосредственного расхода энергии приходится на отопление: высокая температура продлевает вегетационный период и повышает качество урожая, но в холодном климате отопление неизбежно становится главным потребителем энергии.

Пластиковые теплицы на юге провинции Альмерия — это самая большая в мире крытая площадь товарного сельскохозяйственного производства: около 40 000 гектаров (квадрат размерами 20 на 20 километров), — хорошо видная на спутниковых снимках (можете сами убедиться, открыв карты Google Earth). Можно также воспользоваться приложением Google Street View, чтобы увидеть эту невероятную картину из низких пластиковых строений. Под этим морем пластика испанцы, а также сезонные работники из Африки ежегодно выращивают (при температуре, зачастую превышающей 40 °C) почти 3 миллиона тонн ранних или несезонных овощей (томаты, перец, стручковую фасоль, цукини, баклажаны, дыни), а также некоторые фрукты; 80 % собранного урожая экспортируется в страны ЕС[124]. На перевозку 13 тонн томатов грузовым транспортом из Альмерии в Стокгольм на расстояние 3745 километров расходуется около 1120 литров дизельного топлива[125]. При пересчете это дает почти 90 миллилитров на килограмм томатов, а транспортировка, хранение, упаковка в региональных оптово-распределительных центрах и доставка в магазин увеличивает этот показатель до почти 130 мл/кг.

Таким образом, продающиеся в скандинавском супермаркете томаты, выращенные в обогреваемых пластиковых теплицах Альмерии, предполагают огромные затраты энергии на выращивание и транспортировку. Суммарный эквивалент энергозатрат на них приближается к 650 мл/кг, или больше пяти столовых ложек (емкостью 14,8 миллилитра) дизельного топлива на среднего размера помидор (125 граммов)! Вы можете без труда — и без всяких отходов — проиллюстрировать эти затраты ископаемого топлива у себя на столе: нарежьте помидор дольками, разложите на тарелке и полейте 5–6 столовыми ложками темного масла (некоторые пищевые масла по цвету похожи на дизельное топливо). Впечатлившись количеством ископаемого топлива, необходимого для производства такого простого продукта, переместите содержимое тарелки в миску, добавьте еще два или три помидора, немного соевого соуса, соль, перец, семена кунжута, а затем насладитесь вкусным салатом из помидоров. Сколько вегетарианцев, нахваливающих салат, знают, сколько на него потрачено ископаемого топлива?

Дизельное топливо и морепродукты

Высокая производительность современного сельского хозяйства сделала охоту на суше (сезонный отстрел некоторых диких млекопитающих и птиц) несущественным источником пищи для богатых обществ. Мясо диких животных, по большей части добытое в результате незаконной охоты, все еще распространено в африканских странах южнее Сахары, но в условиях быстрого роста населения даже там оно перестало быть главным источником животного белка. В отличие от охоты, рыболовство еще никогда не было таким масштабным и интенсивным, как сегодня: огромный флот судов — от больших современных плавучих рыбозаводов до хлипких рыбацких лодок — бороздит Мировой океан в поисках рыбы и ракообразных[126].

Как выяснилось, вылов того, что итальянцы поэтично называют frutti di mare, является наиболее энергозатратным из всех видов производства продуктов питания. Разумеется, не всех морских животных сложно добывать, и вылов многих все еще многочисленных видов не требует длительных экспедиций в удаленные районы южной части Тихого океана. Добыча большого количества пелагической (живущей ближе к поверхности) рыбы, такой как анчоусы, сардины и макрель, требует относительно небольших затрат энергии — косвенных в виде постройки судов и изготовления больших тралов и прямых в виде дизельного топлива для судовых двигателей. Расчеты показывают, что энергозатраты могут быть довольно низкими, всего 100 мл/кг для вылова рыбы — что эквивалентно меньше чем половине чашки дизельного топлива[127].

Если вы хотите употреблять в пищу рыбу с наименьшим возможным углеродным следом, выбирайте сардины. Для всех морепродуктов средний показатель необыкновенно высок — 700 мл/кг (почти полная винная бутылка дизельного топлива), — а максимальный для некоторых креветок и омаров достигает невероятной величины, более 10 л/кг (притом что значительную часть веса составляет несъедобный панцирь!)[128]. Это означает, что всего для двух шпажек с дикими креветками среднего размера (общим весом 100 граммов) может потребоваться от 0,5 до 1 литра дизельного топлива — эквивалент 2–4 чашек.

Но вы можете возразить, что большинство креветок в настоящее время выращивается на специальных фермах, и такое товарное производство должно быть не менее эффективным, чем разведение бройлеров. Увы, это не так, и причина в фундаментальном различии метаболизма. Бройлеры — травоядные животные, и в условиях ограничения подвижности их энергетические затраты ограничены. Поэтому при правильно подобранной растительной пище — в настоящее время это в основном комбикорм из зерна и соевых бобов — они быстро растут. К сожалению, морские животные, которых люди предпочитают употреблять в пищу (лосось, морской окунь, тунец), относятся к хищникам и для роста им нужна богатая белками пища в виде рыбы, а также рыбий жир, получаемый из таких видов рыб, как анчоус, сардина, мойва, сельдь и макрель.

Расширение рыбоводства — в настоящее время общий объем продукции отрасли как пресноводной, так и морской приближается к объему рыбы, выловленной в природной среде (в 2018 г. 82 миллиона тонн, по сравнению с 96 миллионами тонн, полученными от рыболовства), — уменьшило давление на некоторые виды хищных рыб, численность которых сокращалась из-за чрезмерного промысла, но интенсифицировало эксплуатацию более мелких травоядных видов, которые использовались как корм на рыбных фермах[129]. В результате энергозатраты на выращивание средиземноморского морского окуня в садках (ведущими производителями являются Греция и Турция) эквивалентны 2–2,5 литра дизельного топлива на килограмм (приблизительно три винные бутылки) — то есть того же порядка, что на вылов рыбы такого же размера в природной среде.

Нетрудно догадаться, что только разведение травоядных рыб, питающихся водорослями, — в частности, разных видов карповых (самые распространенные — пестрый толстолобик и белый толстолобик, черный амур и белый амур) — имеет низкие энергозатраты, обычно менее 300 мл/кг. Но, если не учитывать запеченного рождественского карпа в Австрии, Чехии, Германии и Польше, эта рыба не пользуется особой популярностью в Европе и почти не имеет спроса в Северной Америке. С другой стороны, всемирная популярность суши привела к резкому повышению спроса на тунца, некоторые виды которого теперь занимают верхние строчки списка исчезающих морских животных.

Таким образом, факты очевидны: производство продуктов питания — основных видов зерна, кудахтающей птицы, любимых овощей или морепродуктов, обладающих высокой питательной ценностью, — все сильнее зависит от ископаемого топлива. Эта реальность обычно игнорируется теми, кто не пытается понять, как на самом деле функционирует наш мир, и кто предсказывает быструю декарбонизацию. Эти люди были бы шокированы, узнав, что ситуацию невозможно изменить легко и быстро: как мы видели в предыдущей главе, наша зависимость от ископаемого топлива повсеместна и масштабна.

Топливо и еда

Некоторые исследования проследили зависимость роста производства продуктов питания от современных видов энергии — по большей части ископаемого топлива — от нулевого в начале XIX в. до недавних значений (меньше 0,25 тонны сырой нефти на гектар в зерновом хозяйстве и в 10 раз больше для теплиц с обогревом)[130]. Вероятно, понять усиление этой зависимости и ее масштаб поможет сравнение: как повлияли энергозатраты на рост площади обрабатываемых земель и на рост населения планеты. С 1900 по 2000 г. численность населения увеличилась меньше чем вчетверо (в 3,7 раза, если быть точным), а площадь обрабатываемых земель — примерно на 40 %. Но мои подсчеты показывают, что антропогенный вклад энергии в сельское хозяйство увеличился в 90 раз, в основном за счет энергозатрат на производство химикатов и непосредственно дизельного топлива для сельскохозяйственных машин[131].

Я также подсчитал относительную глобальную нагрузку этой зависимости. Вклад антропогенной энергии в современное земледелие (включая транспортировку), рыболовство и рыбоводство составляет лишь около 4 % мирового потребления энергии. Незначительность этой доли может вызвать удивление, но следует помнить, что большую часть работы по выращиванию еды всегда будет делать Солнце и что целью дополнительного вложения энергии являются те компоненты системы производства продуктов питания, где от них ожидается наибольшая отдача из-за ослабления или устранения естественных ограничений, — удобрения, орошение, защита от насекомых, грибков и сорняков, сокращение потерь при сборе урожая. Эта малая доля может служить еще одним убедительным примером того, как небольшое воздействие может иметь непропорционально серьезные последствия, что часто наблюдается в поведении сложных систем: вспомните о витаминах и минералах, ежедневная норма потребления которых измеряется в миллиграммах (витамин В_6, медь) или микрограммах (витамин D, витамин В_12), но без которых не может нормально функционировать организм массой в несколько десятков килограммов.

Но энергия, необходимая для производства продуктов питания — зерна, мяса, морепродуктов, — составляет лишь часть потребностей в топливе и электричестве, связанных с едой, и тщательный анализ показывает, что эта доля в общем потреблении гораздо выше. Наиболее полные данные доступны для США, где благодаря преобладанию современных технологий и широкому распространению удешевления за счет массовости прямые затраты энергии на производство продуктов питания составляют порядка 1 % от общего энергопотребления страны[132]. Но если прибавить затраты энергии на обработку продуктов, маркетинг, упаковку, транспортировку, услуги оптовых и розничных продавцов, хранение в домашних условиях и приготовление пищи, услуги и маркетинг предприятий общественного питания, то в 2007 г. в США суммарная доля этих затрат составляла почти 16 %, а в настоящее время приближается к 20 %[133]. Этому росту способствуют такие факторы, как укрупнение производства — а значит, рост потребности в транспортировке — и растущая зависимость от импорта продовольствия, а также питание в ресторанах и кафе и использование полуфабрикатов и готовых продуктов в домашнем хозяйстве[134].

Можно назвать множество причин, почему нам следует отказаться от многих практик в производстве продуктов питания. Сегодня очень часто можно услышать аргумент о том, что сельское хозяйство вносит главный вклад в выработку парниковых газов. Но современное земледелие, животноводство и рыбоводство оказывают и другое неблагоприятное воздействие на природу, от утраты биоразнообразия до образования мертвых зон в прибрежных водах (более подробно об этом в главе 6). Кроме того, нет никакой необходимости производить слишком много продуктов питания, а затем выбрасывать их. Поэтому очевидно, что необходимы большие перемены, но как быстро они могут произойти и насколько радикально мы способны изменить свой образ жизни?

Назад, в прошлое?

Можем ли мы обратить вспять хотя бы часть этих тенденций? Может ли мир с населением почти 8 миллиардов человек прокормить себя — сохраняя разнообразие растительной и животной пищи и качество рациона — без синтетических удобрений и других агрохимикатов? Можем ли мы вернуться к чисто органическому земледелию с использованием переработанных органических отходов и природных средств борьбы с вредителями, можем ли обойтись без насосов для ирригации и без сельскохозяйственных машин, заменив их тягловыми животными? Можем, но чисто органическое сельское хозяйство потребует от большинства людей покинуть города, переселиться в деревни, отказаться от централизованного содержания скота и вернуть всех животных на фермы, чтобы использовать их для полевых работ и как источник навоза.

Каждый день нам пришлось бы кормить и поить животных, регулярно убирать навоз, ферментировать его, а затем разбрасывать на полях, выгонять скот и птицу на пастбища. Поскольку сельскохозяйственные работы носят сезонный характер, мужчинам придется идти за плугом, который тянет упряжка лошадей, женщины и дети будут сажать и пропалывать овощи на грядках, и все вместе будут участвовать в уборке урожая и забое животных — вязать снопы пшеницы, копать картофель, помогать в обработке забитых свиней и гусей, чтобы превратить их в продукты питания. Не думаю, что многочисленные комментаторы, ратующие в интернете за экологически чистую продукцию, обрадуются такой перспективе. Но, даже если они готовы покинуть города, им удастся произвести лишь половину еды, необходимой для населения всего мира.

Цифры, подтверждающие этот вывод, найти легко. Уменьшение доли ручного труда в производстве американской пшеницы, отмеченное выше, служит превосходным примером влияния, оказанного механизацией и агрохимией на численность людей, занятых в сельском хозяйстве страны. В период с 1800 по 2000 г. мы на 98 % уменьшили долю ручного труда, необходимого для производства одного килограмма зерна, и в такой же пропорции уменьшилась доля населения, занятого в сельском хозяйстве[135]. Это иллюстрирует масштабные изменения в экономике, которые потребуются для отказа от механизации и уменьшения использования синтетических агрохимикатов.

Чем меньше этих услуг, в основе которых лежит ископаемое топливо, тем больше потребность в рабочей силе, которая должна покинуть города, чтобы производить продукты питания старым способом. Пик использования лошадей и мулов в сельском хозяйстве США пришелся на 1920 г., и в этот период четверть сельскохозяйственных земель страны была выделена под выращивание кормов для более чем 25 миллионов рабочих лошадей и мулов — в этот же период американские фермеры кормили лишь 105 миллионов человек. Совершено очевидно, что «всего» 25 миллионов лошадей не способны накормить сегодняшнее население США численностью 330 миллионов человек. А без синтетических удобрений урожаи продовольственных и кормовых культур, зависящие от использования органических отходов, упадут в несколько раз. В 1920 г. урожайность кукурузы, главной зерновой культуры США, составляла 2 тонны на гектар, а в 2020 г. — 11 тонн на гектар[136]. Для обработки практически всех пригодных для сельского хозяйства земель понадобятся миллионы дополнительных тягловых животных, и будет невозможно найти достаточное количество навоза (и таких его любителей, как Клод, готовых его разбрасывать) или выращивать достаточное количество зеленых удобрений (чередуя зерновые культуры с люцерной или клевером), чтобы получить столько же питательных веществ, сколько дает внесение современных синтетических удобрений.

Нагляднее всего эту ситуацию проиллюстрируют несколько сравнений. Переработка органических отходов — дело полезное, поскольку она улучшает структуру почвы, повышает содержание в ней органики и дает пищу для огромного количества бактерий, а также беспозвоночных животных. Но низкое содержание азота в органических удобрениях означает, что фермерам придется вносить в почву огромное количество навоза или соломы, чтобы обеспечить растения достаточным количеством этого важного элемента и получить высокий урожай. Содержание азота в соломе зерновых культур (самая существенная часть отходов) невелико, обычно 0,3–0,6 %; навоз, смешанный с подстилкой для животных (обычно соломой), содержит всего 0,4–0,6 % азота; содержание азота в ферментированных отходах человеческой жизнедеятельности (в Китае их называют «ночной почвой») составляет 1–3 %, а в навозе, который разбрасывают по полям, — не более 4 %.

Мочевина (в настоящее время самое распространенное азотное удобрение) содержит 46 % азота, нитрат аммония — 33 %, а удобные в применении жидкие растворы — от 28 до 32 %; это как минимум на порядок больше, чем в перерабатываемых отходах[137]. Это значит, что для обеспечения растений тем же количеством питательных веществ фермеру придется внести на поля в 10–40 раз больше навоза — а в реальности еще больше, потому что значительная доля азотосодержащих веществ теряется в результате испарения, растворяется в воде или опускается ниже уровня корней, причем доля потерь азота у органических удобрений всегда больше, чем у синтетических, твердых или жидких.

Более того, значительно увеличатся трудозатраты, поскольку собирать, перевозить и разбрасывать навоз гораздо труднее, чем обращаться с маленькими сыпучими гранулами, которые можно вносить в почву с помощью механических приспособлений или даже вручную (как это делают с мочевиной на небольших рисовых полях в Азии). И независимо от труда, вложенного в применение органических удобрений, их просто недостаточно для обеспечения азотом современных урожаев.

Оценка активного азота в масштабах планеты позволяет выделить шесть основных способов его доставки к растениям: атмосферные осадки, вода для полива, запахивание послеуборочных растительных отходов, разбрасывание навоза, остатки азота от бобовых растений и внесение синтетических удобрений[138].

Такие источники, как атмосферные осадки — в основном в виде дождя и снега, содержащих растворимые нитраты, — и повторно использованные растительные отходы (солома и стерня, оставшаяся на полях, которая используется как корм для животных или сжигается), дают приблизительно по 20 мегатонн азота в год. Вносимый на поля навоз, в основном крупного рогатого скота, свиней и кур, дает почти 30 мегатонн; примерно такое же количество обеспечивают бобовые растения (запашные культуры, а также соя, бобы, горох и нут), а вода для орошения — около 5 мегатонн. Всего получается около 105 мегатонн азота в год. Синтетические удобрения дают более 110 мегатонн азота в год, или чуть больше половины общей массы в 210–220 мегатонн. Это значит, что не меньше половины урожая в современном мире получено благодаря внесению синтетических азотных удобрений, без которых было бы невозможно обеспечить полноценным питанием даже половину из 8-миллиардного населения планеты. Мы можем снизить свою зависимость от синтетического аммиака, потребляя меньше мяса и выбрасывая меньше продуктов, но заместить 110 мегатонн азота из синтетических веществ органическими источниками возможно только теоретически.

Повторное использование навоза животных, содержащихся в помещении, сопряжено со значительными трудностями[139]. В традиционном сельском хозяйстве навоз от относительно небольшого количества крупного рогатого скота, свиней и птицы сразу же распределялся по соседним полям. Производство мяса и яиц на крупных специализированных фермах ограничивает использование этого варианта: предприятия производят такое количество отходов, что их вывоз на соседние поля перенасытит почву питательными веществами там, куда их выгодно вывозить. Другая проблема — присутствие тяжелых металлов и остатков лекарственных препаратов (из пищевых добавок)[140]. Похожие ограничения действуют при использовании остатков сточных вод (твердых биологических отходов), получаемых на современных очистных сооружениях. Патогенные микроорганизмы, содержащиеся в таких отходах, уничтожаются с помощью ферментации и высокотемпературной стерилизации, но такая обработка не убивает все бактерии, устойчивые к антибиотикам, и не удаляет тяжелые металлы.

Пастбищные животные производят в три раза больше навоза, чем млекопитающие и птицы, откармливаемые в помещениях: по оценке FAO, в отходах их жизнедеятельности за год содержится около 90 мегатонн азота, но использовать этот источник азота практически нереально[141]. Собрать мочу и навоз животных можно лишь на крошечной части из сотен миллионов гектаров пастбищ, где пасутся коровы, овцы и козы. Сбор, доставка в пункты обработки, а затем на поля — все это не имеет экономического смысла. Более того, потери азота в этом процессе еще больше сократят и так небольшое его содержание в отходах жизнедеятельности животных, прежде чем они попадут на поля[142].

Еще один вариант — выращивать больше бобовых культур, чтобы получить 50–60 мегатонн азота в год вместо 30 мегатонн в настоящее время, но это возможно лишь ценой увеличения затрат. Выращивание большего количества запашных культур, таких как люцерна и клевер, повысит содержание азота в почве, но при этом мы не сможем собирать с одного поля два урожая в год, что очень важно для растущего населения стран с низкими доходами[143]. Расширение посевов зернобобовых культур (бобы, фасоль, горох) уменьшит общий объем сельскохозяйственной продукции, потому что их урожайность гораздо ниже, чем у зерновых, — совершенно очевидно, что уменьшится и количество людей, которых способна прокормить единица обрабатываемой земли[144]. Более того, после соевых бобов в почве остается обычно 40–50 килограммов азота на гектар — меньше, чем сегодня вносят с помощью азотных удобрений: 75 кг/га — для пшеницы и 150 кг/га — для кукурузы.

Еще один очевидный недостаток чередования зерновых и бобовых заключается в том, что в холодном климате, где можно собрать только один урожай в год, выращивание люцерны или клевера не позволит ежегодно выращивать продовольственные культуры, а в регионах с более теплым климатом, где возможны два урожая в год, частота сбора урожая продовольственных культур снизится[145]. Это реализуемый сценарий в странах с небольшим населением и достаточным количеством сельскохозяйственных земель, но он неизбежно приведет к снижению производства продуктов питания в регионах, где собирают по два урожая в год, в том числе на значительной части Европы и на Великой Китайской равнине, где выращивают больше половины китайского зерна.

В настоящее время два урожая в год выращивают на более чем трети обрабатываемых земель в Китае, а на юге страны таким способом получают более трети риса[146]. Поэтому без этого интенсивного земледелия, требующего также рекордного количества азотных удобрений, страна просто не сможет прокормить 1,4 миллиарда человек своего населения. Даже при традиционном китайском земледелии, известном высокой степенью использования органических отходов и сложным чередованием культур, в большинстве регионов с интенсивным сельским хозяйством фермеры не могут обеспечить уровень азота больше 120–150 кг/га, что требует невероятных усилий, поскольку сбор и внесение в почву навоза (как уже отмечалось выше) — это чрезвычайно трудоемкая работа.

Такие фермы способны содержать на чисто вегетарианской диете 10–11 человек на гектар. Самые передовые китайские хозяйства, собирающие по два урожая в год и использующие синтетические удобрения с содержанием азота более 400 кг/га, способны прокормить 20–22 человека на гектар, причем рацион этих людей будет включать 40 % животных и 60 % растительных белков[147]. В мировом масштабе сельское хозяйство, основанное на трудоемком использовании органических расходов и чередовании культур, способно обеспечить продуктами питания, причем преимущественно растительного происхождения, 3 миллиарда человек, но никак не 8 миллиардов, привыкших к смешанному рациону. В настоящее время синтетические удобрения дают в два раза больше азота, чем все остатки сельскохозяйственного производства и навоз (а с учетом высоких потерь при внесении органических удобрений, почти в три раза больше!).

Обойтись меньшим — или вообще отказаться

Но все это не означает невозможность серьезных перемен в зависимости производства продуктов питания от ископаемого топлива. Самый очевидный способ снизить потребность в растительной и животной пище — а следовательно, и в энергии — это уменьшение потерь. Во многих странах с низкими доходами неправильное хранение урожая (плохая защита зерновых и корнеплодов от грызунов, насекомых и грибков), а также отсутствие холодильников (в результате быстрее портятся молочные продукты, рыба и мясо) приводят к огромным потерям еще до того, как товары попадают на рынок. В богатых странах цепочки поставок пищевых продуктов длиннее, и на каждом этапе неизбежны потери.

При этом в масштабе всего мира доказанные потери пищевых продуктов необыкновенно велики, и главной причиной является разрыв между производством и реальным потреблением: в богатых странах взрослому человеку, ведущему преимущественно сидячий образ жизни, требуется не более 2000–2100 килокалорий в день, гораздо меньше реального снабжения, доходящего до 3200–4000 килокалорий в день[148]. По данным FAO, во всем мире потери составляют почти половину корнеплодов, овощей и фруктов, примерно треть рыбы, 30 % зерновых и пятую часть масличных культур, мяса и молочных продуктов — в целом не меньше трети продовольствия[149]. В рамках британской программы действий в области отходов и ресурсов было подсчитано, что в домашних пищевых отходах на несъедобные части (кожура, очистки, кости) приходится только 30 % этого объема, то есть 70 % отходов съедобны, а выбрасывают их потому, что еда испортилась или ее купили слишком много[150]. Уменьшить количество пищевых отходов гораздо легче, чем реформировать сложный процесс производства, но такое очевидное решение сложно реализовать.

Устранение отходов, образующихся на всех этапах длинной и сложной цепочки «производство — обработка — дистрибуция — оптовая продажа — розница — потребление» (от поля и амбара до тарелки), оказалось необыкновенно сложным делом. Американские данные свидетельствуют, что, несмотря на постоянные призывы к изменениям, последние 40 лет доля пищевых отходов остается на одном и том же уровне[151]. В Китае увеличение количества пищевых отходов стало следствием улучшения рациона, который до начала 1980-х гг. был скудным, а в настоящее время достиг среднемировых показателей, и теперь обеспечение продуктами питания здесь выше, чем в Японии[152].

Более высокие цены на продовольствие могли бы сократить количество пищевых отходов, но это не самый лучший способ решения проблемы для стран с низкими доходами, где многие бедные семьи все еще живут на грани голода, а траты на еду составляют львиную долю семейного бюджета. В богатых странах, где еда относительно дешева, это потребует резкого повышения цен, и желающие провозгласить такую политику вряд ли найдутся[153].

В благополучных обществах оптимальный способ уменьшить зависимость сельского хозяйства от энергии ископаемого топлива — внедрение здоровых и вкусных альтернатив современному рациону с его излишком калорий и мяса — проще всего уменьшить потребление мяса и отдавать предпочтение тем его видам, производство которых меньше воздействует на окружающую среду. Призыв к массовому вегетарианству обречен на провал. Потребление мяса — такой важный компонент нашего эволюционного наследия, как большой мозг (одна из причин его появления — мясоедение), передвижение на двух ногах и способность общаться с помощью символов[154]. Все наши человекообразные предки были всеядными, как и самые близкие из ныне живущих родственников, два вида шимпанзе (Pan troglodytes и Pan paniscus); растительную пищу они дополняют мясной, охотясь на мелких обезьян, диких свиней и черепах[155].

Полное раскрытие потенциала роста человека на уровне популяции может произойти только в том случае, если в детском и подростковом возрасте рацион содержит достаточное количество животных белков, сначала в молоке, а затем в других молочных продуктах, яйцах и мясе: неопровержимым доказательством этого служит увеличение среднего роста жителей Японии, Южной Кореи и Китая начиная с 1950-х гг., когда в этих странах увеличилось потребление мясных продуктов[156]. Интересно также, что большинство людей, ставших вегетарианцами или веганами, не остаются ими до конца жизни. Идея, что миллиарды людей — во всем мире, а не только в богатых городах Запада — добровольно откажутся от животной пищи или что любое правительство получит достаточную поддержку для навязывания подобной политики, выглядит абсурдом.

Но все это не значит, что мы не можем уменьшить потребление мяса по сравнению с тем, сколько его потреблялось в богатых странах на протяжении двух последних поколений[157]. Потребление мяса во многих странах с высокими доходами в среднем приближается или даже превышает 100 килограммов (убойного веса) на человека в год, хотя научные данные свидетельствуют, что для получения достаточного количества высококачественного белка масса съедаемого в год мяса должна приблизительно равняться массе тела человека[158].

Вегетарианство — это нерациональное расходование ценной биомассы (только жвачные животные — коровы, овцы и козы — способны переваривать такие содержащие целлюлозу части растений, как солома и стебли), но и мясной рацион не имеет доказанных преимуществ: он явно не увеличивает продолжительность жизни и наносит вред окружающей среде. Потребление мяса в Японии, стране с самой высокой продолжительностью жизни, еще недавно не превышало 30 килограммов на человека в год. Гораздо меньше известен тот факт, что во Франции, с ее многовековыми мясными традициями, потребление мяса также значительно снизилось. В 2013 г. почти 40 % взрослых французов были petits consommateurs, употребляя мясо в небольших количествах, то есть меньше 39 килограммов в год, тогда как любителей мясных продуктов с уровнем потребления около 80 килограммов в год насчитывалось меньше 30 %[159].

Совершенно очевидно, что, если все богатые страны последуют этому примеру, они смогут уменьшить производство зерна, поскольку большая часть выращиваемого зерна идет на корм скоту[160]. Но это не универсальный метод. Во многих богатых странах потребление мяса уменьшается и может быть сокращено еще больше, но одновременно этот показатель быстро растет в таких развивающихся государствах, как Бразилия и Индонезия (более чем вдвое с 1980 г.), а также Китай (в четыре раза по сравнению с 1980 г.)[161]. Более того, миллионы людей в Азии и Африке страдают от недостатка мясной пищи и только выиграют от увеличения доли мяса в рационе.

Дополнительные возможности снизить нашу зависимость от синтетических азотных удобрений лежат в сфере сельскохозяйственного производства — например повышение эффективности усвоения азота растениями. Однако эти возможности ограниченны. В период с 1961 по 1980 г. наблюдалось существенное снижение доли внесенного азота, которая усваивается растениями (с 68 до 45 %), а затем эта доля застыла на уровне 47 %[162]. А в Китае, крупнейшем в мире потребителе азотных удобрений, только третья часть внесенного азота попадает в рис; остальное испаряется в атмосферу или смывается в почву[163]. По прогнозам ученых, к 2050 г. население планеты увеличится еще на 2 миллиарда человек, в бедных странах Азии и Африки потребление продуктов питания вырастет вдвое, а их качество улучшится, и поэтому в ближайшей перспективе у нас нет никаких надежд существенно снизить зависимость от синтетических азотных удобрений.

Реальная возможность — это сельскохозяйственная техника, не использующая ископаемое топливо. Декарбонизация орошения возможна при использовании насосов без двигателей внутреннего сгорания — получающих энергию от солнечных и ветряных электростанций. Более дешевые аккумуляторы с повышенной плотностью энергии позволят перевести тракторы и грузовики на электрическую тягу[164]. В следующей главе я расскажу об альтернативах доминирующей технологии синтеза аммиака из природного газа. Но ни одна из этих мер не может быть внедрена быстро или без дополнительных (зачастую существенных) затрат.

В настоящее время до всех этих нововведений еще далеко. Их внедрение будет зависеть от наличия дешевых источников возобновляемой энергии в сочетании с масштабными системами хранения, которые только предстоит коммерциализировать (альтернативы большим гидроаккумуляторам еще не изобрели; более подробно см. главу 3). Почти идеальное решение — вывести зерновые или масличные культуры со свойствами бобовых — то есть чтобы их корни дали приют бактериям, способным превращать инертный атмосферный азот в нитраты. Селекционеры мечтают об этом не одно десятилетие, но в ближайшем будущем не стоит ожидать появления сортов риса или пшеницы, умеющих связывать азот[165]. Маловероятно также, что богатые страны и модернизирующиеся экономики добровольно откажутся от размера и разнообразия привычного рациона или что ресурсы (топливо, удобрения и техника), сэкономленные в результате такой политики, направят в Африку для улучшения ситуации с продовольствием.

Полвека назад Говард Одум — пионер в области системной экологии — отметил, что современные общества «не понимают роли энергии, а также разные пути, которыми энергия, поступающая в сложные системы, возвращается в виде косвенного вклада во все части сети… в индустриальном обществе человек больше не ест картофель, состоящий из солнечной энергии; теперь он питается картофелем, в состав которого входит нефть»[166].

По прошествии пятидесяти лет эта жизненно важная зависимость все еще не до конца осознана — но читатели этой книги уже понимают, что в состав нашей еды входит на только нефть, но и уголь, использованный для производства кокса, необходимого для выплавки железа, которое применяется в машинах и механизмах для обработки полей, транспортировки урожая и производства готовой продукции. Наша еда состоит также из природного газа, который служит и сырьем, и топливом для синтеза азотных удобрений, из электричества, вырабатываемого путем сжигания ископаемого топлива и незаменимого при обработке урожая, содержании животных, хранении и приготовлении продуктов питания и кормов для животных.

Высокие урожаи в современном сельском хозяйстве, требующие гораздо меньше трудозатрат, чем в прошлом поколении, достигнуты не потому, что увеличилась эффективность фотосинтеза. Мы вывели более урожайные сорта, улучшили условия для их роста, снабдив достаточным количеством питательных веществ и воды, уменьшили количество сорняков, конкурирующих за те же ресурсы, и защитили растения от вредителей. В то же время существенный рост производства морепродуктов стал результатом расширения и интенсификации рыболовства, а также появления рыбных хозяйств, для которых нужны водоемы и высококачественные корма.

Все эти важные изменения потребовали существенного — и постоянно растущего — использования ископаемого топлива, и даже если мы попытаемся изменить глобальную систему снабжения продовольствием настолько быстро, насколько это возможно, то все равно еще несколько десятилетий будем питаться преобразованным ископаемым топливом, будь то хлеб или рыба.

3

Мир материалов

Четыре столпа современной цивилизации

В жизненно важных вещах расставить приоритеты практически невозможно — или, по крайней мере, нежелательно. Сердце не важнее мозга, витамин С необходим для здоровья так же, как и витамин D. Производство необходимых для нашего существования еды и энергии, о чем рассказывалось в предыдущих главах, было бы невозможным без массового применения искусственных материалов — металлов, сплавов, неметаллических и синтетических соединений. Это касается и наших домов, инфраструктуры, всех разновидностей транспорта и средств связи. Разумеется, вы бы этого не знали, если бы судили о значении этих материалов по тому вниманию, которое им уделяют (а если точнее, не уделяют) не только «новостные» СМИ, но и якобы более глубокие экономические анализы и прогнозы.

Все их рассуждения касаются преимущественно таких нематериальных и неосязаемых вещей, как ежегодный процент прироста ВВП (западные экономисты падают в обморок при виде двузначных цифр в Китае!), рост национального долга стран (в мире современной монетарной теории это не имеет значения, поскольку денежная масса считается неограниченной), рекордные суммы, привлеченные первоначальным размещением акций (таких жизненно необходимых изобретений, как игровые приложения), преимущества беспрецедентного развития мобильной связи (сетей 5G ждут как второго пришествия) или надежд на то, что искусственный интеллект неизбежно изменит нашу жизнь (пандемия стала превосходной демонстрацией абсолютной бессмысленности подобных заявлений).

Но давайте по порядку. Мы могли бы создать относительно богатую цивилизацию, которая обеспечивает изобилие пищи, материальный комфорт, а также доступ к образованию и здравоохранению без полупроводников, микросхем или персональных компьютеров: она у нас уже была до середины 1950-х гг. (первое серийно выпускаемое изделие с транзисторами), начала 1970-х гг. (первые микропроцессоры Intel) и начала 1980-х гг. (начало широкого распространения персональных компьютеров)[167]. До 1990-х мы умудрялись интегрировать экономики, мобилизовывать необходимые инвестиции, строить нужную инфраструктуру и объединять мир с помощью широкофюзеляжных реактивных самолетов, обходясь без всяких смартфонов, социальных сетей и развлекательных приложений. Но ни одно из этих достижений в электронике и телекоммуникациях не было бы возможно без стабильных поставок энергии и материалов, необходимых для воплощения изобретений в мириады потребляющих электричество компонентов, приборов, устройств и систем, от крошечных микропроцессоров до гигантских центров обработки данных.

Тонкие пластины из кремния (Si), основа для производства микросхем, являются важнейшим материалом века электроники. Но миллиарды людей могут благополучно прожить и без них; от этого материала не зависит выживание современной цивилизации. Производство больших и чрезвычайно чистых (99,999999999 процента) кристаллов кремния и их резка на пластины — это сложный, многоступенчатый и энергозатратный процесс: он требует на два порядка больше первичной энергии, чем получение алюминия из бокситов, и на три порядка больше, чем плавка железной руды и производство стали[168]. В то же время запасы сырья практически неограниченны (кремний — второй по распространенности элемент земной коры — почти 28 %; больше в ней только кислорода — 49 %), а объем производства кремния для нужд электроники очень мал по сравнению с другими незаменимыми материалами; в настоящее время предприятия имеют заказы на 10 000 тонн пластин[169].

Конечно, ежегодное потребление того или иного материала не является лучшим индикатором его незаменимости, но в данном случае вывод однозначен: несмотря на всю важность и революционность изменений в электронике после 1950-х гг., кремний не является незаменимой материальной основой современной цивилизации. Любая градация материалов по степени их значимости не является бесспорной, но я могу предложить обоснованную классификацию, которая учитывает их незаменимость, степень распространения и объем спроса. На этой комбинированной шкале первые места занимают четыре материала, и я называю их четырьмя столпами современной цивилизации: цемент, сталь, пластик и аммиак[170].

По своим физическим и химическим свойствам, а также функциям эти материалы значительно отличаются друг от друга. Но, несмотря на разницу в характеристиках и применении, у них есть важное общее свойство: они незаменимы для функционирования современных обществ. Они требуются в большем (и постоянно растущем) количестве, чем любые другие ресурсы. В 2019 г. во всем мире израсходовали 4,5 миллиарда тонн цемента, 1,8 миллиарда тонн стали, 370 миллионов тонн пластика и 150 миллионов тонн аммиака, которые невозможно заменить другими материалами — по крайней мере, в ближайшем будущем или в мировом масштабе[171].

Как отмечалось в главе 2, только полная переработка (что невозможно) всех отходов жизнедеятельности пастбищных животных в совокупности с почти идеальной утилизацией остальных источников органического азота способны обеспечить объем этого вещества, ежегодно вносимый в почву в виде удобрений на основе аммиака. В то же время у нас нет материалов, способных конкурировать со многими видами пластика по сочетанию пластичности, долговечности и небольшого веса. Аналогичным образом даже если бы мы могли произвести эквивалентное количество строительного леса или камня, то по прочности, универсальности и долговечности они не могли бы соперничать с армированным бетоном. Мы могли бы строить пирамиды и соборы, но не длинные арочные мосты, гигантские плотины гидроэлектростанций, многополосные шоссе или взлетно-посадочные полосы аэропортов. А сталь используется буквально везде и до такой степени незаменима, что определяет нашу способность вырабатывать энергию, производить продукты питания, строить дома, а также обеспечивать масштаб и качество важной инфраструктуры: с ней не сравнится ни один металл.

Другая общая характеристика этих четырех материалов особенно важна, если мы задумываемся о безуглеродном будущем: их массовое производство в значительной степени зависит от сжигания ископаемого топлива, а часть этого топлива также является сырьем для синтеза аммиака и для производства пластика[172]. Плавка железной руды в доменных печах требует кокса, который получают из угля (с помощью природного газа); источником энергии для производства цемента служит в основном угольная пыль, нефтяной кокс и тяжелое нефтяное топливо. Подавляющее большинство простых молекул, соединяющихся в длинные цепочки, из которых состоит пластик, получают из сырой нефти и природного газа. А в современном синтезе аммиака природный газ служит как источником водорода, так и источником энергии.

В результате на глобальное производство этих четырех незаменимых материалов приходится приблизительно 17 % мировых поставок первичной энергии, а сжигание ископаемого топлива при их производстве дает 25 % выбросов CO_2, и в настоящее время не существует доступных и реализуемых в массовом масштабе альтернатив, способных заменить эти традиционные процессы[173]. Существует много разных предложений и экспериментальных технологий для производства этих материалов без опоры на ископаемые углеводороды — от нового каталитического синтеза аммиака до выплавки стали на водородном топливе, — но ни одна из этих альтернатив еще не стала экономически выгодной, и, даже если мы будем агрессивно внедрять безуглеродные варианты, потребуются десятилетия, чтобы заменить существующие производственные мощности, которые производят сотни миллионов и миллиарды тонн этих материалов по приемлемым ценам[174].

Чтобы по-настоящему оценить значение этих материалов, я расскажу об их основных свойствах и функциях, кратко опишу историю технических достижений и эпохальных изобретений, которые сделали возможным их дешевое и массовое производство, а также приведу примеры огромного разнообразия их применения в современном мире. Начну я с аммиака — потому что без него невозможно прокормить растущее население земли — а затем перейду (в порядке возрастания мировых объемов производства) к пластику, стали и цементу.

Аммиак: газ, который кормит мир

Из этих четырех веществ именно аммиак заслуживает первого места в списке (несмотря на мою нелюбовь к классификации!) самых важных материалов. Как я уже объяснял в предыдущей главе, без его использования в качестве главного азотного удобрения (непосредственно или как сырья для синтеза других азотных соединений) было бы невозможно накормить от 40 до 50 % населения планеты, численность которого приближается к 8 миллиардам. Еще раз повторим: в 2020 г. почти 4 миллиарда человек не смогли бы выжить без синтетического аммиака. Подобных жизненно важных ограничений нет у пластика стали или цемента, необходимого для производства бетона (и, как уже отмечалось выше, у кремния).

Аммиак — это простое неорганическое соединение, состоящее из одного атома азота и трех атомов водорода (NH_3), а это значит, что 82 % его массы приходится на водород[175]. При атмосферном давлении это невидимый газ с характерным неприятным запахом несмытого туалета или разлагающегося навоза. В низких концентрациях он может вызвать головную боль, тошноту, рвоту; высокие концентрации вызывают раздражение слизистой оболочки глаз, носа, рта, горла и легких, а очень высокая концентрация может привести к мгновенной смерти. В отличие от аммиака, аммоний (NH_4+, ион аммония), образующийся при растворении аммиака в воде, нетоксичен и не способен проникать через клеточные мембраны.

Синтезировать такую простую молекулу оказалось на удивление сложно. История изобретений изобилует случайными открытиями, и в этой главе о материалах будет уместен пример тефлона. В 1938 г. химик компании Kinetic Chemicals Рой Планкетт и его ассистент Джек Ребок синтезировали тетрафторэтилен в качестве нового охлаждающего вещества. Вскоре выяснилось, что закачанный в баллоны тетрафторэтилен при охлаждении полимеризовался, превратившись в политетрафторэтилен, белый порошок, напоминающий парафин. После Второй мировой войны тефлон стал одним из самых популярных синтетических материалов и, возможно, единственным вошедшим в политический жаргон (у нас был «тефлоновый» президент[176], а «бакелитовых» не было — хотя «железная» леди все же была)[177].

Синтез аммиака из составляющих его веществ относится к противоположному классу открытий — лучшие специалисты шли к четко поставленной цели, пока она не была достигнута одним из упорных исследователей. В период с 1850 по 1900 г. население промышленно развитых стран Европы и Северной Америки выросло с 300 до 500 миллионов человек, и быстрая урбанизация способствовала изменению питания людей, когда скудный рацион, в котором преобладали зерновые, сменился более калорийным, содержащим больше продуктов животного происхождения и сахара[178]. Урожайность не увеличилась, но изменения в рационе опирались на беспрецедентный рост площади пахотных земель: с 1850 по 1900 г. около 200 миллионов гектаров лугов в Северной и Южной Америке, России и Австралии были превращены в поля[179].

Развивающаяся агрономическая наука указывала на то, что в XX в. единственный способ прокормить растущее население — повысить урожайность, увеличив насыщение почвы азотом и фосфором, двумя ключевыми макроэлементами, необходимыми для растений. Добыча фосфатов (сначала в Северной Каролине, а затем во Флориде) и их обработка кислотами открыли надежный способ обеспечения сельского хозяйства фосфорными удобрениями[180]. Но у человечества по-прежнему не было такого же надежного источника азота. Добыча гуано (разложившегося помета птиц с относительно высоким содержанием азота) на тропических островах быстро истощила самые богатые источники, а растущий импорт чилийских нитратов (в засушливых северных регионах страны имеются богатые месторождения азотнокислого натрия) не мог удовлетворить будущий мировой спрос[181].

Чтобы прокормить растущее население, человечество требовалось обеспечить достаточным количеством азота. Эту потребность ясно и понятно объяснил в 1898 г. физик и химик Уильям Крукс в своей речи на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки, посвященном так называемому хлебному вопросу. Он предупреждал, что «над всеми цивилизованными странами нависла угроза голода», и предлагал выход: на помощь придет наука, превратив практически неисчерпаемые запасы азота в атмосфере (в виде инертной молекулы N 2) в соединения, которые усваиваются растениями. Он вполне обоснованно заключил, что эта задача «существенно отличается от других химических открытий, которые, если можно так выразиться, витают в воздухе, но еще не созрели. Связывание азота жизненно важно для прогресса цивилизованного человечества. Другие открытия направлены на наш интеллектуальный комфорт, роскошь или удобство; они делают нашу жизнь легче и богаче, экономят время, здоровье и нервы. Связывание азота — это вопрос не такого уж далекого будущего»[182].

Предвидение Крукса реализовалось всего через 10 лет после его доклада. Синтезом аммиака из составляющих его элементов, азота и водорода, занимались многие чрезвычайно квалифицированные химики (в том числе Вильгельм Оствальд, лауреат Нобелевской премии по химии за 1909 г.), но первым в 1908 г. успеха добился Фриц Габер — в то время профессор физической химии и электрохимии в Техническом университете Карлсруэ, — который работал вместе с помощником, англичанином Робертом Ле Россильолем, при поддержке компании BASF, крупнейшей в Германии (и в мире) химической корпорации[183]. В качестве катализатора (вещества, которое ускоряет течение химической реакции, но само в ней не участвует) он использовал железо, а сама реакция проходила под высоким давлением.

Не менее сложно оказалось развить успех эксперимента Габера до промышленных масштабов. Задача была решена всего за четыре года — под руководством Карла Боша, химика и металлурга, который пришел работать в BASF в 1899 г. Первый в мире завод по производству аммиака открылся в городе Оппау в сентябре 1913 г., и с тех пор мы используем термин «процесс Габера — Боша»[184].

Через год завод по производству аммиака в Оппау был перепрофилирован на выпуск нитратов для взрывчатых веществ, необходимых для немецкой армии. Новый, более мощный завод по производству аммиака начал работу в 1917 г. в Лойне, но и он не смог предотвратить поражение Германии в Первой мировой войне. Синтез аммиака расширялся, даже несмотря на экономический кризис 1930-х гг., и продолжился после Второй мировой войны, но в 1950 г. синтетический аммиак все еще использовался в гораздо меньших масштабах, чем навоз[185].

За два следующих десятилетия производство аммиака увеличилось в восемь раз, превысив 30 миллионов тонн в год, благодаря чему стала возможной «зеленая революция» (начавшаяся в 1960-х гг.) — внедрение новых сортов пшеницы и риса, которые при достаточном количестве азота дают беспрецедентно высокие урожаи. Ключевым новшеством, стоявшим за этими достижениями, было использование природного газа в качестве источника водорода, а также применение производительных центробежных компрессоров и более эффективных катализаторов[186].

Затем, как и во многих других сферах современного промышленного развития, пальма первенства перешла к постмаоистскому Китаю. Мао Цзэдун был виновником самого ужасного голода в истории страны (1958–1961), а после его смерти в 1976 г. снабжение продовольствием жителей Китая было ничуть не лучше, чем в 1949 г., когда он объявил о создании коммунистического государства[187]. Первой крупной торговой сделкой после визита президента Никсона в Китай в 1972 г. был заказ на 13 самых современных заводов по производству аммиака и мочевины у техасской фирмы M. W. Kellogg[188]. В 1984 г. в китайских городах были отменены карточки на продукты, а к 2000 г. производство продуктов питания на душу населения было уже больше, чем в Японии[189]. Это стало возможным после преодоления азотной преграды и повышения ежегодного сбора зерна до уровней, превышающих 650 миллионов тонн.

Тщательный подсчет потребления азота в сельском хозяйстве Китая показывает, что источником 60 % этого элемента, попадающего на поля страны, служит синтетический аммиак: таким образом, питание трех пятых населения Китая зависит от синтеза этого вещества[190]. В глобальном масштабе эта доля составляет 50 %. Такая зависимость дает нам основания назвать синтез Габера — Боша самым судьбоносным техническим достижением в истории. Другие изобретения, как справедливо заметил Уильям Крукс, связаны с комфортом, удобством, роскошью, богатством или производительностью, спасают нас от преждевременной смерти или хронических болезней, но без синтеза аммиака мы не могли бы обеспечить само существование большей части сегодняшнего и будущего населения планеты[191].

Спешу заметить, что 50 % населения, зависящего от аммиака, — это не постоянная величина. При нынешнем рационе и сельскохозяйственных методах синтетический азот кормит половину человечества — то есть при прочих равных условиях половина населения мира не выжила бы без синтетических азотных удобрений. Но эта доля могла бы уменьшиться, если бы богатые страны перешли преимущественно на растительную индийскую диету, или увеличиться, если бы весь мир питался так хорошо, как сегодня китайцы, не говоря уже о копировании пищевых привычек американцев[192]. Мы также можем уменьшить свою зависимость от азотных удобрений, сократив количество пищевых отходов (как было показано выше) и повысив эффективность применения удобрений.

Приблизительно 80 % мирового производства аммиака используется для выпуска удобрений; остальная часть служит сырьем для производства азотной кислоты, взрывчатых веществ, ракетного топлива, красок, синтетических волокон, моющих средств для окон и пола[193]. При соблюдении должных мер предосторожности и использовании специального оборудования аммиак можно вносить непосредственно в почву[194], однако это соединение используют в основном для производства твердых и жидких азотных удобрений. Среди них преобладает мочевина, твердое удобрение с наивысшим содержанием азота (46 %)[195]. В последнее время на нее приходилось около 55 % азота, вносимого на поля во всем мире, и она широко применяется для повышения урожая риса и пшеницы в Китае и Индии — двух странах с самым многочисленным населением, — а также гарантирует хорошие урожаи в пяти других странах Азии с общим населением более 100 миллионов человек[196].

В меньших количествах применяются такие азотные удобрения, как нитрат аммония, сульфат аммония, известково-аммиачная селитра, а также разные жидкие растворы. После того как азотные удобрения внесены в почву, практически невозможно проконтролировать их потери вследствие испарения (из соединений аммиака), вымывания (нитраты хорошо растворяются в воде) и денитрификации (биохимический процесс с участием бактерий, в результате которого азот возвращается в атмосферу в виде нейтральных молекул)[197].

В настоящее время известны только два эффективных способа уменьшить потери азота на полях: распылять дорогостоящие удобрения с медленным высвобождением азота и вносить удобрения только при необходимости, на основе анализа почвы[198]. Как уже отмечалось выше, косвенные меры — в том числе повышение цен на продовольствие и сокращение потребления мяса — достаточно эффективны, но не слишком популярны. В результате маловероятно, что любое реалистичное сочетание этих методов может привести к радикальным изменениям в мировом потреблении азотных удобрений. В настоящее время ежегодно вырабатывается около 150 мегатонн аммиака, и приблизительно 80 % из них используется как удобрение. Почти 60 % этих удобрений вносятся в Азии, примерно четверть в Европе и Северной Америке, меньше 5 % в Африке[199]. Большинство богатых стран, вне всякого сомнения, могут и должны уменьшить количество вносимых удобрений (у них среднее потребление продуктов питания на человека и так слишком велико), а Китай и Индия — два главных потребителя азотных удобрений — имеют много возможностей исключить их чрезмерное применение.

Но Африка, континент с быстро растущим населением, по-прежнему испытывает недостаток в продуктах питания и является их крупным импортером. Любая надежда на самообеспечение продовольствием может быть основана только на интенсивном использовании азота: как бы то ни было, а уровень использования аммиака на этом континенте в три раза ниже, чем в среднем по Европе[200]. Лучшим (и долгожданным) решением была бы модификация зерновых культур, чтобы они приобрели свойство связывать азот, как это умеют делать бобовые, но этих рубежей генная инженерия еще не достигла. Есть и менее радикальный вариант — инокуляция (предпосевная обработка) семен бактериями, способными связывать азот; это инновация с еще неясными коммерческими перспективами.

Пластик: разнообразный, полезный и проблемный

Пластик — это большая группа синтетических (или полусинтетических) органических материалов, обладающих общим свойством: они пригодны для литья и штамповки. Синтез пластика начинается с мономеров, простых молекул, которые могут соединяться в длинные цепочки или разветвленные структуры, образуя полимеры. Два самых распространенных мономера, этилен и пропилен, получаются с помощью парового крекинга (нагревания до 750–950 °C) углеводородного сырья; углеводороды также дают энергию для последующего синтеза[201]. Пластичность этих материалов позволяет использовать при их обработке самые разные методы: литье, штамповку или экструзию, и им можно придать самую разную форму, от тонкой пленки до толстостенных труб и от легких как перышко бутылок до массивных и прочных контейнеров для мусора.

Больше всего в мире производят термопластов — полимеров, которые размягчаются при нагревании и снова становятся твердыми при охлаждении. На полиэтилен (ПЭ) низкой и высокой плотности приходится более 20 % мирового производства полимеров, на полипропилен (ПП) — около 15 %, а на поливинилхлорид (ПВХ) — более 10 %[202]. В отличие от них, реактопласты (в частности, полиуретан, полиимид, меламин и мочевинный формальдегид) не размягчаются при нагревании.

Некоторые термопластичные соединения сочетают низкий удельный вес с относительно высокой прочностью (износостойкостью). Прочные алюминиевые сплавы в три раза легче углеродистой стали, но удельная плотность ПВХ составляет лишь 20 % удельной плотности стали, а ПП — всего 12 %. Предел прочности на разрыв конструкционной стали составляет 400 мегапаскалей, а полистирола — 100 мегапаскалей, в два раза больше, чем у дерева или стекла, и всего на 10 % меньше, чем у алюминия[203].

Это сочетание низкого веса и высокой прочности сделало термопластик превосходным материалом, например, для толстостенных труб и фланцев, противоскользящих поверхностей и химических резервуаров. Термопластичные полимеры нашли широкое применение в автомобильной промышленности, как для отделки салонов, так и для внешних деталей (бамперы из ПП, приборные панели из ПВХ, фары из поликарбоната); легкие высокотемпературные, или огнестойкие, термопласты (поликарбонат, смеси из ПВХ и акрила) используются для отделки салонов современных самолетов; армированные углеродным волокном пластмассы (композитные материалы) применяются для изготовления корпусов летательных аппаратов[204].

Первые пластмассы, в частности целлулоид, получаемый из нитрата целлюлозы и камфоры (легковоспламеняемая основа киноиндустрии, замененная только в 1950-х гг.), производились в небольших количествах еще в последние три десятилетия XIX в., но первые термореактивные пластмассы (с температурой плавления 150–160 °C) были получены в 1907 г. Лео Хендриком Бакеландом, бельгийским химиком, работавшим в Нью-Йорке[205]. Его фирма, General Bakelite Company, основанная в 1910 г., начала первой производить пластик в промышленных масштабах, формуя из него самые разные изделия, от электрических изоляторов до черных телефонов с вращающимся диском, а во время Второй мировой войны из пластика изготавливались детали легкого вооружения. В 1908 г. Жак Бранденбергер изобрел целлофан.

В период между двумя войнами начался синтез ПВХ в массовых масштабах; материал был изобретен еще в 1838 г., но использовался только в лабораториях. Компании DuPont в США, Imperial Chemical Industries (ICI) в Великобритании и IG Farben в Германии финансировали исследования (очень успешные) по разработке новых пластмасс[206]. В результате еще до Второй мировой войны началось промышленное производство ацетилцеллюлозы (в настоящее время используется в абсорбирующих тканях), неопрена (синтетическая резина), полиэстера (ткани для одежды и обивочный материал), полиметилметакрилата (органическое стекло, из-за эпидемии COVID его широко используют в качестве щитков и разделительных барьеров). С 1938 г. производится нейлон (первыми промышленными изделиями были щетина для зубных щеток и чулки, теперь из него изготавливаются самые разные изделия, от рыболовных сетей до парашютов) и — как упоминалось выше — тефлон, незаменимое антипригарное покрытие. Дешевый промышленный стирол тоже появился в 1930-х гг., но теперь используется преимущественно полистирол (ПС) — как упаковочный материал, а также для изготовления одноразовых чашек и тарелок.

В 1937 г. компания IG Farben начала выпуск полиуретана (вспененный материал для мебели, теплоизоляция), а в 1933 г. ICI применила очень высокое давление для синтеза полиэтилена (используется для упаковки и изоляции) и начала выпуск метилметакрилата (для изготовления клеящих веществ, покрытий и красок). Полиэтилентерефлатат (ПЭТ) — с 1970-х гг. он стал планетарным бедствием в виде бутылок из-под напитков — был запатентован в 1941 г., а его массовое производство началось в начале 1950-х гг. (та самая ПЭТ-бутылка была запатентована в 1973 г.)[207]. Среди самых известных изобретений послевоенного времени — поликарбонат (для оптических линз, стекол, жесткого покрытия), полиамид (для медицинских катетеров), жидкокристаллические полимеры (в первую очередь для электроники) и такие известные торговые марки компании DuPont, как тайвек (Tyvek® 1955), лайкра (Lycra® 1959) и кевлар (Kevlar® 1971)[208]. К концу XX в. на мировом рынке были представлены 50 разных видов пластика, и это новое разнообразие — в сочетании с увеличением потребности в самых распространенных материалах (ПЭ, ПП, ПВХ и ПЭТ) — привело к экспоненциальному росту спроса.

Мировое производство пластика выросло с 20 000 тонн в 1925 г. до 2 миллионов тонн в 1950 г., 150 миллионов тонн в 2000 г. и почти 370 миллионов тонн в 2019 г.[209]. Лучший способ оценить повсеместное присутствие пластика в повседневной жизни — подсчитать, сколько раз в день его касаются наши руки, его видят наши глаза, на него опирается наше тело, от него отталкиваются наши ноги. Вы будете поражены результатом! Я набираю этот текст с помощью клавиатуры ноутбука Dell и беспроводной мыши под моей правой ладонью, которые изготовлены из акрилонитрил-бутадиен-стирола. Я сижу на вращающемся стуле с обивкой из полиэстера, а его нейлоновые колеса стоят на защитном коврике из поликарбоната, положенном поверх ковра из полиэстера…

Отрасль, начинавшая с поставок мелких деталей (первой была рукоятка рычага переключения скоростей для Rolls-Royce в 1916 г.) и разнообразных предметов для домашнего обихода, значительно расширила эти две рыночные ниши (что наиболее заметно в области потребительской электроники, ежегодно производящей миллиарды изделий, в которых используется пластик) и существенно расширила массовое применение своей продукции — от кузовов автомобилей и облицовки салонов самолетов до труб большого диаметра.

Пластик стал незаменимым материалом в здравоохранении и особенно в сфере защиты от инфекционных заболеваний. Жизнь современного человека начинается (в родильной палате) и заканчивается (в палате интенсивной терапии) в окружении предметов из пластика[210]. Люди, не знавшие о роли пластика в современном здравоохранении, получили наглядное подтверждение этой роли благодаря COVID-19. Пандемия преподала нам суровый урок — врачи и медсестры в Северной Америке и Европе надевали индивидуальные средства защиты (ИСЗ) (одноразовые перчатки, маски, лицевые щитки, шапочки, комбинезоны и бахилы), а правительства соревновались друг с другом за ограниченные (и неоправданно дорогие) поставки из Китая, куда западные производители ИСЗ, озабоченные сокращением расходов, переместили большую часть производств, создав опасный дефицит, которого вполне можно было бы избежать[211].

Пластиковые медицинские изделия изготавливаются в основном из разных видов ПВХ: это гибкие трубки (для кормления пациентов, подачи кислорода, измерения кровяного давления), катетеры, контейнеры для внутривенных вливаний, контейнеры для крови, стерильная упаковка, разнообразные лотки и чаши, подкладные судна, поручни кроватей, термоизоляция и бесчисленное разнообразие лабораторного оборудования. В настоящее время ПВХ является главным компонентом более четверти всех товаров медицинского назначения, а в наших домах присутствует в виде стен и крыш, оконных рам, жалюзи, шлангов, изоляции проводов, электронных приборов, постоянно расширяющегося ассортимента офисных принадлежностей и игрушек — а также в виде кредитных карт, которыми мы привыкли расплачиваться за все это[212].

В последние годы растет озабоченность из-за загрязнения пластиком суши и особенно океана, прибрежных вод и пляжей. Я вернусь к этой проблеме в главе о защите окружающей среды, но безответственное обращение с пластиком — это не аргумент против использования этих разнообразных и действительно незаменимых синтетических материалов. Более того, что касается микроволокон, то было неверным предполагать, как это делают многие, что их присутствие в океане обусловлено износом синтетического текстиля. Эти полимеры составляют две трети всех волокон, выпускаемых в мире, но исследование образцов морской воды показало, что большинство волокон в океане (более 90 %) естественного происхождения[213].

Сталь: вездесущая и пригодная для переработки

Стали (точнее употреблять это слово во множественном числе, потому что их более 3500 сортов) представляют собой сплавы с преобладанием железа (Fe)[214]. В чугуне, который выплавляется из руды в доменных печах, содержится 95–97 % железа, 1,8–4 % углерода и 0,5–3 % кремния, а также незначительное количество других элементов[215]. Из-за высокого содержания углерода чугун отличается хрупкостью и низкой пластичностью (способностью к растяжению), а прочность на разрыв у него меньше, чем у бронзы или меди. В доиндустриальную эпоху сталь изготавливали в Азии и Европе разными кустарными методами — то есть процесс всегда был трудоемким и дорогим, — и поэтому она не была доступна для повседневного применения[216].

Современную сталь получают из чугуна, уменьшая содержание углерода до 0,08–2,1 % массы. По своим физическим свойствам сталь значительно превосходит самый твердый камень, а также другие распространенные металлы. У гранита предел прочности на сжатие (способность выдерживать нагрузку, сдавливающую материал) примерно такой же, но прочность на разрыв на порядок меньше: гранитные колонны выдерживают нагрузку не хуже стальных, но стальные балки в 15–30 раз прочнее гранитных[217]. Прочность на разрыв у стали, как правило, в семь раз выше, чем у алюминия и почти в четыре раза выше, чем у меди; температура плавления алюминия составляет 660 °C, меди — 1085 °C, а стали — 1425 °C.

Сорта стали делятся на четыре главные категории[218]. Углеродистая сталь (90 % всей стали на рынке, с содержанием углерода 0,3–0,95 %) используется повсеместно — от мостов до холодильников и от шестеренок до ножниц. В легированной стали присутствуют добавки одного или нескольких элементов в разных концентрациях (чаще всего марганец, никель, кремний и хром, но также алюминий, молибден, титан и ванадий), предназначенные для улучшения ее физических свойств (твердости, прочности, пластичности). Нержавеющая сталь (содержащая 10–20 % хрома) впервые была получена только в 1912 г., сначала из нее изготавливали только столовые приборы; сегодня она широко используется для производства хирургических инструментов, двигателей, деталей машин и строительных конструкций[219]. У инструментальной стали прочность на разрыв в 2–4 раза выше, чем у лучших сортов конструкционной стали, и она используется для резки стали и других металлов, штамповки (формовки или экструзии металлов или пластика), а также для ручной резки и ковки. Все стали (за исключением нескольких сортов нержавеющей стали) обладают магнитными свойствами и поэтому могут использоваться в электрических машинах.

Сталь определяет лицо современной цивилизации и обеспечивает ее главные функции. Это самый распространенный металл, и из него изготовлено бесчисленное количество видимых и невидимых жизненно важных компонентов современного мира. Более того, почти все остальные металлические и неметаллические изделия были изготовлены (добыча сырья, обработка, формовка, отделка и дистрибуция) с помощью стальных инструментов и механизмов, и ни один из видов общественного транспорта не может функционировать без стали. Чистая сталь присутствует буквально везде, в нашем доме и вокруг него, как в маленьких предметах (столовые приборы, ножи, кастрюли, сковородки, кухонные приспособления, садовые инструменты), так и в больших (бытовая техника, газонокосилки, велосипеды, автомобили).

Прежде чем на улицах города вырастают высокие здания, вы видите мощные стальные копры, забивающие стальные или железобетонные сваи фундамента, а затем над стройплощадкой несколько месяцев возвышаются стальные строительные краны. В 1954 г. в Нью-Йорке построили здание Socony-Mobil, первый небоскреб, облицованный нержавеющей сталью, а в современном 828-метровом небоскребе Бурдж-Халифа в Дубае используются рифленые стеновые панели из нержавеющей стали и вертикальные стальные штыри[220]. Сталь служит одновременно главным строительным материалом и элементом дизайна многих изящных консольных и подвесных мостов[221]: моста Золотые Ворота в Сан-Франциско, который постоянно подкрашивают в оранжевый цвет[222], моста Акаси-Кайке в Японии, который имеет самый длинный в мире центральный пролет, почти 2 километра, а его стальные башни держат витые стальные тросы диаметром 1,12 метра[223].

Вдоль городских улиц стоят ряды осветительных столбов, изготовленных из стали, оцинкованной горячим способом и покрытой специальным порошком для защиты от ржавчины; из стального проката сделаны дорожные знаки и рекламные щиты, гофрированная сталь используется для разделительных барьеров. Стальные башни с прикрепленными к ним стальными тросами используются для подъема горнолыжников к началу трассы или для доставки туристов на высокие горы в кабинках канатной дороги. Радио- и телевизионные башни (антенные мачты с растяжками) поднимаются на рекордную для рукотворных сооружений высоту, а современные ландшафты усеяны бесконечным количеством опор высоковольтных линий электропередачи. Недавно к ним прибавились невероятно высокие антенные мачты мобильной связи, группы больших ветряных турбин на суше и на море, а также массивные конструкции посреди морей и океанов — гигантские платформы для добычи нефти и газа[224].

Большая часть массы транспортных средств почти всегда приходится на сталь. Исключением являются самолеты (в них преобладают алюминиевые сплавы и композитные материалы); стальные детали в двигателях и шасси составляют около 10 % массы современного авиалайнера[225]. Легковой автомобиль в среднем содержит 900 килограммов стали[226]. Ежегодно в мире выпускается почти 100 миллионов автомобилей, что требует 90 миллионов тонн металла — приблизительно 60 % приходится на высокопрочную сталь, которая позволяет уменьшить вес автомобиля на 26–40 % по сравнению с обычной сталью[227]. Несмотря на то что в современных скоростных поездах (алюминиевый корпус, пластиковая отделка салона) всего около 15 % стали (колеса, оси, подшипники и двигатели), для них требуются особые пути с более прочными, чем стандартные, стальными рельсами[228].

Корпуса судов, нефтяных танкеров, газовозов для сжиженного газа и сухогрузов, которые перевозят руду, зерно или цемент, изготавливаются из больших листов высокопрочной стали определенной формы, скрепленных с помощью сварки. Но величайшей революцией в послевоенном судоходстве стало появление контейнеровозов (более подробно см. в главе 4). Они перевозят грузы в стальных контейнерах стандартных размеров[229]. Эти стальные контейнеры имеют высоту и ширину порядка 2,5 метра (длина может быть разной) и устанавливаются друг на друга в трюме и на палубе судна. Вполне возможно, что все, что на вас надето, было доставлено в конечную точку продажи в стальном контейнере, начавшем свое путешествие на одной из фабрик в Азии.

Но как были изготовлены все эти инструменты и механизмы? По большей части с помощью других механизмов и аппаратов, сделанных преимущественно из стали и выполняющих такие операции, как отливка, ковка, прокат, механическая обработка (токарная, фрезерная, сверловка отверстий), гибка, сварка, заточка и резка — две последние операции возможны благодаря удивительным свойствам инструментальной стали, которая режет углеродистую сталь, как нож масло. А все эти станки, как правило, получают энергию от электричества, производство которого (а значит, существование всего мира электроники, вычислительной техники и телекоммуникаций) невозможно без стали: высоких котлов, набитых стальными трубами и наполненных водой под давлением, ядерных реакторов, заключенных в корпуса высокого давления, расширяющегося пара, который вращает большие турбины, длинные оси которых изготавливают из массивных стальных отливок.

Сталь прячется от нас под землей в виде опорных конструкций и механизмов в глубоких шахтах, а также миллионов километров труб буровых установок, добывающих нефть и газ. Нефтегазовая промышленность также зависит от стали, лежащей в земле ближе к поверхности (на глубине 1–2 метров) в промысловых, транспортных и распределительных газопроводах. В магистральных газопроводах используются трубы диаметром больше 1 метра, а в распределительных — до 5 сантиметров[230]. Нефтеперегонный завод — это настоящий лес из стали, с высокими дистилляционными колоннами, установками каталитического крекинга, огромным количеством труб и цистерн. И наконец, я не могу не сказать о том, как сталь спасает жизни в больницах (она используется в центрифугах и диагностической аппаратуре, из нержавеющей стали делают скальпели, хирургические крючки и ретракторы) и как она убивает: армия и флот с их разнообразным оружием — это огромное вместилище стали, предназначенной для разрушения[231].

Можем ли мы производить требуемое количество стали и насколько устойчиво глобальное производство этого металла? Достаточно ли у нас месторождений железной руды, чтобы обеспечить сталью следующие поколения? Хватит ли у нас мощностей, чтобы построить современную инфраструктуру и повысить жизненный уровень людей в бедных странах, где потребление стали на душу населения даже меньше, чем в богатых странах 100 лет назад? Какой вред наносит природе производство стали? Можем ли мы получать этот металл без использования ископаемого топлива?

Ответ на второй вопрос безусловно положительный. Если взять массу Земли, то большая ее часть приходится на железо — оно очень тяжелое (в восемь раз тяжелее воды) и из него состоит ядро планеты[232]. Железа также много в коре нашей планеты: по распространенности оно уступает только трем элементам (кислороду, кремнию и алюминию) и со своими почти 6 % занимает четвертое место[233]. Всего в мире ежегодно добывают 2,5 миллиарда тонн железной руды (лидеры добычи — Австралия, Бразилия и Китай), а мировые запасы оцениваются в 800 миллиардов тонн, и в них содержится почти 250 миллиардов тонн металла. Таким образом, запасов хватит на 300 с лишним лет, что гораздо больше любого возможного горизонта планирования (разведанных запасов сырой нефти хватит всего на 50 лет)[234].

Более того, сталь можно использовать повторно, расплавляя лом в электродуговых печах — больших огнеупорных цилиндрах из толстых стальных пластин (облицованных кирпичом) со съемной куполообразной крышкой, которая охлаждается водой и через которую в рабочее пространство вводятся три массивных угольных электрода. После загрузки стального лома электроды опускаются, и проходящий через них электрический ток образует дугу с температурой 1800 °C, которая без труда расплавляет металл[235]. Но этот процесс энергозатратен: даже чрезвычайно эффективная современная электродуговая печь потребляет столько электроэнергии, сколько американский город с населением 150 тысяч человек[236].

Для утилизации автомобиля необходимо сначала слить все жидкости, удалить облицовку салона, снять аккумуляторы, сервомоторы, шины, электронику, двигатели, а также все детали из пластика, резины, стекла и алюминия. Затем специальные прессы сплющивают остовы автомобилей, подготавливая к резке. Гораздо сложнее утилизировать большие океанские суда — это делают в основном на побережье Пакистана (Гадани, к северо-западу от Карачи), Индии (Аланг в провинции Гуджарат) и Бангладеш (в окрестностях Читагонга). Пустые корпуса из толстых стальных пластин разрезаются с помощью газовых и плазменных горелок — это опасная и вредная работа, зачастую выполняемая рабочими без необходимых средств защиты[237].

В настоящее время богатые страны утилизируют практически все старые автомобили; почти такой же высокий уровень утилизации (больше 90 %) достигнут для стальных балок и пластин, чуть меньше для бытовых приборов, а в США на переработку отправляется 65 % арматуры для железобетона — столько же, сколько жестяных банок из-под напитков и консервов[238]. Стальной лом превратился в один из самых ценных в мире экспортных товаров, поскольку страны с давней историей выплавки стали и большими запасами лома продают его компаниям, расширяющим производства. Самым крупным экспортером стального лома является ЕС, следом идут Япония, Россия и Канада, а главные покупатели — Китай, Индия и Турция[239]. Повторно используемая сталь составляет почти 30 % годового производства этого металла, причем в разных странах эта доля варьируется от почти 70 % в США до 40 % в ЕС и менее 12 % в Китае[240].

Это означает, что в мире по-прежнему преобладает первичная выплавка стали, на которую приходится в два раза больше произведенного металла, чем на вторичную переработку — почти 1,3 миллиарда тонн в 2019 г. Процесс начинается с доменных печей (высоких стальных сооружений, облицованных огнеупорными материалами), в которых получают жидкий (литейный или передельный) чугун, расплавляя железную руду вместе с коксом и известью[241]. Вторая стадия — уменьшение содержания углерода в чугуне и превращение его в сталь — происходит в кислородных конвертерах (название связано с химическими свойствами образующегося шлака). Этот процесс был изобретен в 1940-х гг. и быстро приобрел промышленные масштабы с середины 1950-х гг.[242]. Современные кислородные конвертеры — это большие конструкции грушевидной формы с открытым верхом, в которые загружают до 300 тонн расплавленного чугуна, который продувается кислородом, поступающим сверху и снизу. В результате химической реакции приблизительно за 30 минут содержание углерода в металле уменьшается (до 0,004 %). Сочетание доменной печи и кислородного конвертера — это основа современной сталеплавильной промышленности. Конечные стадии включают подачу расплавленного металла на машины непрерывной разливки для получения листовой стали, брусков (квадратного или прямоугольного сечения) и полос, из которых затем изготавливают стальные изделия.

Черная металлургия — чрезвычайно энергоемкая отрасль, причем около 75 % энергопотребления приходится на доменные печи. Сегодня самые эффективные производства потребляют всего 17–20 гигаджоулей на тонну готового продукта, менее эффективные — 25–30 ГДж/т[243]. Совершенно очевидно, что энергозатраты на переплавку стали в электродуговой печи гораздо меньше, чем на полный цикл, — всего 2 ГДж/т для самых современных печей. К этому следует прибавить энергозатраты на прокат металла (в большинстве случаев 1,5–2 ГДж/т). Таким образом общие энергозатраты на производство стали могут составить около 25 ГДж/т для полного цикла и 5 ГДж/т для повторного использования[244]. Всего на производство стали в 2019 г. потребовалось 34 эксаджоуля энергии, или около 6 % глобального потребления первичной энергии.

Учитывая зависимость сталелитейной промышленности от коксующегося угля и природного газа, можно сделать вывод, что отрасль вносит существенный вклад в выработку парниковых газов. По оценкам Всемирной ассоциации стали, в среднем выбросы углекислого газа составляют 500 килограммов на тонну метала, и это значит, что выбросы всей сталелитейной промышленности составляют около 900 мегатонн в год, или 7–9 % всех выбросов от сжигания ископаемого топлива[245]. Но сталь не единственный материал, на который приходится значительная доля выбросов CO_2: энергоемкость цемента гораздо меньше, но, поскольку его выпускается почти в три раза больше, чем стали, его производство дает почти такую же долю выбросов углекислого газа (около 8 %).

Бетон: мир, созданный цементом

Цемент — незаменимая составляющая бетона, которую получают нагреванием (до 1450 °C) молотого известняка (источник кальция), а также глины, гипса и минеральных добавок (источник кремния, алюминия и железа) в больших печах для обжига — длинных (100–200 метров) наклонных металлических цилиндрах[246]. Спекание при высокой температуре дает на выходе клинкер (сплав известняка и алюмосиликатов), который затем перемалывается в мелкий порошок — цемент.

Бетон состоит в основном из заполнителей (65–85 %) и воды (15–20 %)[247]. Мелкий заполнитель, такой как песок, позволяет получить более прочный бетон, но для него нужно больше воды, чем для более крупного заполнителя, например гравия разного размера. Заполнитель скрепляется цементом — обычно 10–15 % конечной массы, — при взаимодействии которого с водой смесь сначала становится жидкой, а затем застывает.

В результате получается самый распространенный в современной цивилизации материал, прочный и тяжелый, способный выдержать несколько десятилетий серьезной нагрузки, особенно когда его армируют (упрочняют) сталью. Чистый бетон относительно хорошо переносит сжатие (по этому показателю современные сорта в пять раз лучше, чем те, которые использовались несколько десятилетий назад), но имеет низкую прочность на разрыв[248]. У конструкционной стали прочность на разрыв почти в 100 раз выше, и для преодоления этой огромной разницы используются разные способы армирования бетона (стальная сетка, стальные прутья, стеклянное или стальное волокно, полипропилен).

Начиная с 2007 г. большинство населения Земли живет в городах, построенных преимущественно из бетона. Естественно, в городском строительстве используется множество других материалов: небоскребы имеют стальной каркас, покрытый стеклом и металлом; индивидуальные дома в пригородах американских городов строят из дерева (бруса, фанеры, досок) и гипсовых перегородок (и часто облицовывают кирпичом или камнем); в настоящее время для строительства многоэтажных жилых домов также применяется композитная древесина[249]. Но небоскребы и высотные дома стоят на бетонных сваях, и бетон используется не только для фундамента, но и для стен и потолков, и он присутствует во всей городской инфраструктуре — от подземных инженерных сетей (трубы большого диаметра, кабельные каналы, водостоки, тоннели метро) до наземной транспортной инфраструктуры (тротуары, дороги, мосты, причалы, взлетные полосы аэропортов). Современные города — от Сан-Паулу и Гонконга (с многоэтажными жилыми башнями) до Лос-Анджелеса и Пекина (с разветвленной сетью дорог) — являются олицетворением бетона.

В Древнем Риме бетон изготавливали из гипса, негашеной извести и вулканического песка, и этот превосходный и долговечный материал позволял строить грандиозные сооружения, в том числе огромные купола. Пантеон стоит в Риме почти 2 тысячи лет (строительство завершили в 126 г.), но до сих пор остается крупнейшим в мире купольным сооружением из неармированного бетона[250]. Процесс изготовления современного бетона был запатентован только в 1824 г. английским каменщиком Джозефом Аспдином. Его гидравлический раствор получался обжигом известняка и глины при высоких температурах: известь, кремний и алюминий, содержащиеся в этих материалах, спекались в стеклоподобное вещество, которое затем измельчалось, превращаясь в портландцемент[251]. Аспдин выбрал это название (его часто используют и сегодня), потому что после застывания и реакции с водой похожий на стекло клинкер приобретал цвет как у известняка с острова Портленд в проливе Ла-Манш.

Как уже отмечалось выше, новый материал отличался высокой прочностью на сжатие; современный бетон может выдержать давление более 100 мегапаскалей — такое давление оказывает африканский слон, стоящий на мелкой монетке[252]. Другое дело — прочность на разрыв. Бетон разрушается уже при нагрузках от 2 до 5 мегапаскалей (человеческая кожа и то прочнее). Вот почему масштабное применение бетона в строительстве началось только после успешного армирования сталью, что сделало этот материал пригодным для изготовления деталей конструкций, испытывающих серьезные нагрузки на разрыв.

В 1860-х и 1870-х гг. французы Франсуа Куанье и Жозеф Монье получили первые патенты на армирование бетона (Монье был садовником и начал использовать железную сетку для армирования своих декоративных кадок), но настоящий прорыв случился в 1884 г., когда Эрнст Рэнсом предложил использовать стальные стержни[253]. Конструкция современных вращающихся печей для производства цемента, где минералы спекались при температуре 1500 °C, была предложена в 1890-х гг., и ее появление позволило использовать бетон в масштабных проектах. Первым небоскребом из железобетона стало шестнадцатиэтажное знание Ingalls Building, построенное в Цинциннати в 1903 г.[254]. Всего три года спустя Томас Эдисон выразил убеждение, что в Америке бетон должен заменить дерево при строительстве индивидуальных домов, и начал конструировать и строить такие дома в Нью-Джерси; в 1911 г. он предпринял неудачную попытку создать бетонную мебель, в том числе спальные гарнитуры, и даже отлил из бетона копию своего самого любимого изобретения, фонографа[255].

Одновременно с неудавшимся проектом Эдисона швейцарский инженер Роберт Майар заложил основы нового способа применения этого материала, который используется по сей день: мосты из железобетона. Начал он с относительно небольших мостов в Цуоце в 1901 г. и в Тавансе в 1906 г. Самое знаменитое его сооружение, арочный мост Салгинатобель через альпийское ущелье, был закончен в 1930 г. и в настоящее время внесен в швейцарский реестр объектов культурного наследия[256]. Сооружениями из железобетона также увлекались архитекторы Огюст Перре во Франции (элегантные жилые дома и Театр Елисейских Полей) и Фрэнк Ллойд Райт в США. Самые известные проекты Райта в период между двумя мировыми войнами — это отель «Империал» в Токио, законченный незадолго до землетрясения 1923 г., которое сровняло город с землей и повредило новое здание, и «Дом над водопадом» в Пенсильвании, построенный в 1939 г. Его последним знаменитым проектом из железобетона стал Музей Гуггенхайма в Нью-Йорке, сооружение которого завершилось в 1959 г.[257].

Прочность железобетона на разрыв увеличилась еще больше после того, как изобрели способ предварительного напряжения упрочняющей сетки или стержней перед заливкой бетоном (предварительное напряжение арматуры достигается с помощью концевых анкеров, к которым прикладывается усилие, снимающееся после затвердения раствора). Применяют также постнапряжение, когда предварительно уложенные в конструкции арматурные канаты натягиваются и закрепляются анкерами на торцах конструкции с помощью специальных устройств. Первым сооружением, где применялся преднапряженный железобетон, был мост в Плугастеле близ Бреста, построенный Эженом Фрейсине в 1930 г.[258]. Но самое известное сооружение из предварительно напряженного бетона — это необычное, похожее на парус белое здание Сиднейской оперы по проекту архитектора Йорна Утзона (строилось с 1959 по 1973 г.)[259]. Мировой рекорд среди мостов принадлежит Даньян-Куньшаньскому виадуку длиной 164,8 километра (строительство закончено в 2010 г.), по которому проложены пути скоростной железнодорожной магистрали, соединяющей Пекин и Шанхай[260].

В настоящее время армированный бетон используется при строительстве всех современных зданий и объектов транспортной инфраструктуры, от причалов до сегментных колец, которые устанавливают современные машины для прокладки туннелей (под Ла-Маншем и в Альпах). Стандартное скоростное шоссе в Америке представляет собой 28-сантиметровый слой неармированного бетона, уложенный поверх слоя (толщиной в два раза больше) из натуральных заполнителей (камней, гравия, песка). Вся система американских скоростных магистралей содержит около 50 миллионов тонн цемента, 1,5 миллиарда тонн заполнителей и всего лишь около 6 миллионов тонн стали (опорные конструкции и дренажные трубы)[261]. Взлетно-посадочные полосы аэропортов (длиной до 3,5 километра) имеют основу из армированного бетона, толщиной до 1,5 метра в зонах приземления, чтобы выдержать сотни тысяч ударов в год при посадке самолетов весом до 380 тонн (Airbus 380). Например, для самой длинной взлетно-посадочной полосы в Канаде (4,27 километра, аэропорт Калгари) потребовалось более 85 000 кубометров бетона и 16 000 тонн стали[262].

Но самые масштабные сооружения из железобетона — это плотины. Эпоха этих гигантов началась в 1930-х гг. с сооружения дамбы Гувера на реке Колорадо и дамбы Гранд-Кули на реке Колумбия. На уникальную дамбу Гувера в ущелье к юго-востоку от Лас-Вегаса пошло около 3,4 миллиона кубометров бетона и 20 000 тонн арматурной стали, в два раза большее количество стали для обшивки и труб, а также 8000 тонн конструкционной стали[263]. Во второй половине XX в. были построены сотни подобных гигантских сооружений, а для самой большой из них, китайской плотины «Три ущелья» на реке Янцзы, вырабатывающей электричество с 2011 г., потребовалось 28 миллионов кубометров бетона, армированного 256 500 тоннами стали[264].

С 1900 по 1928 г. годовое потребление цемента в США выросло в три раза, достигнув 30 миллионов тонн, а послевоенный строительный бум — в том числе прокладка системы скоростных автострад и расширение аэропортов — увеличил его еще втрое к концу столетия. Максимум в размере 128 миллионов тонн был достигнут в 2005 г., а в настоящее время этот показатель составляет около 100 миллионов тонн в год[265]. Но это лишь малая доля от ежегодного спроса в крупнейшем в мире потребителе цемента, Китае. В 1980 г. в начале процесса модернизации в стране производилось меньше 80 миллионов тонн цемента. В 1985 г. Китай обогнал США и стал крупнейшим в мире производителем, а в 2019 г. объем выпуска цемента в стране составил около 2,2 миллиарда тонн, чуть больше половины мирового производства[266].

Вот наиболее яркий показатель такого резкого роста — всего за два года, 2018 и 2019 гг., Китай произвел почти столько же цемента (около 4,4 миллиарда тонн), сколько США за весь XX в. (4,56 миллиарда тонн). Неудивительно, что сегодня Китай может похвастаться самыми крупными в мире системами автострад, скоростных поездов и аэропортов, а также самым большим количеством гигантских гидроэлектростанций и новых городов с населением в несколько миллионов человек. Еще одна удивительная цифра: сегодня за один год в мире используется больше цемента, чем за всю первую половину XX века. И (одновременно к счастью и к сожалению) эти огромные массы современного бетона не проживут так долго, как кессонный купол Пантеона.

Обычный строительный бетон не слишком долговечен и подвержен воздействию разных факторов окружающей среды[267]. Открытые поверхности разрушаются водой, морозом, бактериями и водорослями (особенно в тропиках), кислотными осадками и вибрацией. Подземные сооружения из бетона растрескиваются под действием давления и агрессивных веществ, проникающих с поверхности. Высокая щелочность бетона (жидкий материал имеет pH около 12,5) хорошо защищает от коррозии стальную арматуру, но трещины и отслоение сводят на нет этот эффект. В морских сооружениях бетон страдает от хлора, растворенного в морской воде, а на дорогах — от соли, которой их посыпают зимой.

С 1990 по 2020 г. в результате массового «бетонирования» в современном мире появилось около 700 миллиардов тонн этого прочного, но постепенно разрушающегося материала. Долговечность сооружений из бетона может быть очень разной: среднюю величину рассчитать невозможно, поскольку одни разрушаются всего через 20 или 30 лет, а другие прекрасно служат по 60–100 лет. Это означает, что в XXI в. мы столкнемся с беспрецедентной проблемой разрушения бетона, когда придется ремонтировать или сносить (что особенно актуально для Китая) пришедшие в негодность или неиспользуемые сооружения. Бетонные конструкции можно постепенно разбирать, извлекать из них арматуру, и оба материала использовать повторно. Это недешево, но вполне реализуемо. После дробления и просеивания заполнитель будет использован для изготовления нового бетона, а сталь пойдет в переплавку[268]. Уже сегодня во всем мире существует потребность в замене бетонных конструкций и в новом бетоне.

Богатые страны с низким приростом населения будут нуждаться в первую очередь в замене разрушающейся инфраструктуры. Последний официальный отчет показывает, что в США во всех отраслях с преимущественным использованием бетона состояние инфраструктуры характеризуется от плохого до очень плохого — дамбы, дороги и взлетно-посадочные полосы имеют индекс Ds, а общий индекс соответствует уровню D+[269]. Эта оценка позволяет понять, с чем Китаю придется столкнуться в 2050 г. (как с точки зрения объема производства, так и затрат). Бедные страны, наоборот, нуждаются в базовой инфраструктуре: а во многих домах Африки и Азии первейшая потребность — заменить земляной пол бетонным, что позволит улучшить общую гигиену и почти на 80 % снизить уровень паразитических заболеваний[270].

Стареющее население, миграция в города, экономическая глобализация и ширящиеся региональные проблемы — все это приведет к увеличению количества неиспользуемых бетонных сооружений. Бетонные руины автомобильных заводов в Детройте, заброшенные предприятия в старых промышленных регионах Европы, разрушающиеся заводы и памятники, построенные советскими градостроителями на Восточно-Европейской равнине и в Сибири, — всего лишь первые волны этого процесса[271]. Другие многочисленные и хорошо заметные бетонные развалины — это мощные бункеры в Нормандии и на линии Мажино, а также пустые шахты на американских Великих Равнинах, где раньше размещались ракеты с ядерными боеголовками.

Материалы: старые и новые

В первой половине XXI в. — с замедлением роста населения мира и стагнацией или даже спадом во многих богатых странах — экономика без труда будет удовлетворять спрос на сталь, цемент, аммиак и пластик, особенно при увеличении объемов повторной переработки. Но маловероятно, что к 2050 г. эти отрасли избавятся от зависимости от ископаемого топлива и перестанут вносить существенный вклад в глобальные выбросы CO_2. Особенно маловероятно это для стран с низкими доходами, переживающих период модернизации, огромный спрос в которых со стороны инфраструктуры и потребителей потребует масштабного увеличения производства всех основных материалов.

Повторение китайского опыта развития с 1990-х гг. в этих странах приведет к 15-кратному росту производства стали, более чем 10-кратному — цемента, а также к удвоению синтеза аммиака и более чем 30-кратному росту производства пластика[272]. Совершенно очевидно, что, даже если успехи этих модернизирующихся стран будут в два или в четыре раза скромнее, чем у Китая, потребность в материалах все равно увеличится в несколько раз. Потребность в ископаемых углеводородах была — и на несколько десятилетий останется — ценой, которую мы платили за преимущества использования стали, цемента, аммиака и пластика. По мере того как мы будем расширять использование возобновляемых источников энергии, нам потребуется все больше старых материалов, а также беспрецедентное количество материалов, потребность в которых раньше была невелика[273].

Эту новую зависимость можно проиллюстрировать двумя характерными примерами. Символом «зеленого» электричества, вне всякого сомнения, стали большие ветряные турбины, но эти огромные сооружения из стали, цемента и пластика также являются порождением ископаемого топлива[274]. Их фундамент сделан из железобетона, башни, гондолы и роторы — из стали (в совокупности почти 200 тонн стали на каждый мегаватт генерируемой мощности), а массивные лопасти — из энергоемких и трудно поддающихся утилизации пластиковых смол (приблизительно 15 тонн для турбины среднего размера). Все эти гигантские детали необходимо доставить на место сборки огромными грузовиками и установить с помощью высоких кранов, а шестеренки турбин требуют регулярной смазки. Умножив эти потребности на миллионы турбин, необходимых для избавления от электричества, получаемого с помощью ископаемого топлива, мы поймем, насколько наивны разговоры о скорой дематериализации зеленой экономики.

Наиболее ярким примером новой и очень сильной зависимости от материалов могут служить электромобили. Стандартный литиевый аккумулятор для электромобиля весом около 450 килограммов содержит приблизительно 11 килограммов лития, почти 14 килограммов кобальта, 27 килограммов никеля, больше 40 килограммов меди и 50 килограммов графита — а также почти 181 килограмм стали, алюминия и пластика. Производство этих материалов для одного автомобиля требует обработки 40 тонн руды, а с учетом низкой концентрации многих элементов в руде — добычи и обработки 225 тонн сырья[275]. Теперь умножьте эту цифру на 100 миллионов — ежегодный объем выпуска автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, которые нужно заменить электромобилями.

Неизвестно, с какой скоростью пойдет внедрение электромобилей, но подробная оценка потребности в материалах, основанная на двух сценариях (в 2050 г. доля электромобилей составит 25 или 50 %), дает следующие цифры: с 2020 по 2050 г. потребность в литии вырастет в 18–20 раз, в кобальте — в 17–19 раз, в никеле — в 28–31 раз, а в большинстве остальных материалов — в 15–20 раз[276]. Естественно, это потребует существенного расширения добычи и обработки лития, кобальта (значительная доля которого добывается в Конго вручную, зачастую с использованием детского труда) и никеля, но также активного поиска новых ресурсов. А это, в свою очередь, невозможно без дополнительных объемов ископаемого топлива и электричества. Одно дело — предсказывать постепенный рост числа владельцев электромобилей, и совсем другое — обеспечить этот процесс новыми материалами в мировом масштабе.

Экономика всегда будет привязана к материальным потокам, будь то удобрения на основе аммиака, необходимые для того, чтобы прокормить растущее население планеты, пластик, сталь или цемент для производства новых инструментов, механизмов, зданий и инфраструктур, или новые материалы для солнечных батарей, ветряных турбин, электромобилей и аккумуляторов энергии. До тех пор пока вся энергия, используемая для их получения и обработки, не будет вырабатываться возобновляемыми источниками, современная цивилизация останется зависимой от ископаемого топлива, необходимого для производства этих незаменимых материалов. И ни искусственный интеллект, ни приложения для компьютера, ни социальные сети это не изменят.

4

Глобализация

Двигатели, микросхемы, и не только

Мы каждый день сталкиваемся с бесчисленными проявлениями глобализации. Суда, нагруженные тысячами стальных контейнеров, перевозят электронику и бытовые приборы, носки и брюки, садовые инструменты и спортивный инвентарь из Азии в торговые центры Европы и Северной Америки, а также груды дешевой одежды и кухонной утвари в Африку и Латинскую Америку. Гигантские танкеры везут сырую нефть из Саудовской Аравии на нефтеперегонные заводы в Индии и Японии, а газовозы — сжиженный газ в хранилища во Франции и Южной Корее. Большие сухогрузы, заполненные железной рудой, плывут из Бразилии в Китай и возвращаются пустыми (как и нефтяные танкеры) в родные порты. Разработанные в Америке компанией Apple смартфоны iPhone собираются на тайваньской фабрике (Hon Hai Precision, торговая марка Foxconn) в городе Шэньчжэне в китайской провинции Гуандун из деталей, привезенных из десятка стран, а затем развозятся по торговым точкам всего мира — превосходно скоординированная система производства и маркетинга[277].

Международная миграция приводит к тому, что семьи из Пенджаба и Ливана прилетают в Торонто и Сидней регулярными рейсами; мигранты рискуют жизнью, пытаясь на резиновых лодках добраться до Лампедузы или Мальты; молодежь едет за высшим образованием за границу, в Лондон, Париж или маленькие колледжи Айовы и Канзаса[278]. Путешествия ради развлечения достигли такого масштаба, что отмечавшийся до пандемии «избыточный туризм» — это слишком мягкое описание того, что происходило в соборе Святого Петра в Риме, заполненном европейскими туристами с палками для селфи, или на азиатских пляжах, испорченных до такой степени, что их приходилось закрывать для посетителей[279]. Пандемия COVID-19 стала причиной нового острого кризиса «избыточного туризма» — ранней весной 2020 г. сотни пожилых людей оказались запертыми на борту круизных лайнеров у берегов Японии или Мадагаскара, — и тем не менее уже к концу года, несмотря на новые волны эпидемии, быстро распространяющиеся по миру, крупные компании начали рекламировать круизные туры на 2021 г. (вот она, современная неугомонность!).

Статистика денежных потоков значительно недооценивает реальные (в том числе нелегальные) потоки. Объем международной торговли товарами приближается к 20 триллионам долларов в год, а стоимость коммерческих услуг — к 6 триллионам[280]. Прямые иностранные инвестиции удвоились в период с 2000 по 2009 г. и теперь приближаются к 1,5 триллиона долларов в год, тогда как в 2020 г. объем операций по обмену валют достиг почти 7 триллионов долларов в день[281]. Цифры, характеризующие глобальные информационные потоки, на много порядков превышают денежные потоки — это не просто терабайты или петабайты, а эксабайты (10^18) и йоттабайты (10^24) данных[282].

Совершенно очевидно, что понять, как на самом деле функционирует наш мир, невозможно без оценки развития, масштаба и последствий этого многогранного процесса, включающего (на мой взгляд, это лучшее краткое определение) «растущую взаимозависимость современных экономик, культур и населения, обусловленную трансграничной торговлей товарами, услугами и технологиями, а также потоками инвестиций, людей и информации»[283]. Вопреки широко распространенным убеждениям, процесс этот начался давно; перевод предприятий в страны с низкими затратами на рабочую силу (кадровый арбитраж) — всего лишь один из нескольких необходимых факторов, а будущее расширение и интенсификация процесса глобализации вовсе не являются неизбежными. Вероятно, самое большое заблуждение относительно глобализации — это убежденность в ее исторической неизбежности, которая предопределена развитием экономики и общества. Совершенно не обязательно. Глобализация, как утверждал бывший президент США, не является «экономическим эквивалентом сил природы, таким как ветер или вода»; это всего лишь человеческий конструкт, и сегодня общее мнение склоняется к тому, что она уже зашла слишком далеко и нуждается в корректировке[284].

В этой главе я покажу, что глобализация имеет долгую историю (хотя в прошлом увеличение потоков товаров, инвестиций и людей не объединяли под этим термином), а наше повышенное внимание к этому явлению не обусловлено его новизной. Графики, построенные с помощью поискового сервиса Ngram Viewer компании Google, послужат превосходной иллюстрацией долгосрочных трендов внимания к любым заметным процессам. График для глобализации начинается с линии, идущей около нуля до середины 1980-х гг., затем следует резкий подъем интереса на протяжении следующих двух десятилетий — 40-кратный рост частоты запросов в период с 1987 по 2006 г., — а за ним 33-процентный спад к 2018 г.

Если бы низкая стоимость рабочей силы была единственной причиной для переноса производств за границу — в это ошибочное утверждение верят многие люди, — то в этом случае очевидным выбором были бы африканские страны южнее Сахары. Но во втором десятилетии XXI в. Китай привлекал в среднем 230 миллиардов долларов прямых иностранных инвестиций в год, Индия — меньше 50 миллиардов долларов, а вся Африка южнее Сахары (за исключением Южной Африки) — около 40 миллиардов[285]. Китай имел еще ряд преимуществ — прежде всего центральное однопартийное правительство, способное гарантировать политическую стабильность, и приемлемые условия инвестиций, многочисленное, в высшей степени однородное и грамотное население, а также гигантский внутренний рынок. Именно поэтому выбор был сделан в пользу Китая, а не Нигерии, Бангладеш или даже Индии, что привело к удивительному сотрудничеству между крупнейшим в мире коммунистическим государством и почти всеми ведущими капиталистическими компаниями мира[286].

Одобрение глобализации связывали с преимуществами, выгодой, созидательным разрушением, модернизацией и прогрессом, которые она приносила целым странам. Самым большим выгодоприобретателем на данный момент является Китай — реинтеграция страны в глобальную экономику за период с 1980 по 2015 г. помогла на 94 % снизить количество человек, живущих в крайней бедности[287]. Но эти ободряемые приобретения сосуществуют с разной степенью неодобрения и даже решительного неприятия процесса глобализации; недовольство и гнев вызывают потеря высокооплачиваемых рабочих мест и размещение деятельности за рубежом (после 2000 г. потери были особенно заметными в некоторых секторах экономики США), а также «гонка уступок», когда кадровый арбитраж приводит к постоянному уменьшению компенсационного пакета, растущее неравенство и новые формы обнищания[288].

Со многими выводами можно согласиться, со многими — нет, и эта глава не станет ни повторением набивших оскомину нарративов, которыми изобилует литература по экономике двух последних десятилетий, ни полемикой о желательности этого явления. Моя цель — объяснить, как технические факторы — прежде всего новые первичные двигатели (двигатели, турбины, моторы) и новые средства коммуникации и обработки информации (хранения, передачи и воспроизведения) — сделали возможными следующие друг за другом волны глобализации, а затем указать, как эти технические новшества влияли на преобладающие политические и общественные процессы. Результатом станет вывод о том, что продолжение и усиление процесса глобализации не является неизбежным и что значительный, продолжавшийся несколько десятилетий откат глобализации после 1913 г., а также современные изменения цепочек поставок и сомнения в их надежности служат очевидным напоминанием об этой реальности.

Глубокие корни глобализации

По своей сути глобализация была и останется просто движением масс — сырья, продовольствия, готовых изделий и людей, — а также передачей информации (предупреждения, советы, новости, факты, идеи) и инвестициями в пределах континентов и между ними на основе технических средств, которые обеспечивают масштаб, дешевизну и надежность этих потоков. Естественно, для всего этого требуется преобразование энергии, и, хотя для перемещения грузов и передачи информации можно использовать мускульную силу человека и животных (возить товары на телеге, посылать конного гонца), одушевленные первичные двигатели имеют ограниченную мощность, долговечность и диапазон — и, разумеется, с их помощью невозможно пересечь океан.

Паруса, появившиеся в Египте больше 5 тысяч лет назад, были первыми неодушевленными преобразователями энергии, которые сделали возможными такие дальние связи, но основой масштабного, дешевого и надежного обмена стали лишь паровые машины в сочетании с более совершенными средствами навигации, а беспрецедентного уровня этот процесс достиг только с повсеместным внедрением на земле, на воде и в воздухе двигателей внутреннего сгорания (после 1900 г.), а также полупроводниковой электроники (после 1955 г.). Но технические достижения усилили глобализацию, а не запустили ее. Процесс глобализации (в отличие от ее ускорения после 1985 г.) не нов, и в этой главе я опишу временные рамки и масштаб предыдущих волн, а также границы их распространения и интенсивности.

Процесс начался очень давно, но его первые этапы, естественно, оставались ограниченными. Доисторические пути торговли обсидианом в некоторых регионах Старого Света 6 тысяч лет назад не являются, как было недавно заявлено, примером глобализации[289] — но до «открытия» европейцами Америки многие торговые связи были относительно интенсивными и действительно межконтинентальными. Во времена Римской империи суда регулярно отправлялись в Индию из Береники, порта на берегу Красного моря, а также из Харакса (Басры). В 116 г. Дион Кассий писал, что император Траян, захватив Месопотамию, стоял на берегу Персидского залива, смотрел на корабль, уплывающий в Индию, и желал быть столь же молодым, как Александр Македонский, чтобы отправиться в эту далекую страну[290]. Китайский шелк через Парфянскую империю попадал в Рим — как и регулярные грузы зерна, а также необыкновенно тяжелые древние обелиски из Египта или дикие животные из Тингитанской Мавретании (Северного Марокко)[291].

Но отдельные связи между регионами Европы, Азии и Африки — это еще не глобализация. Процесс стал соответствовать этому термину только после включения в него Нового Света (начиная с 1492 г.) и первого кругосветного путешествия (1519 г.), а всего через 100 лет торговые пути связали европейские страны с внутренними регионами Азии, Индии и Дальнего Востока, а также с побережьем Африки и обеих Америк — в стороне осталась только Австралия. Некоторые из этих первых связей оказались гибкими и поэтому долговечными. Ост-Индская компания со штаб-квартирой в Лондоне просуществовала с 1600 по 1874 г. и торговала — в основном с Индийским субконтинентом — самыми разными товарами, от текстиля и металлов до специй и опиума. Голландская Ост-Индская компания импортировала специи, текстиль, драгоценные камни и кофе преимущественно из Юго-Восточной Азии; монополию на торговлю с Японией она сохраняла на протяжении двух столетий (с 1641 по 1858 г.), а доминирующее положение в Ост-Индии Голландия утратила только в 1945 г.[292].

В то время на частоту и интенсивность этих связей накладывали ограничения технические возможности, и я буду использовать их ключевые характеристики — максимальную мощность и скорость отдельных видов транспорта, возможности быстрой и надежной связи на больших расстояниях, — чтобы выделить четыре отдельных этапа глобализации.

Зарождающаяся глобализация в конечном итоге объединила мир с помощью обширной, но не слишком интенсивной торговли, которую обеспечивали морские суда. Паровые машины сделали эти связи более частыми, интенсивными и гораздо более предсказуемыми, а телеграф стал первым по-настоящему глобальным средством связи (почти мгновенной). Сочетание первых дизельных двигателей, самолетов и радио расширило возможности средств глобализации и ускорило ее. А мощные дизели (в судоходстве), турбины (в авиации), контейнеры (для транспортировки разнородных грузов) и микросхемы (обеспечивающие беспрецедентный уровень управления благодаря объему и скорости обработки информации) вывели глобализацию на самый высокий уровень.

Глобализация, движимая ветром

В самом начале ограничения глобализации зависели исключительно от одушевленных источников энергии, и их легко оценить. Единственными первичными двигателями на земле оставались мускулы человека и животных, определяя, какой вес могут перенести носильщики (максимум 40–50 килограммов) или перевезти караваны животных (100–150 килограммов груза на одну лошадь или верблюда); расстояние, проходимое за день, тоже было ограничено[293]. Путешествие каравана по Шелковому пути (от Танаиса на Черном море через караван-сараи до Пекина) занимало целый год, то есть он двигался со скоростью приблизительно 25 километров в день. Деревянные парусные суда, способные преодолевать большие расстояния, были очень немногочисленными, отличались малым водоизмещением и скоростью, у них не было точных навигационных приборов, и они часто не доходили до места назначения.

Эти ограничения отражает статистика торговли Голландии с Азией[294]. В XVII в. среднее время плавания до Батавии (современная Джакарта) составляло 238 дней (восемь месяцев), и еще месяц требовался для того, чтобы добраться от Батавии до Дэдзимы, маленького голландского форпоста в порту Нагасаки. В XVIII в. средняя скорость была чуть меньше — путешествие занимало 245 дней. Учитывая расстояние между Амстердамом и Батавией (27 780 км), мы получаем среднюю скорость передвижения 4,7 километра в час — как у пешехода! Этот неутешительный средний результат складывается из довольно приличной скорости в дни с попутным ветром (когда ветер дует прямо в корму) и дрейфа во время экваториальных штилей или дней, когда сильные господствующие ветра требовали трудоемкого лавирования или вообще ожидания, когда ветер утихнет.

В XVII и XVIII столетиях Голландия построила только 1450 новых судов для торговли с Азией (в среднем 7 штук в год) водоизмещением всего 700–1000 тонн. Этого было достаточно для получения прибыли от доставки таких товаров, как специи, чай и фарфор, но экономически невыгодно при торговле оптовыми товарами (единственным исключением была ценная японская медь). И если связи с Батавией были ограничены доступностью судов и опасностями путешествия, то торговлю с Японией ограничивали сёгуны из династии Токугава, в 1790-х гг. разрешавшие прибытие не более 2–7 европейских судов всего один раз в год. Голландская Ост-Индская компания вела подробные записи своей деятельности, и поэтому мы знаем, сколько людей поднималось на борт более 4700 судов, отправлявшихся из Нидерландов в Ост-Индию: с 1595 по 1795 г. путешествие совершили почти 1 миллион человек. Но это всего лишь 5000 человек в год, причем 15 % из них умирали, не добравшись до Цейлона или Батавии[295].

Тем не менее во втором столетии раннего Нового времени (1500–1800 гг.) общества на передовой линии все еще скромной, но усиливающейся волны глобализации испытывали влияние этих дальних связей[296]. Неудивительно — учитывая возросшее благосостояние и контакты с другими континентами, — что ярким примером получаемых страной выгод может служить жизнь городских элит во время золотого века Голландской республики (1608–1672 гг.). Растущее разнообразие имущества и опыта явно свидетельствовало о пользе торговли, а также материального и культурного обмена, что запечатлено на картинах многих знаменитых живописцев.

В работах Дирка Халса, Герарда Терборха, Франса ван Мириса, Яна Вермеера и многих других, менее известных художников это новоприобретенное богатство присутствует в виде кафельных полов, стеклянных окон, изящной мебели, красивых скатертей и музыкальных инструментов[297]. Говорят, правда, что все это не стоит принимать всерьез, поскольку этот жанр живописи имел дело с воображаемым миром, не существовавшим в реальности[298]. Действительно, стилизация и преувеличения имели место, но историк Ян де Фрис не сомневается, что так называемая «новая роскошь» (в городском обществе) была реальной: без стремления к вычурности и излишествам, но с очевидным предпочтением добротных товаров, от мебели до гобеленов, от дельфтских изразцов до столового серебра. Показательно, что в 1660-х гг. в домах голландцев висело около 3 миллионов картин[299].

Существуют и другие, прямые доказательства двустороннего обмена со всем миром: африканцы в Амстердаме, популярность географических карт, прибыльный бизнес по составлению и изданию атласов, потребление сахара и экзотических фруктов, импорт специй (колонизация Голландией Ост-Индии началась с захвата в 1607 г. острова Тернате, крупнейшего производителя гвоздики, вслед за которой последовала оккупация островов Банда, где выращивали мускатный орех), употребление чая и кофе[300].

Но влияние этих первых контактов на экономику было невелико, поскольку они затрагивали небольшую прослойку людей, извлекавших выгоду из новых предприятий. В сельской местности сохранялся традиционный уклад. Эта глобализация была еще слабой, избирательной и ограниченной, не особенно заметной в масштабе страны, не говоря уже о последствиях для всего мира. Например, по оценке экономиста Ангуса Мэддисона, в 1698–1700 гг. экспорт товаров из Ост-Индии составлял лишь 1,8 % чистого внутреннего продукта Голландии, превышение экспорта над импортом в торговле с Индонезий не превышало 1,1 % голландского ВВП, а почти 100 лет спустя (1778–1789 гг.) оба этих показателя по-прежнему составляли около 1,7 процента[301].

Паровые двигатели и телеграф

Первый количественный скачок в процессе глобализации произошел только после появления более надежных навигационных приборов, паровых двигателей (увеличилось водоизмещение и скорость судов) и телеграфа — первого средства (почти) мгновенной дальней связи. Первым был прорыв в навигации — в 1765 г. Джон Харрисон представил свою четвертую модель чрезвычайно точных судовых часов, хронометра, обеспечивающего возможность вычисления долготы. Но скачок в скорости и водоизмещении судов случился лишь тогда, когда в трансатлантическом судоходстве паруса уступили место паровым двигателям, гребные винты вытеснили гребные колеса, а большую часть флота стали составлять суда со стальным корпусом[302].

Пароход впервые пересек Атлантику в 1838 г., но парусные суда оставались конкурентоспособными еще 40 лет. При ветре в качестве первичного двигателя стоимость перевозки единицы груза на единицу расстояния практически не зависела от длины маршрута; на судах с паровым двигателем чем длиннее маршрут, тем больше требуется угля для неэффективных двигателей, что сокращает объем перевозимого груза. Запасы угля пополнялись в пути, но это не решило проблему полностью[303].

Хорошей иллюстрацией долгого периода сосуществования паруса и пара может служить Германия: к 1873 г. парусные суда проиграли состязание на внутриевропейских маршрутах, а на трансконтинентальных сохраняли преимущество до 1880 г., но быстро его потеряли после внедрения более эффективных двигателей[304].

Первые пароходы, пересекавшие Атлантику, были колесными, но с 1840-х гг. на смену колесам пришли гребные винты, а в 1877 г. Регистр Ллойда внес сталь в список страхуемых конструкционных материалов — новые методы производства сделали ее массовой и дешевой (см. главу 3). Стальные корпуса судов, гребные винты и мощные паровые двигатели обеспечили возможность развивать скорость до 30, а затем и до 40 км/ч, тогда как средняя скорость самых быстрых клипперов 1850-х гг. не превышала 20 км/ч. Морские перевозки на большие расстояния также открыли новые рынки экспорта скота — начиная с 1870-х гг. — и охлажденного мяса (перевозимого в основном на пассажирских лайнерах) и масла из США, Австралии и Новой Зеландии[305].

Достаточно надежный телеграф появился в конце 1830-х и в начале 1840-х гг. Первый трансатлантический кабель (недолговечный) был проложен в 1858 г., а к концу столетия подводные кабели соединили все континенты[306]. Впервые в истории торговля могла учитывать спрос и цены в разных регионах мира, а доступность нового и мощного первичного двигателя позволяла преобразовать эту информацию в прибыльные международные сделки — например, когда говядина из Айовы стала дешевле британской говядины более низкого качества и появились новые методы заморозки, экспорт замороженного американского мяса быстро вырос — в четыре с лишним раза с конца 1870-х до конца 1890-х гг.

Во время этой волны глобализации, двигателем которой был пар, роль телефона — значительно превосходящего телеграф при необходимости личного общения — оставалась ограниченной[307]. Он был запатентован и впервые продемонстрирован в 1876 г., но распространялся медленно, поскольку соединение осуществлялось вручную. В США число владельцев телефонов выросло с менее чем 500 тысяч в 1880 г. до 1,35 миллиона в 1900 г. (один телефон на 56 жителей Америки). Длина телефонных линий увеличивалась постепенно (телефонная линия из Нью-Йорка в Чикаго появилась в 1892 г.), первые трансконтинентальные звонки в Сан-Франциско (через несколько коммутаторов) стали возможными в 1915 г., причем трехминутный разговор стоил 20 долларов, или больше 500 долларов в ценах 2020 г. Первый межконтинентальный телефонный разговор — между США и Великобританией — состоялся в 1927 г., а монополизированная телефонная связь даже внутри страны оставалась относительно дорогой для следующих двух поколений[308].

Тем не менее развитие трансконтинентальных перевозок в сочетании с быстрой прокладкой (начиная с 1840-х гг.) железных дорог — в Европе и Северной Америке, а также в Индии и других регионах Азии и Латинской Америки — создали первую волну по-настоящему масштабной глобализации. С 1870 по 1913 г. общий объем международной торговли увеличился в 4 раза; доля торговли (экспорта и импорта) в мировой экономике выросла с 5 % в 1850 г. до 9 % в 1870 г. и 14 % в 1913 г., а накануне Первой мировой войны совокупная доля 13 стран (включая Австралию, Канаду, Францию, Японию, Мексику и Великобританию) по наиболее точной оценке увеличилась с 30 % в 1870 г. до 50 %[309].

Большие пароходы также могли перевозить невиданное ранее количество пассажиров. В эпоху парусного флота почтово-пассажирские суда вмещали от 250 до 700 пассажиров; в первой декаде XX в. океанский лайнер с паровым двигателем мог взять на борт больше 2000 человек[310]. Туристические путешествия, разновидность временной миграции, ранее доступные только привилегированным классам, с появлением паровозов и пароходов стали принимать самые разные формы. Бюро путешествий — первым было агентство Томаса Кука в 1841 г. — предлагали пакетные туры и отдых на курортах и на море. Люди начали ездить на лечение в Баден-Баден, Карлсбад и Виши, отдыхали в Трувиле на атлантическом побережье Франции или на острове Капри.

Некоторые отправлялись в дальние страны: богатые русские семьи поездом добирались от Москвы и Санкт-Петербурга до Французской Ривьеры. Кто-то искал приключений (в моду вошел альпинизм). Другие предпочитали религиозные паломничества (более дешевые)[311]. Новая мобильность получила и политическое измерение, поскольку изгнанники — с помощью поездов и пароходов — искали убежище в других странах. Самый яркий пример: почти все лидеры большевиков (Ленин, Троцкий, Бухарин, Зиновьев) много лет провели за границей, в Европе и США[312].

Мне кажется вполне разумным аргумент, что глобализация, движимая паром, создала новый литературный жанр, ярким представителем которого был Джозеф Конрад (Юзеф Корженевский). Главные герои трех его романов оказываются далеко от дома благодаря эпохе международной торговли и путешествий (Ностромо в Южной Америке, Джим в Азии, Марлоу в Африке), а их жизнь и несчастья связаны с пароходами: Ностромо в одноименном романе называют «капатас каргадоров» (старший среди портовых рабочих), жизнь Джима из романа «Лорд Джим» совершает трагический поворот, когда он перевозит мусульманских паломников из Азии в Мекку, а преображение Марлоу из «Сердца тьмы» не могло бы случиться без доставки западных товаров в бассейн реки Конго.

Первые дизельные двигатели, самолеты и радио

Следующим фундаментальным достижением в области первичных двигателей, расширившим возможности дальних морских перевозок, была замена паровых двигателей дизельными, значительно превосходившими их по эффективности и надежности[313]. Дальнейшей глобализации способствовали еще два процесса, происходившие одновременно, — появление самолетов с поршневыми двигателями, работающими на бензине, и радиосвязи. Первые короткие полеты — братьев Райт — состоялись в конце 1903 г., а в боях Первой мировой войны участвовали уже сотни самолетов. Первая авиакомпания, голландская KLM, была основана в 1921 г.[314]. Первая трансатлантическая радиосвязь была установлена в декабре 1901 г., в 1916 г. французская армия развернула портативные передатчики для связи с самолетами, а коммерческие радиостанции начали вещание в начале 1920-х гг.[315].

Рудольф Дизель поставил перед собой цель разработать новый, более эффективный первичный двигатель. И в 1897 г. КПД его первого (тяжелого, стационарного) двигателя достигло величины 30 %, в два раза больше, чем у лучших паровых двигателей[316]. Но первый судовой дизель был установлен только в 1912 г. на датском грузовом судне Christian X. Топливо для дизеля весило гораздо меньше, чем уголь для парохода, и такое судно могло совершать более длинные переходы, поскольку КПД дизеля в два раза выше, а дизельное топливо содержит почти в два раза больше энергии на единицу массы. Американский инженер, увидевший судно с дизельным двигателем, впервые вошедшее в гавань Нью-Йорка в 1912 г., пришел к выводу, что «появление дизельного двигателя открыло новую страницу в истории мореплавания»[317].

В 1930-х гг., когда дизельные двигатели завоевали рынок судостроения, быстро развивающаяся авиация смогла предложить первые самолеты, способные приносить прибыль на дальних перелетах. В 1936 г. начался выпуск двухмоторного самолета Douglas DC-3, способного перевозить 32 пассажира со скоростью чуть больше посадочной скорости современного реактивного лайнера[318]. Три года спустя появился Boeing 314 Clipper, дальнемагистральный самолет с впечатляющей дальностью полета 5633 километра — этого все еще недостаточно для пересечения Тихого океана, но более чем достаточно, чтобы долететь из Сан-Франциско до Гонолулу, а затем через Мидуэй, Уэйк, Гуам и Манилу добраться до Азии.

Clipper обеспечивал комфортные условия для своих 74 пассажиров — в том числе отдельные каюты и столовую, туалетные комнаты и кресла, раскладывающиеся в кушетки, — но шум и вибрацию от поршневых двигателей устранить было невозможно, а максимальная крейсерская высота полета (5,9 километра) была еще слишком низкой и проходила через самые турбулентные слои атмосферы. Перелет от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса с тремя промежуточными посадками занимал 15,5 часа, первый перелет из Лондона в Сингапур в 1934 г. занял восемь дней и потребовал 22 посадки, в том числе в Афинах, Каире, Багдаде, Басре, Шардже, Джодхпуре, Калькутте и Рангуне[319]. Тем не менее это было гораздо быстрее 30-дневного путешествия на корабле из Саутгемптона через Суэцкий канал.

Радиосвязь была жизненно важна для улучшения навигации на море и в воздушном пространстве, и в массовом распространении текущей информации она значительно превосходила телеграф. Первым делом радиосвязь была внедрена на трансатлантических океанских лайнерах. Благодаря сигналу бедствия с «Титаника» — «CQD Titanic 41.44 N 50.24 W», отправленного 15 апреля 1912 г. в 12:15 — 700 человек в шлюпках были спасены пароходом «Карпатия»[320]. Радионавигация получила дальнейшее развитие в 1930-х гг. с появлением радиомаяков: самолеты, держащие курс на аэропорт, принимали непрерывный звуковой сигнал; при отклонении от курса пилот слышал букву N азбуки Морзе (—), если отклонялся влево, или букву A (—), если отклонялся вправо[321].

Беспроводная связь не требовала дорогостоящих подводных кабелей, могла обеспечить широкое покрытие и универсальный доступ (подключиться к ней могли все обладатели простого приемника). Неудивительно, что радиоприемники быстро завоевали популярность: через 10 лет после их появления на рынке они уже имелись у 60 % американских семей — скорость их распространения была примерно такой же, как у черно-белых телевизоров (тоже изобретенных в 1920-х гг.) после Второй мировой войны, и больше, чем у сменивших их цветных телевизоров в начале 1960-х гг.[322].

Судовые дизели и поршневые авиационные двигатели оставались технической основой глобализации на протяжении двух десятилетий между двумя мировыми войнами, и их массовое применение внесло решающий вклад в исход Второй мировой войны. К моменту окончания боевых действий в США произвели почти 296 000 самолетов, в Германии — 112 000, а в Японии 68 000[323]. В 1945 г. Соединенные Штаты стали ведущей мировой державой, а экономика Западной Европы быстро восстанавливалась. С помощью инвестиций из США (так называемый план Маршалла, или «Программа восстановления Европы», 1948 г.) во всех странах региона в 1949 г. уровень промышленного производства превысил довоенный (1934–1938), а восстановление Японии ускорилось во время корейской войны, когда США и их союзники использовали ее промышленность[324].

Таким образом, были созданы условия для беспрецедентного роста и интеграции, а также расширения общественных и культурных связей. Исключение составляли коммунистические экономики, возглавляемые СССР и Китаем: несмотря на публикуемые цифры быстрого роста, они остались в высокой степени экономически самостоятельными, а их международная торговля ограничивалась преимущественно своим блоком (кроме того, граждан не выпускали за границу).

Большие дизельные двигатели, турбины, контейнеры и микросхемы

Эта явная и интенсивная, но далеко не универсальная волна глобализации, начавшаяся в 1950-х гг. — она закончилась в 1973–1974 гг. после двухэтапного повышения ОПЕК цен на нефть, и за ней последовали 15 лет относительного застоя, — была обусловлена сочетанием четырех главных технических достижений. Это быстрое внедрение гораздо более мощных и эффективных дизельных двигателей, появление (и еще более быстрое распространение) нового первичного двигателя, газотурбинного реактивного, усовершенствование конструкции судов для трансконтинентальных перевозок (огромные сухогрузы для перевозки наливных и насыпных грузов, а также контейнеры для других товаров) и качественный скачок в вычислительных и информационных технологиях.

Эти усовершенствования начались с появления первых электронных компьютеров — на основе ненадежных и громоздких электронных ламп, непосредственно после мировой войны — и резко ускорились после того, как были запатентованы (1947–1949 гг.) и стали серийно выпускаться (с 1954 г.) первые транзисторы, которые остаются основой современной твердотельной электроники. Следующим шагом (конец 1950-х — начало 1960-х гг.) стало увеличение количества транзисторов на кристалле для создания интегральных схем, и в 1971 г. компания Intel выпустила первый в мире микропроцессор серии 4004. Он содержал 2300 транзисторов и представлял собой центральный процессор общего назначения, способный реализовывать самые разные программы.

Несмотря на все заявления о революционной природе технических возможностей, появившихся в начале XXI в. (прежде всего искусственного интеллекта и синтетической биологии), наш мир по-прежнему опирается на жизненно важные достижения периода до 1973 г. Более того, у нас нет быстро реализуемых альтернатив, способных решать те же задачи в тех же масштабах. И поэтому мы еще несколько десятилетий будем зависеть от технологий прошлого — гигантских судовых дизелей, контейнеровозов, широкофюзеляжных самолетов и микропроцессоров. Именно поэтому стоит поговорить о них подробнее.

Рост глобальной экономики в период с 1950 по 1973 г. лучше всего иллюстрируется увеличением производства четырех материальных столпов современной цивилизации (более подробно о них см. главу 3) и увеличением потребности в энергии (см. главу 1)[325]. Производство стали выросло почти в 4 раза (с 190 до 698 мегатонн в год), цемента — почти в 6 раз (с 133 до 770 мегатонн), синтез аммиака — почти в 8 раз (с менее 5 до 37 мегатонн азота), а производство пластика — в 26 с лишним раз (с менее 2 до 45 мегатонн). Выработка первичной энергии почти утроилась, а потребление сырой нефти увеличилось почти в 6 раз, и мир стал все больше зависеть от ближневосточной нефти. Совершенно очевидно, что техника сыграла огромную роль в обеспечении массовых перевозок в глобальной экономике: без дизельных двигателей и международных перевозок с помощью сухогрузов и танкеров — от зерна до сырой нефти — невозможно было бы обеспечить и малой доли современных поставок товаров.

После Второй мировой войны резко увеличилась грузоподъемность сначала нефтеналивных танкеров, поскольку быстрый экономический рост Западной Европы и Японии совпал с открытием новых гигантских месторождений нефти на Ближнем Востоке (крупнейшее в мире месторождение Гавар в Саудовской Аравии было открыто в 1948 г., а его разработка началась в 1951 г.), и экспорт этого дешевого топлива (до 1971 г. оно стоило меньше 2 долларов за баррель) требовал судов с большим водоизмещением. До 1950-х гг. полная грузоподъемность типичного танкера составляла 16 000 тонн (преимущественно груз, а также топливо, балласт, продовольствие и экипаж). Первый танкер грузоподъемностью больше 50 000 тонн был спущен на воду в 1956 г., а в середине 1960-х гг. японские судоверфи начали производство крупнотоннажных танкеров грузоподъемностью от 180 000 до 320 000 тонн. За ними последовали супертанкеры, и в 1970-х гг. на воду были спущены семь судов водоизмещением больше 500 000 тонн — слишком больших, чтобы обеспечивать гибкость поставок, поскольку их могли принять только глубоководные порты[326]. Этот растущий флот позволил увеличить поставки нефти с Ближнего Востока с менее 50 мегатонн в 1950 г. до 850 мегатонн в 1972 г.[327].

В конце 1950-х и начале 1960-х гг. экспорт сырой нефти значительно вырос, но пока еще не было средств транспортировки природного газа, более чистого, чем уголь и нефтепродукты, топлива, подходящего и для промышленности, и для домашнего хозяйства, и для высокоэффективной выработки электричества. Межконтинентальные морские перевозки природного газа стали возможными с появлением первых газовозов для сжиженного природного газа (СПГ) (топливо хранится в герметичных контейнерах при температуре –162 °C). Поставки СПГ из Алжира в Великобританию начались в 1964 г., а с Аляски в Японию — в 1969-м[328]. Но на протяжении нескольких десятилетий грузоподъемность этих судов была невелика, и рынок ограничивался долгосрочными контрактами и небольшим числом покупателей.

Растущий объем международной торговли требовал новых разновидностей специализированных грузовых судов. Для перевозки угля, зерна, руды, цемента и удобрений сконструировали сухогрузы с вместительными трюмами и массивными герметичными люками, которые можно было быстро загружать и разгружать. Но настоящая революция в морских перевозках произошла в 1957 г., когда Малком Маклин, предприниматель из Северной Каролины, наконец реализовал свою еще довоенную идею — перевозить грузы в контейнерах стандартного размера, которые легко загружать на судно большими портовыми кранами, а затем выгружать непосредственно в грузовики или вагоны, которые будут развозить их до мест назначения.

В октябре 1957 г. грузовое судно Gateway City, трюм которого был оборудован специальными ячейками для установки 226 контейнеров, стал первым в мире контейнеровозом, а принадлежащая Маклину компания Sea-Land начала регулярные контейнерные перевозки в Европу (Ньюарк — Роттердам) в апреле 1966 г., а в Японию в 1968 г.[329]. Новые суда были также нужны для расширения экспорта автомобилей. Американский рынок открылся сначала для знаменитого «жука» компании Volkswagen (первый автомобиль был привезен в США уже в 1949 г.), а затем для японских малолитражек (Toyopet с 1958 г., Honda N 600 с 1969 г. и Honda Civic с 1973 г.), и для этих целей были разработаны новые суда с горизонтальной системой погрузки и выгрузки (преимущественно со встроенной выдвигающейся аппарелью). Продажи автомобилей Volkswagen постепенно росли и в 1970 г. достигли 570 000 штук, а в последующие десятилетия свою долю на рынке США продолжали увеличивать японские марки[330].

К счастью, растущую потребность в этих новых крупных судах было легко удовлетворить. В конце 1950-х гг. мощность самых больших дизельных двигателей удвоилась по сравнению с довоенными (до 10 мегаватт и больше), а их КПД увеличился до 50 %[331]. Впоследствии максимальная мощность этих огромных многоцилиндровых двигателей увеличилась до 35 мегаватт в конце 1960-х гг. и превысила 40 мегаватт в 1973 г. Для супертанкера достаточно дизельного двигателя мощностью более 30 мегаватт, и поэтому размер этих судов не ограничивался доступностью подходящих первичных двигателей.

Потребность в газотурбинном двигателе, совершенно новом виде первичного двигателя, где топливо распыляется в струе сжатого воздуха, чтобы получить газ с высокой температурой, который расширяется и выбрасывается с высокой скоростью, привела к созданию первой стационарной турбины (для производства электроэнергии) в 1938 г., и примерно в это же время — и независимо — в Англии и Германии появились рабочие конструкции реактивных двигателей[332]. Первыми инженерами, испытавшими турбореактивные двигатели, достаточно эффективные и надежные для установки на военные самолеты, были Фрэнк Уитлл и Ханс фон Охайн. Небольшое количество этих самолетов участвовало в боевых действиях в конце 1944 г. — слишком поздно, чтобы повлиять на уже предрешенный исход войны. Но после войны британская промышленность воспользовалась своим преимуществом, и в 1949 г. появился первый в мире пассажирский реактивный лайнер Comet с четырьмя турбореактивными двигателями de Havilland Ghost[333].

К сожалению, череда авиакатастроф (не связанных с двигателем) привела к выводу самолета из эксплуатации, а когда в 1958 г. модернизированный Comet вернулся на рынок, он уже не мог конкурировать с Boeing 707, имевшим три двигателя, — это был первый из постоянно расширяющегося семейства этих реактивных самолетов[334]. Вторым в линейке стал Boeing 727, а в 1967 г. появился Boeing 737, самый маленький из самолетов этой серии. В 1966 г. руководитель Boeing Уильям Аллен принял смелое решение — инвестировав сумму, в два раза превышавшую стоимость компании, что ставило будущее Boeing в зависимость от успеха проекта, — о разработке первого в мире широкофюзеляжного реактивного самолета.

Ожидалось, что на межконтинентальных маршрутах начнут летать сверхзвуковые самолеты — разработка британско-французского «конкорда» началась в 1964 г., — но «конкорд» оказался слишком дорогим и шумным, и самым революционным самолетом в истории стал Boeing 747[335]. Изначально самолет разрабатывался как грузовой: широкий фюзеляж позволял разместить два стандартных морских контейнера рядом друг с другом, а расположенная сверху кабина позволяла поднимать носовую часть для передней загрузки. Прототип поднялся в воздух меньше чем через три года после того, как компания Pan Am разместила заказ на 25 самолетов модели 747, а первый коммерческий рейс из Нью-Йорка в Лондон состоялся 21 января 1970 г.

Такие размеры самолета (максимальный взлетный вес 333 тонны) стали возможными благодаря использованию четырех турбовентиляторных двигателей компании Pratt & Whitney[336]. В отличие от турбореактивных двигателей, где весь сжатый воздух проходит через камеру сгорания, в турбовентиляторных двигателях большой объем сжатого до меньшей степени и поэтому имеющего меньшую скорость воздуха идет в обход камеры сгорания, увеличивая тягу во время взлета (и уменьшая шум). В двигателях модели 707 степень двухконтурности была 1:1, а у модели 747 — 4,8:1, то есть в обход турбины идет в пять раз больше воздуха.

За полвека производства было выпущено 1548 экземпляров Boeing 747, и, по оценкам компании, за эти 50 лет самолеты перевезли 5,9 миллиарда пассажиров, что эквивалентно 75 % населения мира[337]. Революционная конструкция самолета изменила межконтинентальные путешествия — широкофюзеляжные самолеты доставляли сотни миллионов человек в самые отдаленные уголки мира, причем стоимость полетов все время уменьшалась, а безопасность росла.

Интеграция мировой экономики была тесно связана с появлением широкофюзеляжных авиалайнеров — Boeing 747, а затем и его аналогов компании Airbus (A340 и A380). Их услуги были особенно важны для азиатских экспортеров, которые использовали эти самолеты для срочной доставки пользующихся спросом сезонных товаров (мобильных телефонов последней модели, рождественских подарков) на североамериканский и европейский рынки. Широкофюзеляжные самолеты сделали возможным массовый туризм в отдаленные и редко посещаемые места (достаточно длинные взлетные полосы, способные принимать Boeing 747, имеются на Бали и Тенерифе, в Найроби и на Таити), иммиграцию на другие континенты и обмен студентами.

Разумеется, успехи глобализации были тесно связаны не только с растущей мощностью и эффективностью первичных двигателей, но и с неуклонной миниатюризацией компонентов, необходимых для вычислений, обработки информации и для связи. Появление радио, а затем и телевидения, а также первых электронных компьютеров стало возможным после изобретения в первом десятилетии XX в. разнообразных электронных ламп, начиная с диодов и триодов. Через 40 лет наша зависимость от этих стеклянных приборов стала ограничивающим фактором для совершенствования вычислительных машин.

ENIAC, первая цифровая ЭВМ общего назначения, содержала 17 648 вакуумных электронных ламп, занимала объем приблизительно 80 кубических метров (с площадью основания как два теннисных корта), а вместе с источником энергии и системой охлаждения весила около 30 тонн; частые сбои в ее работе были обусловлены отказом ламп, требовавших постоянного обслуживания и замены[338]. Серийный выпуск первых работоспособных транзисторов — твердотельных устройств, выполняющих те же функции, что и стеклянные лампы, — стартовал в начале 1950-х гг., и к концу десятилетия идеи американских изобретателей (Роберта Нойса, Джека Килби, Жана Эрни, Курта Леговеца и Мохамеда Аталлы) привели к появлению первых интегральных схем, в которых активные (транзисторы) и пассивные (конденсаторы, резисторы) элементы собирались и соединялись друг с другом на тонкой кремниевой пластине (полупроводниковом материале). Эти интегральные схемы могли производить любые вычисления, а впервые их применили в ракетостроении и в исследовании космоса[339].

Следующий важный шаг был сделан в 1969 г. компанией Intel, приступившей к разработке первого в мире микропроцессора, содержавшего более 2000 транзисторов на кремниевой подложке и предназначенного для выполнения набора заранее определенных операций: первая модель, Intel 4044, должна была управлять портативным электронным калькулятором, выпускавшимся японской фирмой[340]. Микропроцессор 4044 заложил основу многолетнего лидерства Intel в производстве микросхем, в результате чего появились первые персональные компьютеры (относительно дорогие, медленные и тяжелые настольные модели конца 1970-х и начала 1980-х гг.) и портативная электроника, от мобильных телефонов (первые дорогие устройства были выпущены в конце 1980-х гг.) до ноутбуков, планшетов и смартфонов.

Период с 1950 по 1973 г. характеризовался быстрым экономическим ростом практически во всех регионах мира: средний прирост ВВП на душу населения был почти в 2,5 раза выше, чем во время предыдущей волны глобализации 1850–1913 гг., а доля экспортируемых товаров в мировом производстве продукции выросла с 4 % в 1945 г. до 9,6 % в 1950 г. и до 14 % в 1974 г. — как в 1913 г., но объем международной торговли с тех пор вырос почти в 10 раз[341]. Экономический рост наблюдался практически везде (единственным исключением был Великий китайский голод в 1958–1961 гг.), но выгоды от этого золотого века экономического развития — послевоенное восстановление, когда высокие темпы роста экономики помогали уменьшить экономическое неравенство, — получал в основном Запад. В 1973 г. на Северную Америку и страны Западной Европы приходилось более 60 % глобального экспорта[342]. По мере того как крупные европейские экономики (Германия, Великобритания, Франция) и Япония расширяли международную торговлю, доля Америки постепенно сокращалась.

С расширением торговли потребители в странах Запада получали доступ ко все большему количеству импортных товаров, но путешествия — деловые или для отдыха — оставались относительно ограниченными, как и международная миграция и число людей, которые учились или временно работали за границей. Немцы не летали в Таиланд или на Гавайи — они ехали на машине на пляжи Италии. Доля иммигрантов в населении США, выросшая почти до 15 % перед началом Первой мировой войны, в 1970 г. обновила минимум — меньше 5 %[343]. А предположение, что Китай, отрезанный от мира политикой Мао, будет массово отправлять студентов в американские университеты, выглядело как ничем не обоснованная фантазия.

А затем (причины я объяснил в первой главе, где проследил зависимость современной цивилизации от сырой нефти) послевоенная глобализация, ограниченная, но интенсивная, закончилась. Повышение цен на нефть, за которым стояла ОПЕК, остановило, ослабило, а затем повернуло вспять процесс глобализации, но этот откат затронул не все сектора экономики — и через несколько лет эффективные меры заложили фундамент для новой волны, которая благодаря новой политической ситуации зашла дальше всех предыдущих.

Присоединение Китая, России и Индии

На этот раз глобализация — обусловленная, как и всегда, техническим факторами — зашла так далеко потому, что впервые в современной истории это стало возможным. К концу 1960-х гг. созрели технические предпосылки для глобальной интеграции: не было недостатка ни в поставках энергии, ни в деньгах для инвестирования, и оставалось лишь распространить процесс глобализации на страны, которые не участвовали в первом послевоенном раунде. Процесс наконец начался, когда технические и финансовые средства были дополнены фундаментальными политическими переменами, в результате которых Китай, Россия и Индия стали играть важную роль в международной торговле, финансах, путешествиях и потоках талантов.

Постепенное открытие Китая началось в 1972 г. после визита Ричарда Никсона в Пекин, совершило решительный поворот в конце 1978 г. (через два года после смерти Мао Цзэдуна) с приходом к власти Дэн Сяопина и запуском давно назревших экономических реформ (фактическая приватизация в сельском хозяйстве, модернизация в промышленности и частичное возвращение к частному предпринимательству) и ускорилось в 2001 г. после присоединения Китая к Всемирной торговой организации (ВТО). В 1972 г. Китай не торговал с США, 1984 г. был последним, когда США имели положительный торговый баланс с Китаем, в 2009 г. Китай стал крупнейшим мировым экспортером товаров, в 2018 г. экспорт этой страны составлял более 12 % объема мировых продаж, а положительный торговый баланс в партнерстве с США достиг почти 420 миллиардов долларов, хотя в 2019 г. уменьшился на 18 % из-за растущей напряженности в отношениях двух экономических супердержав[344]. Но делать какие-то прогнозы — как долгосрочный спад в торговле, так и еще более тесную экономическую интеграцию — еще рано.

В конце 1980-х гг. после нескольких десятилетий «холодной войны» начал открываться и СССР. Сначала от него откололись сателлиты (Берлинская стена пала 9 ноября 1989 г.), а само Советское государство официально прекратило существование 26 декабря 1991 г.[345]. Впервые в истории все крупные экономики смогли открыться (в разной, но во всех случаях беспрецедентной степени) для иностранных инвестиций и расширения международной торговли, а их население, которому было отказано в свободе передвижения, влилось в поток массового туризма и воспользовалось новыми возможностями для эмиграции, а также учебы или работы за границей. Расширение торговли происходило в рамках глобальной системы отношений под эгидой ВТО[346].

Индия со своей запутанной избирательной и мультиэтнической политикой не смогла повторить резкий взлет Китая, которым руководила одна партия, но рост ВВП на душу населения в первые два десятилетия XXI в. указывает на явные экономические успехи. В период с 1970 по 1990 г. индийский ВВП на душу населения (в сопоставимых ценах) уменьшался по итогам шести отдельных лет и рос не более чем на 4 % по итогам четырех лет, тогда как с 2000 по 2019 г. годовой рост более 4 % наблюдался по итогам 18 лет[347]. Более того, начиная с 2008 г. ежегодный рост экспорта товаров составил 5,3 %, лишь немного уступив китайскому (5,7 %), а влияние индийских программистов в Кремниевой долине (там их доля среди квалифицированных иммигрантов была самой большой) значительно превосходило влияние китайцев[348].

Успехи Индии совпали с утратой влияния партии Индийский национальный конгресс, которая правила страной на протяжении многих десятилетий после обретения независимости в 1947 г., тогда как в России и Китае сохранились многие атрибуты централизованной экономики и контроля над обществом. В отличие от России, Коммунистическая партия Китая осталась у руля управления страной, но оба государства разрешили гражданам свободный выезд (с явными репрессивными исключениями), что стало причиной новой волны туризма. Русские предпочитали средиземноморские страны, китайцы — Таиланд, Японию и Европу; кроме того, наблюдался беспрецедентный приток студентов из Китая, Индии и Южной Кореи на Запад, прежде всего в США.

Доля международной торговли в мировой экономике выросла с 30 % в 1973 г. до почти 61 % в 2008 г., а общий объем торговли (в сопоставимых ценах) увеличился почти в 6 раз, причем большая часть этого роста приходится на период после 1999 г.[349]. Финансовый кризис 2008–2009 гг. уменьшил общий объем торговли на 10 %, а ее долю в экономике — на 15 % в 2009 г., но уже в 2018 г. общий объем на 35 % превысил пиковое значение 2008 г., а доля торговли в мировой экономике вернулась на прежний уровень, превысив 59 %; в 2019 г. эти цифры существенно не изменились. Прямые иностранные инвестиции (измеренные как чистый отток в год) служат еще одним характерным признаком глобализации. В 1973 г. этот показатель не превышал 30 миллиардов долларов (около 0,7 % объема мировой экономики); два десятилетия спустя он вырос до 256 миллиардов, а к 2007 г. — до 3,12 триллиона долларов (почти 5,5 % объема мировой экономики) — увеличение в 12 раз за 14 лет, причем главным направлением инвестиций была Азия (прежде всего Китай)[350].

Группа российских исследователей оценила прогресс глобализации после 2000 г. по совокупности всех ключевых маркеров — проанализировала изменения в торговле товарами и услугами, общего объема двусторонних прямых иностранных инвестиций (что особенно важно для Китая), а также миграции (незаметной в Китае, но важной для американской экономики)[351]. Неудивительно, что результаты показали значительные выгоды для ранее изолированной России, других бывших коммунистических стран Европы, Китая, а также для Индии, некоторых африканских стран и Бразилии. Более того, вследствие этих изменений в 2017 г. глобальная связанность Китая была такой же высокой, как у Японии, Россия могла соперничать со Швецией, а Индия с Сингапуром. Если такое сравнение кажется вам сомнительным, вспомните, что Китай является крупнейшим в мире производителем потребительских товаров, Россия — важным экспортером энергетического сырья и минералов, а также о значительной доле индийских программистов в Кремниевой долине (о чем уже упоминалось выше).

Коэффициенты глобализации

Вероятно, лучший способ оценить технические достижения, обеспечившие возможность поистине беспрецедентной глобализации, — это посмотреть, во сколько раз выросла их мощность, эффективность и/или производительность. Как уже отмечалось, технические основы для этой головокружительной волны глобализации были заложены еще до 1973 г., но ее масштаб и интенсивность потребовали огромных вложений в первичные двигатели (двигатели внутреннего сгорания и электромоторы на транспорте), а также в ключевую инфраструктуру (порты, аэропорты, контейнерные перевозки). В результате увеличилась не только их численность, но и возможности (мощность, объем, пропускная способность), а также повысилась эффективность и надежность. Поэтому стоит взглянуть на прогресс в судостроении, авиастроении, навигации, вычислительной технике и средствах связи, достигнутый с начала 1970-х гг.

Волна глобализации, начавшаяся после 1973 г., увеличила объем морской торговли в три с лишним раза и значительно изменила ее структуру[352]. Если в 1973 г. на танкеры (преимущественно с сырой нефтью и продуктами ее переработки) приходилось более половины перевозок, то в 2018 г. около 70 % объема занимали товары. Этот сдвиг отражает не только превращение Азии — прежде всего Китая — в главный мировой источник потребительских товаров, но и общее усиление интеграции и взаимозависимости: немецкие автомобилестроители собирают машины в Алабаме, произведенные в Техасе химикаты (благодаря резкому росту добычи природного газа) служат сырьем для промышленности стран ЕС, чилийские фрукты экспортируются на четыре континента, а сомалийские верблюды отправляются в Саудовскую Аравию.

Утроение объема перевозок с 1973 по 2019 г. потребовало увеличения почти в четыре раза (если считать полную грузоподъемность) общей мощности торгового флота. Полная грузоподъемность нефтяных танкеров увеличилась в три с лишним раза, тоннаж контейнеровозов — приблизительно в 4,5 раза, а численность флота контейнеровозов за 45 лет выросла почти в 10 раз, до 5152 судов в 2019 г. Это увеличение на порядок сопровождалось серьезным сдвигом контейнерных перевозок в пользу Китая. В 1975 г. Китай не осуществлял контейнерных перевозок, и почти половина их приходилась на порты США и Японии; в 2018 г. доля Китая (включая Гонконг) составляла 32 %, а общая доля США и Японии — меньше 10 %.

Что касается максимального размера судов, то в 1972 и 1973 гг. самые большие контейнеровозы Малкома Маклина вмещали 1968 стандартных стальных контейнеров (почти в пять раз больше, чем первые модернизированные суда в 1957-м). В 1996 г. судно Regina Maersk могло взять на борт 6000 стандартных контейнеров; в 2008 г. максимальная грузоподъемность увеличилась до 13 800 контейнеров, а в 2019 г. компания Mediterranean Shipping Company ввела в эксплуатацию шесть гигантских судов, каждое из которых способно взять на борт 23 756 стандартных контейнеров — 12-кратный рост грузоподъемности по сравнению с 1973 г.[353]. Естественно, этот массовый переход к контейнерным перевозкам потребовал соответствующей модернизации грузовых поездов и автомобильного транспорта. И в настоящее время эти мультимодальные перевозки обеспечивают доставку товаров из города в китайской глубинке до погрузочной платформы Walmart в Миссури.

А если требуется срочная доставка дорогих продуктов питания или цветов (свежевыловленного тунца с атлантического побережья Канады в Токио, зеленой фасоли из Кении в Лондон, роз из Эквадора в Нью-Йорк), а также дорогой электроники, товар отправляют воздушным транспортом. В трюме любого пассажирского самолета предусмотрено место для груза; кроме того, растет парк грузовых самолетов. В результате с 1973 по 2018 г. объем авиаперевозок в мире (выраженный в тонно-километрах) увеличился почти в 12 раз, а пассажирский трафик вырос с 0,5 триллиона до более чем 8,3 триллиона пассажиро-километров — почти в 17 раз[354]. В настоящее время практически две трети пассажиропотока (5,3 триллиона пассажиро-километров) приходится на международные рейсы — это равносильно тому, что почти полмиллиарда человек в год летают из Нью-Йорка в Лондон и обратно.

Все большую долю этих пассажиров составляют международные туристы. В начале 1970-х гг. во всем мире их насчитывалось меньше 200 миллионов (в основном американцы и жители Западной Европы); в 2018 г. был поставлен новый рекорд — 1,4 миллиарда человек[355]. Главным туристическим направлением остается Европа, принимающая более половины всех туристов; самые популярные страны континента — Франция, Испания и Италия. На протяжении нескольких поколений больше всего денег тратили американские туристы, но в 2012 г. их обогнали китайцы, и пятью годами позже китайские туристы уже тратили на путешествия в два раза больше американцев. Довольно неожиданный многократный рост туристического потока и непропорционально высокая концентрация гостей в нескольких крупных городах (Париж, Венеция, Барселона) стали причиной жалоб жителей и первых попыток ограничить ежедневное или ежегодное число туристов[356].

Длинная рука закона Мура

Увеличение объемов перевозок сырья, товаров и людей, а также доставка материалов или компонентов точно в срок для новых предприятий, работающих без больших производственных запасов, — все это стало возможным (и более надежным) благодаря совершенствованию средств навигации, мониторинга, вычислений и связи. Кроме того, потребовалось расширение возможностей обработки неимоверно возросшего объема международных потоков данных. В основе всех этих достижений лежит один главный технический аспект: наша способность увеличивать число элементов в интегральной схеме, и скорость этого процесса — удвоение каждые два года — до сих пор соответствовала предсказанию, сделанному в 1965 г. Гордоном Муром, в то время руководителем научно-исследовательских работ компании Fairchild Semiconductor[357].

В 1969 г. Мур стал одним из основателей Intel, и (как уже отмечалось выше) в 1971 г. компания выпустила свой первый микропроцессор (микросхему) с 2300 элементами. Производство микропроцессоров стремительно развивалось — сначала это были большие интегральные схемы (БИС, до 100 000 элементов), затем сверхбольшие интегральные схемы (СБИС, до 10 миллионов элементов) и схемы с ультравысокой степенью интеграции (до миллиарда элементов)[358]. Рубеж 10^5 (100 000 транзисторов) был достигнут в 1982 г., а в 1996 г. группа студентов Университета Пенсильвании, желая отпраздновать 50-ю годовщину компьютера ENIAC, воссоздала его структуру, поместив 174 569 транзисторов на кремниевой микросхеме размером 7,4 × 5,3 мм. Оригинальная ЭВМ была в 5 миллионов раз тяжелее, требовала в 40 000 раз больше электроэнергии и работала в 500 раз медленнее, чем ее эмуляция на микросхеме[359].

На этом прогресс не остановился: рубеж 10^8 был преодолен в 2003 г., 10^9 — в 2010-м, а к концу 2019 г. компания AMD выпустила процессор Epyc с 39,5 миллиарда транзисторов[360]. Это значит, что с 1971 по 2019 г. производительность микропроцессоров увеличилась на семь порядков — в 17,1 миллиарда раз, если быть точным. Этих успехов было более чем достаточно, чтобы удовлетворить новые запросы на массовую передачу данных (от спутников наблюдения за поверхностью Земли, от спутников-шпионов и спутников связи, между финансовыми центрами и хранилищами данных), электронную почту, голосовую связь и очень точную навигацию.

Последняя функция стала результатом совершенствования радаров, а также развертывания и последующего расширения и совершенствования систем глобального позиционирования (GPS): первая такая система (американская) заработала в 1993 г., за ней последовали другие (российская ГЛОНАСС, европейская Galileo, китайская BeiDou)[361]. В результате любой человек с компьютером или мобильным телефоном может в реальном времени следить за морскими и авиационными перевозками во всем мире. Достаточно открыть сайт MarineTraffic, и вы увидите, как грузовые суда (зеленые метки) скапливаются в Шанхае и Гонконге, выстраиваются в очередь, чтобы пройти между островами Бали и Ломбок, проходят через Ла-Манш, как танкеры (красные метки) выходят из Персидского залива, буксиры и специальные суда (бирюзовые метки) обслуживают нефтяные и газовые платформы в Северном море, а рыболовные суда (коричневые метки) бороздят просторы Тихого океана (многие суда по всему миру не отображаются на экране, поскольку заняты незаконным промыслом рыбы и выключают транспондеры)[362].

Точно так же — и это не менее впечатляющая картина — можно с помощью одного щелчка компьютерной мышки проследить за всеми гражданскими самолетами[363]. Ранним утром в Европе выстраивается длинная дуга из самолетов из Северной и Южной Америки, приближающихся к континенту после ночного перелета через Атлантику; вечером над Америкой видна длинная череда самолетов, следующих оптимальным маршрутом в Европу; рейсы в Японию скапливаются у аэропортов Нарита и Ханеда после обеда или ранним вечером по токийскому времени. Более того, слежение за полетами дает возможность увидеть изменения маршрутов, которые учитывают часто меняющееся направление струйных течений в атмосфере[364]. Реже изменение маршрутов вызвано движением мощных циклонов или облаков пепла от извержения вулканов[365].

Неизбежность, откаты и перегибы

История глобализации демонстрирует неоспоримую долгосрочную тенденцию к большей интеграции национальных экономик, которая проявляется в интенсификации потоков энергии, материалов, людей, идей и информации и которая обеспечивается возросшими техническими возможностями. Процесс этот не нов, но только благодаря инновациям, внедренным после 1850 г., он смог достичь современной интенсивности и масштаба. Но, как свидетельствуют предыдущие откаты, эти технические достижения не делают постоянный прогресс неизбежным: в частности, в первой половине XX в. наблюдался существенный спад экономической глобализации и, соответственно, перемещения людей. Причины отката очевидны, поскольку эти десятилетия отмечены беспрецедентной концентрацией масштабных трагедий и обеднением стран.

Перечень главных событий включает крах последней китайской императорской династии Цинь (1912), Первую мировую войну (1914–1918), конец царской России, где власть захватили большевики, последующую Гражданскую войну и создание СССР (1917–1921), ослабление Османской империи (окончательный распад к 1923 г.), политическую нестабильность в Европе в послевоенные 1920-е гг., биржевой крах 1929 г. и последовавший за ним мировой экономический кризис, продолжавшийся почти все 1930-е гг., вторжение Японии в Маньчжурию (1931 г.), ставшее началом еще одной великой войны, захват власти нацистами в Германии (1933 г.), гражданскую войну в Испании (1936–1939), Вторую мировую войну (1939–1945), новую гражданскую войну в Китае (1945–1949), начало холодной войны (1947 г.) и провозглашение Мао Цзэдуном Китайской Народной Республики (1949 г.). Откат экономической глобализации был существенным. Доля торговли в мировом ВВП снизилась с 14 % в 1913 г. до 6 % в 1939 г., а в 1945 г. составляла всего 4 %[366].

Ускорение темпов глобализации после 1990 г. обусловливалось не только появлением более совершенных технических средств; оно было бы невозможным без серьезных политических и социальных перемен, в первую очередь возвращения Китая в международную торговлю в 1980-х гг., а также распада (в период с 1989 по 1991 г.) советской империи. Это значит, что высокая степень глобализации, достигнутая в первые два десятилетия XXI в., не была неизбежной и что она может быть ослаблена будущими событиями. До какой степени (почти незаметно или существенно) и как быстро (стремительно из-за столкновения ведущих мировых держав или постепенно по мере смены поколений) — это предсказать невозможно.

Многое уже не исправить. Большая часть последствий глобализации, особенно многочисленные изменения, случившиеся при жизни двух последних поколений, останутся с нами. Сегодня слишком много государств зависят от импорта продовольствия, а самообеспечение всем сырьем невозможно даже для самых крупных стран, поскольку ни одна страна не обладает достаточными запасами минералов, необходимых для ее экономики. Великобритания и Япония импортируют больше продуктов питания, чем производят, у Китая нет столько железной руды, сколько требуется для ее доменных печей, США покупают многие редкоземельные металлы (от лантана до иттрия), а Индии хронически не хватает сырой нефти[367]. Очевидные преимущества массового производства не позволяют компаниям собирать мобильные телефоны в каждом городе, где они продаются. И миллионы людей по-прежнему захотят успеть до конца жизни увидеть знаменитые достопримечательности в дальних уголках мира[368]. Более того, быстрые изменения непрактичны и обойдутся очень дорого. Например, рынок потребительской электроники серьезно пострадает, если Шэньчжэнь вдруг перестанет быть крупнейшим мировым центром производства портативных устройств.

Но история напоминает нам, что текущее положение дел вряд ли просуществует несколько поколений. Еще в начале 1970-х гг. британская и американская промышленность была мировым лидером, но где теперь металлообрабатывающие предприятия Бирмингема или сталелитейные заводы Балтимора? Где громадные бумагопрядильные фабрики Манчестера или Южной Каролины? В 1965 г. на «большую тройку» в Детройте приходилось 90 % американского автомобильного рынка, а сегодня — меньше 45 %. До 1980 г., когда Шэньчжэнь стал первой специальной экономической зоной Китая, это была маленькая рыбацкая деревушка; теперь это мегаполис с населением больше 12 миллионов человек. Какую роль он будет играть в 2050 г.? Масштабный и быстрый откат от текущего состояния невозможен, но восторги по поводу глобализации в последнее время поутихли.

Ускоренная деиндустриализация Северной Америки, Европы и Японии, перенос производства в Азию, в частности в Китай, — вот главная причина этой переоценки[369]. Перенос производства принес с собой многочисленные перемены, от забавных до трагичных. К первой категории можно отнести тот абсурдный факт, что Канада, страна с самой большой среди развитых стран площадью лесов на душу населения, импортирует зубочистки и туалетную бумагу из Китая, где лесные массивы составляют лишь малую долю от безбрежных северных лесов Канады[370]. Но эти перемены привели и к трагедиям, например к росту смертности среди белых американцев среднего возраста, не имеющих высшего образования. Доказано, что потеря почти 7 миллионов рабочих мест (хорошо оплачиваемых) после 2000 г. — в основном из-за глобализации, поскольку производство переносилось в Китай, — была главной причиной гибели отчаявшихся людей в результате самоубийств, передозировки наркотиков, разрушения печени алкоголем[371].

Теперь у нас есть надежное количественное подтверждение, что поворотный пункт в глобализации наступил в середине 2000-х гг. Это событие заслонил серьезный экономический кризис 2008 г., но проведенный компанией McKinsey анализ цепочек создания стоимости (взаимосвязанная деятельность от разработки до розничной торговли, предлагающей готовые продукты) для 23 отраслей в 43 странах за период с 1995 по 2017 г. показывает, что в цепочках создания стоимости для производства товаров (все еще медленно растущих в абсолютных величинах) значительно уменьшилась доля внешней торговли — экспорт сократился с 28,1 % валовой продукции в 2007 г. до 22,5 % в 2017 г.[372]. Второй важный вывод из этого исследования, на мой взгляд, состоит в том, что вопреки распространенному убеждению только порядка 18 % мировой торговли товарами теперь определяются стоимостью рабочей силы (кадровым арбитражем) и во многих цепочках в 2010-х гг. доля этого фактора уменьшалась; в настоящее время глобальные цепочки создания стоимости все больше ориентируются на знания и высококвалифицированный труд. Исследование ОЭСР также показывает, что расширение глобальных цепочек создания стоимости остановилось в 2011 г., а затем последовал небольшой спад из-за сокращения торговли промежуточными товарами и услугами[373].

Прибавьте к этому (оправданные или преувеличенные, содержательные или демагогические) страхи по поводу влияния глобализации на национальный суверенитет, культуру и язык, растворения дорогой сердцу непохожести на других в коммерческом однообразии (угрозы самые разные, от вездесущности американских заведений быстрого питания до неконтролируемой силы социальных сетей), а также беспокойство, что вместо выгод, обещанных глобализацией, мы получим усиление экономического и социального неравенства. Даже осторожного подтверждения этих реальных и воображаемых негативных последствий достаточно, чтобы поставить под сомнение дальнейшее усиление процесса глобализации, и пандемия COVID-19 в 2020 г. усилила эти настроения.

Аргументы в пользу возвращения производства из-за рубежа, чтобы обеспечить его гибкость и ослабить ущерб от внезапных трудностей, не новы. Расширение глобализации и деятельность международных компаний подвергались критике начиная с 1990-х гг., а в последнее время эти настроения стали причиной электорального раскола в некоторых странах, в первую очередь в Великобритании и США[374]. Но по мере разрастания пандемии COVID-19 самые разные организации начали публиковать аналитику и призывы к реорганизации глобальных цепочек поставок. ОЭСР рассматривала варианты политики для создания более гибких производственных цепочек, которые будут меньше зависеть от импорта из отдаленных мест и которые окажутся более устойчивыми к перебоям в международной торговле. Конференция ООН по торговле и развитию обсуждала возвращение производств из Азии в Северную Америку и Европу и переход к более коротким и менее фрагментированным цепочкам создания стоимости — от разработки до производства и дистрибуции в одной стране или в одной экономической единице, — что приведет к большей концентрации добавленной стоимости. Страховая компания Swiss Re выпустила доклад о снижении рисков в глобальных цепочках поставок (восстановление равновесия для усиления гибкости). Брукингский институт рассматривал возвращение из-за границы современных производств как наилучший способ создания высокооплачиваемых рабочих мест[375].

Сомнение в глобализации и ее критика не ограничивались чистой идеологией, и пандемия COVID-19 предоставила убедительные аргументы, основанные на вполне обоснованных сомнениях в основополагающей роли государства для защиты жизни его граждан. Эту роль трудно исполнять, когда 70 % мирового производства медицинских перчаток сосредоточено на одной фабрике, а такую же или даже большую часть не только других средств индивидуальной защиты, но и главных компонентов лекарств (антибиотиков, гипотензивных препаратов) поставляет небольшое число производителей из Китая и Индии[376]. Такая зависимость может способствовать осуществлению мечты экономиста о массовом производстве с минимальными затратами на единицу продукции, но приводит к безответственной — и даже преступной — политике, в результате которой врачи и медсестры вынуждены встречать пандемию без соответствующих средств индивидуальной защиты, поскольку страны, зависящие от импорта, начинают конкурировать за ограниченные ресурсы, а пациенты во всем мире не могут купить выписанные врачом лекарства из-за закрытия фабрик в Азии.

Озабоченность по поводу безопасности, вызванная чрезмерной глобализацией, не ограничивается сектором здравоохранения. Растущий импорт в США мощных китайских трансформаторов вызвал опасения относительно доступности запасных частей и возможного нарушения работы электрических сетей, а аргументы о широко известном запрете компании Huawei участвовать в создании сетей 5G в некоторых западных странах тоже хорошо известны[377]. Неудивительно, что возвращение производств может стать новым веянием будущего как в Северной Америке, так и в Европе: исследование, проведенное в 2020 г., показало, что 64 % американских промышленников убеждены, что после пандемии производства начнут возвращаться из-за рубежа[378].

Сохранится ли эта тенденция? Я не устаю повторять, что не даю никаких прогнозов, и поэтому не называю конкретных цифр как относительно снижения или сохранения доковидных уровней глобализации, так и возвращения производств из-за рубежа. Я просто пытаюсь оценить масштаб вероятных последствий, и если в последние годы казалось, что большинство аспектов глобализации не достигнет новых высот, то в 2020 г. это стало очевидным: скорее всего, мы пережили пик глобализации и ее новой волны следует ждать через много лет или даже десятилетий.

5

Риски

От вирусов до диеты и вспышек на Солнце

Быстрый и простой способ описать достижения современной цивилизации — рассматривать их как череду задач по снижению рисков, связанных с тем, что человек представляет собой сложный и хрупкий организм, пытающийся вопреки всему выжить в мире, изобилующем опасностями. В предыдущих главах рассказывалось о том, каких успехов мы добились в решении этой задачи. Повышение урожайности обеспечило нас едой, снизило ее цену, уменьшило риск недоедания, низкорослости и детских болезней, вызванных плохим питанием. Самое главное, что сочетание роста производства продуктов питания, расширение торговли продовольствием и экстренная продовольственная помощь устранили опасность неизбежно повторяющихся периодов голода[379].

Улучшение качества жилья (больше пространства, холодная и горячая вода, центральное отопление), гигиены (самое главное нововведение — использование мыла и частое мытье рук) и общественного здравоохранения (от массовой вакцинации до обеспечения продовольственной безопасности) повысило комфорт, снизило риск инфекции от грязной воды, сократило количество патогенов, распространяющихся через пищу, и в основном устранило риск отравления угарным газом от дровяных печей[380]. Технический прогресс и общественные меры безопасности уменьшили число несчастных случаев в промышленности и на транспорте. Автомобильные аварии (в них сегодня гибнут больше 1,2 миллиона человек в год) были бы гораздо опаснее без совершенствования конструкции машин и средств безопасности (противоударные балки, защищающие от боковых ударов, ремни безопасности, подушки безопасности, стоп-сигналы на уровне глаз водителя, а также все чаще используемые системы автоматического торможения и предупреждения о выезде за пределы полосы движения), которые существенно снизили риск столкновения и серьезных травм[381].

Международными соглашениями установлены прозрачные правила, способствующие повышению надежности и безопасности (например, снижение риска импорта зараженных товаров) и предусматривающие правовые действия в неприемлемых ситуациях (например, судебное преследование родителя, который похитил ребенка и вывез его в другую страну)[382]. И, несмотря на впечатление, создаваемое средствами массовой информации, на протяжении нескольких десятилетий уменьшается и число конфликтов с применением насилия, и количество их жертв[383]. Но с учетом сложности нашего организма и непредсказуемости природных процессов, а также невозможности устранить все человеческие ошибки при проектировании сложных машин и работе на них, вовсе не удивительно, что современный мир полон рисков.

Даже люди, не предпринимающие никаких усилий для поиска информации, постоянно сталкиваются с сообщениями СМИ о рукотворных и естественных опасностях и рисках диет, заболеваний и повседневных занятий. Первая категория рисков чрезвычайно разнообразна — от ужасных террористических атак до многочисленных проявлений хемофобии (остатки пестицидов в пище, канцерогены в детских игрушках и коврах) и от асбеста, содержащегося в стенах и детской присыпке, до гибели планеты в результате антропогенного глобального потепления[384]. СМИ не пропускают ни одной новости о природной катастрофе — ураганы, торнадо, наводнения, засухи, нашествия саранчи, — а у каждого из нас есть тайные опасения по поводу неизлечимого рака и непредсказуемых вирусов; недавние тревоги относительно SARS-CoV-1 и вируса эбола были всего лишь прелюдией того ужаса, который вызывала пандемия COVID-19 (SARS-CoV-2)[385].

Этот список легко продолжить, прибавив страхи из-за коровьего бешенства (губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота), сальмонеллы или кишечной палочки, заражения внутрибольничными инфекциями, неионизирующего излучения мобильных телефонов, кибербезопасности, кражи данных, искусственного интеллекта или вышедших из-под контроля генетически модифицированных организмов, случайного запуска ядерных ракет или столкновения с незамеченным астероидом. С таким перечнем легко прийти к выводу, что количество подстерегающих нас опасностей больше, чем когда-либо, — или, наоборот, что эта непрерывная (и преувеличенная) информация о подобных событиях или их вероятности просто делает нас более внимательными к их существованию, а правильная оценка риска поможет немного успокоиться. Именно этим я и займусь в этой главе. Да, мир полон постоянно присутствующих или случайных опасностей, но в нем не меньше неверного восприятия или нерациональной оценки риска. Причин для таких ошибок множество, и специалисты по анализу рисков опубликовали массу полезной информации относительно их происхождения, распространенности и устойчивости[386].

Но, прежде чем приступить к анализу, количественным оценкам и сравнению рукотворных и природных рисков, давайте начнем с основ. Как мы должны питаться, чтобы продлить себе жизнь? Учитывая настоящее минное поле из противоречивых заявлений диетологов, ответить на этот вопрос невозможно — или, по крайней мере, очень трудно. Как измерить достоинства и недостатки самых разных диет, от необузданной плотоядности до строгого веганства? Первая, рекламируемая как палеолитическая диета, предполагает, чтобы не менее трети всей энергии, поступающей с пищей, происходило из животного белка; вторая запрещает не только употреблять животную пищу (ни даже микрограмма), но даже носить кожаные туфли, вязаные шерстяные свитера и шелковые блузки. Первая похожа на карикатуру на наши представления об эволюции; вторая предлагает самый надежный путь сохранения многострадальной биосферы, потому что скромные растения, в отличие от домашних животных, почти не оказывают вредного воздействия на окружающую среду[387].

Мой подход к поиску наименее рискованной диеты (чтобы прожить больше 80 лет) заключается в игнорировании не только всех сомнительных рекомендаций в СМИ, но также — что более удивительно — массы публикаций в научных журналах. В особенности тех, которые исследуют связи между диетами, заболеваниями и продолжительностью жизни, наблюдая за группами людей разной численности или возраста в течение периодов разной продолжительности, но основываются исключительно на воспоминаниях участников об их питании в прошлом. Я также не обращаю внимания на метаисследования таких проектов. Простое перечисление подобных публикаций, вышедших после 1950 г., — от исследования связи ишемической болезни сердца с сатурированными жирами и холестерином до опасности потребления мяса и молока — потянет на небольшую книгу, и большая часть этих работ продемонстрировала лишь несовершенство человеческой памяти (что вы ели на прошлой неделе, готов поспорить, вы не вспомните, по крайней мере точно), а также перечисление чужих методологических и аналитических ошибок, и поэтому эта область изобилует обвинениями и неверными выводами[388].

Неудивительно, что большинство людей считают вопрос об эффективной диете очень сложным. Все эти исследования, а также сделанные на их основе метаисследования, не позволяют сделать однозначных и непротиворечивых выводов — новое исследование зачастую опровергает предыдущие[389]. Есть ли более надежный способ разрешить эти связанные с питанием вопросы, которые не дают покоя уже нескольким поколениям? Можно посмотреть, в каких странах самая большая продолжительность жизни и что едят эти люди.

Питаться как в Киото — или как в Барселоне

Из более чем 200 государств и территорий мира дольше всего живут граждане Японии — с начала 1980-х гг. средняя продолжительность жизни (мужчин и женщин) превышала 77 лет[390]. Этот возраст продолжал повышаться, и в 2020 г. ожидаемая средняя продолжительность жизни составляет 84,6 года. Во всех обществах женщины живут дольше мужчин, и в Японии продолжительность их жизни составляет 87,7 года; на втором месте Испания — 86,2 года. Продолжительность жизни зависит от сложного сочетания нескольких факторов — генетики, образа жизни и питания. Попытка выяснить, какую роль здесь играет питание, обречена на провал, но некоторые уникальные особенности национальной диеты заслуживают более пристального внимания.

Есть ли в питании японцев что-то особенное, что могло бы объяснить вклад диеты в их рекордную продолжительность жизни? Все их традиционные продукты, потребляемые в значительных количествах, лишь немного отличаются от тех, что едят и пьют в соседних азиатских странах. Китайцы и японцы потребляют разные, но равнозначные по своей питательной ценности сорта одного подвида риса (Oryza sativa japonica). Для свертывания соевого молока в соевый творог (доуфу) китайцы обычно используют сульфат кальция (шигао), а японцы производят тофу с помощью хлорида магния (нигари), но их основа, растертые соевые бобы, в одинаковой степени богата белками. В отличие от неферментированного японского зеленого чая (оча), китайский зеленый чай (люча) частично ферментирован. Разницы в пищевой ценности между ними нет — это лишь вопрос внешнего вида, цвета и вкуса.

За последние 150 лет режим питания японцев существенно изменился. Традиционная диета, которой придерживалось большинство населения страны до 1900 г., была недостаточной, чтобы полностью раскрыть потенциал для роста организма, и в результате и мужчины, и женщины отличались низкорослостью; медленные изменения, начавшиеся до Второй мировой войны, усилились после того, как удалось справиться с нехваткой продовольствия после капитуляции в 1945 г.[391]. Увеличилось потребление молока, которое сначала включили в школьные завтраки, чтобы улучшить питание детей, исчез дефицит белого риса. Страна построила крупнейший в мире рыболовный флот (в том числе китобойный), что резко увеличило поставки морепродуктов. В состав повседневных японских блюд вошло мясо, и жители страны полюбили хлебобулочные изделия, которых раньше не было в традиционной японской культуре. Рост доходов и большее разнообразие вкусов привели к повышению среднего уровня холестерина в крови, артериального давления и массы тела — но при этом сердечных болезней не стало больше, а продолжительность жизни увеличилась[392].

Последние опубликованные исследования показали удивительную близость Японии и США в дневной калорийности потребляемых продуктов. В 2015–2016 гг. калорийность питания американских мужчин была лишь на 11 % больше, чем японских, а у женщин в 2017 г. эта разница составляла всего 4 %. Но между двумя странами отмечается существенная разница в долях углеводов (Япония опережает Америку почти на 10 %) и белка (здесь впереди американцы, почти на 14 %), причем в обеих странах потребляют гораздо больше необходимого минимума. Еще больше отличается потребление жиров — американские мужчины потребляют на 45 % больше жиров, чем японские, а женщины на 30 %. Но самая большая диспропорция наблюдается в потреблении сахара: среднее потребление сахара у взрослого населения США на 70 % выше. Если пересчитать на абсолютные цифры годового потребления, то в последнее время на среднего американца приходится на 8 килограммов жиров и на 16 килограммов сахара больше, чем на взрослого японца[393].

Широкая доступность ингредиентов и изобилие рецептов в интернете означает, что вы тоже можете снизить для себя риск преждевременной смерти и начать питаться по-японски — придерживаясь традиционной кухни, васёку, или адаптации иностранных блюд (венский шницель принял вид нарезанной на кусочки тонкацу, карри с рисом трансформировался в тягучее карэ райсу)[394]. Но, прежде чем завтракать супом мисо, обедать холодным онигири (рисовыми шариками, завернутыми в нори, сушеные водоросли) и ужинать сукияки (тушенные в горшочке мясо и овощи), подумайте об альтернативном варианте. Какая из европейских диет способствует большей продолжительности жизни?

Второе место в мире по продолжительности жизни занимают испанские женщины, и страна традиционно придерживалась так называемой средиземноморской диеты с большим количеством овощей, фруктов и изделий из цельносмолотого зерна, дополненных бобовыми, орехами, семечками и оливковым маслом. Но по мере роста доходов испанцы на удивление быстро изменили свои пищевые привычки[395]. До конца 1950-х гг. франкистская Испания была бедной страной и ее жители питались очень скромно. В типичном рационе преобладали крахмал (потребление зерновых и картофеля доходило до 250 килограммов на человека в год) и овощи; потребление мяса оставалось ниже 20 килограммов (живого веса) на человека в год, что в пересчете на употребляемое в пищу мясо составляло меньше 12 килограммов (треть приходилось на баранину и козлятину). Из растительных масел самым распространенным было оливковое (около 10 литров в год), а относительно высоким было только потребление сахара (приблизительно 16 килограммов в 1960 г.).

Изменения в рационе ускорились в 1986 г. после вступления Испании в ЕС, и к 2000 г. страна уже опередила все остальные европейские государства по потреблению мяса (увеличив в четыре с лишним раза, до 110 килограммов на человека в год). Затем этот показатель несколько снизился, до примерно 100 килограммов (живого веса) на человека в год в 2020 г., но это все равно в два раза больше, чем у японцев! А если прибавить к свежему мясу молочные продукты, сыры и огромное количество самого разнообразного хамона (сыровяленый свиной окорок), то не стоит удивляться, что потребление животного жира в Испании в четыре раза больше, чем в Японии[396]. Кроме того, испанцы потребляют в два раза больше растительного масла, хотя по сравнению с 1960 г. потребление оливкового масла уменьшилось на 25 %.

Рост доходов лишь усилил традиционную любовь испанцев к сладкому, а довершило дело появление газированных напитков: с 1960 г. потребление сахара в расчете на человека в год удвоилось и теперь на 40 % превышает японское. Одновременно испанцы стали пить гораздо меньше вина — его потребление уменьшилось с почти 45 литров в год на человека в 1960 г. до всего лишь 11 литров в 2020 г., а первое место среди алкогольных напитков заняло пиво. Рацион испанцев существенно отличается от рациона японцев — и самое главное, что он (с самым высоким потреблением мяса в Европе) совсем никак не похож на скромную, почти вегетарианскую, продлевающую жизнь средиземноморскую диету.

Несмотря на обилие мяса, жиров и сахара в рационе испанцев (а также быстрое снижение потребления вина, которое якобы защищает сердце), уровень смертности от сердечных болезней в стране падает, а продолжительность жизни растет. С 1960 г. в Испании смертность от сердечно-сосудистых заболеваний снижалась быстрее, чем в среднем в других богатых странах, и в 2011 г. ее уровень был на треть меньше, чем в среднем. Кроме того, с 1960 г. ожидаемая продолжительность жизни (всего населения, мужчин и женщин) увеличилась с 70 лет до 83 лет в 2020 г.[397] Это всего на год меньше, чем в Японии: стоит ли один дополнительный год жизни (и более высокие шансы на физическую или психическую немощность или то и другое вместе) того, чтобы заменить больше половины мяса в своем рационе на тофу?

Представьте, чего вы можете лишиться: тонких, как бумага, ломтиков хамона иберико, кончильо асадо (жареного молочного поросенка), пусть даже не из ресторана Sobrino de Botín рядом с Пласа-Майор, где готовят это блюдо уже 300 лет, и вкуснейшего осьминога по-галисийски, тушенного с картофелем, оливковым маслом и паприкой. Это действительно жизненно важные решения — но вывод относительно ясен. Если мы ставим продолжительность жизни (а также здоровье и активность) в зависимость только от диеты — которая, несмотря на все ее значение, является лишь одним элементом общей картины, в которую входит наследственность и окружающая среда, — то японская кухня имеет небольшое преимущество, но, если питаться как жители Валенсии, результат будет лишь немного хуже.

Это в значительной степени косвенная, но относительно простая оценка риска: однократного выбора, основанного на убедительных данных, может быть достаточно на многие годы. Другие риски оценить гораздо труднее, поскольку критические показатели могут оказаться не такими простыми, как годы жизни. Риски определенных действий меняются со временем (в США управление автомобилем в целом гораздо безопаснее, чем 100 лет назад, но после 50 лет за рулем ваши навыки могут ухудшиться, и, садясь за руль, вы будете представлять большую опасность и для себя, и для других). А если вы хотите понять, что опаснее, межконтинентальные перелеты (вы летаете не так часто) или горнолыжный спорт (которым вы увлекаетесь уже много лет), вам понадобится довольно точное средство сравнения. А как сравнить опасности, преобладающие в разных странах, — автомобильная авария в США, удар молнии при восхождении на гору в Альпах или землетрясение в Японии? Как оказалось, мы можем довольно точно оценить все эти риски.

Восприятие риска и толерантность к риску

В своей новаторской работе по анализу рисков, опубликованной в 1969 г., Чонси Старр — в то время декан факультета инженерных и прикладных наук в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе — подчеркнул главное отличие в толерантности к риску при добровольных и вынужденных действиях[398]. Когда люди считают, что контролируют ситуацию (это ощущение может быть неверным, но оно основано на предыдущем опыте и, следовательно, на вере в способность достичь желаемого результата), они готовы на действия — подниматься по вертикальной скале без страховки, совершать затяжные прыжки с парашютом, выходить на арену против быка, — у которых риск серьезной травмы или смерти может быть в тысячу раз выше, чем риск стать случайной жертвой нападения террористов в крупном западном городе, чего все так боятся. Большинство людей, не задумываясь, ежедневно и регулярно совершают действия, которые временно повышают для них уровень риска, причем до значительного уровня: сотни миллионов каждый день садятся за руль автомобиля (и многим, похоже, это нравится), еще большее число курильщиков толерантны к еще более высокому риску[399] — в богатых странах несколько десятилетий просвещения уменьшили их количество, но во всем мире курильщиков больше 1 миллиарда человек.

В некоторых случаях это несоответствие между толерантностью к добровольным рискам и неверным восприятием случайных опасностей доходит до абсурда, например когда люди отказываются вакцинировать своих детей (добровольно подвергая их многочисленным рискам заболеваний, которые можно предотвратить), потому что считают требование государства защитить детей (принудительная мера) слишком рискованным, — и основанием для этого им служат многократно опровергнутые «свидетельства» (в частности, связывающие вакцинацию с ростом случаев аутизма) или нелепые слухи (имплантация микрочипов!)[400]. А пандемия SARS-CoV-2 подняла эти иррациональные страхи на новый уровень. Главная надежда человечества справиться с пандемией — это массовая вакцинация, но еще задолго до того, как были одобрены первые вакцины, значительная доля населения сообщала социологам, что они не собираются делать прививку[401].

Еще одним примером неверного восприятия риска может служить широко распространенный страх перед атомными электростанциями. Многие люди курят, водят автомобиль и переедают, но боятся жить рядом с атомной электростанцией, и опросы показали долговременное и устойчивое недоверие к этому виду производства электроэнергии, несмотря на тот факт, что она предотвратила множество смертей, связанных с загрязнением воздуха в результате сжигания ископаемого топлива (в 2020 г. почти три пятых вырабатываемой в мире электроэнергии давало ископаемое топливо и только 10 % — ядерные реакции). А общие риски производства электричества на атомных станциях и путем сжигания ископаемого топлива несравнимы даже при учете всех потенциальных смертей в результате двух самых серьезных аварий (Чернобыль в 1985 г. и Фукусима в 2011 г.)[402].

Вероятно, самой удивительной может считаться разница в восприятии риска, связанного с атомной энергетикой, при сравнении Франции и Германии. Во Франции с 1980-х гг. более 70 % электроэнергии вырабатывается атомными станциями, и в стране насчитывается почти 60 реакторов, охлаждаемых водами многочисленных французских рек, в том числе Сены, Рейна, Гаронны и Луары[403]. И продолжительность жизни во Франции (второе место в ЕС после Испании) — лучшее свидетельство, что эти электростанции не являются явным источником заболеваний или преждевременной смерти. Однако на другом берегу Рейна ядерную энергетику считают злом не только немецкие «зеленые», но и значительная часть общества[404].

Именно поэтому многие исследователи призывают не измерять «объективный» риск, потому что наше восприятие риска субъективно и зависит от понимания конкретных опасностей (знакомые и новые риски) и от культурной среды[405]. Проведенные ими психометрические исследования показали, что у конкретных опасностей имеются общие характеристики: вынужденный риск часто ассоциируется со страхом нового, неуправляемого, с неизвестными опасностями; сознательный риск с большей вероятностью воспринимается как контролируемый и известный науке. Атомные электростанции большинство людей считают небезопасными, а риск при рентгеновском обследовании — допустимым.

В восприятии риска важная роль принадлежит страху. Вероятно, лучшим примером этой дифференцированной толерантности могут служить террористические атаки, поскольку в этом случае страх берет верх над рациональной оценкой, которую легко сделать на основе неопровержимых данных. Террористические атаки с их неизвестным местом, временем и масштабом набирают много баллов по психрометрической шкале страха, и эти страхи интенсивно эксплуатировались паническим псевдоанализом, с которым выступали «говорящие головы» на новостных каналах СМИ: за последние два десятилетия они описывали самые разные сценарии, от атомной бомбы в чемоданчике, взорванной посреди Манхэттена, до отравления резервуаров, снабжающих питьевой водой крупные города, и распыления смертельно опасных искусственных вирусов.

По сравнению с этими ужасными атаками вождение автомобиля связано в основном с добровольными, часто повторяющимися и очень знакомыми рисками, а в смертельных авариях обычно (в 90 % случаев) погибает только один человек. В результате общество толерантно относится к тому, что на дорогах мира гибнет больше 1,2 миллиона человек в год, с чем бы оно никогда не смирилось, будь это регулярные инциденты на промышленных предприятиях, обрушение зданий или мостов в больших городах — даже если бы число смертей было на порядок меньше, «всего» сотни тысяч[406].

Огромная разница в индивидуальном восприятии риска лучше всего иллюстрируется простым фактом: многие люди совершают действия — добровольно и регулярно, — которые остальные могут посчитать не просто очень рискованными, но и самоубийственными. Ярким примером таких действий служит бейс-джампинг (прыжки с парашютом с неподвижного объекта), поскольку малейшая задержка с раскрытием парашюта может стоить человеку жизни — в свободном падении тело достигает смертельной скорости за несколько секунд[407]. Кроме того, толерантность к риску зависит от фаталистического взгляда на жизнь: болезни или аварии предопределены и неизбежны, и поэтому нет смысла какими-то действиями пытаться укрепить свое здоровье или уберечься от несчастий[408].

Фаталисты часто недооценивают риски, чтобы избежать усилий, требующихся для их анализа и практических выводов, а также потому, что они не считают себя способными справиться с ними[409]. Достаточно хорошо изучен фатализм водителей. Такие люди недооценивают опасность ситуаций, возникающих на дороге, реже прибегают к практике аккуратного вождения (не отвлекаться, держать безопасную дистанцию, не превышать разрешенную скорость), реже пристегивают детей ремнями безопасности и сообщают об участии в дорожных инцидентах. Особое беспокойство вызывают результаты исследований, согласно которым в некоторых странах такого рода фатализм преобладает у таксистов и часто встречается у водителей микроавтобусов[410].

Нам вряд ли удастся превратить людей, увлекающихся бейс-джампингом, в образцы безопасного поведения или убедить многих таксистов, что дорожные аварии не являются неизбежными. Но мы можем использовать понимание рисков, как повседневных, так и редких, но потенциально смертельных, чтобы оценить последствия и таким образом сравнить их. Задача непростая, потому что нам приходится иметь дело с самыми разными событиями и процессами. Более того, у нас нет идеального средства изменения — нет и не может быть универсальной шкалы для сравнения многочисленных рисков, с которыми ежедневно сталкиваются миллиарды людей, и опасности чрезвычайно редких событий, случающихся один раз в сто, тысячу или даже десять тысяч лет, но с катастрофическими последствиями для всего мира. Тем не менее я попытаюсь.

Вычисление рисков повседневной жизни

Пожилые люди сталкиваются с опасностью еще до того, как проснутся: сердечные приступы (острые инфаркты миокарда) случаются чаще и бывают гораздо серьезнее в предрассветные часы[411]. После пробуждения главная опасность для пожилого человека — падение. В США несколько миллионов случайных падений становятся причиной кровоподтеков и сломанных костей — и более 36 000 смертей. Среди жертв падений непропорционально велика доля людей старше 70 лет, причем чаще всего они падают не во время подъема или спуска по лестнице, а просто теряют равновесие или спотыкаются о край ковра[412]. Добравшись до кухни, вы сталкиваетесь с опасностями, связанными с едой, от сальмонеллы в плохо прожаренной яичнице до остатков пестицидов в чае (очень слабое, но для тех, кто пьет не экологически чистый чай, ежедневное воздействие)[413].

Утренняя поездка на работу тоже связана с риском — обледеневшая дорога или проехавший на красный свет водитель-наркоман. В стенах вашего офиса может прятаться старая асбестовая изоляция, а неисправный кондиционер становится рассадником бактерии легионеллы. Коллеги могут заразить вас сезонным гриппом или (как происходило в 2020–2021, 2009, 1968 и 1957 гг.) новым вирусом, вызывающим пандемию. У вас может развиться острая аллергическая реакция на орехи, случайно попавшие в шоколадный батончик, где согласно этикетке их быть не должно. В сезон торнадо в Техасе или Оклахоме по возвращении с работы можно найти на месте своего дома руины, а если вы живете в Балтиморе, вас не может не беспокоить тот факт, что уровень убийств в городе на порядок выше, чем в Лос-Анджелесе, известном своими бандами[414]. А поскольку лекарства производятся в основном в других странах (как правило, их привозят из Китая и Индии), в аптеке может не оказаться нужного вам препарата из-за того, что партию некачественного товара изъяли из продажи[415].

Подробные данные об уровне смертности среди людей разного возраста и пола показывают, как меняются с возрастом причины (а значит, и страхи) смертельных болезней. Последние статистические данные свидетельствуют, что среди мужчин в Англии и Уэльсе в возрасте от 50 до 80 лет преобладают сердечные болезни, а среди женщин наибольшие опасения вызывает рак груди, приблизительно с 35 до 65 лет, а затем главной причиной смерти для них становится рак легких. В последнее время болезнь Альцгеймера сменила сердечно-сосудистые заболевания в качестве главной причины смерти людей обоего пола после 80 лет[416].

Вычисление повседневных рисков кажется делом сложным. Как сравнить риск смерти от необычно тяжелого сезонного гриппа с риском смертельной травмы во время катания на байдарке или на снегоходе в выходные или риск частых перелетов через Тихий океан с риском каждый день есть выращенный в Калифорнии салат, который может быть заражен кишечной палочкой? Пересчитывать на определенное число людей (тысячу, миллион) в исследуемой популяции? На единицу опасного вещества, на единицу времени воздействия или на единицу концентрации в окружающей среде?

Совершенно очевидно, что мы не сможем найти единую меру для оценки смертей, травм, экономических потерь (которые могут отличаться на порядки в разных обществах) и хронической боли (которую точно вообще невозможно измерить). Но неизбежность смерти дает нам универсальный, окончательный и неоспоримый численный показатель, который можно использовать для оценки риска. Самый простой и очевидный способ сделать важные выводы — использовать стандартный общий знаменатель и сравнить смертность на 100 000 человек в год. Если взять статистику по США (последние подробные данные были опубликованы за 2017 г.), откроется удивительная картина[417].

Убийства отнимают почти столько же жизней, как и лейкемия (6 и 7,2), что свидетельствует как о достижениях в лечении этой болезни, так и о необычайно высоком уровне насилия в американском обществе. Случайные падения убивают почти столько же людей, сколько страшный рак поджелудочной железы с его коротким периодом дожития после постановки диагноза (11,2 и 13,5). В автомобильных авариях погибает в два раза больше людей (и что важно, гораздо более молодых), чем умирает от диабета (52,2 и 25,7), а случайное отравление ядовитыми веществами опаснее рака груди (19,9 и 13,1). Но эти сравнения используют один и тот же общий знаменатель (100 000 человек), не учитывая продолжительность воздействия данной причины смерти. Убийство может произойти и происходит в любое время дня и ночи, так что мы подвергаемся этому риску 24 часа в день 365 дней в году, но автомобильная авария (в том числе та, в которой гибнут пешеходы) возможна, лишь когда кто-то управляет автомобилем, а большинство американцев проводят за рулем лишь около часа в день.

Таким образом, было бы разумнее в качестве общего знаменателя также использовать время, в течение которого люди подвергаются тому или иному риску, и сравнивать количество смертей на одного человека и на час воздействия опасности — то есть учитывать время, когда человек вольно или невольно подвергается конкретному риску. Этот подход был впервые использован Чонси Старром в 1969 г. при оценке общественной выгоды и технологических рисков, и я по-прежнему предпочитаю его другой распространенной единице измерения риска — микроморту[418]. Это величина риска, при котором вероятность смерти равна одной миллионной. Она применима к конкретному воздействию, к одному году, одному дню, хирургической операции, полету на самолете или в пересчете на расстояние — но все эти разные общие знаменатели затрудняют сравнение.

Показатель общей смертности (на 1000 человек) отслеживается во всем мире как для всего населения в целом, так и с разбивкой для разных полов и возрастных групп[419]. Общая смертность сильно зависит от среднего возраста населения. В 2019 г. этот показатель в среднем по миру составлял 7,6/1000, причем уровень смертности в Кении (несмотря на более низкие стандарты питания и здравоохранения) был в два с лишним раза ниже, чем в Германии (5,4 и 11,3), потому что медианный возраст в Кении — 20 лет, а в Германии в два с лишним раза больше — 47 лет. Доступны также данные о смертности от конкретных болезней — в США на сердечно-сосудистые заболевания приходится четверть всех смертей (2,5/1000), а на онкологию — пятая часть (2/1000). Мы знаем также смертность от травм (около 1,4 от падений и 1,1 от аварий на транспорте, 0,7 от столкновения с животными и всего 0,03 от случайного отравления) и природных катастроф[420].

В качестве общего знаменателя для общей смертности, а также смертности от хронических заболеваний и природных катастроф, таких как землетрясения и извержения вулканов, которые могут произойти в любой момент, берется один год (8766 часов при учете високосных лет). Чтобы вычислить риск для таких обычных действий, как вождение автомобиля или полет на самолете, мы должны сначала оценить долю населения, совершающего эти действия, а затем среднее время воздействия этих рисков. Та же последовательность используется при вычислении риска погибнуть от урагана или торнадо: циклоны не приходят каждый день и не обрушиваются на всю страну.

Вычислить базовый уровень, то есть риск общей смертности для всего населения или с разбивкой по полу и возрасту, достаточно легко. В 2019 г. общая смертность (приблизительные данные) в богатых (развитых) странах составляла в среднем 10/1000, от 8,7 для Северной Америки до 10,7 для Японии и 11,1 для Европы. Уровень ежегодной смертности 10/1000 (1000 человек умирают в течение 8766 × 1000 часов) соответствует показателю 0,000001, или 1 × 10–6 человек в час. На сердечно-сосудистые заболевания, главную причину смерти в богатых странах, приходится примерно треть смертей (3 × 10–7). Риск, который несет с собой сезонный грипп, на порядок ниже (обычно около 2 × 10–8, максимум 3 × 10–8), а даже в стране с таким высоким уровнем насилия, как Соединенные Штаты, риск убийства в последние годы составлял 7 × 10–9 в час, что в два раза меньше риска смерти от случайного падения (1,4 × 10–8). Но, как отмечалось выше, в последнем случае риск в высшей степени асимметричен — 3 × 10–7 для людей старше 85 лет и всего лишь 9 × 10–10 для тех, кому от 25 до 34 лет[421].

Выводы об общей смертности можно сформулировать иначе. В богатых странах риск естественной смерти составляет 1 человек на миллион за час; каждый час от сердечно-сосудистых заболеваний умирает 1 человек из 3 миллионов, а приблизительно 1 из 70 миллионов становится жертвой случайного падения. Это, вероятно, достаточно мало и поэтому не слишком заботит жителей этих стран. Естественно, для разных возрастов и людей разного пола риск будет отличаться. В Канаде общая смертность для обоих полов составляет 7,7/100, для молодых (20–24 года) мужчин — всего 0,8/1000, а для мужчин моего возраста (75–79 лет) — 35/1000, то есть в моей группе риск смерти составляет 4 × 10–6 на человека на каждый час жизни, что в четыре раза выше, чем для населения в целом[422].

Прежде чем приступить к оценке риска добровольных действий, необходимо рассказать об опасностях, связанных с пребыванием в больнице. Их невозможно избежать, поскольку госпитализации требуют многие состояния (кроме того, во всем мире растет популярность косметических операций), а интенсивный поток пациентов увеличивает вероятность врачебных ошибок. В 1999 г. первое исследование медицинских ошибок, которые можно было предотвратить, выявило, что в США каждый год их совершается от 44 000 до 98 000[423]. Эта цифра неприятно поразила общество, но в 2016 г. новое исследование дало еще более высокую цифру — 251 454 смерти (а возможно, даже 400 000) в 2013 г., — то есть врачебные ошибки стали третьей по значимости причиной смерти в США, после сердечных болезней (611 000) и рака (585 000), опередив хронические респираторные заболевания (149 000)[424]. Результаты, широко освещавшиеся в СМИ, дают основания сделать вывод, что ежегодно 35–58 % всех смертей в больницах страны обусловлены врачебной ошибкой.

Если сформулировать эти утверждения в таком виде, их неправдоподобность становится очевидной: случайные ошибки и досадные промахи действительно имеют место, но будь они причиной от трети до трех пятых всех смертей пациентов, то современную медицину можно было бы с полным основанием назвать не только некомпетентной, но и преступной. К счастью, эти пугающие цифры смертности объясняются не врачебными ошибками, а ошибками при обработке данных[425]. Самое последнее исследование смертности, связанной с неблагоприятными последствиями лечения (AEMT), расставляет все по местам: 123 000 смертей в период с 1990 по 2016 г. (преимущественно из-за хирургических и периоперационных ошибок) с уменьшением показателя (AEMT) с 21,4 до 1,15 % на 100 000 человек[426].

Для мужчин и женщин этот уровень примерно одинаков, но существенно отличается в разных штатах — например в Калифорнии всего 0,84 смерти от AEMT на 100 000 человек. В абсолютных цифрах это приблизительно 4750 смертей в год, меньше 2 % от нижней оценки, опубликованной в 2016 г.[427]. Если перевести эти данные в единицы риска, получается приблизительно 1,2 × 10–6 смертей в час, а это значит, что для пожилого мужчины, читающего эту книгу (с риском общей смертности от 3 × 10–6 до 5 × 10–6), несколько дней пребывания в американской больнице повышают вероятность его смерти от AEMT не более чем на 20–30 % — по моему мнению, это очень обнадеживает!

Добровольный и вынужденный риск

Насколько мы повышаем базовый риск — то есть риск, связанный с такими неизбежными событиями, как срочная операция или несколько дней в больнице для проведения обследования, — добровольным участием в самых разных событиях, более или менее рискованных? И до какой степени нас должен беспокоить неизбежный вынужденный риск, обусловленный природными опасностями, от землетрясений до наводнений?

Как отмечалось выше, добровольный и вынужденный риск — это полезные категории для оценки риска, но разница между ними не всегда очевидна. Существуют чисто добровольные (и явно рискованные) занятия, такие как курение или экстремальный спорт, и неизбежные вынужденные риски, как индивидуальные (в том числе чрезвычайно низкая вероятность стать жертвой метеорита), так и коллективные, которые могут затрагивать всю планету (самый яркий пример — столкновение Земли с астероидом).

Но многие случаи сложно отнести к одной из этих категорий, поскольку четкой границы между добровольным и вынужденным риском не существует: поездка на работу на автомобиле может быть сознательным выбором для семьи, построившей дом своей мечты в пригороде, или неизбежной необходимостью для миллионов людей в Северной Америке, где недостаточно развит общественный транспорт. И если молодой человек хочет остаться в Ньюфаундленде, выбор профессий у него не слишком велик — стать рыбаком или работать на огромной нефтедобывающей платформе, что гораздо опаснее, чем жить в Торонто, изучать программирование и разрабатывать приложения для компьютера в стеклянном офисе вдали от скалистых берегов Северной Атлантики.

Помня об этих сложностях, я сначала рассмотрю риски, связанные с управлением автомобилем и с авиацией, поскольку каждый день во всем мире за руль садятся сотни миллионов людей, а пассажиропоток в авиации недавно превысил 10 миллионов человек в день. В обоих случаях следует начать с точного подсчета количества смертей, а затем сформулировать необходимые допущения, чтобы определить подверженные риску группы и общее время воздействия данного риска.

Совершенно очевидно, что для автомобиля время воздействия на человека — это время, проведенное им за рулем (или в качестве пассажира). В США доступна такая статистика, как общее расстояние, преодолеваемое за год всем транспортом и отдельно пассажирскими автомобилями (в последнее время это около 5,2 триллиона километров в год), а также число жертв автомобильных аварий, которое немного увеличилось — почти до 40 000 в год[428]. Чтобы оценить время, проведенное за рулем, нужно поделить расстояние на среднюю скорость — разумеется, это будет не точная цифра, а лишь разумное приближение. В городах скорость более или менее постоянна, хотя в часы пик может падать на 40 %. Предположив среднее значение скорости на уровне 65 км/ч (около 40 миль в час), мы получим 80 миллиардов часов, проведенных американцами за рулем. С учетом 40 000 смертей на дорогах получается уровень риска 5 × 10–7 (0,0000005) в час. Этот порядок не изменится ни от включения в статистику пешеходов, погибших под колесами автомобилей, ни от использования другого значения средней скорости (скажем, 50 или 70 км/ч). Вождение на порядок опаснее пребывания в самолете, и, если вы ведете машину, ваш шанс умереть на 50 % выше, чем если бы вы остались дома и ухаживали за садом (если только вы не взбираетесь на высокую лестницу и не пользуетесь мощной бензопилой).

Для мужчин моей возрастной группы управление автомобилем повышает риск смерти только на 12 %. В США риск, связанный с управлением автомобилем, также существенно различается у разных групп населения. Риск смерти в результате автомобильной аварии для американок азиатского происхождения составляет всего 0,34 % (1 из 291), а для мужчин коренных народов — 1,75 % (1 из 57); средний показатель для всей страны составляет 0,92 % (1 из 109)[429]. Разумеется, в других странах, где люди проводят за рулем гораздо меньше времени, чем американцы и канадцы, но количество дорожных аварий гораздо больше (в 2 раза в Бразилии и в 3 раза в странах Африки южнее Сахары), этот риск на порядок выше[430].

Регулярное пассажирское авиасообщение, уже ставшее безопасным в конце прошлого столетия, за два десятилетия XXI в. стало еще безопаснее. Этот вывод остается неизменным, несмотря на недавние потери, включая до сих пор не объясненное (вероятно, эта загадка никогда не будет разрешена) исчезновение рейса 370 Malaysia Airlines над Индийским океаном в марте 2014 г., сбитого над Восточной Украиной самолета той же компании в июле 2014 г., а также две катастрофы нового Boeing 737 MAX — рейса Lion Air 610 над Яванским морем (29 октября 2018 г.) и рейса Ethiopian Airlines 302 в окрестностях Аддис-Абебы (10 марта 2019 г.)[431].

Вероятно, наиболее наглядным будет сравнение смертности при авиаперелетах в пересчете на 100 миллиардов пассажиро-километров. В 2010 г. этот показатель был 14,3, а в 2017-м упал до 0,65, хотя в 2019-м снова вырос до 2,75. Таким образом, в 2019 г. летать было в пять раз безопаснее, чем в 2010-м, и в 200 с лишним раз безопаснее, чем в начале эпохи реактивных авиалайнеров в конце 1950-х гг.[432]. Уровень риска на час воздействия подсчитать довольно легко. Среднее число погибших в авиакатастрофах за период с 2015 по 2019 г. составило 292 человека; с учетом 68 триллионов пассажиро-километров и 4,2 миллиарда пассажиров это означает, что один пассажир в среднем пролетел около 1900 километров и провел в воздухе около 2,5 часа. 10,5 миллиарда пассажиро-часов, проведенных в воздухе, и 292 жертвы дают оценку риска погибнуть в авиакатастрофе в 2,8 × 10–8 (0,000000028) на час полета. Это всего лишь на 3 % выше общего риска смерти в полете, а в случае мужчины старше семидесяти лет риск увеличивается всего на 1 %. Любой рациональный человек, который часто летает (и особенно пожилой) должен больше беспокоиться о том, не задержат ли рейс, о бесконечных проверках безопасности, о том, как выдержать длительный перелет и какие последствия будут от смены часовых поясов.

На противоположном конце шкалы риска находятся добровольные действия небольшой продолжительности, но смертельно опасные. Вероятно, самым рискованным следует признать бейс-джампинг со скал, башен, мостов и высоких зданий. В наиболее авторитетном исследовании этого «добровольного» безумия был проанализирован 11-летний период бейс-джампинга на горе Кьёраг в Норвегии, где 1 из 2317 прыжков заканчивался смертью (всего смертей было 9)[433]; в этом случае средний уровень риска составлял 4 × 10–2 (0,04). Для сравнения: в парашютном спорте один смертельный инцидент приходится на 100 000 прыжков, а последние данные по США дают еще меньшую цифру, 1 на 250 000. Прыжок с парашютом обычно длится около пяти минут, что дает уровень риска 5 × 10–5, в 50 раз больше, чем если бы вы эти пять минут сидели в кресле, — но в примерно в 1000 раз меньше, чем при бейс-джампинге[434]. Лишь немногие люди знают эти конкретные цифры, но почти все (за исключением любителей риска) ведут себя так, словно твердо усвоили их.

В 2020 г. в США водительские права имели 230 миллионов человек (уровень риска от управления автомобилем составляет 5 × 10–7 на человека в час); около 12 миллионов занимаются горнолыжным спортом (2 × 10–7 во время спуска); в Парашютной ассоциации США состоят около 35 000 членов (5 × 10–5 при нахождении в воздухе), в Ассоциации дельтапланеризма и парапланеризма 3000 членов, а их увлечение (в зависимости от продолжительности полета, от 20 минут до нескольких часов) характеризуется уровнем риска от 10–4 до 10–3. Популярность бейс-джампинга растет (особенно в Норвегии и Швейцарии), но в США им увлекаются лишь несколько сотен человек, преимущественно склонных испытывать судьбу мужчин, риск смерти для которых во время непродолжительного прыжка составляет 4 × 10–2[435]. Явная обратная зависимость между риском и количеством людей, толерантных к нему, очевидна: многие готовы рискнуть вывихнутым плечом или растянутой лодыжкой, спускаясь на лыжах с горы по оборудованной трассе, но немного найдется таких, кто рискнет прыгать в пропасть с обрыва.

И наконец, несколько основных цифр, касающихся вынужденного риска, которого в наше время боятся больше всего: риска терроризма. В период с 1995 по 2017 г. жертвами террористических атак в США стали 3516 человек, причем 2996 из них (85 % от общего количества) погибли 11 сентября 2001 г.[436]. Таким образом, для всей страны уровень риска за эти 22 года составляет 6 × 10–11, а для Манхэттена на два порядка выше, но и в этом случае общий риск повышается лишь на одну десятую процента, величину настолько малую, что учитывать ее не имеет смысла. В странах, которым повезло меньше, жертв террористических атак гораздо больше: в Ираке в 2017 г. (более 4300 погибших) уровень риска вырос до 1,3 × 10–8, а в Афганистане (7379 погибших) до 2,3 × 10–8, но даже при таких уровнях это повышает общий риск жизни на несколько процентов и остается ниже, чем добровольный риск, который принимают люди, садясь за руль автомобиля (особенно там, где не соблюдают рядность и правила дорожного движения)[437].

Эти сравнения, несмотря на их справедливость, также показывают естественные границы бесстрастного количественного анализа. Большинство людей, которые добираются на работу на машине, делают это в определенное время, редко проводят за рулем более часа или полутора часов в день, ездят знакомыми маршрутами и (за исключением моментов плохой погоды и неожиданных пробок) считают, что контролируют ситуацию. Во время террористических атак взрывы и стрельба в Кабуле или Багдаде не связаны с определенным временем и интервалами, происходят в самых разных общественных местах — от мечетей до рынков, — и для жителей города не существует надежного способа избежать этой опасности. В результате меньший уровень риска террористической угрозы несет с собой не подлежащий количественной оценке страх, качественно отличающийся от опасений по поводу скользкой дороги во время утренней поездки на работу.

Природные катастрофы: не такие опасные, какими они выглядят на экране телевизора

А как сравнить несущие смерть естественные опасности с обычной жизнью и с рисками экстремального спорта? В некоторых странах регулярно (но не очень часто) происходят природные катаклизмы одного или двух типов, например наводнения и сильные ветры в Великобритании, тем временем в США каждый год случаются и многочисленные торнадо, и сильные наводнения, и ураганы (с 2000 г. на страну обрушиваются по два урагана в год), и мощные снегопады, а штаты на тихоокеанском побережье живут при постоянном риске серьезного землетрясения и возможного цунами[438].

Торнадо каждый год убивают людей и разрушают дома, и подробная статистика позволяет точно вычислить уровень риска. В период с 1984 по 2017 г. в 21 штате с наивысшей частотой этих разрушительных смерчей (регион между Северной Дакотой, Техасом, Джорджией и Мичиганом, с населением около 120 миллионов) погибли 1994 человека, причем 80 % этих смертей пришлись на шесть месяцев года, с марта по август[439].

Эти цифры дают уровень риска приблизительно 3 × 10–9 (0,000000003) в час, на три порядка меньше, чем повседневная жизнь. Очень немногие жители штатов, страдающих от торнадо, знакомы с этой цифрой, но они — как и люди в других местах, где регулярно происходят природные катастрофы, — понимают, что вероятность погибнуть от торнадо достаточно мала, и поэтому риск жизни в этих регионах остается для них приемлемым. Распространяемые в СМИ картины разрушений после мощных торнадо вызывают у жителей более спокойных регионов недоумение, почему люди хотят заново строить дома на том же месте. Но такие решения нельзя называть ни иррациональными, ни безрассудными, и поэтому миллионы людей продолжают жить на «аллее торнадо», протянувшейся от Техаса до Северной Дакоты.

Интересно, что расчеты уровня риска для других распространенных природных катастроф дают тот же порядок (10–9) или даже меньше. Эти низкие уровни риска помогают объяснить, почему целые страны мирятся с постоянно присутствующей опасностью землетрясений. С 1945 по 2020 г. в Японии землетрясения (они могут произойти в любой части островного государства) убили почти 33 000 человек, причем больше половины жертв пришлось на землетрясение и цунами 11 марта 2011 г. у Восточного побережья острова Хонсю (15 899 погибших и 2529 пропавших без вести)[440]. Но для населения, численность которого выросла с 71 миллиона человек в 1945 г. до почти 127 миллионов в 2020 г., уровень риска составляет лишь 5 × 10–10 (0,0000000005), на четыре порядка меньше, чем общий уровень смертности: совершенно очевидно, что прибавление 0,0001 к 1 вряд ли станет решающим фактором, который заставит пересмотреть оценку риска жизни.

Уровень риска от наводнений и землетрясений в большинстве регионов мира имеет порядок от 1 × 10–10 до 5 × 10–10, а для американских ураганов после 1960 г. (под ударами которых оказались 50 миллионов человек в прибрежных штатах, от Техаса до Мэна, и от которых погибает около 50 человек в год) этот показатель составляет 8 × 10–11[441]. Это чрезвычайно низкий уровень, сравнимый (или даже ниже) с уровнем риска, который люди считают ничтожным, — быть убитым молнией. Сегодня в США от молнии погибают меньше 30 человек в год, и, если учесть, что эта опасность подстерегает вас только на улице (в среднем четыре часа в день) и только шесть месяцев в году, с апреля по сентябрь (на которые приходятся около 90 % молний), уровень риска получается порядка 1 × 10–10, а если растянуть опасный период на 10 месяцев, то еще меньше, 7 × 10–11 (0,00000000007)[442].

Тот факт, что ураганы в Америке представляют не большую опасность, чем молнии, показывает, насколько эффективными оказались спутники, система оповещения и эвакуация. В то же время причины для беспокойства остались, поскольку в последнее время во всем мире каждый год растет число природных катастроф, а также экономический ущерб от них. Мы можем утверждать это с большой долей уверенности, потому что крупнейшие в мире страховые компании (прибыли которых уменьшаются при таких непредсказуемых событиях, как землетрясения, ураганы, наводнения и пожары) тщательно отслеживают тренды на протяжении десятилетий.

Страхование — это древняя практика той или иной компенсации за разные риски. Если страхование жизни основано на в высшей степени предсказуемых возрастных нормах, то страхование непредсказуемых природных опасностей вынуждает страховые компании разделять риски, связанные с такими катастрофами, страхуя собственный риск. В результате крупнейшие в мире компании перестрахования (швейцарская Swiss Re, немецкие Munich Re и Hannover Rueck, французская SCOR, американская Berkshire Hathaway, британская Lloyd’s) пристальнее всех следят за природными катастрофами, поскольку от точности оценки зависит само их существование: чтобы избежать убытков, они не должны рассчитывать страховые премии на основе устаревших данных, которые могут недооценивать будущие риски.

Количество всех природных катастроф, зарегистрированное Munich Re, показывает ожидаемые колебания от года к году, но повышающий тренд очевиден: медленный рост с 1950 по 1980 г., удвоение в период с 1980 по 2005 г. и примерно 60-процентный рост с 2005 по 2019 г.[443]. Общие экономические потери (отражающие высокие расходы, связанные с крупными катастрофами) демонстрируют еще большие ежегодные колебания и более резкий рост. В ценах 2019 г. убытки до 1990 г. составляли около 100 миллиардов долларов, а к 2011 г. превысили 350 миллиардов — почти столько же составили убытки за один 2017 г. Страховые убытки составили от 30 до 50 % от общей суммы — почти 150 миллиардов долларов в 2017 г.

До 1980-х гг. растущий ущерб от природных катастроф приписывали в основном увеличению охвата (из-за роста численности населения и экономик), и, хотя эта тенденция сохраняется — в опасных регионах живет все больше людей, и у них все больше застрахованной собственности, — в последние десятилетия отмечаются изменения в самих природных опасностях: более теплая атмосфера содержит больше водяного пара (что повышает вероятность проливных дождей), продолжительные засухи в некоторых регионах становятся причиной регулярных пожаров невиданной ранее продолжительности и силы. Многие современные модели предсказывают дальнейшее усиление этих тенденций, но нам также известно о многих эффективных мерах, позволяющих уменьшить ущерб, — от создания охраняемых территорий и восстановления болот до введения соответствующих строительных норм.

Чтобы увидеть риск еще меньший, чем от природных или рукотворных опасностей, мы должны найти по-настоящему исключительные явления, такие как гибель от упавшего метеорита или космического мусора, образовавшегося из постоянно растущего числа искусственных спутников Земли. По оценке Национального научно-исследовательского совета США, от падения космического мусора должны погибать 91 человек в год — для населения Земли численностью 7,75 миллиарда человек это означает уровень риска 1 × 10–12 смертей в час. В реальности с 1900 г. не было зарегистрировано ни одной подобной смерти, и только недавно появилось одно письменное свидетельство о гибели человека от падения метеорита (второй остался парализованным) — среди документов Главного управления государственных архивов Османской империи: событие произошло 22 августа 1888 г. в городе Сулеймания на территории современного Ирака[444]. Но, даже если бы каждый год от удара метеорита погибал один человек, уровень риска составлял бы всего 10–14 — или на восемь порядков меньше (1/100000000), чем в повседневной жизни, и поэтому у нас нет никаких причин для беспокойства[445]. Что касается космического мусора на орбите, то в 2019 г. там присутствовало 34 000 объектов размером больше 10 сантиметров и в 25 с лишним раз больше фрагментов размером от 1 до 10 сантиметров. Все они сгорят при входе в атмосферу, но даже небольшие объекты несут в себе риск столкновения в околоземном пространстве, которое становится все более тесным[446].

Конец нашей цивилизации

Когда мы думаем о редких, но по-настоящему экстраординарных рисках, последствия которых почувствует вся планета, или о катастрофических событиях, которые нанесут серьезный ущерб современной цивилизации или даже уничтожат ее, наш подход кардинально меняется: этот реальный (хотя и ничтожно малый риск) принадлежит совсем к другой категории восприятия. Как и в случае любого события, которое может произойти в отдаленном будущем, мы недооцениваем его влияние и, как в очередной раз продемонстрировала пандемия 2020 г., мы хронически не готовы даже к тем рискам, периодичность которых измеряется десятилетиями, а не сотнями или тысячами лет.

Риски глобального масштаба делятся на две существенно отличающиеся категории: относительно частые пандемии вирусов, которые могут нанести огромный ущерб за несколько месяцев или лет, и исключительно редкие, но гибельные природные катастрофы, продолжительность которых может измеряться днями, часами или даже секундами, но последствия будут ощущаться не только сотни, но и миллионы лет, за горизонтом планирования любой цивилизации. Если поблизости от нас взорвется сверхновая и обрушит на Землю смертельную дозу радиации в виде космических лучей, хватит ли у нас времени (между вспышкой и потоком излучения), чтобы построить импровизированные убежища для большинства населения?[447] Но нужно ли нам вообще об этом беспокоиться?

Взрыв, который разрушит озоновый слой Земли, должен произойти на расстоянии менее 50 световых лет, но все «ближайшие» к нам звезды, способные взорваться, находятся гораздо дальше, и, хотя поток гамма-излучения с расстояния 10 000 световых лет может чувствоваться на Земле один раз за 15 миллионов лет, последний такой зарегистрированный взрыв произошел на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от нашей планеты[448]. Совершенно очевидно, что этот риск относится к категории научных исследований — вместо того чтобы гадать, когда это может произойти, следует, с учетом частоты подобных событий, спросить: будет ли на Земле существовать цивилизация, скажем, через 150 000 или полмиллиона лет? Можно взять относительно более вероятное событие и попытаться рассчитать риск неизбежного столкновения нашей планеты с астероидом, но при таком большом числе неопределенностей и допущений результат может получиться каким угодно. Столкновения с астероидами или крупными кометами в прошлом уже случались, и они неизбежны в будущем — но какую периодичность мы должны предполагать: 100 000 лет или 2 миллиона лет?[449]

По геологическим меркам это относительно небольшие промежутки времени, но для нас они слишком велики, чтобы оценивать риски в пересчете на один год (не говоря уже об одном часе). Более того, глобальные последствия могут сильно отличаться, когда космический объект упадет в Тихий океан рядом с Антарктидой, или на Западную Европу, или восток Китая. В первом случае основной ущерб будет от гигантского цунами, но (в зависимости от размера астероида) выброс пыли в атмосферу может оказаться незначительным. Во втором и в третьем случаях удар мгновенно уничтожит крупные центры, где сосредоточены население и промышленность, и выбросит в атмосферу гигантское количество превращенного в мельчайшую пыль камня, что вызовет существенное похолодание на всей планете.

Американцам не следует беспокоиться из-за сверхновых или астероидов, но, если им хочется напугать себя ожиданием неизбежной природной катастрофы (источником которой может стать одно из самых любимых мест страны!), пусть они задумаются об очередном мегаизвержении Йеллоустонского супервулкана[450]. Геологические данные свидетельствуют, что за последние 15 миллионов лет таких извержений было девять; три самых последних произошли 2,1 миллиона, 1,3 миллиона и 640 000 лет назад. Естественно, датировка этих событий не позволяет предсказать их периодичность, но следует иметь в виду следующее: если взять средний интервал между извержениями 730 000 лет, то до следующего осталось ждать 90 000 лет, а если первый интервал был 800 000 лет, а второй 660 000 лет, то такое сокращение интервалов дает следующий промежуток в 520 000 лет — то есть очередное извержение должно было произойти более 100 000 лет назад!

Вне зависимости от интервала последствия извержения будут зависеть от его магнитуды и продолжительности, а также от господствующих ветров. Последнее извержение выбросило в атмосферу около 1000 кубических километров вулканического пепла, и господствующие северо-западные ветры могли бы понести эту массу через Вайоминг (где земля покрылась бы пеплом толщиной в несколько метров), Юту и Колорадо на Великие Равнины, затронув многие штаты, от Южной Дакоты до Техаса, и самые плодородные сельскохозяйственные земли страны оказались бы под слоем пепла толщиной от 10 до 50 сантиметров. При раннем предупреждении (благодаря постоянному сейсмическому мониторингу) и более слабом продолжительном землетрясении была бы возможна эвакуация, и потому основной ущерб заключался бы в повреждении домов, инфраструктуры и обрабатываемых земель, а не в гибели людей. Тонкий слой вулканического пепла впоследствии можно было бы запахать в почву (что повысило бы ее плодородие), но с большими массами пепла справиться сложнее, они могут нести дополнительную опасность — смытые дождями и тающим снегом, они вызвали бы заиливания и подтопления, создав проблемы на десятилетия вперед.

Вероятно, наилучшим примером природного риска, который непосредственно никого не убьет, но вызовет бедствия планетарного масштаба, которые станут причиной большого количества косвенных потерь, может служить катастрофическая магнитная буря, вызванная выбросом коронального вещества на Солнце[451]. Корона — это внешний слой атмосферы Солнца (без специальных инструментов его можно наблюдать только во время полного солнечного затмения), причем, как это ни странно, она в сотни раз горячее поверхности Солнца. Выбросы коронального вещества начинаются с искривления и перераспределения магнитного поля в нижней части слоя; в результате происходят вспышки, которые могут распространяться (расширяясь по мере приближения) с разной скоростью, от 250 км/с (достигнет Земли за семь дней) до 3000 км/с (преодолеет расстояние до Земли всего за 15 часов).

Самый мощный из известных выбросов коронального вещества начался утром 1 сентября 1859 г., когда британский астроном Ричард Кэррингтон наблюдал и зарисовал большое пятно на Солнце, извергнувшее заметную белую почковидную вспышку[452]. Это случилось почти за 20 лет до появления первых телефонов (в 1877 г.), а до начала промышленной выработки электричества (1882 г.) оставалось больше двух десятилетий, и поэтому самыми заметными последствиями были только яркие полярные сияния и нарушения в работе растущей телеграфной сети, прокладка которой началась в 1840-х гг.: провода искрили, сообщения прерывались или искажались, операторы получали удар током, а кое-где случились пожары.

Следующие серьезные инциденты такого рода произошли 31 октября — 1 ноября 1903 г. и 13–15 мая 1921 г., когда телефонных и электрических сетей было очень мало даже в Европе и Северной Америке. Но мы получили представление о последствиях сильного выброса коронального вещества в марте 1989 г., когда гораздо менее мощная (чем так называемое «Событие Кэррингтона») вспышка на 9 часов отключила всю сеть энергоснабжения Квебека, обслуживающую 6 миллионов человек[453]. По прошествии трех десятилетий мы стали еще более уязвимыми: подумайте обо всей электронике, от мобильных телефонов и электронной почты до международного банкинга, а также навигационных приборах GPS, которые установлены не только на каждом судне и самолете, но на десятках миллионов автомобилей.

Мы зарегистрируем вспышку раньше, чем почувствуем ее: постоянное наблюдение за активностью Солнца мгновенно выявит любой мощный выброс и предупредит за 12–15 часов до начала магнитной бури. Но об интенсивности выброса можно будет судить только после того, как он достигнет Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) приблизительно в 1,5 миллиона километров от Земли, и к этому моменту время на реакцию сократится до одного часа или даже до 15 минут[454]. Но даже при ограниченном ущербе средства коммуникации и электрические сети могут не работать несколько дней, а мощная геомагнитная буря разорвет все эти связи в глобальном масштабе, оставив нас без электричества, информации, транспорта, без возможности платить кредитной картой или забрать деньги из банка.

Что мы будем делать, если полное восстановление жизненно важных, но серьезно поврежденных инфраструктур займет несколько лет или даже целое десятилетие? Оценки глобального ущерба варьируются в диапазоне от 2 до 20 триллионов долларов[455] — но это относится только к расходам, без учета ценности жизней, потерянных за длительный период без связи, света, кондиционирования воздуха, медицинской аппаратуры, холодильников и промышленной продукции (а следовательно, и без необходимых вложений в выращивание урожая).

Но есть и хорошие новости. По результатам проведенного в 2012 г. исследования вероятность еще одного «События Кэррингтона» в течение следующих десяти лет составляет 12 %, или одну восьмую; кроме того, поскольку такие экстремальные события случаются редко, оценить их частоту крайне трудно, а «предсказать конкретное будущее событие практически невозможно»[456]. Учитывая такую неопределенность, неудивительно, что группа ученых из Барселоны оценила риск «События Кэррингтона» на 2020-е гг. в диапазоне 0,46–1,88 %, что звучит гораздо утешительнее[457]. В 2020 г. ученые из Университета Карнеги — Меллона еще больше понизили эту оценку — в течение одного десятилетия вероятность события масштаба 2012 г. составляет от 1 до 9 %, а масштаба «События Кэррингтона» 1859 г. — от 0,02 до 1,6 %[458]. Несмотря на то что многие специалисты знакомы с этими цифрами и масштабами возможных последствий, это один из тех рисков (подобно пандемии), к которому нельзя должным образом подготовиться: мы просто должны надеяться, что следующий мощный выброс коронального вещества окажется меньше, чем «Событие Кэррингтона».

Возможно, в данный момент мир не хочет этого слышать, но неприятная правда заключается в том, что пандемии вирусов будут гарантированно появляться с относительно высокой частотой и, несмотря на то что у них много общего, последствия каждой из них непредсказуемы. В начале 2020 г. приблизительно один миллиард жителей планеты был старше 62 лет, и все эти люди за свою жизнь видели три пандемии вирусов: 1957–1959 гг. (H2N 2), 1968–1970 гг. (H3N 2) и 2009 г. (H1N 1)[459]. Наиболее точная оценка общей смертности для пандемии 1957–1959 гг. — 38/100 000 (1,1 миллиона смертей, население Земли 2,87 миллиарда, для пандемии 1968–1970 гг. — 8/100 000 (1 миллион смертей, население Земли 3,55 миллиарда, тогда как пандемия 2009 г. характеризовалась низкой вирулентностью и смертностью не более 3/100 000 (около 200 000 смертей, население Земли 6,87 миллиарда)[460].

Следующая пандемия — это лишь вопрос времени, но как уже отмечалось выше, мы никогда не будем готовы к этим редким (относительно) угрозам. В списке глобальных рисков, который ежегодно публиковал Всемирный экономический форум с 2007 по 2015 г., падение цен на активы, финансовый кризис и системный финансовый крах встречаются восемь раз (очевидное эхо 2008 г.), водный кризис — один раз, а угроза пандемии — ни разу[461]. Вот вам и коллективный прогноз самых влиятельных людей в мире! Когда началась пандемия COVID-19 (вызванная вирусом SARS-CoV-2), Всемирная организация здравоохранения ждала до 11 марта 2020 г., чтобы объявить о глобальной пандемии, а в ее первых рекомендациях не было прекращения международных полетов и обязательного ношения масок[462].

Совершенно очевидно, что мы сможем подсчитать общую смертность от COVID-19 только после окончания пандемии. Тем временем самый надежный способ оценить смертность от пандемии — сравнить ее со смертностью от сезонного гриппа. Наиболее точная оценка за период 2002–2011 гг., при исключении пандемии 2009 г., дает в среднем 389 000 смертей (от 294 000 до 518 000)[463]. Это значит, что на сезонный грипп приходится около 2 % всех смертей от респираторных заболеваний и что смертность от него составляет 6/100 000–15–20 % от смертности двух последних пандемий XX в. (1957–1959, 1968–1970 гг.). Сформулируем это иначе: во время первой пандемии смертность была в шесть с лишним раз выше, а во время второй — почти в пять раз выше, чем смертность от сезонного гриппа.

Более того, наблюдается существенная разница в смертности среди разных возрастных групп. Смертность от сезонного гриппа значительно смещена в сторону пожилых людей — 67 % смертей приходится на людей старше 65 лет. В отличие от сезонного гриппа печально известная вторая волна пандемии 1918 г. непропорционально сильно ударила по тридцатилетним; для пандемии 1957–1959 гг. кривая смертности имела U-образную форму, где максимум смертей приходился на возрастные группы 0–4 года и 60+. Но смертность от COVID-19 похожа на смертность от сезонного гриппа — больше всего умирает пожилых людей старше 65 лет, особенно с сопутствующими заболеваниями, а среди детей смертность практически нулевая[464].

Нам известно, что избыточную смертность среди пожилых людей предотвратить невозможно: это часть той цены, которую мы должны платить за успешные усилия по продлению жизни (с 1950-х гг. во многих богатых странах продолжительность жизни увеличилась на 15 лет)[465]. В свидетельстве о смерти могут быть указаны COVID-19 или вирусная пневмония, но это лишь непосредственная причина — реальная состоит в том, что, по мере того как увеличивается ожидаемая продолжительность жизни, у большинства людей появляются проблемы со здоровьем. Предварительные данные по COVID-19, опубликованные Центрами контроля заболеваний, не оставляют в этом сомнений: в течение недели пиковой смертности от COVID-19 в США (закончившейся 18 апреля 2020 г.) на долю людей старше 65 лет приходился 81 % всех смертей, на долю людей моложе 35 лет — всего 0,1 %[466]. Эта ситуация существенно отличается от пандемии 1918–1920 гг., унесшей жизни почти 50 миллионов человек. Теперь мы знаем, что причиной большинства тех смертей была бактериальная пневмония: почти 80 % культур, взятых из сохранившихся образцов легочной ткани, были заражены бактериями, которые вызывали вторичную легочную инфекцию — а в то время, за 25 лет до появления антибиотиков, лекарства от этой болезни не было[467].

Более того, больные туберкулезом чаще умирают от гриппа, и эта связь помогает объяснить необычно высокую смертность среди мужчин среднего возраста в пандемию 1918–1920 гг. (вследствие дифференцированного распространения туберкулеза)[468]. Сегодня во всех богатых странах туберкулез практически побежден, а пневмония лечится антибиотиками, и поэтому мы можем избежать повторения той высокой смертности, но даже ежегодная вакцинация против гриппа не способна предотвратить сезонный всплеск смертности, а глобальная пандемия каждый раз будет угрожать жизни людей старшего возраста. Этот риск в значительной степени является рукотворным, обратной стороной увеличения продолжительности жизни, и мы можем минимизировать его, изолировав уязвимые группы и разработав более эффективные вакцины, — но не можем его устранить.

Неизменные установки

Когда дело касается рисков, некоторые прописные истины, похоже, оказываются вечными. Каждый человек обладает определенной степенью контроля над своей жизнью. Многим не доставляет труда воздерживаться от курения, употребления алкоголя и наркотиков, а также не садиться на борт круизного судна с 5000 пассажирами и 3000 членами экипажа в разгар пандемии коронавируса или норовируса. Другие не могут совладать со своими желаниями, и просто удивительно, сколько людей не уменьшают даже те риски, уменьшить которые можно легко и дешево. Всегда пристегивать ремень безопасности, не превышать скорость, осторожно вести себя на дороге, установить датчики дыма, угарного газа и природного газа у себя в доме — все это бесплатные или почти бесплатные способы снизить риск управления автомобилем или проживания в доме, который отапливается сжиганием ископаемого топлива.

Кроме того, большинство людей и правительств не умеют правильно реагировать на события с малой вероятностью, но с серьезными последствиями (то есть с большими потерями). Одно дело купить страховку на дом (во многих случаях она обязательна), а совсем другое — инвестировать в сейсмоустойчивые здания (как физические лица и как социумы), чтобы минимизировать последствия события, которое происходит один раз в 100 лет. В Калифорнии действует субсидируемая программа повышения сейсмоустойчивости для домов, построенных раньше 1980 г. (скрепление дома болтами или болтами и стяжками до самого фундамента в соответствии со строительными нормами 2016 г.), — но в большинстве регионов с похожими сейсмическими рисками такой программы нет[469].

Многих опасностей избежать очень трудно или даже невозможно из-за (как указывалось выше) отсутствия четкой границы между добровольным и вынужденным риском. И большинство рисков находятся вне нашего контроля. Мы не можем выбирать себе родителей и тем самым избежать генетической предрасположенности к большому числу распространенных и редких заболеваний, в том числе к некоторым видам рака, диабету, сердечно-сосудистым заболеваниям, астме и некоторым аутосомно-рецессивно наследуемым заболеваниям, таким как кистозный фиброз, серповидно-клеточная анемия и болезнь Тея — Сакса[470]. Чтобы значительно снизить риски природных катастроф, местных или региональных, нужно исключить из мест обитания человека обширные территории — прежде всего те, которые страдают от сильных землетрясений и извержений вулканов (Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо), разрушительных циклонов и сильных наводнений[471].

Поскольку для планеты, население которой постоянно растет, это абсолютно невозможно, единственный способ повысить шансы на выживание в таких условиях — принимать меры предосторожности. Сейсмостойкие (укрепленные стальными стержнями) дома не похоронят под своими развалинами людей; штормовые убежища спасут семьи, которые потом смогут восстановить снесенные торнадо дома; необходимо также установить эффективные системы раннего предупреждения и разрабатывать планы массовой эвакуации, чтобы снизить число смертей из-за циклонов, наводнений и извержений вулканов. Эти меры помогут спасти не просто сотни, а сотни тысяч жизней, но мы не можем надежно уберечь себя от многих масштабных катастроф, а иногда просто беззащитны перед ними — от вызванных землетрясениями мощных цунами до мегаизвержений вулканов, от продолжительных региональных засух до столкновения Земли с астероидами или кометами.

Другие прописные истины связаны с нашей оценкой риска. Мы привычно недооцениваем добровольные, знакомые риски и постоянно преувеличиваем вынужденные и незнакомые. Мы все время переоцениваем риски, ассоциирующиеся с недавним неприятным опытом, и недооцениваем риск событий, которые постепенно уходят из нашей коллективной и институциональной памяти[472]. Как уже отмечалось выше, около одного миллиарда человек пережили три пандемии, но после прихода COVID-19 все вспоминали в основном о пандемии 1918 г., поскольку три последние пандемии (менее смертоносные) оставили после себя лишь поверхностные воспоминания или вообще забылись — в отличие от страха перед полиомиелитом в 1950-х гг. или СПИДом в 1980-х гг., который помнят все[473].

У этой амнезии есть очевидное объяснение. Пандемия 2009 г. была практически неотличимой от сезонного гриппа, а в 1957–1959 гг. и в 1968–1970 гг. мы не прибегали к почти полному локдауну в масштабах страны или целого континента. Статистика (с корректировкой на инфляцию) не показывает серьезного долгосрочного снижения темпов экономического роста в США и во всем мире во время двух пандемий конца XX в.[474]. Более того, последний эпизод совпал со значительным расширением международного воздушного сообщения: первый широкофюзеляжный лайнер, Boeing 747, совершил свой первый полет в 1969 г.[475] Но что, наверное, еще важнее, у нас не было ни круглосуточных каналов кабельного телевидения с их нездоровым интересом к цифрам смертности, ни интернета с абсурдными утверждениями относительно причин и способов лечения болезни, с конспирологическими теориями, и, следовательно, не просто антиисторическим, а истерическим характером распространения новостей.

COVID-19 еще раз продемонстрировал (в масштабе, который должен был удивить даже тех, кто не ждал ничего хорошего), что мы каждый раз оказываемся плохо подготовленными к повторяющимся, серьезным, но редким рискам, таким как пандемии, которые случаются один раз в 10 лет, один раз в поколение или в одной стране. Тогда как мы справимся (если не обращать внимания на все доклады и аналитические записки) с очередным «Событием Кэррингтона» или с падением астероида в океан рядом с Азорскими островами, что вызовет в Атлантическом океане цунами такого же масштаба, как после землетрясения 2011 г. у острова Хонсю, — то есть до 40 метров высотой и проникшего на сушу на расстояние до 10 километров?[476]

Уроки, которые мы извлекаем после масштабных катастроф, явно не назовешь рациональными. Мы преувеличиваем вероятность их повторения и обижаемся на любые напоминания, что их воздействие на людей и экономику сравнимы с последствиями многих рисков, совокупный ущерб от которых не вызывает особых опасений. В результате страх еще одной террористической атаки заставил США принять экстраординарные меры по ее предотвращению. Среди этих мер были войны в Афганистане и Ираке, исполнившие мечту Усамы бен Ладена втянуть страну в чрезмерно асимметричные конфликты, которые в долговременном плане будут подрывать ее мощь[477].

Реакция общества на риск определяется не сравнительной оценкой реальных последствий, а скорее непониманием или страхом незнакомого, неизвестного. При таких сильных эмоциональных реакциях люди фокусируются в основном на возможности ужасного результата (смерти в результате нападения террористов или пандемии вируса), а не на попытке оценить вероятность такого результата[478]. Террористы всегда пользовались этой особенностью, заставляя правительства принимать экстраординарные и дорогостоящие шаги, чтоб предотвратить следующие атаки, раз за разом пренебрегая мерами, которые могли бы спасти больше жизней при гораздо меньшей цене в пересчете на каждую предотвращенную смерть.

Лучшей иллюстрацией пренебрежения низкозатратными мерами по спасению жизней может служить отношение американцев к насилию с применением огнестрельного оружия: даже самые шокирующие повторения хорошо знакомых массовых убийств (я всегда вспоминаю о 26 людях, в том числе 20 шести- и семилетних детях, застреленных в 2021 г. в Ньютауне в штате Коннектикут) не смогли изменить законодательство, и за второе десятилетие XXI в. жертвами огнестрельного оружия стали 125 000 американцев (убийства за вычетом самоубийств) — это численность населения таких городов, как Топека в штате Канзас, Афины в Джорджии, Сими-Вэлли в Калифорнии или Геттингена в Германии[479]. В то же время за второе десятилетие XXI в. жертвами террористических атак стали 170 американцев — разница на три порядка[480]. Если мы сравним эту ситуацию с автомобильными авариями, то заметим еще более неравномерное распределение риска: как отмечалось выше, по сравнению с американками азиатского происхождения коренные американцы мужского пола имеют в пять раз большую вероятность встретить смерть в своем автомобиле, а у афроамериканцев вероятность стать жертвой огнестрельного оружия в 30 раз выше[481].

Поможет ли нам это знание? Вполне вероятно, если мы признаем эти реалии: жизнь без риска невозможна, но стремление минимизировать риски остается главной мотивацией прогресса человечества.

6

Окружающая среда

Другой биосферы у нас нет

Подзаголовок этой главы категоричен, и это не случайно. Я отказываюсь рассматривать возможность того, что в ближайшем будущем мы покинем Землю и создадим цивилизацию на другой планете. Причина в том, что в нашем мире постправды фантазии о том, что мы скоро найдем новый небесный дом — в частности, терраформируем Марс[482], — предлагались как возможная альтернатива решительных действий по решению проблем, накопившихся на третьей планете, вращающейся вокруг Солнца. Это просто еще одна любимая тема научной фантастики: даже если бы у нас имелся недорогой межпланетный транспорт и мы каким-то образом смогли построить марсианские базы, создать там подходящую для жизни атмосферу было бы невозможно — даже марсианские полярные шапки, минералы и почва дадут около 7 % CO_2, необходимого для того, чтобы нагреть планету и обеспечить ее долговременную колонизацию[483].

Конечно, самые ярые сторонники этой идеи могут назвать еще один научно-фантастический трюк, который позволит колонизировать Марс: мы создадим генетически модифицированных людей, новые суперорганизмы, обладающие качествами тихоходок, крошечных восьминогих беспозвоночных, которые обитают в траве и влажных канавах. Такие организмы могли бы жить не только в разреженной атмосфере Марса (ее давление меньше 1 % от земной), но также выдерживать высокие уровни радиации на плохо защищенной поверхности Красной планеты[484].

Вернемся в реальный мир. Если наш вид хочет выживать, не говоря уже о процветании, по меньшей мере еще столько же времени, что на Земле существует развитая цивилизация (то есть 5000 лет или около того), мы должны позаботиться, чтобы наши действия не угрожали долгосрочной обитаемости Земли — или, как принято выражаться сегодня, чтобы мы не нарушали ограничения, важные для безопасности планеты[485].

В перечень этих критических биосферных ограничений входят 9 категорий: изменение климата (в настоящее время этот термин заменили другим, менее точным, «глобальное потепление»), закисление океана (опасно для морских организмов, которые используют для формирования раковин карбонат кальция), истощение озонового слоя в стратосфере (защищающего Землю от ультрафиолетового излучения и страдающего от выброса хлорфторуглеродов), атмосферные аэрозоли (загрязняющие вещества, ухудшающие видимость и вызывающие болезни легких), вмешательство в природный круговорот азота и фосфора (в первую очередь попадание этих веществ в реки и прибрежные воды), использование пресной воды (чрезмерное извлечение подземных вод, а также воды из рек и озер), изменения характера землепользования (вследствие вырубки леса, сельскохозяйственной деятельности, роста городов и промышленных предприятий), утрата биоразнообразия и разные виды химического загрязнения.

Систематический обзор всех этих опасностей — и описание соответствующих исторических и экологических перспектив — это задача для целой книги, а не одной главы (разве что она будет состоять из поверхностных выводов). Потому я решил придать этой главе чисто утилитарный характер и сосредоточиться на нескольких аспектах, от которых зависит наша жизнь — дыхание, вода и еда. Обеспечение этих трех незаменимых условий существования зависит от того, что дает нам природа: от кислорода в атмосфере и его непрерывной циркуляции, от воды и ее глобального цикла и от почвы, фотосинтеза, биоразнообразия и наличия питательных веществ для растений. Но потребление этих ресурсов, в свою очередь, влияет на природные «товары и услуги».

Как мы увидим, это влияние может быть незначительным (сжигание ископаемого топлива не меняет концентрацию кислорода в атмосфере), явно вредным (чрезмерный забор воды из древних водоносных слоев, сильное загрязнение воды сельским хозяйством, городами и промышленностью) и безусловно разрушительным (выбивание пастбищ в засушливых регионах, которое ведет к опустыниванию, замещение тропических лесов и лугов сельскохозяйственными угодьями).

Кислороду ничего не угрожает

Дыхание — это регулярное поступление кислорода, который с помощью гемоглобина доставляется из легких ко всем клеткам тела и служит источником энергии для нашего обмена веществ. Ни один из природных ресурсов не может сравниться с ним по степени важности для нашего выживания: продолжительность сознательного апноэ (задержки дыхания) у разных людей может отличаться, но если вы никогда не тренировались, то продержитесь всего 30 секунд — в крайнем случае одну минуту. Возможно, вы читали о подводном плавании, когда спортсмены рискуют жизнью и, задержав дыхание, погружаются на максимально возможную глубину (с ластами или без), или о соревнованиях по статическому апноэ, когда участники неподвижно лежат в бассейне и задерживают дыхание. Рекорд для мужчин составляет почти 12 минут, для женщин — 9 минут, но гипервентиляция чистым кислородом от получаса до часа перед попыткой увеличивает время задержки дыхания для мужчин до 24 минут, а для женщин — до 18,5 минуты[486].

В XXI в. это считается спортом, несмотря на то что клетки мозга начинают погибать через пять минут церебральной гипоксии, а чуть более продолжительный период кислородного голодания может привести к серьезным повреждениям мозга и даже смерти. Кислород является самым критичным ресурсом, необходимым для выживания человека. Нашему виду, как и другим хемогетеротрофам (организмы, не способные самостоятельно обеспечивать себя питательными веществами), требуется его постоянное поступление. В состоянии покоя мы делаем 12–20 вдохов и выдохов в минуту, и взрослый человек в среднем вдыхает 1 килограмм O_2 [487]. Все население Земли ежегодно потребляет 2,7 миллиарда тонн кислорода, ничтожную долю (0,00023 %) того количества, которое содержится в атмосфере, — около 1,2 квадриллиона тонн; выдыхаемый нами углекислый газ используется растениями для фотосинтеза.

Насыщение атмосферы кислородом получило название кислородной революции, и началась она приблизительно 2,5 миллиарда лет назад[488]. В этот период кислород, производимый живущими в океане цианобактериями, начал накапливаться в атмосфере, но для достижения современной концентрации газов потребовалось много времени. За последние 500 миллионов лет содержание кислорода в воздухе менялось в больших пределах, от 15 до 35 %, прежде чем снизиться до современных 21 % объема земной атмосферы[489]. Кислороду не угрожают ни люди и животные, явно снижающие его количество в результате дыхания, ни даже самое масштабное, какое только можно представить, сжигание (быстрое окисление) земных растений.

Земная растительность содержит порядка 500 миллиардов тонн углерода, и, даже если вся она (леса, луга и сельскохозяйственные угодья) одновременно сгорит, такой гигантский пожар израсходует только 0,1 % атмосферного кислорода[490]. Тем не менее летом 2019 г., когда горели большие площади амазонских джунглей, СМИ и политики пытались убедить людей, не знакомых с научными данными, что мир начнет задыхаться. Среди них был и президент Франции Макрон, опубликовавший 22 августа 2019 г. такой твит[491]:

Наш дом горит. Буквально. Дождевые леса Амазонии — легкие, которые производят 20 % кислорода на нашей планете, — охвачены огнем. Это международный кризис. Участники саммита G7, давайте через два дня первым делом обсудим эту чрезвычайную ситуацию!

Не было никакой необходимости созывать саммит G7 в течение двух дней (или даже двух месяцев; в любом случае он не мог ничего исправить!), и мир продолжил дышать. Намеренное сжигание амазонских джунглей можно считать в высшей степени прискорбной и абсолютно неверной политикой или даже непростительным преступлением против биосферы, но в любом случае это не лишит нашу планету кислорода.

Эта ложная информация также иллюстрирует более широкую проблему — почему мы не опираемся на проверенные научные факты и почему позволяем формировать общественное мнение разного рода твитам? Защитники окружающей среды еще в большей степени склонны к обобщениям, предвзятым интерпретациям и откровенной дезинформации, чем те, кто занимается производством энергии и продовольствия. Эту тенденцию следует осудить, и ей нужно сопротивляться: мы не достигнем успеха, если в основе наших действий лежат мифы и дезинформация. Конечно, научные объяснения часто сложны, выводы отличаются неопределенностью, а безапелляционные суждения нежелательны — но только не в этом случае.

Совершенно очевидно, что легкие не вырабатывают кислород, а потребляют его: функция легких — это газообмен, когда атмосферный кислород попадает в кровь, а углекислый газ, самый объемный газообразный продукт обмена веществ, выводится из крови. В процессе работы легкие (как и любой другой орган) должны потреблять кислород, но вычислить их потребности — то есть отделить их потребление от общего — не так просто. Самый надежный способ это сделать — во время полного искусственного кровообращения, когда кровоснабжение легких временно отделяется от общей системы кровообращения. Измерения показывают, что легкие потребляют около 5 % всего вдыхаемого кислорода[492]. Растительность амазонских джунглей, как и все остальные земные растения, вырабатывают кислород в процессе дневного фотосинтеза, но одновременно они — как и любой другой фотосинтезирующий организм — потребляют почти весь этот кислород во время ночного дыхания, когда первичный продукт фотосинтеза используется для выработки энергии и синтеза веществ, необходимых для роста[493].

Ежегодно в результате фотосинтеза на суше и в воде растения вырабатывают не меньше 300 миллиардов тонн кислорода — и столько же поглощают[494]. Эти потоки, а также меньшие по масштабу, связанные с захоронением и окислением органического вещества, не полностью уравновешиваются в течение суток или определенного времени года, но в долговременном плане они практически компенсируют друг друга — в противном случае мы отмечали бы существенное повышение или снижение уровня кислорода. В реальности содержание кислорода в атмосфере на удивление стабильно. Картины горящих джунглей Амазонки, австралийских лесов, холмов Калифорнии или сибирской тайги — это не зловещие признаки того, что атмосфера лишается газа, который мы должны вдыхать не меньше 12 раз в минуту[495]. Масштабные лесные пожары наносят огромный ущерб, но мы не задохнемся от них из-за недостатка кислорода.

Хватит ли нам еды и воды?

В отличие от кислорода, продовольствие (второй по значению остро необходимый природный ресурс) должно занимать одно из первых мест в нашем списке экологических опасностей — и причина не в недостатке этого критически важного ресурса, а в его неравномерном распределении и неразумном использовании. И это еще мягко сказано — мы тратим впустую огромное количество воды и очень медленно внедряем меры, которые помогли бы избавиться от нежелательных привычек и тенденций. Водоснабжение, как мы увидим, может служить ярким примером почти повсеместно плохо управляемого ресурса, что осложняется в высшей степени неравным доступом к нему[496].

Конечно, нам не приходится пить так часто, как дышать, 12 раз в минуту, и даже не 12 раз в день, но обеспечение нужного объема питьевой воды (от 1,5 до 3 литров в день в зависимости от пола, возраста, размеров тела, температуры окружающей среды, без учета экстремальных видов деятельности) — это вопрос выживания[497]. День без пополнения запасов воды в организме станет серьезным испытанием, два дня будут уже опасными, а три дня могут стать смертельными. Помимо жизненно необходимого минимума, в среднем около 750 килограммов (или литров, или 0,75 кубического метра) воды на человека в год, существуют и другие, причем и гораздо более существенные потребности в воде: для личной гигиены, приготовления пищи и стирки (даже без учета домашних туалетов эти категории добавляют 15–20 литров в день, или около 7 кубометров в год), производства и в первую очередь для сельского хозяйства[498].

Разные области использования воды (сельское хозяйство, теплоэлектростанции, тяжелая промышленность, легкая промышленность, услуги, домашнее хозяйство) и разные категории воды затрудняют сравнение потребления как внутри страны, так и между странами. К «синей» воде относятся реки, озера, подземные водоемы, вода которых естественным путем испаряется или включается в продукт; «зеленый» водный след представляет собой атмосферные осадки и почвенную влагу, которые испаряются, впитываются или всасываются растениями; «серой» называют всю пресную воду, которую используют для разбавления отходов, чтобы вода соответствовала определенным стандартам качества.

Вот почему лучший (и самый сложный) способ оценки водного следа — потребление воды на душу населения: в нем суммируются «синяя», «зеленая» и «серая» вода, а также вся виртуальная вода (которая потребовалась для выращивания или производства импортных продуктов питания и промышленных товаров)[499]. Внутреннее потребление «синей» воды (все величины приводятся в кубических метрах на человека в год) варьируется от 29 в Канаде и 23 в США до 11 во Франции, 7 в Германии, 5 в Китае и Индии и менее 1 во многих странах Африки[500]. Общий водный след национального потребления отражает конкретные доли воды, используемой в сельском хозяйстве (очевидно, наибольшей в странах, где широко применяется орошение) и промышленном производстве. В результате экономики с самым разным климатом и отраслевым потреблением — Канада и Италия, Израиль и Венгрия — имеют сравнимые показатели общего потребления (во всех этих случаях от 2300 до 2400 кубометров в год на человека). Импорт продовольствия добавляет существенный объем «зеленой» воды, и поэтому две страны с наибольшей зависимостью от импорта продуктов питания — Япония и Южная Корея — являются также крупнейшими потребителями виртуальной воды.

Неудивительно, что важная роль воды в национальной экономике в целом и в производстве продуктов питания в частности привела к многочисленным и тщательным оценкам ее доступности, достаточности, нехватки и уязвимости. В начале XXI в. от недостатка воды страдают от 1,2 до 4,3 миллиарда человек, то есть от 20 до 70 % всего человечества[501]. Во втором десятилетии XXI в. два разных исследования оценили число страдающих от дефицита воды людей в диапазоне от 1,6 до 2,4 миллиарда человек[502]. С учетом такого разброса оценок надежный прогноз на будущее невозможен.

Следует также принять во внимание многие неопределенности, касающиеся будущего обеспечения продовольствием. Никакая человеческая деятельность так сильно не изменила экосистемы Земли, как производство продуктов питания. Сельскохозяйственные угодья уже занимают треть не покрытой ледниками суши, и дальнейшее воздействие этой отрасли на природу неизбежно[503]. Общая площадь земель, используемых для производства продовольствия, сегодня в два раза больше, чем 100 лет назад; в богатых странах доля обрабатываемых земель либо стабилизировалась, либо немного уменьшилась, а в масштабе всей планеты процесс расширения сельскохозяйственных угодий существенно замедлился[504]. С учетом сохраняющегося высокого плодородия земли дальнейшее расширение обрабатываемых земель в Африке неизбежно, но этот процесс будет ограничен в большинстве стран Азии, а в Европе, Северной Америке и Австралии (с уже избыточным производством продовольствия и стареющим населением) площадь обрабатываемых земель будет сокращаться.

Количество земли, используемой для производства продуктов питания, можно уменьшить сочетанием лучших сельскохозяйственных методов, сокращения пищевых отходов и широкого внедрения умеренного потребления мяса. Как уже отмечалось в главе 2, для мира с населением 8 миллиардов человек возвращение к доиндустриальному сельскому хозяйству невозможно, но получение более высоких урожаев при тех же затратах (интенсификация сельского хозяйства) соответствует давней тенденции, а отказ от многих неэффективных методов может обеспечить повышение урожайности даже с меньшим количеством удобрений или пестицидов. Вот убедительная и масштабная демонстрация этой возможности продолжительностью 10 лет (2005–2015) с участием почти 21 миллиона крестьян, обрабатывающих почти треть сельскохозяйственных земель Китая: им удалось увеличить урожайность зерновых на 11 %, одновременно уменьшив на 15–18 % количество азотных удобрений на гектар[505].

Если земля не является ограничивающим фактором и если мы умеем рационально распоряжаться водными ресурсами, каковы перспективы обеспечить потребность сельскохозяйственных растений в макроэлементах, одновременно уменьшив воздействие на природу азота и фосфора? Как я уже объяснял, синтез аммиака по процессу Габера — Боша обеспечил возможность получать в любых требуемых количествах активную форму азота, главного макроэлемента[506]. Мы также способны произвести необходимый объем двух минеральных макроэлементов, калия и фосфора. Геологическая служба США оценивает запасы калия в 7 миллиардов тонн в виде K_2O (оксида калия); разведанные запасы составляют примерно половину этого количества, и при текущем объеме производства их хватит почти на 90 лет[507].

В последние 50 лет время от времени появлялись предупреждения о неминуемом дефиците фосфора, и некоторые комментаторы даже говорили о неизбежности голода через несколько десятков лет[508]. Озабоченность истощением конечного ресурса всегда оправданна, но в ближайшем будущем фосфорный кризис нам не грозит. По данным Международного центра разработки удобрений, мировых запасов фосфоритов хватит для удовлетворения спроса на удобрения в течение следующих 300–400 лет[509]. Геологическая служба США оценивает мировые запасы фосфоритов в 300 миллиардов тонн, которых хватит на 1000 лет при сохранении текущих объемов добычи[510]. А Международная ассоциация производителей удобрений «не считает дефицит фосфора неотложной проблемой и не ожидает скорого истощения запасов фосфоритов»[511].

В том, что касается удобрений, нас должны беспокоить экологические (а значит, и экономические) последствия их нежелательного присутствия в окружающей среде, по большей части в воде. Фосфор из удобрений теряется вследствие эрозии почвы и вымывания; кроме того, он присутствует в отходах жизнедеятельности животных и человека[512]. Обычно в воде (пресной и морской) концентрация этого элемента мала, и его дополнительное количество ведет к эвтрофикации, то есть к бурному росту водорослей[513]. Азот из внесенных в почву удобрений (а также из отходов жизнедеятельности животных и человека) тоже вызывает эвтрофикацию, но водные растения более восприимчивы к высокому содержанию фосфора. Ни первичная обработка сточных вод (осаждение удаляет 5–10 % фосфора), ни вторичная (фильтры задерживают 10–20 %) не предотвращает эвтрофикацию, однако фосфор можно удалить с помощью коагулирующих агентов или бактерий — образующиеся кристаллы можно повторно использовать в качестве удобрения[514].

Как отмечалось выше, эффективность извлечения растениями азота из удобрений снизилась до 50 %, а в Китае и Франции до менее 40 %. Растворимые соединения азота наряду с фосфором загрязняют воду, что приводит к интенсивному росту водорослей. Разлагающиеся водоросли поглощают растворенный в морской воде кислород, в результате чего образуются бескислородные зоны, непригодные для жизни рыб и ракообразных. Этих лишенных кислорода зон много у Восточного и Южного побережий Соединенных Штатов, а также у берегов Европы, Китая и Японии[515]. У этой экологической проблемы нет простого, недорогого и быстрого решения. Конечно, определенную пользу принесут более эффективные агрономические приемы (чередование культур, раздельное внесение удобрений для минимизации потерь), а самой главной мерой будет снижение потребления мяса, поскольку уменьшит потребность в кормовом зерне, — но африканским странам южнее Сахары понадобится гораздо больше азота и фосфора, чтобы избавиться от хронической зависимости от импорта продовольствия.

Любая долгосрочная оценка трех жизненно необходимых ресурсов — атмосферного кислорода, доступа к воде и производства продуктов питания — должна учитывать, как их обеспечение повлияет на усиливающийся процесс изменения климата, постепенной трансформации, которая оставит глубокий след в биосфере: воздействие не ограничится повышением температуры и повышением уровня океана, о чем больше всего говорится в СМИ. Я не буду перечислять длинный список прогнозируемых последствий, от страдающих от жары городов до наводнений, от погибших от засухи урожаев до таяния ледников. Этих предсказаний не счесть — от сдержанных до истерических.

Я предпочитаю утилитарный — и нестандартный — подход. Начнем с объяснения жизненной необходимости парникового эффекта, без которого поверхность Земли замерзла бы и который мы невольно усилили своими действиями, в первую очередь сжиганием ископаемого топлива, что стало главным фактором антропогенного глобального потепления. Затем я покажу, как вопреки общему мнению современная наука обнаружила это явление больше ста лет назад, как мы на протяжении нескольких поколений игнорировали четко сформулированные потенциальные риски, как до сих пор не желаем принимать действенных мер для изменения хода глобального потепления — и как трудно будет переломить эту тенденцию.

Почему Земля не покрыта льдом

Как мы видели в первой главе, изобилие ископаемого топлива и все более эффективное его преобразование были главными двигателями современного экономического роста, обеспечив нам более благополучную и долгую жизнь — вместе с опасениями относительно долгосрочного воздействия выбросов CO_2 на климат планеты (обычно это называют глобальным потеплением). Наши страхи по поводу последствий глобального потепления можно объяснить с помощью элементарной физики. Мы слишком сильно озабочены тем, без чего не могли бы жить: парниковым эффектом. Этот экзистенциальный императив представляет собой регулирование температуры земной атмосферы с помощью нескольких газов, присутствующих в атмосфере в небольших количествах (так называемые примесные газы) — прежде всего углекислого газа (CO_2) и метана (CH_4). По сравнению с двумя газами, составляющими большую часть атмосферы (азот 78 %, кислород 21 %), их присутствие пренебрежимо мало (доли процента), но именно их влияние определяет разницу между безжизненной, замерзшей планетой и цветущей сине-зеленой Землей[516].

Атмосфера Земли поглощает приходящее извне коротковолновое солнечное излучение и испускает в космос волны большей длины. Без парникового эффекта температура на поверхности планета была бы –18 oC. Примесные газы изменяют радиационный баланс Земли, поглощая часть испускаемого (инфракрасного) излучения, в результате чего температура на планете повышается. Это обеспечивает существование жидкой воды, в результате испарения которой в атмосферу попадает водяной пар (еще один газ, поглощающий невидимые инфракрасные волны). В конечном итоге температура на поверхности Земли на 33 oC выше, чем она была бы в отсутствие примесных газов и водяного пара, а средняя температура 15 oC делает возможной жизнь во всем ее разнообразии.

Термин «парниковый эффект» — не слишком удачная аналогия, потому что тепло внутри парника обусловлено не только инфракрасным излучением, но и ограничением циркуляции воздуха. В отличие от теплицы, природный «парниковый эффект» вызван исключительно поглощением примесными газами небольшой части инфракрасного излучения, а атмосфера планеты пребывает в постоянном, свободном и зачастую бурном движении. До сих пор главным поглотителем инфракрасных лучей был водяной пар, и поэтому именно этот газ определял нагревание атмосферы в прошлом и будет определять в будущем. Водяной пар — основная движущая сила природного парникового эффекта, но он не является причиной нагревания атмосферы, потому что не влияет на ее температуру. На самом деле все наоборот: изменение температуры определяет, какое количество воды может существовать в газообразном виде (с повышением температуры влажность воздуха растет) и какое ее количество конденсируется, превращаясь в жидкость (конденсация способствует снижению температуры).

Естественное нагревание Земли определяется примесными газами, на концентрацию которых не влияет окружающая температура — то есть они не конденсируются и не выпадают в виде осадков при снижении температуры. Но относительно небольшое повышение температуры, которое они вызывают, усиливает испарение воды, увеличивая ее концентрацию в атмосфере, и такая обратная связь вызывает новое повышение температуры. Из всех природных примесных газов основным всегда был углекислый газ (CO_2), меньший вклад вносят метан (CH_4), оксид азота (N 2O) и озон (O_3) — последний известен в основном по вызвавшему столько шума в СМИ озоновому слою. Деятельность человека начала влиять на концентрацию некоторых примесных газов, создавая дополнительный рукотворный (антропогенный) парниковый эффект, несколько тысяч лет назад, когда общества, перешедшие к оседлому образу жизни, начали заниматься сельским хозяйством, использовать дерево (и получаемый из него древесный уголь) в домашнем хозяйстве, выплавлять металлы, изготавливать кирпичи и черепицу. Превращение лесов в поля привело к увеличению выбросов CO_2, а выращивание риса на проливных полях увеличило выбросы CH 4[517].

Но влияние этих антропогенных выбросов стало существенным только после повышения темпов индустриализации. Увеличение выбросов CO_2, которое вызвало усиление антропогенного парникового эффекта, было обусловлено в основном сжиганием ископаемого топлива и производством цемента. Выбросы метана (от рисовых полей, мусорных свалок, скота и производства природного газа) и оксида азота (в основном из-за использования азотных удобрений во все больших объемах) также стали заметными источниками парниковых газов. Реконструкция их концентрации в прошлом показывает резкий рост с началом индустриализации.

До 1800 г. уровень CO_2 на протяжении многих столетий менялся незначительно, оставаясь близким к 270 частям на миллион (ppm) — то есть 0,027 % объема. К 1900 г. его концентрация немного выросла до 290 ppm, еще через 100 лет достигла 375 ppm, а летом 2020 г. превысила 420 ppm, что на 50 с лишним процентов больше, чем в конце XVIII в.[518]. Уровень метана в доиндустриальную эпоху был на три порядка меньше — менее 800 частей на миллиард (ppb), — но к 2020 г. этот уровень удвоился, до почти 1900 ppb, концентрация оксида азота выросла с приблизительно 270 до 300 ppb[519]. Эти газы поглощают исходящее излучение в разной степени: если сравнить их влияние за 100-летний период, то одна единица CH_4 оказывает такое же влияние, как 28–36 единиц CO_2, а для N 2O эта разница составляет 265–298 раз. Несколько новых, созданных человеком газов — прежде всего хлорфторуглеродов (фреона, использовавшегося в прошлом поколении холодильников) и фторида серы SF_6 (превосходный изолятор, применяемый в электрооборудовании) — оказывают гораздо более сильное воздействие, но, к счастью, их концентрация в атмосфере незначительна, а согласно Монреальскому протоколу 1987 г., производство фреона постепенно запрещается[520].

На CO_2 (главным источником служит сжигание ископаемого топлива, затем идет вырубка лесов) приходится около 75 % антропогенного эффекта потепления, на CH_4 — 15 %, а все остальное в основном на N 2O[521]. Продолжающийся рост выбросов парниковых газов в конечном счете приведет к такому повышению температуры, которое нанесет существенный вред окружающей среде, что дорого обойдется как в социальном, так и в экономическом плане. Вопреки широко распространенному убеждению, это не недавний вывод, сделанный на основе лучшего понимания природных процессов с помощью сложных моделей климатических изменений, рассчитанных суперкомпьютерами. Мы знали об этом еще до появления первых моделей циркуляции воздушных масс в земной атмосфере (предшественников симуляторов глобального потепления) в конце 1960-х гг. — гораздо раньше, еще до изобретения первых электронных компьютеров.

Кто открыл глобальное потепление?

Если в строку поискового сервиса Ngram Viewer компании Google ввести «глобальное потепление», выяснится почти полное отсутствие этой фразы до 1980 г., после чего следует резкий рост частоты упоминания — в четыре раза в течение двух лет, предшествовавших 1990 г. «Открытие» средствами массовой информации, обществом и политиками глобального потепления, вызванного углекислым газом, произошло в 1988 г., чему поспособствовало необычно теплое лето в Америке и создание Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) под эгидой ООН, а также Программы ООН по окружающей среде (UNEP) и Всемирной метеорологической организации (WMO). Это привело к растущему валу научных статей, книг, конференций, исследований многочисленных научных центров, а также докладов правительств и международных организаций, включая периодические отчеты IPCC о текущем положении дел.

В 2020 г. поиск в Google выдавал более миллиарда ссылок на запросы «глобальное потепление» и «глобальное изменение климата» — на порядок больше, чем для таких популярных в последнее время тем, как «глобализация» и «экономическое неравенство», или таких злободневных для человечества проблем, как «бедность» и «недоедание». Более того, почти с самого начала интереса СМИ к этому сложному процессу освещение проблемы глобального потепления изобиловало искаженными фактами, сомнительными интерпретациями и смелыми прогнозами, а со временем все это приобрело явно истерический и даже апокалиптический оттенок.

Плохо информированные наблюдатели могли прийти к выводу, что все эти предупреждения о приближающейся глобальной катастрофе отражают новейшие научные данные, основанные на сочетании ранее недоступных наблюдений со спутников и прогнозов, использующих сложные климатические модели, расчет которых стал возможным с увеличением производительности компьютеров. Конечно, современные средства мониторинга и моделирования более совершенны, но в нашем понимании парникового эффекта и последствий растущего выброса парниковых газов нет ничего нового: в принципе мы знаем о них больше 150 лет, а четко и открыто все это было сформулировано 100 с лишним лет назад!

Французский математик Жозеф Фурье (1768–1830) за несколько лет до своей смерти первым понял, что атмосфера поглощает часть излучения, исходящего от Земли, а в 1856 г. американский ученый и изобретатель Юнис Фут впервые связала (лаконично, но недвусмысленно) CO_2 с глобальным потеплением[522]. Через пять лет английский физик Джон Тиндаль (1820–1893) выяснил, что водяной пар лучше всего поглощает длинноволновое излучение, и это значит, что «любое изменение этой составляющей должно приводить к изменению климата». «То же самое относится к углекислоте, растворенной в воздухе»[523], — прибавил он. Кратко, но совершенно определенно. Выражаясь современным языком, повышение концентрации CO_2 должно повышать температуру атмосферы.

Это было в 1861 г., а в конце столетия шведский химик Сванте Аррениус (1859–1927), один из первых лауреатов Нобелевской премии, опубликовал первые расчеты повышения температуры у поверхности Земли вследствие неизбежного удвоения концентрации CO_2 по сравнению с доиндустриальной эпохой[524]. В его статье также отмечалось, что глобальное потепление будет слабее ощущаться в тропиках и сильнее в полярных регионах и что уменьшится разница дневных и ночных температур. Оба этих вывода нашли подтверждение. В Арктике теплеет быстрее, но простейшее объяснение (из-за таяния льда и снега доля отраженного излучения резко падает, что ведет к еще большему повышению температуры) описывает лишь часть сложного процесса, включающего изменения в облачности и водяном паре, а также переносе энергии к полюсам посредством масштабных процессов, происходящих в атмосфере[525]. Ночные температуры повышаются быстрее, чем средние дневные, в основном потому, что пограничный слой (атмосфера у самой поверхности земли) ночью очень тонок — всего несколько сотен метров — по сравнению с несколькими километрами днем, и поэтому он более чувствителен к нагреванию[526].

В 1908 г. Аррениус предложил довольно точную оценку чувствительности климата, степень глобального потепления в результате удвоения уровня CO_2 в атмосфере: «Удвоение количества углекислого газа в атмосфере должно приводить к повышению температуры земной поверхности на 4 oC»[527]. В 1957 г., за 30 лет до внезапного всплеска интереса к глобальному потеплению, американский океанограф Роджер Ревелл и специалист в области физической химии Ханс Зюсс оценили масштабное сжигание ископаемого топлива в корректных эволюционных терминах: «В настоящий момент человечество осуществляет крупномасштабный геофизический эксперимент такого рода, который нельзя было проделать в прошлом и не получится воспроизвести в будущем. За несколько столетий мы вернули в атмосферу и океан концентрированный органический углерод, запасенный в осадочных породах за многие сотни миллионов лет»[528].

Трудно представить другую фразу, которая так точно передавала бы беспрецедентный характер этой новой реальности. Всего через год в ответ на эти опасения в Мауна-Лоа на Гавайях и на Южном полюсе начались регулярные измерения концентрации CO_2, которые сразу же показали постоянный и достаточно предсказуемый ежегодный рост, от 315 ppm в 1958 г. до 346 ppm в 1985 г.[529]. А в 1979 г. доклад Национального научно-исследовательского совета США установил теоретическое значение климатической чувствительности (включая обратную связь через водяной пар) на уровне 1,5°,5 °C, и это значит, что оценка Аррениуса, сделанная в 1908 г., попадает в этот диапазон[530].

«Открытие» в конце 1980-х гг. глобального потепления, вызванного углекислым газом, случилось через 100 лет после того, как Фут и Тиндаль однозначно установили эту связь, почти через четыре поколения после публикации Аррениусом точной количественной оценки возможного глобального потепления, через поколение после того, как Ревелл и Зюсс предупредили о беспрецедентном и не подлежащем повторению геофизическом эксперименте в масштабе планеты, и через 10 лет после подтверждения чувствительности климата современной наукой. Совершенно очевидно, что мы не должны ждать новых компьютерных моделей или формирования международной бюрократии, чтобы осознать эти перемены и задуматься о своей реакции на них.

Ничтожность принимаемых мер, вероятно, лучше всего иллюстрируется последними оценками ключевого показателя глобального потепления — чувствительности климата. В пятом докладе IPCC, опубликованном больше чем через 100 лет после предложенной Аррениусом оценки в 4 °C, был сделан вывод о крайне малой вероятности того, что чувствительность составляет меньше 1 °C, и об очень малой вероятности, что она превышает 6 °C; скорее всего, этот показатель не выходит за границы диапазона от 1,5–4,5 °C, что совпадает с оценкой Национального научно-исследовательского совета США[531]. А в 2019 г. всесторонняя оценка чувствительности климата Земли (с использованием различных источников данных) сузила наиболее вероятный диапазон до 2,6–3,9 °C[532]. Это значит, что чувствительность климата вряд ли может быть настолько низка, чтобы предотвратить существенное потепление (превышающее 2 °C) к тому времени, как концентрация CO_2 в атмосфере повысится до 560 ppm, в два раза превысив доиндустриальный уровень.

Тем не менее до сих пор все серьезные, эффективные и решительные действия, направленные на декарбонизацию, не были следствием сознательной и целенаправленной политики. Скорее они стали побочным эффектом общего технического прогресса (повышения эффективности преобразования энергии, повышения доли атомной и гидроэнергетики, уменьшения количества отходов и совершенствования технологии) и продолжающихся перемен в производстве и управлении (переход от угля к природному газу, более полная и менее энергозатратная утилизация отходов), появление и развитие которых никак не связано с желанием уменьшить выбросы парниковых газов[533]. Как отмечалось выше, глобальное воздействие недавнего поворота к декарбонизации выработки электричества — посредством установки солнечных батарей и ветряных генераторов — полностью компенсировалось быстрым ростом выбросов парниковых газов в Китае и других странах Азии.

Кислород, вода и еда в мире, который стал теплее

Мы знаем текущее состояние дел. Из-за растущей концентрации парниковых газов наша планета на протяжении нескольких поколений излучала чуть меньше энергии, чем получала от солнца. В 2020 г. величина этой разницы была порядка 2 ватт на квадратный метр, если сравнивать с исходными показаниями 1850 г.[534]. Океаны обладают способностью поглощать огромное количество атмосферного тепла, и поэтому для повышения температуры нижнего слоя атмосферы до существенных значений требуется много времени. В конце 2010-х гг., после двух столетий усиленного сжигания ископаемого топлива, средняя температура у поверхности суши и океанов была почти на 1 °C выше, чем средняя за XX в. Повышение зарегистрировали на всех континентах, но его распределение было неравномерным: Аррениус верно предсказал, что в высоких широтах потепление будет выражено сильнее, чем в средних широтах или тропиках.

Что касается среднемирового показателя, то пять самых теплых лет за последние 140 лет наблюдений, зарегистрированы после 2015 г., а 9 из 10 самых теплых лет — после 2005 г.[535]. Последствия этих глобальных изменений разнообразны, от раннего цветения сакуры в Киото и раннего созревания винограда во Франции до тревожных температурных рекордов во время летних волн жары, а также таяния высокогорных ледников[536]. В настоящее время появилось огромное количество литературы (неудивительно, учитывая легкость манипулирования компьютерными моделями), посвященной прогнозам на будущее. Давайте же вернемся к трем основным элементам, без которых невозможна жизнь на Земле, и попробуем понять, что станет с ними в более теплом климате.

Небольшие изменения температуры, вызванные парниковым эффектом, никак не влияют на содержание кислорода в атмосфере, но его количество незначительно снижалось из-за главной антропогенной причины глобального потепления: сжигания ископаемого топлива. В последнее время в результате сжигания топлива атмосфера теряла около 27 миллиардов тонн кислорода в год[537]. В начале XXI в. общее годовое снижение количества кислорода в атмосфере (учитывались также потери от лесных пожаров и дыхания домашних животных) оценивалось приблизительно в 21 миллиард тонн — то есть менее 0,002 % от существующего объема[538]. Прямые измерения концентрации кислорода в воздухе подтверждают это крайне незначительное снижение, приблизительно 4 ppm, а поскольку на каждый миллион молекул воздуха приходится почти 210 000 молекул кислорода, это означает ежегодные потери порядка 0,002 %[539].

При таком темпе потерь пройдет 1500 лет (примерно столько же, сколько прошло после падения Западной Римской империи), прежде чем уровень кислорода в атмосфере уменьшится на 3 %, — но с точки зрения реальной концентрации O_2 это равносильно переезду из Нью-Йорка (на уровне моря) в Солт-Лейк-Сити (2188 метров выше уровня моря). Другие — и чисто теоретические — расчеты экстремальной ситуации показывают, что даже если мы сожжем все разведанные запасы ископаемого топлива на Земле (уголь, сырую нефть и природный газ, что невозможно из-за чрезмерно высокой цены их извлечения из труднодоступных месторождений), концентрация кислорода в атмосфере уменьшится всего на 0,25 %[540].

К сожалению, сотни миллионов людей испытывают трудности с дыханием — по разным причинам, от аллергенной пыльцы до загрязнения воздуха на улицах городов и в домах (при приготовлении пищи), — но мы не рискуем задохнуться из-за существенного снижения уровня атмосферного кислорода, вызванного лесными пожарами и сжиганием ископаемого топлива. Более того, ни один из природных ресурсов не распределяется так справедливо: независимо от уровня загрязнения воздуха, в любой точке мира на одинаковой высоте над уровнем моря всем людям доступна одна и та же концентрация кислорода в воздухе, причем совершенно бесплатно. Народы, живущие в условиях высокогорья, например в Тибете и Андах, успешно приспособились к более низкому содержанию кислорода (прежде всего за счет высокого уровня гемоглобина в крови)[541].

Таким образом, из-за кислорода нам волноваться не стоит. А вот о будущем водоснабжении есть смысл задуматься. Доступность воды исследуется на многочисленных региональных, национальных и глобальных моделях. Они постулируют разную степень глобального потепления, и, если худшие сценарии в целом предполагают ухудшение, мы в любом случае имеем дело с массой неопределенностей, связанных с оценкой роста населения и, следовательно, потребности в воде. При повышении средней температуры на 2 °C от недостатка воды могут страдать от 500 миллионов до 3,1 миллиарда человек[542]. Потребление воды на одного человека будет снижаться во всем мире, но одни крупные речные бассейны (в том числе Ла-Платы, Миссисипи, Дуная и Ганга) останутся полноводными, тогда как в других, уже пересыхающих, количество воды продолжит уменьшаться (вероятно, наиболее существенно в бассейне Тигра и Евфрата в Турции и Ираке и в бассейне Хуанхэ в Китае)[543].

Тем не менее большинство исследователей сходятся во мнении, что недостаток пресной воды, вызванный увеличением спроса, будет иметь большее воздействие, чем нехватка, вызванная изменениями климата. Поэтому наилучший способ удовлетворить будущие потребности в пресной воде — это управление спросом, и одним из показательных масштабных примеров может служить недавняя история сокращения потребления воды в США[544]. В 2015 г. общее потребление воды в США было на 4 % выше, чем в 1965 г., но за прошедшие 50 лет население страны увеличилось на 68 %, ВВП вырос в четыре с лишним раза (с учетом инфляции), а площадь орошаемых земель увеличилась почти на 40 %. Это значит, что среднее потребление воды на человека уменьшилось на 40 %, водоемкость американской экономики (количество единиц воды на единицу ВВП) снизилась на 76 %, а общий объем воды, используемой для орошения в 2015 г., был чуть ниже, чем 50 лет назад, что в пересчете на единицу сельскохозяйственных угодий дает сокращение почти на треть. Естественно, существуют физические ограничения на дальнейшую экономию воды во всех этих сферах, но опыт США показывает, что успехи могут быть существенными.

Нехватку питьевой воды можно компенсировать опреснением — удалением растворенных в морской воде солей самыми разными способами, от испарения под солнечными лучами до использования полупроницаемых мембран. Этот метод распространился во многих странах, испытывающих недостаток пресной воды (во всем мире насчитывается около 18 000 опреснительных установок), но стоимость полученной воды гораздо выше, чем той, которую берут из природных резервуаров или получают в результате повторного использования[545]. Для сельского хозяйства требуется гораздо больший объем воды, и производство продуктов питания будет по-прежнему зависеть от атмосферных осадков. Но хватит ли их в более теплом, чем сегодня, мире?

При фотосинтезе происходит обмен содержащейся в растении (в листе) воды на поступающий извне (из атмосферы) CO_2. Когда растение раскрывает устьица (расположенные на обратной стороне листа), чтобы впустить необходимое для фотосинтеза количество углекислого газа, оно теряет много воды. Например, транспирационный коэффициент (объем произведенной биомассы на единицу использованной воды) для пшеницы (все растение) составляет 5,6–7,5 грамма на килограмм, то есть 240–330 килограммов воды на килограмм собранного зерна[546].

Совершенно очевидно, что глобальное потепление ускорит круговорот воды в природе, поскольку при более высоких температурах испарение усиливается. В результате количество осадков увеличится и больше воды будет доступно для сбора, хранения и использования[547]. Но увеличение количества осадков будет наблюдаться не везде и — что не менее важно — не обязательно в тех регионах, где они больше всего нужны. Как и в случае других изменений, связанных с потеплением климата, увеличение количества осадков будет распределяться неравномерно. В некоторых регионах их будет меньше, чем сегодня, в других (включая бассейн Янцзы, где живет большая часть населения Китая) значительно больше, и это увеличение должно привести к тому, что население тех регионов, где ощущается сильный дефицит воды, немного уменьшится[548]. Но во многих регионах усиление осадков будет нерегулярным — в виде более редких, но гораздо более интенсивных или даже катастрофических дождей и снегопадов.

Более теплая атмосфера также будет способствовать потере воды растениями (эвапотранспирация), но это не означает, что поля и леса будут гибнуть из-за высыхания. Растущая концентрация CO 2 в воздухе означает, что в более влажной и насыщенной углекислым газом биосфере потребуется меньше воды на единицу сельскохозяйственной продукции. Этот эффект уже был измерен для некоторых культур; у пшеницы и риса (основные зерновые растения, использующие наиболее распространенный путь фотосинтеза) эффективность использования воды повысится больше, чем у кукурузы и сахарного тростника, которые используют более редкий, но более эффективный путь фотосинтеза[549]. Это значит, что в некоторых регионах пшеница и другие культуры будут давать больший урожай, чем сегодня, даже при уменьшении осадков на 10–20 %.

В то же время производство продуктов питания служит серьезным источником способствующих глобальному потеплению примесных газов, в первую очередь CO_2, из-за превращения лесов и пастбищ в поля (прежде всего в Южной Америке и Африке), и метана, выделяемого жвачными животными[550]. Однако эта ситуация также открывает возможности для совершенствования и внесения необходимых изменений. Зерновые можно выращивать так, чтобы повысить содержание органических веществ в почве и тем самым повысить накопление ею углерода (что снизит потребность в ежегодной вспашке или вообще исключит ее), а эмиссию метана от скота можно уменьшить, сократив потребление говядины. Мои расчеты показывают, что в будущем — уменьшив долю говядины, увеличив долю свинины, курятины, яиц и молочных продуктов в своем рационе, повысив эффективность кормов, используя остатки сельскохозяйственных растений и пищевые отходы — нам удастся поддержать текущий уровень производства мяса, в то же время серьезно снизив влияние животноводства на экологию, в том числе его долю в выбросах метана[551].

Недавно было проведено более широкое исследование с целью понять, возможно ли накормить будущее население планеты численностью 10 миллиардов человек (ожидается вскоре после 2050 г.) при наличии четырех планетарных ограничений — другими словами, не угрожая Земле и ее обитателям разрушением биосферы, неправильным использованием земли и воды и нарушением естественного круговорота азота. Вывод исследования вполне ожидаем: если строго соблюдать эти ограничения, глобальная система производства продовольствия сможет обеспечивать сбалансированный ежедневный рацион (приблизительно 2400 килокалорий на человека) не более чем для 3,4 миллиарда человек, но с помощью перераспределения сельскохозяйственных земель, более эффективного использования воды и удобрений, сокращения отходов и изменений в питании мы способны прокормить 10,2 миллиарда человек[552].

Информированный взгляд на три необходимых для жизни условия — дыхание, вода и еда — позволяет сделать однозначный вывод: в период с 2030 по 2050 г. не стоит бояться неизбежного апокалипсиса. Кислорода будет более чем достаточно. Опасения относительно водоснабжения усилятся во многих регионах, но мы обладаем необходимыми знаниями и сможем мобилизовать достаточно средств, чтобы предотвратить массовый, угрожающий жизни дефицит. В бедных странах мы должны не только поддерживать, но и повысить уровень обеспечения продовольствием на душу населения, одновременно сократив его производство в богатых странах. Тем не менее эти меры только уменьшат, но не исключат нашу зависимость от прямого и косвенного вклада ископаемого топлива в производство продуктов питания для населения всего мира (см. главу 2). И как я объяснял в первой главе книги, отказ от ископаемого топлива не может произойти быстро. Это означает, что в ближайшие десятилетия его сжигание останется главной причиной изменения климата. Как это повлияет на долгосрочную тенденцию глобального потепления?

Неопределенности, обещания и реалии

Сочетание научных достижений и расширение технических возможностей означает, что теперь мы подходим к любому сложному процессу, для которого характерно многогранное взаимодействие природных факторов и действий человека, вооруженные глубокими и постоянно расширяющимися знаниями. В то же время нам приходится учитывать и неприятные пробелы в наших знаниях, и сохраняющиеся неопределенности, которые значительно затрудняют любую решительную реакцию. Напоминанием об этой реальности может служить распространение и последствия COVID-19, преподнесшие нам много печальных уроков в мировом масштабе.

Мы оказались неподготовленными — до такой степени, что удивились даже те, кто ожидал серьезных проблем, — к событию, практически неизбежное наступление которого можно было предсказать с почти 100-процентной надежностью: в 2008 г. я писал об этом в своей книге о глобальных катастрофах и трендах и даже верно указал время[553]. Несмотря на то что мы почти мгновенно расшифровали полный геном нового патогена, реакция национальных систем здравоохранения была очень разной, от «все как обычно» (Швеция) до драконовских (но запоздалых) локдаунов в масштабах страны (Италия, Испания) и от отрицания (США в феврале 2020 г.) до первоначальных успехов, обернувшихся последующими проблемами (Сингапур)[554].

Тем не менее это явление, которое с 1950-х гг. мы три раза наблюдали в мировом масштабе, является природным и самоограничивающимся: даже без всяких вакцин любая пандемия рано или поздно заканчивается — когда патоген заразит относительно большую долю населения или мутирует в менее вирулентную форму. В отличие от пандемии, глобальное изменение климата — это чрезвычайно сложное явление, конечный результат которого зависит от нашего далеко не совершенного знания взаимодействий между многочисленными природными и антропогенными процессами. Поэтому в ближайшие десятилетия нам потребуются новые наблюдения, новые исследования и гораздо более совершенные климатические модели, чтобы получить более точные оценки долговременных тенденций и наиболее вероятных последствий.

Верить в то, что наше понимание этой динамичной, многофакторной реальности достигло уровня совершенства, — значит путать науку о глобальном потеплении с религией климатических изменений. В то же время для эффективных действий нам не нужен бесконечный поток новых моделей. Уже сейчас у нас есть масса возможностей уменьшить потребление энергии в домашнем хозяйстве, на транспорте, в промышленности и сельском хозяйстве, и нам следовало бы вводить эти энергосберегающие и сокращающие эмиссию газов меры еще несколько десятилетий назад, независимо от опасений по поводу глобального потепления. Стремление экономить энергию, меньше загрязнять воздух и воду, обеспечить более комфортные условия жизни — это постоянный императив, а не внезапная отчаянная реакция, направленная на предотвращение катастрофы.

Самое интересное, что мы по большей части не принимали мер, которые могли бы ограничить долгосрочные последствия изменения климата и которые должны были быть приняты даже в отсутствие угроз глобального потепления, поскольку они ведут к экономии и обеспечивают больший комфорт. Более того, мы сознательно внедряли и рекламировали новые способы преобразования энергии, которые увеличивали потребление ископаемого топлива и, следовательно, выбросов CO_2. Показательным примером таких ошибок и действий могут служить непростительно неудовлетворительные строительные нормы в странах с холодным климатом и широкое распространение внедорожников.

Наши дома рассчитаны на долговременное использование (в Северной Америке должным образом построенный и обслуживаемый дом с деревянным каркасом и бетонным фундаментом простоит больше 100 лет), и поэтому соответствующая теплоизоляция стен, окна с тройным стеклопакетом и эффективная система отопления открывают уникальную возможность долговременной экономии энергии (и следовательно, уменьшения выбросов углерода)[555]. В 1973 г., когда ОПЕК в четыре раза повысила цены на сырую нефть, большинство домов в Европе, Северной Америке и на севере Китая имели окна с одним стеклом; в Канаде окна с тройным стеклопакетом планируют сделать обязательными не ранее 2030 г., а провинция Манитоба, первая потребовавшая оснащения домов высокоэффективными (с КПД больше 90 %) котлами, работающими на природном газе, сделала это только в 2009 г., через несколько десятков лет после того, как эти устройства появились в продаже[556]. Было бы интересно узнать, у скольких делегатов из стран с холодным климатом, приезжающих на международные конференции по глобальному потеплению, в домах установлены тройные стеклопакеты с инертным газом, надежная теплоизоляция стен и газовые котлы с 97-процентным КПД? Не менее любопытно, у скольких людей в жарких странах достаточно герметичные окна, чтобы их неаккуратно установленные и неэффективные оконные кондиционеры не расходовали зря охлажденный воздух?

Мода на внедорожники появилась в США в конце 1980-х гг., откуда в конечном счете распространилась на весь мир, и в 2020 г. один внедорожник выбрасывал в атмосферу на 25 % больше CO_2, чем стандартный легковой автомобиль[557]. Умножьте это на 250 миллионов внедорожников на дорогах мира в 2020 г., и вы увидите, как всемирная любовь к таким машинам уничтожила (причем в несколько раз) любые достижения декарбонизации от медленного распространения электромобилей (всего 10 миллионов в 2020 г.). В 2010-х гг. внедорожники стали второй по значимости причиной увеличения выбросов CO_2, уступив только производству электроэнергии и опередив тяжелую промышленность, грузовые автомобильные перевозки и авиацию. Если эта тенденция сохранится, внедорожники могут свести на нет экономию более чем от 100 миллионов электромобилей, которые появятся на наших дорогах к 2040 г.!

Во второй главе этой книги подробно описаны энергозатраты на современное производство продуктов питания и отмечена постоянно растущая доля пищевых отходов: совершенно очевидно, это сочетание открывает множество возможностей уменьшить эмиссию не только CO_2, но и CH_4 от выращивания риса и содержания жвачных животных и эмиссии N 2O в результате избыточного внесения азотных удобрений — а также дополнительных выбросов от сомнительной торговли продовольствием. Неужели так уж необходимо доставлять самолетом чернику в январе из Перу в Канаду, а стручковую фасоль из Кении в Лондон? Витамин С и клетчатку, содержащиеся в этих продуктах, можно получить из многих других источников, не оставляя такого большого углеродного следа. И можно ли, обладая такими возможностями для обработки данных, более гибко устанавливать цены на продовольствие, чтобы значительно сократить потери, достигающие 30–40 %? Почему бы не делать то, что мы можем, быстро и прибыльно, а не ждать новых, более совершенных моделей?

Список того, что мы не сделали, но могли бы, — довольно длинный. А что мы сделали, чтобы предотвратить или обратить вспять усиливающееся изменение климата за три десятилетия, которые прошли с тех пор, как глобальное потепление стало главной темой современного дискурса? Факты не оставляют сомнений: с 1989 по 2019 г. антропогенные выбросы парниковых газов увеличились на 65 %. Даже если подробно рассмотреть, из чего состоит это среднее, мы увидим, что богатые страны, такие как США, Канада, Япония, Австралия и государства Европы, в которых потребление энергии было очень велико даже три десятилетия назад, уменьшили выбросы, но лишь на 4 %, тогда как выбросы Индии увеличились в четыре раза, а Китая — в 4,5 раза[558].

Сочетание нашего бездействия и чрезвычайной сложности такой проблемы, как глобальное потепление, наглядно иллюстрирует тот факт, что три десятилетия многочисленных конференций по климату не оказали никакого влияния на тенденцию в глобальных выбросах CO_2. Первая конференция ООН по климату состоялась в 1992 г., а ежегодные конференции по изменению климата начались в 1995 г. (в Берлине) и включали такие разрекламированные события, как встречи в Киото (1997 г., где было подписано абсолютно неэффективное соглашение), в Марракеше (2001), на Бали (2007), в Канкуне (2010), в Лиме (2014) и в Париже (2015)[559]. Конечно, делегаты с удовольствием посещают живописные места, не думая об углеродном следе, оставляемом международными перелетами[560].

В 2015 г., когда почти 50 000 человек прилетели в Париж, чтобы присутствовать на очередной конференции, которая, как нас уверяли, станет очередной «вехой» и на которой будет достигнуто «амбициозное» и «беспрецедентное» соглашение. Но Парижское соглашение не установило (не смогло) конкретные цели для стран с наибольшими выбросами, а даже если все будут соблюдать добровольные обязательства (что совершенно невероятно), результатом станет 50-процентное увеличение выбросов к 2050 г.[561]. Действительно, важная веха.

Эти конференции не смогли остановить ни увеличения добычи угля в Китае (с 1995 по 2019 г. она увеличилась в три с лишним раза, и теперь угля там добывают столько же, сколько во всем остальном мире), ни уже упоминавшегося распространения внедорожников; они не смогли убедить миллионы семей — которым позволяли это сделать растущие доходы — отказаться от покупки новых кондиционеров, которые будут работать жаркими влажными ночами в муссонных регионах Азии и, следовательно, не использовать солнечную энергию[562]. Совокупный эффект этих потребностей: с 1992 по 2019 г. глобальная эмиссия CO_2 увеличилась приблизительно на 65 %, а CH_4 — на 25 %[563].

Что мы можем сделать в ближайшие десятилетия? Начать нужно с признания основных реалий. Мы считали относительно приемлемым повышение средней температуры на планете на 2 °C, но в 2018 г. IPCC понизила этот уровень всего до 1,5 °C — однако к 2020 г. мы уже выбрали две трети этого максимума приемлемого повышения температуры. Более того, в 2017 г. по результатам исследования, в котором оценивались способность океанов поглощать углерод, нарушение энергетического баланса, а также поведение мелких частиц в атмосфере, был сделан вывод, что накопленное глобальное потепление (обусловленное прошлыми выбросами, которое станет реальным, если мгновенно остановить новые) уже достигло 1,3 °C, и поэтому потребуется всего 15 лет дополнительных выбросов, чтобы превысить границу в 1,5 °C[564]. Последний анализ совокупного эффекта дает основания полагать, что повышение температуры уже не может быть меньше 2,3 °C[565].

Конечно, у этих выводов есть пределы погрешности, но кажется вполне вероятным, что пресловутая граница в 1,5 °C уже преодолена. Тем не менее многие структуры, организации и правительства все еще теоретизируют о способах достижения недостижимого. Доклад IPCC (с ограничением 1,5 °C) предлагает сценарий, основанный на резком и окончательном отказе от ископаемого топлива, так чтобы к 2030 г. глобальные выбросы CO_2 уменьшились вдвое, а к 2050 г. прекратились совсем[566]; другие разработчики сценариев теперь детализируют, как добиться быстрого окончания эры ископаемых углеводородов. С помощью компьютеров легко разработать любые варианты быстрого избавления от углеводородов — но те, кто чертит для нас маршруты к безуглеродному будущему, обязаны предоставить убедительные объяснения, а не только набор более или менее случайных и в высшей степени невероятных допущений, не имеющих отношения к техническим и экономическим реалиям и игнорирующим природу, масштаб и необыкновенную сложность наших систем производства энергии и материалов. Три недавних примера наглядно иллюстрируют эти полеты фантазии, не имеющие под собой реальных оснований.

Принятие желаемого за действительное

Первый сценарий, подготовленный в основном исследователями из ЕС, предполагает, что в 2050 г. средние энергетические потребности в расчете на одного человека снизятся на 52 % по сравнению с 2020 г. При таком падении будет легко удерживать глобальное повышение температуры в пределах 1,5 °C (то есть если мы по-прежнему считаем это возможным)[567]. Конечно, — и я повторю это в последней главе — при разработке долговременных сценариев мы можем прибегать к любым произвольным допущениям, чтобы достичь заранее определенного результата. Но как допущения, использованные в этом сценарии, согласуются с недавним прошлым?

Сокращение потребности в энергии в расчете на одного человека вдвое за три десятилетия стало бы невероятным достижением, если учитывать тот факт, что за предыдущие 30 лет этот показатель вырос на 20 %. Предполагается, что источником такого резкого сокращения станет сочетание нескольких факторов: отказ от владения вещами, цифровизация повседневной жизни и быстрое внедрение технических новшеств в сферу преобразования и хранения энергии.

Первый из предполагаемых факторов (отказ от владения вещами) — научная теория, практически не подтвержденная фактами, поскольку все основные категории личного потребления — оценка производилась по расходам домохозяйств — в богатых странах только растут. С 2005 по 2017 г. в ЕС (в условиях насыщенных рынков и уже перегруженных дорог) число автовладельцев на 1000 человек увеличилось на 13 %, а за последние 25 лет — на 25 % в Германии и на 20 % во Франции[568]. Снижение спроса и отказ от владения — это желательные и вероятные тенденции, но снижение спроса наполовину — произвольная и недостижимая цель.

Но, что еще важнее, сторонники этого нереалистичного сценария предполагают всего лишь двукратное увеличение всех видов мобильности в регионе, который они называют глобальным Югом (распространенное, но крайне неточное определение стран с низкими доходами, преимущественно в Азии и в Африке), и трехкратное увеличение владения потребительскими товарами. Но в Китае за одно поколение эти показатели выросли на несколько порядков: в 1999 г. в стране насчитывалось всего 0,34 автомобиля на 100 городских домохозяйств, а в 2019 г. уже больше 40. Это более чем 100-кратный рост всего за 20 лет[569]. В 1990 г. оконный кондиционер был установлен в 1 из 300 городских квартир; в 2018 г. на 100 квартир в среднем приходилось 142,2 кондиционера: рост в 400 с лишним раз меньше, чем за три десятилетия. Поэтому даже если те страны, где сегодня люди живут так же, как китайцы в 1999 г., будут развиваться в 10 раз медленнее, то число автомобилей у них увеличится в 10 раз, а кондиционеров — в 40 раз. Почему составители сценария с низким потреблением энергии думают, что современные индусы и нигерийцы не захотят догнать китайцев по уровню жизни?

Неудивительно, что последний доклад о производственном разрыве — ежегодная публикация выявляет несоответствие между производством ископаемого топлива, планируемого отдельными странами, и уровнями глобальной эмиссии углекислого газа, необходимыми для ограничения потепления на 1,5 °C или 2 °C, — не подтверждает предполагаемого резкого спада. Факты свидетельствуют об обратном[570]. В 2019 г. главные потребители ископаемого топлива планировали к 2030 г. произвести на 120 % больше топлива, чем необходимо для ограничения глобального потепления на 1,5 °C, и, каким бы ни был эффект пандемии COVID-19, спад будет временным и слишком незначительным, чтобы переломить общую тенденцию.

Второй сценарий, соответствующий цели полной декарбонизации к 2050 г., который был разработан большой группой исследователей из Принстонского университета, касался необходимых перемен в США[571]. Разработчики сценария из Принстона признают невозможность полностью избавиться от ископаемого топлива и считают, что единственный способ достичь нулевых выбросов — это прибегнуть к так называемой «четвертой опоре» общей стратегии, масштабному улавливанию и хранению выбрасываемого в атмосферу CO_2, и их расчеты показывают необходимость удаления 1–1,7 гигатонны газа в год. Это потребует создания совершенно новой промышленности по улавливанию, транспортировке и хранению газа, которая ежегодно должна обрабатывать объемы, в 1,3–2,4 раза превышающие текущий объем производства сырой нефти в США, — а для создания нефтедобывающей отрасли потребовались 160 лет и триллионы долларов.

Большая часть хранилищ углерода должна размещаться вдоль техасского побережья Мексиканского залива, а это потребует проложить около 110 000 километров новых трубопроводов для CO_2, для чего нужна совершенно беспрецедентная скорость планирования, получения разрешений и прокладки такой разветвленной сети в обществе, известном своим сутяжничеством и протестами против строительства опасных объектов[572]. В то же время потребуются дополнительные средства на демонтаж существующей транспортной инфраструктуры нефтегазовой промышленности США. Учитывая богатый исторический опыт с перерасходом средств, любым оценкам затрат на ближайшие три десятилетия доверять нельзя даже в том, что касается порядка их величины.

Достижение полной декарбонизации к 2050 г. — очень скромная задача, если сравнивать ее с третьим сценарием, который распространяет цели «Нового зеленого курса» США (пакета законов, принятых американским конгрессом в 2019 г.) на 143 страны и описывает, как не меньше 80 % глобального производства энергии к 2030 г. будет декарбонизировано благодаря таким возобновляемым источникам, как ветер, вода и солнце (WWS). Это позволит снизить общую потребность в энергии на 57 %, затраты на 61 % и общественные затраты (здоровье и климат) на 91 %: «Таким образом, 100 % WWS требуют меньше энергии, обходятся дешевле и создают больше рабочих мест, чем нынешние источники энергии»[573]. Многие СМИ, знаменитости и популярные авторы повторяли, поддерживали и распространяли эти заявления — от Rolling Stone (что неудивительно) до The New Yorker и от Ноама Хомского (который теперь стал экспертом еще и в энергетике) до Джереми Рифкина, который верит, что без такого вмешательства наша основанная на ископаемом топливе цивилизация рухнет к 2028 г.[574].

Если это соответствует действительности, такие заявления и их восторженная поддержка вызывают очевидный вопрос: почему мы вообще должны беспокоиться из-за глобального потепления? Почему нас должна пугать мысль о скором уничтожении планеты и зачем нам присоединяться к экологическим активистам? Кто может быть против решений, одновременно дешевых и дающих почти мгновенный эффект, создающих огромное количество хорошо оплачиваемых рабочих мест и обеспечивающих беззаботное будущее для грядущих поколений? Давайте просто все вместе споем эти «зеленые» гимны, будем следовать всем предписаниям, и через 10 лет нас ждет новая всемирная нирвана — или, по крайней мере, к 2035 г., если процесс немного замедлится[575].

Увы, внимательное изучение этих волшебных рекомендаций не помогает найти объяснение, каким образом четыре материальных столпа современной цивилизации (цемент, сталь, пластик и аммиак) будут производиться исключительно с помощью электричества из возобновляемых источников. Не найдется там также убедительных объяснений, как к 2030 г. 80 % авиационного, морского и автомобильного транспорта (благодаря которым возможна современная глобализация) могут стать углеродно нейтральными; это просто голословные утверждения. Внимательный читатель вспомнит (см. главу 1), что в первые два десятилетия XXI в. беспрецедентное стремление Германии к декарбонизации (на основе энергии ветра и солнца) привело к тому, что доля электроэнергии из возобновляемых источников превысила 40 %, но доля ископаемого топлива в первичной энергии, потребляемой страной, уменьшилась с 84 лишь до 78 %.

Какие волшебные средства будут доступны африканским государствам, в которых ископаемое топливо обеспечивает 90 % первичной энергии, чтобы за 10 лет уменьшить эту зависимость до 20 %, одновременно сэкономив огромную сумму денег? И как Китай и Индия (обе страны все еще расширяют добычу угля и строят угольные электростанции) вдруг откажутся от использования угля? Но эти конкретные вопросы к опубликованному плану быстрых преобразований на самом деле не имеют смысла: зачем обсуждать подробности того, что в сущности является наукообразным эквивалентом научной фантастики? Авторы проекта начинают с произвольно установленных целей (нулевые выбросы к 2030 или 2050 гг.) и, ориентируясь на них, придумывают действия для достижения этих целей, почти или совсем не обращая внимания на реальные социально-экономические потребности и технические императивы.

Таким образом, реальность наступает с обеих сторон. Масштаб, стоимость и техническая инерция зависимых от углерода процессов делают невозможным избавление от них всего за несколько десятилетий. Как я подробно объяснял в главе об энергии, мы не можем так быстро разорвать эту зависимость, и любой реалистичный долгосрочный прогноз признает: даже при самом агрессивном сценарии декарбонизации, разработанном Международным энергетическим агентством, в 2040 г. ископаемое топливо будет удовлетворять 56 % глобального спроса на первичную энергию. Аналогичным образом гигантский масштаб и стоимость материалов и энергии не позволяют сделать прямое извлечение углекислого газа из воздуха основным элементом быстрой глобальной декарбонизации.

Но мы можем многое изменить, не притворяясь, что преследуем произвольные и нереалистичные цели: очевидно, что история не похожа на компьютеризированную научную модель, когда главные достижения приходятся на годы, заканчивающиеся на ноль или пятерку; она изобилует неоднородностями, откатами назад и непредсказуемыми провалами. Мы можем довольно быстро заменить уголь на газ для выработки электроэнергии (при условии производства и транспортировки без существенной утечки метана, он дает значительно меньше выбросов углекислого газа, чем уголь), а также увеличить производство солнечной и ветряной электроэнергии. Мы можем отказаться от внедорожников и ускорить массовое внедрение электромобилей, и у нас еще остается масса потерь при использовании энергии в строительстве, домашнем хозяйстве и промышленном производстве, которые можно с выгодой уменьшить или совсем устранить. Но нам не удастся мгновенно изменить курс сложной системы, состоящей из 10 миллиардов тонн ископаемого топлива и преобразующей энергию порядка 17 тераватт просто потому, что кто-то решил, что кривая глобального потребления должна внезапно изменить направление, и вместо роста, продолжавшегося не одно столетие, мы увидим устойчивый и довольно быстрый спад.

Модели, сомнения и реалии

Почему некоторые ученые продолжают рисовать графики произвольной формы, ведущие к почти немедленной декарбонизации? И почему другие обещают быстрое появление супертехнологий, которые обеспечат высокий уровень жизни всего человечества? И почему эти благие пожелания люди так часто принимают за надежные прогнозы и с готовностью верят им, не пытаясь оспорить сделанные допущения? Более подробно я остановлюсь на этом в последней главе, а пока хочу предложить несколько наблюдений, связанных с модной сегодня озабоченностью изменениями окружающей среды.

De omnibus dubitandum (все подвергай сомнению) — это не просто цитата из Декарта, а сама основа научного метода. Вспомните, что я начал эту главу с перечисления девяти планетарных ограничений, нарушение которых будет угрожать благополучию нашей биосферы? Было бы разумно сделать вывод о необходимости держаться в безопасных границах, поскольку они определяют самые главные, вечные, связанные с самим нашим существованием факторы. Тем не менее 40 лет назад этот список был бы другим. На первом месте, скорее всего, стояли бы кислотные дожди (а если точнее, то кислотные осадки), потому что в начале 1980-х гг. все считали их главной экологической проблемой[576].

В списке отсутствовал бы недостаток озона в атмосфере, поскольку знаменитая озоновая дыра над Антарктикой была обнаружена только в 1985 г., а антропогенное изменение климата и закисление океанов находились бы в самом конце — или вообще отсутствовали бы[577]. И если сосредоточиться даже на таких вечных проблемах, как изменения в землепользовании (в основном вырубка леса), утрата биоразнообразия (от ставших символами панд и коал до акул и колоний пчел) и обеспечение питьевой водой, фокусы нашей озабоченности существенно изменились, в каких-то аспектах она усилилась (нас теперь больше беспокоит истощение подземных вод и чрезмерное использование удобрений, создающее мертвые зоны в прибрежных водах), а в других стала менее острой (в первую очередь это возрождение лесов, причем не только в богатых странах, но и в Китае)[578].

Заглядывая в будущее, мы должны сохранять критический взгляд на все модели, описывающие экологические, технические и общественные сложности. Можно построить сколько угодно таких моделей, или, выражаясь современным языком, сконструировать нарративы. Их авторы могут выбрать, как это было сделано во многих новейших климатических моделях, преувеличенные оценки будущего потребления энергии и прийти к выводу о высокой степени потепления, что вызовет к жизни громкие газетные заголовки об адском будущем[579]. При противоположном подходе разработчики предполагают 100-процентный переход на дешевую термоядерную энергию к 2050 г. или неограниченное сжигание ископаемого топлива, потому что в их моделях используются чудодейственные технологии, которые не только извлекут весь углекислый газ из атмосферы, но и повторно используют его как сырье для синтеза жидкого топлива — и все это с неуклонно снижающимися затратами.

Конечно, все они просто подыгрывают поклонникам новых технологий, наивно сравнивающим любое техническое новшество с недавними достижениями электроники, прежде всего с мобильными телефонами. Вот как один из руководителей «зеленой» энергетики сформулировал этот подход в 2020 г.: «Помните, как мы изменили телефонию — от стационарных телефонов к мобильным, телевидение — от просмотра того, что показывают, до выбора любимого контента и получение информации — от покупки газет до формирования собственной ленты новостей? Возглавляемая людьми и основанная на технологии энергетическая революция будет точно такой же»[580]. Но как совершенствование устройства (от стационарного к мобильному), надежная работа которого зависит от огромной, сложной и чрезвычайно надежной системы производства (в которой доминируют тысячи тепловых гидро- и атомных электростанций), преобразования и передачи (включающее сотни тысяч километров электросетей, как национальных, так и международных) электроэнергии, можно сравнивать с перестройкой всей этой системы?

Большая часть этих фантазий достигла своей цели — в диапазоне от страха до восхищения, — и я понимаю, почему многие люди поддаются на эти угрозы или нереалистичные предложения. Предлагаемые сценарии, от относительно правдоподобных до откровенно бредовых, ограничены только воображением. В этом новом научном жанре присутствует большая доза фантастики, когда желаемое выдается за действительное и смешивается с некоторыми достоверными фактами. Все эти модели следует рассматривать в основном как эвристические упражнения, как основу размышлений о разных вариантах и подходах, но их нельзя путать с научным описанием нашего будущего. Хотелось бы, чтобы мое предупреждение было бы таким очевидным, тривиальным и избыточным, каким кажется!

Независимо от серьезности предполагаемых (или смоделированных) мировых экологических требований, у нас нет быстрых, универсальных и доступных по цене решений для таких проблем, как вырубка тропических лесов, утрата биоразнообразия, эрозия почвы или глобальное потепление. Но глобальное потепление представляет собой необыкновенно сложную задачу именно потому, что оно по-настоящему глобально и что его главная антропогенная причина — сжигание топлива, составляющее энергетическую основу современной цивилизации. В результате безуглеродная энергетика может полностью заменить ископаемое топливо через 1–3 десятилетия, ТОЛЬКО если мы согласимся существенно снизить жизненный уровень во всех богатых странах и лишить модернизирующиеся страны Азии и Африки даже малой части того, что достиг Китай с 1980 г.

Тем не менее существенное сокращение выбросов углерода возможно — благодаря дальнейшему повышению эффективности использования энергии, совершенствованию систем и умеренному потреблению, — и настойчивое движение к этим целям в конечном счете ограничит скорость глобального потепления. Но нам не дано знать, каких успехов мы добьемся к 2050 г., и при сегодняшнем уровне знаний никакие прогнозы на 2100 г. невозможны. Мы можем описать экстремальные варианты развития событий, но через несколько десятилетий диапазон возможных вариантов станет слишком широким, и в любом случае прогресс неизбежной декарбонизации зависит не только от наших сознательных действий, но также от непредсказуемых перемен в благосостоянии стран.

Назовите мне хотя бы одного из разработчиков климатических моделей, который в 1980 г. предсказал самый главный антропогенный фактор, способствовавший глобальному потеплению в последние 30 лет, — экономическое возрождение Китая? В то время даже лучшие модели, прямое наследие моделей общей циркуляции атмосферы, разработанных в 1960-х гг., никак не могли учесть непредсказуемые перемены в развитии разных стран, и, кроме того, они игнорировали взаимодействие между атмосферой и биосферой. Нельзя сказать, что эти модели были бесполезными: они предсказали усиление выброса парниковых газов и в целом достаточно точно оценили скорость глобального потепления[581].

Но верная оценка общей скорости — всего лишь начало. Если еще раз воспользоваться аналогией с COVID-19, то это похоже на сделанное в 2010 г. предсказание — на основе трех предыдущих пандемий с коррекцией на рост численности населения, — что первый год следующей пандемии унесет жизни приблизительно 2 миллионов человек[582]. Цифра оказалась очень близка к реальной — но можно ли было предсказать (верно предположив на основе многочисленных прецедентов, что пандемия начнется в Китае), что на Китай придется лишь 0,24 % смертей (в абсолютных цифрах меньше, чем в Греции или Австрии), хотя там живет почти 20 % населения мира, и почти 20 % на США, гораздо более богатую и (как считают сами американцы) развитую страну, где живет меньше 5 % мирового населения?

И, что еще менее вероятно, мог бы этот прогноз предсказать, что самая высокая смертность будет наблюдаться в богатых странах Запада, хвастающихся своим качественным государственным здравоохранением? В марте 2021 г., когда официально начался второй год пандемии (ВОЗ объявила о ней 11 марта 2020 г., хотя вирус распространялся в Китае как минимум с декабря 2019 г.), все 10 стран с наивысшим уровнем смертности (более 1500 на миллион, или 1,5 из каждой 1000 человек умерли от COVID-19) были европейскими, в том числе шесть членов ЕС и Великобритания. А кто мог предсказать, что смертность в США (также выше 1500) будет на два порядка выше, чем в Китае (3 смерти на 1 миллион)?[583] Совершенно очевидно, что даже очень точный прогноз общей смертности от COVID-19 за конкретный период не позволяет дать конкретных рекомендаций для выработки наиболее эффективного ответа на государственном уровне.

Точно так же экономическое развитие Китая (и Индии) после 1980 г. изменило реалии любой реакции на растущие выбросы примесных газов. В 1980 г., через четыре года после смерти Мао Цзэдуна, ВВП на душу населения в Китае был в четыре раза меньше, чем в Нигерии. В стране не было частных легковых автомобилей, только верхушка партийных лидеров, живущих в закрытом квартале Чжуннаньхай (бывший императорский сад внутри Запретного города, где теперь находится штаб-квартира Коммунистической партии), имели кондиционеры, а доля Китая в глобальных выбросах CO_2 не превышала 10 %[584].

В 2019 г. Китай стал крупнейшей экономикой мира в терминах покупательной способности; ВВП на душу населения в пять раз превысил нигерийский; страна производила больше всего автомобилей, а у половины городского населения было по два оконных кондиционера; длина скоростных железных дорог превысила длину железнодорожных путей всей Европы; около 150 миллионов граждан ездили за границу. Доля Китая в эмиссии CO_2 вследствие сжигания ископаемого топлива достигла 30 %. Общая доля США и 28 стран Европы в эмиссии CO_2, наоборот, снизилась с 60 % в 1980 г. до 23 % в 2019 г. и вряд ли вырастет вновь (из-за медленных темпов экономического роста, старения и уменьшения численности населения, масштабного вывода промышленного производства в Азию).

Заглядывая вперед, можно сделать вывод, что наиболее эффективным способом добиться существенных перемен будет модернизация азиатских экономик: если исключить такие страны с высокими доходами и медленно растущей или даже сокращающейся численностью населения, как Япония, Южная Корея и Тайвань, на континент приходится половина выбросов парниковых газов. Развитие африканских стран, расположенных южнее Сахары, не будет таким быстрым, но их население, составляющее почти 1,1 миллиарда человек, за следующие 30 лет почти удвоится, и в этом регионе будет жить на 50 % больше людей, чем в Китае (которому хотят подражать все бедные страны). Оценка будущей потребности континента в электричестве указывает на сохранение высокой доли углеводородов — ископаемое топливо останется доминирующим в выработке электроэнергии, а доля возобновляемых источников (за исключением гидроэлектростанций) в 2030 г. не превысит 10 %[585].

Неравномерное развитие стран — не единственная неопределенность, влияющая на скорость и последствия глобального потепления. Недавняя хорошая новость состоит в том, что леса поглощают углерод (то есть запасают больше, чем выделяют) интенсивнее, чем мы думали: с 1990 по 2004 г. они связывали ежегодно около 2,4 миллиарда тонн углерода, а спутниковые снимки в период с 2000 по 2017 г. показывают, что треть покрытой растительностью площади планеты зеленела (указывает на значительное увеличение среднегодовой площади зеленых листьев, что означает большее количество поглощенного и сохраненного углерода) и только 5 % была коричневой (указывает на существенную потерю листьев)[586]. Этот эффект был особенно заметен в зоне интенсивного земледелия в Китае и Индии, а в Китае также в лесах, площадь которых в последнее время увеличивается.

Не слишком утешительная новость (естественно, без нее никак…) состоит в том, что с 1900 по 2015 г. биосфера потеряла 14 % деревьев как из-за вырубки, так и, что не менее важно, из-за гибели деревьев, масштабы которой удвоились за этот период, причем больше всего гибнет старых (и более высоких) деревьев. Леса во всем мире становятся моложе и ниже и уже не способны запасать такое же количество углерода, как раньше[587]. Ускоренные темпы роста, похоже, уменьшают площадь листвы у всех видов, независимо от климата, и поэтому рост поглощения углерода лесами может быть временным[588]. А сколько раз вы слышали, что от повышения уровня океана в результате глобального потепления первыми пострадают страны, расположенные на побережье и на островах, особенно в Тихом океане?[589] Но недавний анализ изменения береговой линии 101 острова государства Тувалу (расположенного на атоллах к северу от Фиджи и к востоку от Соломоновых островов) показал, что за четыре десятилетия их площадь увеличилась на 3 %[590]. Еще одно подтверждение необходимости избегать предвзятых и поспешных обобщений.

На развитие обществ влияет непредсказуемость человеческого поведения, внезапные сдвиги долгих исторических траекторий, образование и распад государств, и все это сопровождается нашей способностью сознательно совершать значительные изменения. Эти реалии воздействуют на необыкновенно сложные (и не всегда понятные) биосферные процессы. И поскольку часто они вызывают неоднозначные естественные реакции — например, леса могут как поглощать, так и выделять углекислый газ, — мы не можем сказать, в какой ситуации (с точки зрения потребления ископаемого топлива, темпов декарбонизации, последствий для экологии) окажемся в 2030 или 2050 гг.

Но наибольшие сомнения вызывает наша коллективная — в данном случае мировая — решимость эффективно разобраться по крайней мере с некоторыми основными проблемами. Решения, корректировки, адаптация — все это реально. Богатые страны могут существенно снизить потребление энергии в расчете на одного человека, не снижая при этом качества жизни. Широкое распространение простых технических решений, от тройных стеклопакетов для окон до разработки автомобилей с большим сроком службы, в сумме даст ощутимый эффект. Сокращение пищевых отходов в два раза и изменение в структуре потребляемого мяса позволит уменьшить выбросы углекислого газа, не жертвуя качеством питания. Примечательно, что эти меры или отсутствуют, или упоминаются в конце списка в типичных декларациях грядущей низкоуглеродной «революции», которые основаны на еще не существующих средствах масштабного хранения энергии или на обещаниях не менее масштабного улавливания углерода и хранения его под землей. В этих преувеличенных ожиданиях нет ничего нового.

В 1991 г. известный защитник окружающей среды писал об «уменьшении глобального потепления ради удовольствия и прибыли»[591]. Если бы это обещание имело хотя бы отдаленное отношение к реальности, то три десятилетия спустя мы бы не столкнулись с растущими страданиями современных активистов, предсказывающих катастрофу потепления. Точно так же сегодня нам обещают еще более удивительные «революционные» инновации и «решения» на основе искусственного интеллекта. В реальности любые достаточно эффективные меры будут приземленными, постепенными и затратными. На протяжении тысячелетий мы меняли окружающую среду, причем все более быстрыми темпами, извлекая огромную пользу из этих изменений, но неизбежно нанося ущерб биосфере. У нас есть способы смягчить последствия своей деятельности, но не хватает решимости применить их в требуемом масштабе, и, если мы начнем эффективно внедрять их (теперь уже во всем мире), это обойдется нам достаточно дорого как в экономическом, так и в социальном плане. Как мы будем действовать: сознательно и с расчетом на будущее или под влиянием ухудшающих условий жизни? Или вообще окажемся неспособными к осмысленным действиям?

7

Будущее

Между апокалипсисом и сингулярностью

Слово «апокалипсис» имеет греческое происхождение: ἀποκάλυψις. В буквальном переводе оно означает «снятие покрова». В христианстве его значение изменилось — это пророчество, или откровение, о втором пришествии, а в современном мире мы используем его как синоним конца жизни на Земле, Судного дня или — если использовать еще один греческий термин из Библии — Армагеддона[592]. Четкое и однозначное определение.

Апокалиптические представления о будущем — а главные мировые религии предлагали самые разнообразные описания ада — были возрождены современными проповедниками конца света, которые указывали на быстрый рост численности населения, на загрязнение окружающей среды, а теперь еще и на глобальное потепление как на грехи, которые приведут нас к гибели. В отличие от них, неисправимые технооптимисты продолжают традицию веры в чудеса и в вечное спасение. Мы можем прочитать о том, как искусственный интеллект и системы глубокого обучения приведут нас к «сингулярности». Этот термин происходит от латинского слова singularis, что означает «индивидуальный, уникальный, непревзойденный», — но в данной главе мы будем иметь в виду сингулярность футуролога Рэя Курцвейла в математическом значении этого термина как момента времени, в котором функция принимает бесконечное значение[593]. Курцвейл предсказывает, что к 2045 г. искусственный интеллект превзойдет человеческий разум, после чего произойдет слияние биологического и небиологического (как он их называет) интеллектов и машинный интеллект заполнит вселенную с бесконечной скоростью[594]. Это настоящий прорыв. И колонизация остальной вселенной не потребует никаких усилий.

Долгосрочное моделирование сложных систем часто опирается на целый набор возможных результатов, ограниченных правдоподобными крайностями. Апокалипсис и сингулярность и есть две такие крайности: наше будущее находится в этом диапазоне, охватывающем все возможности. Самое примечательное в современных представлениях о будущем состоит в их тяготении — несмотря на все имеющиеся в нашем распоряжении доказательства — к одной из крайностей. В прошлом эта тенденция к дихотомии часто описывалась как столкновение сторонников теории катастроф и тех, кто верит в рог изобилия, но эти определения слабо отражают современную резкую поляризацию мнений[595]. И эта поляризация сопровождается еще большей склонностью к устаревшим количественным прогнозам.

Вы встречаете такие прогнозы во всех областях, от автомобилей (к 2040 г. продажи электромобилей во всем мире составят 56 миллионов штук) и углерода (ЕС добьется нулевых выбросов углекислого газа к 2050 г.) до авиаперелетов (в 2037 г. авиационная отрасль перевезет 8,2 миллиарда пассажиров)[596]. По крайней мере, так нам говорят. На самом деле большинство этих прогнозов не более чем догадки: любая цифра для 2050 г., полученная с помощью компьютерной модели, основанной на сомнительных допущениях — или, того хуже, политической целесообразности, — очень быстро устаревает. Мой совет: если вы хотите понять, каким может быть будущее, избегайте устаревших пророчеств или используйте их в первую очередь как свидетельства преобладающих ожиданий и предрассудков.

На протяжении нескольких поколений бизнес и правительства были основными разработчиками и потребителями прогнозов, а с 1950-х гг. к ним присоединились многочисленные ученые, и теперь прогноз может составить любой — даже не имея никаких навыков в области математики — просто с помощью соответствующего программного обеспечения или (что в последнее время вошло в моду) высказав ни на чем не основанные качественные предсказания. Как и во многих других новых, постоянно множащихся видах деятельности (информационные потоки, массовое образование), количество современных прогнозов обратно пропорционально их качеству. Многие прогнозы представляют собой всего лишь продолжение существующих тенденций, другие являются результатом сложных интерактивных моделей с большим числом переменных, которые каждый раз запускаются с разными начальными условиями (своего рода числовой эквивалент нарративных сценариев), а в третьих практически нет количественной составляющей, и это всего лишь политически корректные фантазии.

Количественные прогнозы можно условно разделить на три категории. Самая маленькая включает прогнозы, относящиеся к хорошо известным процессам, динамика которых ограничена относительно небольшим числом результатов. Вторая, более обширная категория включает прогнозы, указывающие в верном направлении, но с существенными неопределенностями в отношении конкретных результатов. Третья категория (я уже описывал некоторые образцы таких прогнозов в области энергии и экологии) — это количественные сказки: упражнения в таком прогнозировании изобилуют цифрами, но эти цифры являются результатом многоуровневых (и зачастую сомнительных) допущений, и процессы, о которых рассказывают эти компьютеризированные волшебные сказки, в реальном мире приводят совсем к другим результатам. Естественно, создатели таких упражнений могут отстаивать их эвристическую ценность, а непосвященные пользователи использовать часть выводов для укрепления собственных предрассудков или отказа от приемлемых альтернатив.

Только прогнозы первой категории (перспективные оценки, компьютерные модели) могут дать надежные выводы и полезные рекомендации, особенно если не заглядывать дальше чем на 10 лет вперед. Наглядным примером прогнозов в этой ограниченной категории могут служить демографические прогнозы в целом и прогнозы рождаемости в частности. Возьмем страну, коэффициент рождаемости в которой — то есть среднее число детей у одной женщины — был ниже уровня воспроизводства населения (для сохранения численности населения этот коэффициент должен быть не меньше 2,1) на протяжении одного поколения и, более того, за последние 10 лет снизился с 1,8 до 1,5. С такой низкой рождаемостью очень трудно бороться (за последние 30 лет это не удалось ни одной стране), и в течение следующих 10 лет существенного прироста населения ожидать не стоит[597]. Наиболее вероятный прогноз заключается в том, что коэффициент рождаемости может немного увеличиться (с 1,5 до 1,7) или уменьшиться еще больше (до 1,3). Точный прогноз невозможен даже при горизонте в 10 лет, но можно указать относительно узкий диапазон наиболее вероятных результатов. Например, прогноз ООН для Польши на 2030 г. предсказывал некоторое снижение численности населения, с 37,9 миллиона в 2020 г. до 36,9 миллиона, с отклонением от среднего всего ±2 % (без учета возможности массовой миграции в стране, где не склонны принимать иммигрантов), и вероятность того, что численность населения Польши в 2030 г. попадет в этот диапазон, очень велика[598].

В отличие от рождаемости, для сложных систем — отражающих взаимодействие многочисленных технологических, экономических и экологических факторов и серьезно зависящих от произвольных решений, таких как неожиданные щедрые субсидии правительства, новые законы или внезапное изменение политики, — даже краткосрочные прогнозы остаются крайне ненадежными и разброс предполагаемых результатов оказывается очень большим. Ярким примером этой категории могут служить прогнозы перехода всего мира на электромобили[599]. Технические трудности внедрения личных электромобилей не были непреодолимыми, но отрасль набирала обороты медленнее, чем заявляли энтузиасты несколько лет назад, в то время как двигатели внутреннего сгорания стали более эффективными и в ближайшие годы будут обладать такими преимуществами, как низкая начальная цена, привычность и развитый сервис[600].

Одни страны стали агрессивно продвигать электромобили, предлагая приличные субсидии или устанавливая обязательную долю новых автомобилей в будущем, в других странах помощь со стороны государства была минимальной или вообще отсутствовала. В результате почти все краткосрочные прогнозы глобальной электрификации автомобильного транспорта переоценили прогресс: в период с 2014 по 2016 г. считалось, что в 2020 г. доля электромобилей составит 8–11 %, а в реальности она не превысила 2,5 %[601]. А к 2019 г. прогнозы доли электромобилей среди всех транспортных средств к 2030 г. отличаются на порядок, при этом на протяжении следующего десятилетия реальные продажи автомобилей с двигателем внутреннего сгорания могут превышать продажи электромобилей[602].

Третья категория количественных прогнозов заслуживает более пристального внимания, потому что в ретроспективе многие из них не только не смогли предсказать даже верный порядок цифр — их выводы полностью противоречили тому, что случилось в реальности. Примечательно, что это справедливо не только для известных древних пророчеств, от Библии до Нострадамуса[603]. Многие современные пророки преуспели не больше, но повсеместное распространение компьютеров умножило их ряды, а с учетом неиссякаемого спроса со стороны СМИ на плохие новости их предсказания и сценарии пользуются огромным спросом и привлекают всеобщее внимание.

Несбывшиеся пророчества

Огромное количество предсказаний не сбылось, и систематизировать их — по предмету, времени, региону — было бы слишком скучно. Читатели определенного возраста вспомнят, что к сегодняшнему дню всю (или почти всю) электроэнергию должны были вырабатывать атомные электростанции, что «конкорд» должен был положить начало массовым межконтинентальным перелетам со сверхзвуковой скоростью, а проблема 2000 г. должна была вывести из строя все компьютеры 1 января 2000 г. Но сочетание быстрых описаний некоторых хорошо известных случаев и кратких объяснений некоторых на удивление недооцененных неудач даст нам надежный способ проверки, как обстоят дела в реальности, — и у нас нет никаких причин полагать, что таких промахов будет меньше. Переход от относительно простых рукописных прогнозов к сложным компьютеризированным сценариям облегчает выполнение необходимых вычислений и разработку разных сценариев, но не избавляет от неизбежных опасностей, связанных с допущениями. Как раз наоборот — более сложные модели, учитывающие взаимодействие экономических, социальных, технических и экологических факторов, требуют больше допущений, что открывает дорогу для большего количества ошибок.

Перечисление классических неудачных прогнозов, вероятно, лучше всего начинать с интеллектуальной дуэли между сторонниками двух теорий, рога изобилия и катастрофы. Опасения относительно того, что население растет быстрее, чем возможности его прокормить, появились в 1960-х гг., когда численность населения планеты стремительно увеличивалась. На протяжении последнего тысячелетия рост населения составлял доли процента в год; уровень 0,5 % он превысил только в 1770-х гг., 1 % — в 1920-х, но в конце 1950-х достиг 2 % и продолжал увеличиваться. Естественно, это не осталось незамеченным как профессионалами, так и широкой публикой, и в 1960 г. журнал Science, самое авторитетное научное издание Америки, поддался общим настроениям и опубликовал абсурдные расчеты, из которых можно было сделать вывод, что продолжение исторической тенденции приведет к бесконечно быстрому росту населения мира 13 ноября 2026 г.[604].

Этот результат — рост численности населения с бесконечной скоростью — требует богатого воображения, но многие менее радикальные, но по-прежнему катастрофические прогнозы помогли формированию и мобилизации современного экологического движения[605]. Опасаться безудержного роста численности населения не было никаких оснований: сторонники катастрофического сценария не принимали во внимание простой факт, что на планете конечных размеров с конечными ресурсами никакой очень быстрый рост не может продолжаться вечно. Конец света в 2026 г. — это явная глупость. К концу 1960-х гг. прирост численности населения Земли достиг пика, приблизительно 2,1 % в год, вслед за чем последовал быстрый спад: в 2000 г. прирост составил 1,32 %, а в 2019 г. — 1,08 %[606].

Уменьшение вдвое относительного роста численности населения за 50 лет и последующее уменьшение абсолютных чисел прироста (максимум в 93 миллиона человек был отмечен в 1987 г., а в 2020 г. этот показатель снизился до 80 миллионов) радикально изменили общую картину, и в начале 2020-х гг. мы достигнем важной демографической вехи — половина жителей Земли будет приходиться на страны, уровень рождаемости в которых не обеспечивает воспроизводство населения[607]. Эта новая реальность тут же стала причиной новых катастрофических расчетов. Если тенденция падения рождаемости сохранится, когда перестанет расти численность населения мира? А когда умрет последний Homo sapiens? Молодой сторонник теории катастроф снова получил возможность рассуждать о том, сколько миллионов человек умрут от голода (в 2080-х гг.?) — но не из-за безудержного роста населения, а потому, что по мере старения и уменьшения численности в мире не останется достаточного количества (несмотря на интенсивную роботизацию) людей трудоспособного возраста, чтобы прокормить человечество.

Пророчества конца света в результате недостатка ресурсов не ограничиваются едой: еще одна любимая тема для катастрофических сценариев — дефицит минеральных ресурсов и особенно сырой нефти, главного источника энергии цивилизации XX в. Предсказания неминуемого пика добычи нефти появились еще в 1920-е гг., однако новых высот панические настроения достигли в 1990-х гг. и в первом десятилетии XXI в.[608]. Некоторые убежденные сторонники этой теории верили, что снижение добычи нефти не только станет причиной краха современных экономик, но и вернет человечество к образу жизни доиндустриальной эпохи, к состоянию охотников и собирателей эпохи палеолита — и даже гоминидов, живших в Африке 2 миллиона лет назад[609].

А что произошло в реальности? Сторонникам теории катастроф всегда трудно представить, что человеческая изобретательность поможет удовлетворить будущие потребности в еде, энергии и материалах, но в течение трех последних поколений мы успешно справлялись с этой задачей, несмотря на то что с 1950 г. население мира выросло втрое. Мы видели не массовую гибель людей, а неуклонное сокращение числа жителей бедных стран, страдающих от недоедания, с 40 % в 1960-х гг. до 11 % в 2019 г., а среднее ежедневное обеспечение продуктами питания в Китае, стране с самым большим в мире населением, теперь примерно на 15 % выше, чем в Японии[610]. Нет никакого дефицита удобрений; наоборот, с 1975 г. внесение азотных удобрений увеличилось в 2,5 раза, а средняя урожайность зерновых выросла в 2,2 раза[611]. Что касается сырой нефти, то ее добыча за период с 1995 по 2019 г. выросла на две трети и в конце 2019 г., до начала пандемии COVID-19, ее цена (с корректировкой на инфляцию) была ниже, чем в 2009 г.[612]. Сторонники катастрофических сценариев раз за разом ошибались.

Успехи технооптимистов, обещавших бесконечные чудо-решения, ничуть не лучше. Одна из самых известных (и, к их стыду, хорошо задокументированных) неудач — вера во всемогущество расщепленного атома. Многие признают, что частичный успех ядерной энергетики (в 2019 г. на ее долю приходилось 10 % выработанной во всем мире электроэнергии, причем в США — 20 %, а во Франции — около 72 %) не соответствует ожиданиям 1980 г.[613]. В то время ведущие ученые и крупные компании не только считали, что расщепление атома заменит все остальные виды производства электроэнергии, но также верили, что первые реакторы будут в большинстве своем заменены реакторами-размножителями на быстрых нейтронах, способных производить (временно) больше ядерного топлива, чем они потребляют. Ожидания не ограничивались производством электроэнергии — проверялись и экспериментально тестировались многие в высшей степени сомнительные идеи.

Какое решение было более иррациональным и с самого начала обреченным на неудачу: самолеты с ядерным двигателем или добыча природного газа с помощью ядерных взрывов? Да, можно разработать маленький ядерный реактор, способный обеспечивать энергией подводную лодку, а вот сделать его достаточно легким, чтобы поднять в воздух, оказалось невыполнимой задачей — но отказались от нее только в 1961 г., потратив на это безнадежное дело миллиарды долларов[614]. Ни один самолет с ядерным двигателем так и не оторвался от земли, но несколько атомных бомб действительно были взорваны в надежде увеличить добычу газа. 29-килотонная бомба (в два с лишним раза мощнее той, что сбросили на Хиросиму) была взорвана в декабре 1967 г. на глубине 1,2 километра в штате Нью-Мексико (кодовое название проект Gasbuggy); в сентябре 1969 г. взорвали 40-килотонную бомбу в Колорадо, в 1973 г. — три 33-килотонные бомбы, также в Колорадо, и Комиссия по атомной энергии США планировала по 40–50 взрывов в год[615]. Разрабатывались планы по созданию новых гаваней с помощью ядерного взрыва, а также по использованию атомных реакторов для полетов в космос.

Полвека спустя почти ничего не изменилось: изобилие пугающих пророчеств и абсолютно нереалистичных обещаний. Последний всплеск теории катастроф сосредоточен на разрушении окружающей среды, особенно на изменении климата. Журналисты и экологические активисты теперь пишут о климатическом апокалипсисе, рассылая последние предупреждения. В будущем наиболее подходящие для жизни человека области сократятся, обширные регионы Земли вскоре станут необитаемыми, климатическая миграция изменит Америку и весь мир, среднемировые доходы существенно снизятся. Некоторые пророчества утверждают, что до предотвращения всемирной катастрофы у нас осталось всего 10 лет, а в январе 2020 г. Грета Тунберг даже сократила этот срок до восьми лет[616].

Всего через несколько месяцев председатель Генеральной Ассамблеи ООН дал нам 11 лет на предотвращение полного социального коллапса, когда планета будет одновременно гореть (из-за беспрецедентных пожаров, продолжающихся все лето) и погружаться под воду (вследствие быстрого подъема уровня моря). Но nihil novi sub sole (нет ничего нового под солнцем): в 1989 г. другой высокопоставленный чиновник ООН говорил, что «у правительств есть 10-летнее окно возможностей, чтобы избавиться от парникового эффекта, пока он не вышел из-под контроля человечества», и это значит, что к настоящему моменту мы должны были уже давно перешагнуть этот барьер, а само наше существование — всего лишь порождение фантазии Борхеса[617]. Я убежден, что мы можем прекрасно обойтись без этих вызывающих тревогу, а зачастую просто пугающих пророчеств. Какой смысл в ежедневном повторении, что миру придет конец в 2050 или даже в 2030 г.?

Такие предсказуемо повторяющиеся пророчества (несмотря на все благие намерения и искренность) не содержат практических советов относительно наилучших технических решений, наиболее эффективных способов укрепить международное сотрудничество или осуществления такой трудной задачи, как убедить людей в необходимости огромных трат, эффект от которых проявится только через несколько десятилетий. И они, естественно, совершенно не нужны тем, кто утверждает, что «экологически устойчивое будущее почти у нас в руках», что сторонники теории катастроф постоянно поднимают ложную тревогу, тем, кто называет свои статьи «Нет апокалипсису!», не верит, что цивилизация быстро приближается к финальному занавесу и даже (как уже отмечалось выше) предвидит наступление сингулярности в самом ближайшем будущем[618].

Почему мы должны чего-то бояться — будь то экологические, социальные или экономические угрозы, — если к 2045 или даже к 2030 г. наши знания (а скорее разум машин, которые мы создадим) будут безграничными, и любая проблема станет ничтожной? По сравнению с этим обещанием любое конкретное заявление — от спасения посредством нанотехнологии до создания новых искусственных форм жизни — выглядит бледным. Что же нас ждет? Неминуемая мучительная гибель или мгновенное божественное всемогущество?

Судя по доказанной несостоятельности прошлых пророчеств, ни то ни другое. Наша цивилизация не такая, какой представлялась в начале 1970-х гг., — нет ни планетарного голода, ни почти бесплатной электроэнергии атомных электростанций, — и по прошествии одного поколения мы не приблизимся к концу нашего эволюционного пути, но и не получим общество, преобразованное сингулярностью. Мы переживем 2030-е, но без воображаемых преимуществ быстрого, как скорость света, интеллекта. И мы по-прежнему будем пытаться совершить невозможное — предложить долгосрочные прогнозы. Результатом будет еще большее количество разочарований и нелепых предсказаний, а также множество сюрпризов, вызванных неожиданными событиями. Легко предвидеть крайности, но очень трудно предсказать реалии, которые станут результатом сочетания инерционного развития и непредсказуемых поворотов. Никакие модели тут не помогут, и наши долгосрочные прогнозы всегда будут ошибочными[619].

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

Инерция, масштаб и масса

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

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

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

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

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

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

Неизбежную инерцию масштабной зависимости в конечном счете можно преодолеть (вспомним, что до 1920 г. 20 % сельскохозяйственных земель Америки были заняты под кормовые культуры для лошадей и мулов), но многие примеры быстрых перемен в прошлом не могут служить основой для оценки реалистичных временных интервалов для любых будущих изменений. В прошлом переходы могли быть относительно быстрыми вследствие небольших масштабов. В 1900 г. мировое потребление первичной энергии было примерно поровну распределено между традиционной биомассой и ископаемым топливом, в основном углем, и вся добыча ископаемого топлива была эквивалентна приблизительно 1 миллиарду тонн угля[625]. В 2020 г. мировая добыча ископаемого топлива была на порядок выше, чем суммарное потребление первичной энергии в 1900-м, и, хотя сегодня мы обладаем гораздо более совершенными техническими средствами, скорость нового перехода (декарбонизации) гораздо ниже скорости замены традиционной биомассы ископаемым топливом.

Несмотря на стремительный рост производства энергии из новых возобновляемых источников (ветер, солнце, новое биотопливо), в 50 раз за два десятилетия XXI в., зависимость мира от ископаемых углеводородов уменьшилась незначительно, с 87 до 85 %, причем большая часть этого сокращения обусловлена гидроэлектростанциями, использованием давно известной разновидности возобновляемой энергии[626]. Поскольку в 1920 г. совокупный спрос на энергию был на порядок ниже, чем в 2020 г., в начале XX в. заменить дерево углем было гораздо легче, чем в начале XXI в. заменить ископаемое топливо новыми источниками возобновляемой энергии (то есть декарбонизировать). В результате даже при увеличении современных темпов декарбонизации в три или четыре раза в 2050 г. ископаемый углерод все еще будет основным источником энергии.

Категориальная ошибка — когда чему-то приписывают качества или действия, характерные для объектов из другой категории, — лежит в основе часто повторяемого и глубоко неверного вывода, что в нашем новом электронном мире все может и будет происходить гораздо быстрее[627]. Это справедливо для информации, связи или распространения новых гаджетов, но экзистенциальные императивы не относятся к категории микропроцессоров и мобильных телефонов. Водоснабжение, выращивание и обработка урожая, откорм и убой животных, производство и преобразование огромных объемов первичной энергии, добыча и обработка сырья для бесчисленного множества применений — все эти задачи по своему масштабу (необходимо удовлетворить потребности 8 миллиардов человек) и инфраструктуре (позволяющей производить и распределять эти незаменимые ресурсы) относятся к совсем другой категории, чем создание нового профиля в социальных сетях или покупка нового смартфона.

Более того, многие технологии, обеспечивающие эти последние достижения, вряд ли можно назвать новыми. Сколько людей, восхищающихся тонким корпусом последней модели смартфона и его способностью обрабатывать информацию, знают, что многие фундаментальные процессы, сделавшие возможным его массовое производство, имеют довольно долгую историю? Основой микропроцессоров, которые управляют всеми современными устройствами — от самых мощных суперкомпьютеров до дешевого мобильного телефона, — служит чистый кремний, а способ выращивания монокристаллов кремния изобрел Ян Чохральский в 1915 г. Пластины из кремния содержат огромное число транзисторов, а первый полевой транзистор был запатентован Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом в 1927 г. И как мы уже говорили, интегральные схемы появились в 1958–1959 гг., а микропроцессоры — в 1971 г.[628].

Электричество, питающее все электронные приборы, вырабатывается в основном паровыми турбинами, изобретением Чарльза А. Парсонса, которое он сделал в 1884 г., или газовыми турбинами, серийное производство которых началось в 1938 г.[629]. За одно поколение нам удалось заменить мобильными телефонами миллионы километров проводной связи, но за такой же промежуток времени невозможно с помощью фотоэлектрических элементов заменить тераватты мощности, обеспечиваемой паровыми и газовыми турбинами. Мобильные телефоны, несмотря на всю свою сложность, представляют собой всего лишь маленькие устройства на вершине огромной пирамиды отрасли, которая производит, преобразует и передает электроэнергию, с масштабной инфраструктурой, требующей создания, обслуживания и совершенствования.

Эти реалии помогают объяснить, почему в ближайшие 20–30 лет основы нашей жизни существенно не изменятся, несмотря на практически не прекращающийся поток заявлений о все новых чудесных изобретениях, от фотоэлементов до литий-ионных аккумуляторов, 3D-печати всего на свете (от микроскопических деталей до целых домов) и бактерий, способных синтезировать бензин. Сталь, цемент, аммиак и пластик останутся четырьмя материальными столпами цивилизации; большая часть транспорта по-прежнему будет работать на полученном путем перегонки нефти жидком топливе (автомобильном бензине и солярке, авиационном керосине, дизельном топливе и мазуте для судовых двигателей); поля будут обрабатываться тракторами, тянущими за собой плуги, бороны, сеялки и распылители удобрений, а урожай собираться комбайнами, ссыпающими зерно в грузовики. Высотные дома не будут печатать на месте гигантские машины, а если случится очередная пандемия, то роль разрекламированного искусственного интеллекта будет, скорее всего, такой же незначительной, как во время пандемии SARS-CoV-2 в 2020 г.[630].

Невежество, упрямство и смирение

COVID-19 стал идеальным — и дорогостоящим — напоминанием о нашей ограниченной способности предсказывать будущее, и это тоже существенно не изменится (и не может измениться) при жизни следующего поколения. Последняя пандемия пришла после десятилетия, изобиловавшего громкими заявлениями о беспрецедентном и якобы по-настоящему «революционном» техническом прогрессе. Главным из них было ожидание неизбежного использования чудесных возможностей искусственного интеллекта и нейронных сетей (так сказать, сингулярность-лайт) и редактирования генома, что позволит создавать новые формы жизни по своему желанию[631].

Преувеличенный характер подобных заявлений лучше всего иллюстрирует название бестселлера 2017 г., книги Юваля Ноя Харари «Homo Deus»[632]. А если вам нужны еще доказательства, то COVID-19 продемонстрировал безосновательность любых заявлений о нашей богоподобной способности управлять свой судьбой: ни одна из этих рекламируемых возможностей не помогла предотвратить появление или ограничить распространение этого РНК-содержащего вируса. Максимум, на что мы оказались способны, это последовать примеру жителей средневековых итальянских городов: держаться подальше от других и не выходить из дома 40 дней, соблюдая quaranta giorni[633]. Вакцины появились довольно быстро, но они не помогли вылечить больных и не предотвратят следующую пандемию. Поэтому мы должны молиться, чтобы следующая пандемия (потому что она обязательно будет!) пришла через несколько десятилетий относительно мягких сезонных эпидемий вирусов, а не через несколько лет и в гораздо более вирулентной форме.

Воздействие COVID-19 на богатые страны в целом и на Соединенные Штаты в частности также иллюстрирует, насколько неуместны некоторые из широко разрекламированных (и очень дорогих) попыток формирования будущего. Самыми заметными среди них были шаги по возобновлению пилотируемых космических полетов и особенно научно-фантастической миссии на Марс, попытка перехода к персонализированной медицине (диагностика и лечение, скорректированные для каждого пациента в зависимости от его риска и реакции на болезнь), чему журнал The Economist посвятил специальную статью 12 марта 2020 г., как раз в тот момент, когда COVID-19 начал наполнять городские больницы Европы и Северной Америки пациентами, которым требовался кислород, а также озабоченность улучшением связи, с бесконечной рекламой преимуществ сетей 5G[634]. Насколько неуместны все эти попытки, когда (еще одно клише) единственная оставшаяся супердержава не в состоянии обеспечить своих медсестер и врачей достаточным количеством индивидуальных средств защиты, в том числе таких простых, как перчатки, маски, шапочки и халаты?

Поэтому США пришлось заплатить Китаю — стране, где талантливые архитекторы глобализации сконцентрировали почти все производство этих важных товаров, — бешеные деньги, чтобы доставить самолетами достаточное количество средств индивидуальной защиты и предотвратить закрытие больниц в разгар пандемии[635]. Страна, которая тратит на военные нужды более половины триллиона долларов (что превышает расходы всех потенциальных противников вместе взятых), оказалась не готовой к событию, вероятность которого была стопроцентной, и у нее не было необходимых медицинских товаров: инвестирование в размере нескольких сотен миллионов долларов в производство внутри страны могло бы существенно снизить экономические потери от COVID-19, исчисляющиеся миллиардами долларов![636]

В Европе дела обстояли не лучше. Государства конкурировали за широкофюзеляжные самолеты, доставлявшие защитные средства из Китая; отсутствие границ, которым так гордились, быстро сменилось политикой осажденной крепости, крепнущий союз стран не смог выработать единого ответа на угрозу, и в течение первых шести месяцев пандемии в четырех из пяти самых крупных стран континента (Великобритания, Франция, Италия и Испания) и в двух самых богатых странах (Швейцария и Люксембург) — системы здравоохранения которых десятилетиями считались образцом для подражания — была зарегистрирована самая высокая смертность[637]. Кризис обнажил реалии, избавил от иллюзий и заблуждений. Реакция богатых стран на COVID-19 заслуживает одного иронического комментария: действительно Homo deus!

В то же время реакция богатой части мира на COVID-19 иллюстрирует наш неизменно нереалистичный подход к основным реалиям, обусловленный тем, что мы склонны забывать даже травмирующий опыт. Когда началась пандемия COVID-19, я не ждал, что это событие будет рассматриваться в должной исторической перспективе (а чего еще ожидать от общества, в котором преобладают твиты?), и не был удивлен ссылками на испанку 1918–1919 гг., ставшую причиной наибольшего числа смертей от пандемии в современной истории, хотя точное число ее жертв остается неизвестным[638]. Как отмечалось в главе о риске, с тех пор мы пережили три серьезные (и лучше изученные) пандемии, но они не оставили серьезного следа в нашей коллективной памяти.

Я уже предлагал объяснение этому феномену, но возможны и другие. Может быть, более одного миллиона смертей в 1957–1958 гг. (в большинстве стран за 6–9 месяцев) рассматривались сквозь призму гораздо больших потерь во Второй мировой войне, которую еще очень хорошо помнило старшее поколение? Или наше коллективное восприятие изменилось до такой степени, что мы не в состоянии примириться с тем фактом, что всплески высокой смертности всегда будут находиться вне нашего контроля? А может, причина просто в том, что забывание является необходимым аспектом памяти как на личном, так и на коллективном уровне, и это тоже никогда не изменится, и мы снова и снова будем удивляться тому, чего следовало бы ожидать?

Не менее важным, чем забывание, является упрямство: несмотря на обещания нового и смелые начинания, старые схемы и подходы в конечном итоге берут верх, подготавливая почву для следующего раунда неудач. Тех читателей, кто в этом сомневается, я попрошу вспомнить свои ощущения во время финансового кризиса 2007–2008 гг. и непосредственно после него и сравнить их с посткризисным опытом. Кого в конечном итоге обвинили в том, что финансовая система едва не рухнула? Какие основные меры (исключая вливания новых денег) были приняты для реформирования сомнительных подходов и для устранения экономического неравенства?[639]

Если вернуться к примеру COVID-19, это упрямство означает, что никто никогда не будет отвечать за многочисленные стратегические просчеты, гарантировавшие неверное реагирование на пандемию еще до ее начала. Вне всякого сомнения, разного рода слушания, а также статьи экспертов предложат списки рекомендаций, но они будут проигнорированы и не окажут никакого влияния на глубоко укоренившиеся привычки. Принял ли мир какие-либо разумные меры после пандемий 1918–1919, 1958–1959, 1968–1969 и 2009 гг.? Правительства не обеспечили адекватный запас необходимых товаров для борьбы с будущей пандемией, и их реакция оказалась такой же непоследовательной — и беспорядочной, — как и раньше. Прибыль от массового выпуска товара в одном месте оказалась важнее менее уязвимого, но более дорогого децентрализованного производства. Люди снова стали летать по всему миру и покупать круизы в никуда, хотя трудно представить лучший инкубатор для вируса, чем судно с командой 3000 человек и 5000 пассажиров, в большинстве случаев немолодых и не отличающихся крепким здоровьем[640].

Это также означает, что нам снова и снова приходится учиться иметь дело с реалиями, которые находятся вне нашего контроля. COVID-19 послужит нам полезным напоминанием. Наибольшая смертность от пандемии отмечается в старших группах населения, и, как уже упоминалось, этот результат явно связан с нашими успехами в области увеличения продолжительности жизни[641]. Я, родившийся в 1943 г., могу причислить себя к десяткам миллионов людей, получивших выгоду от этой тенденции. Но невозможно усидеть на двух стульях: бо́льшая продолжительность жизни идет рука об руку с большей уязвимостью. Неудивительно, что заболевания, сопровождающие преклонный возраст, — от довольно распространенных гипертонии и диабета до редких форм рака и нарушений иммунитета — стали наилучшими предикторами высокой смертности от вируса[642].

Тем не менее пандемия не заставит нас — как и в 1968 или 2009 гг. — отказаться от мер по продлению жизни, а значит, останутся и опасения по поводу последствий таких шагов (в меньшей, но все же заметной степени эти последствия видны даже в периоды сезонного гриппа). Только в следующий раз риск будет значительно выше, потому что сочетание естественного старения и продления жизни значительно увеличит долю людей старше 65 лет. ООН прогнозирует, что к 2050 г. эта доля пожилых людей увеличится на 70 % и в богатых странах каждый четвертый житель перешагнет этот возраст[643]. Как в 2050 г. мы будем справляться с пандемией, которая может оказаться еще более заразной, чем COVID-19, когда в некоторых странах треть населения будет относиться к самой уязвимой категории?

Эти реалии опровергают любую идею общего, автоматического, неизбежного прогресса и постоянных улучшений, обещанных многими технооптимистами. Ни эволюция, ни история нашего вида никогда не были устремленной вверх стрелой. Не существует ни предопределенных траекторий, ни точных целей. Постоянно накапливающаяся масса наших знаний и способность контролировать все большее число переменных, влияющих на нашу жизнь (от производства продуктов питания, достаточных для того, чтобы накормить все население планеты, до высокоэффективной вакцинации, предотвращающей опасные инфекционные заболевания), снизили общий риск жизни, но не сделали многие экзистенциальные опасности более предсказуемыми или поддающимися корректировке.

В некоторых критичных случаях наш успех и наша способность избегать худших последствий были обусловлены настойчивостью, упорством и решимостью найти эффективные решения. В качестве примеров можно привести избавление от полиомиелита (разработкой эффективных вакцин), снижение риска пассажирских авиаперевозок (конструированием более надежных самолетов и введением более эффективных систем управления полетами), уничтожение пищевых патогенов (сочетанием должной обработки продуктов, охлаждения и личной гигиены), превращение детской лейкемии в болезнь с низким уровнем смертности (посредством химиотерапии и трансплантации стволовых клеток)[644]. В других случаях нам, вне всякого сомнения, повезло: мы на протяжении нескольких десятилетий избегали ядерной войны, вызванной ошибкой или случайностью (такое происходило несколько раз с 1950-х гг.), причем не только благодаря превентивным мерам безопасности, но и принятым решениям, которые могли быть другими[645]. Тем не менее нет никаких свидетельств того, что наша способность предотвратить неудачи неизменно усиливалась.

Как это ни прискорбно, яркими примерами таких неудач могут служить «Фукусима» и Boeing 737 MAX — масштабные катастрофы с далеко идущими последствиями. Почему Токийская энергетическая компания потеряла три реактора на своей атомной станции «Фукусима-дайити» в результате землетрясения и цунами 11 марта 2011 г.? Ведь всего в 15 километрах к югу от станции, на этом же побережье Тихого океана, точно такая же атомная электростанция, «Фукусима-дайни», осталась целой и невредимой? Последствия катастрофы на «Фукусима-дайити» ощутил весь мир, от Японии, которая лишилась 30 % мощностей производства электроэнергии, до Германии, решившей к 2021 г. остановить все действующие в стране реакторы, — а самое главное, усилилось недоверие людей к ядерному распаду как к источнику энергии[646].

И почему Boeing — компания, рискнувшая всем, приступая к разработке модели 747 в 1966 г. и выпустившая целое семейство успешных реактивных лайнеров (вплоть до 787 модели), — настаивала на постоянном совершенствовании модели 737 (выпущенной в 1964), сомнительной стратегии, которая привела к двум катастрофам?[647] Почему сразу же после первой аварии не был введен запрет на полеты этой модели, либо самой компанией, либо Федеральным управлением гражданской авиации? Последствия этих катастроф были масштабными: сначала запрет на полеты всех 737 MAX начиная с марта 2019 г., затем прекращение выпуска самолета и отмена новых заказов. В долгосрочном плане это повлияло на способность Boeing ввести в эксплуатацию новую модель, необходимую для замены устаревшего Boeing 757 (все три последствия усугубились сокращением международных авиаперелетов из-за эпидемии COVID).

Учитывая количество новых конструкций, структур, сложных процессов и интерактивных операций, такие ошибки, как с «Фукусимой» и Boeing 737 MAX, предотвратить невозможно, и в ближайшие десятилетия мы увидим другие (непредсказуемые) проявления этой реальности. Будущее — это повторение прошлого — сочетание достойных восхищения успехов и неизбежных (или тех, которых можно избежать) неудач. Но в будущем нас ждет и нечто новое — явно усиливающееся (хотя и не единогласное) убеждение, что из всех рисков, с которыми мы сталкиваемся, самых срочных и эффективных мер требует глобальное изменение климата. И есть две главные причины, почему реализовать это сочетание скорости и эффективности будет гораздо труднее, чем предполагалось.

Беспрецедентное упорство, отложенная польза

Решение этой задачи впервые в истории потребует поистине глобальной, а также очень серьезной и продолжительной целенаправленной политики. Вывод о том, что мы сможем добиться декарбонизации — в ближайшее время, эффективно и в требуемых масштабах, — противоречит всему прошлому опыту. Первая конференция по климату под эгидой ООН состоялась в 1992 г., и за прошедшие десятилетия мы видели несколько международных мероприятий и бесчисленное количество оценок и исследований, но по прошествии почти 30 лет у нас все еще нет не только международного соглашения, обязывающего сократить ежегодный выброс парниковых газов, но и перспективы его скорого принятия.

Эффективными могут быть только совместные усилия в мировом масштабе. Это не значит, что 200 государств должны поставить свою подпись под договором: общая эмиссия 50 маленьких государств меньше, чем ошибка в подсчете эмиссии парниковых газов пяти ведущих по этому показателю стран. Никакой реальный прогресс невозможен, пока хотя бы эти пять стран, на которые приходится 80 % всех выбросов, не согласятся на четкие и неукоснительно исполняющиеся обязательства. Но до таких согласованных действий в масштабе всей планеты нам еще очень далеко[648]. Вспомните, что широко разрекламированное Парижское соглашение не устанавливало конкретные цели по снижению выбросов для самых крупных их производителей и что его неисполняемые обязательства ничего не уменьшают, — наоборот, в результате эмиссия парниковых газов к 2050 г. увеличилась бы на 50 %!

Более того, любая эффективная целенаправленная политика обойдется недешево, а желаемый результат (если не полное прекращение, то хотя бы существенное уменьшение эмиссии парниковых газов) будет достигнут только через два поколения, а ждать убедительных доказательств пользы даже значительных успехов, превышающих любые реалистичные прогнозы, придется не один десяток лет[649]. Здесь возникает чрезвычайно сложная проблема межпоколенческой справедливости — то есть наша вечная склонность обесценивать будущее[650].

Настоящее мы ценим больше, чем будущее, и, соответственно, готовы больше за него платить. 30-летний альпинист согласен выложить 60 000 долларов за разрешение, оборудование, шерп, кислород и все остальное, чтобы взойти на Эверест в следующем году. Но он потребует большую скидку — подумав о таких очевидных неопределенностях, как свое здоровье, стабильность непальского правительства, вероятность сильных землетрясений в Гималаях, после которых любая экспедиция будет невозможной, и вероятность закрытия доступа, — за покупку обещания подняться на вершину в 2050 г. Эта универсальная склонность обесценивать будущее особенно важна при рассмотрении таких сложных и дорогостоящих проектов, как сокращение выбросов углерода, чтобы смягчить глобальное изменение климата, потому что это не сулит никаких заметных экономических выгод поколению людей, которые начнут реализацию этого затратного проекта. Парниковые газы остаются в атмосфере достаточно долго (CO_2 — до 200 лет), и даже при самых серьезных усилиях по сокращению их выбросов однозначных признаков успеха — первого заметного снижения средней температуры у поверхности Земли — придется ждать несколько десятилетий[651].

Совершенно очевидно, что температура будет продолжать повышаться еще 25–35 лет после начала масштабной программы глобальной декарбонизации, и это станет серьезным препятствием для поддержания таких суровых мер. Но в настоящее время в мире нет соглашений, которые обязывали бы начать такую программу в течение нескольких лет, и поэтому как переломный момент, так и заметное снижение температуры отодвигаются еще дальше в будущее. Стандартная климато-экономическая модель показывает, что переломный год (когда оптимальная политика начнет приносить экономическую выгоду) для мер уменьшения ущерба, внедряемых в начале 2020 г., наступит приблизительно в 2080 г.

Если средняя ожидаемая продолжительность жизни останется на том же уровне (72 года в 2020 г.), то поколение, рожденное в середине XXI в., станет первым, которое почувствует кумулятивный эффект политики противодействия изменению климата[652]. Готовы ли молодые граждане богатых стран отказаться от сегодняшних выгод ради будущих? Захотят ли они придерживаться этой политики на протяжении полувека, несмотря на то что бедные страны с растущим населением ради своего выживания будут все больше опираться на ископаемый углерод? И захотят ли присоединиться к ним те, кому сегодня 40 или 50 лет, — без всякой надежды увидеть результат?

Последняя пандемия послужила нам очередным напоминанием, что один из лучших способов минимизировать последствия всемирных проблем — иметь набор приоритетов и базовых мер для борьбы с такими проблемами. Но пандемия с ее несогласованными и нестандартизированными мерами как на государственном, так и на международном уровне также показала, насколько сложно кодифицировать подобные принципы и строго следовать рекомендациям. Неудачи в противодействии кризисам являются дорогостоящей и убедительной иллюстрацией нашей постоянной неспособности понять основы, позаботиться о главном. Читатели этой книги уже, наверное, понимают, что этот (краткий) список должен включать обеспечение основными продуктами питания, энергией и материалами — по возможности с минимальным ущербом для окружающей среды и при условии реалистичной оценки мер, которые мы можем принять для борьбы с глобальным потеплением. Не слишком радостная перспектива, и ее успех не гарантирован — как и неудача.

Агностический подход к отдаленному будущему предполагает честность: мы должны признать ограниченность своих знаний, проявлять скромность в оценке всех планетарных проблем и понимать, что успехи, трудности и неудачи были и будут неотъемлемой частью нашего развития и что не может быть никакой уверенности и в конечном успехе (как его ни определять), и в достижении любой сингулярности, — но, если мы будем разумно и настойчиво применять накопленные знания, конец света наступит не скоро. Будущее родится из наших успехов и неудач, и, если даже мы окажемся достаточно умны (и удачливы), чтобы предсказать некоторые его формы и черты, оно все равно останется туманным, даже если пытаться заглянуть вперед на одно поколение.

Черновик этой заключительной главы был написан 8 мая 2020 г., в 75-ю годовщину окончания Второй мировой войны в Европе. Попробуем представить, что в тот весенний день в середине XX в. маленькая группа людей, обладающая всеми имеющимися на тот момент знаниями, собралась для того, чтобы предсказать, каким будет мир в 2020 г. Зная о новейших достижениях в самых разных областях, от техники (газовые турбины, ядерные реакторы, электронные компьютеры, ракеты) до наук о жизни (антибиотики, пестициды, гербициды, вакцины), они могли верно указать некоторые зарождающиеся тенденции, например массовую автомобилизацию, доступные межконтинентальные перелеты, вычислительные машины, повышение урожайности, увеличение продолжительности жизни.

Но они не смогли бы описать достижения, сложности и нюансы мира, который мы создали нашими успехами и неудачами за прошедшие 75 лет. Чтобы лучше понять это, рассмотрим отдельные страны. В 1945 г. японские города с деревянными постройками были практически уничтожены (за исключением Киото). В Европе царила послевоенная неразбериха, и вскоре ее ожидал раскол холодной войны. Советский Союз победил, но огромной ценой и оставался под безжалостной властью Сталина. США стали сверхдержавой, на которую приходилась половина мирового ВВП. Китай был очень беден и снова стоял на пороге гражданской войны. Кто мог бы предсказать для каждой из этих стран траектории взлетов и падений (Япония), вновь обретенного процветания, единства и нового раскола (Европа), агрессивной уверенности («Мы вас похороним!») и распада (СССР), промахов, неудач, растраченных понапрасну достижений и нереализованных возможностей (США) и страданий, невиданного в мире голода, медленного восстановления и быстрого подъема до сомнительных высот (Китай)?

В 1945 г. никто не мог представить, что население мира, увеличившееся на 5 миллиардов человек, будет питаться лучше, чем когда-либо, — даже несмотря на то, что теряет все большую часть произведенных продуктов питания. Никто не мог предсказать, что мир избавится от многих инфекционных заболеваний (в частности, от полиомиелита полностью и от туберкулеза в развитых странах), но не сможет остановить рост экономического неравенства даже в самых богатых странах, что мир станет более чистым и здоровым и одновременно более загрязненным (по-новому, от пластика в океане до тяжелых металлов в почве), а также более опасным вследствие непрерывного разрушения биосферы, что мир наполнится мгновенной и бесплатной информацией, но платить за это придется массовой дезинформацией, ложью и предосудительными заявлениями.

Сегодня у нас нет никаких оснований считать, что мы сумеем лучше предсказать масштаб технических достижений (если, конечно, вы не верите в скорый приход сингулярности), событий, которые повлияют на развитие государств, и решений (или их прискорбного отсутствия), которые определят судьбу нашей цивилизации в следующие 75 лет. Несмотря на всеобщую озабоченность неизбежными последствиями глобального потепления и потребность в быстрой декарбонизации, большое количество неопределенностей не позволяют нарисовать траекторию развития человечества до конца XXI в.

Экстремальные прогнозы предлагают самые разные варианты: что будет с населением мира в 2100 г., увеличится ли оно до 15 миллиардов человек (почти удвоится по сравнению с 2020 г.), или уменьшится до 4,8 миллиарда, потеряв почти половину сегодняшней численности, причем население Китая сократится на 48 %?[653] Промежуточные варианты прогноза дают достаточно узкий диапазон, от 8,8 до 10,9 миллиарда человек. Но разница в 2 миллиарда довольно существенна, и эти сравнения показывают, что даже грубые прогнозы численности населения существенно расходятся всего лишь через одно поколение. Совершенно очевидно, что, даже если прогнозы касаются только продолжительности жизни в богатых странах, их экстремальные значения покажут две разные траектории экономического, социального и экологического развития. Первый и второй черновики этой книги были написаны во время первой и второй волны COVID-19, и поэтому вполне разумно задаться вопросом, какими будут новые пандемии, с которыми мы столкнемся в XXI в. (учитывая их частоту после 1900 г. — 1918, 1957, 1968, 2009, 2020 гг., — можно ожидать как минимум две или три до конца столетия): столь же, куда менее или куда более вирулентными, чем в 2020 г.? Эти фундаментальные неопределенности составляют суть человеческой жизни, ограничивая нашу возможность действовать предусмотрительно.

Как уже отмечалось в первой главе, я не оптимист и не пессимист, а ученый. И я не ставил перед собой цель объяснить, как на самом деле функционирует наш мир.

Реалистичный взгляд на наше прошлое, настоящее и неопределенное будущее — это лучший подход к неизвестности, которая ждет нас впереди. Нам не дано знать подробностей, но общая перспектива очевидна: сочетание успехов и неудач, кажущихся непреодолимыми трудностей и граничащих с чудом достижений. Будущее, как и всегда, не предопределено. Результат зависит от наших действий.

Приложение

Числа

Порядки величин

Время летит, организмы растут, вещи меняются. В художественной литературе эти неумолимые процессы и результаты почти всегда описываются в качественных терминах. В волшебных сказках это «давным-давно» (время), «прекрасный» (принцесса) и «уродливый» (людоед), «смелый» (принц) или «робкий» (мышь). Числа используются только для указания количества, как дополнительный инструмент сюжета, и чаще всего это число три: три брата, три желания, три поросенка… Не слишком отличается от сказок и современная литература. У Хемингуэя леди Брет Эшли «чертовски красива», но мы так и не узнаем, какого она роста, а Фицджеральд описывает Гэтсби как «джентльмена моего возраста» — но возраст так и останется неизвестным, как и размеры его богатства. Только точное время встречается относительно часто — как правило, в первой фразе произведения. Например: «Часы на бирже только что пробили одиннадцать…» — в романе Золя «Деньги»; «Это было в то воскресенье, ровно в полдень…» — у Фолкнера в «Осквернителе праха»; или: «В пять часов утра…» — у А. И. Солженицына в рассказе «Один день Ивана Денисовича».

Современный мир, наоборот, изобилует цифрами. В новых волшебных сказках, историях о невероятных миллиардерах неизменно упоминается сумма на их счете, а репортажи о трагедиях, таких как крушение парома или очередное массовое убийство, обязательно включают точное число жертв. Ежедневный подсчет числа смертей по странам и во всем мире — неизбежный признак пандемии 2020 г. В нашем новом количественном мире люди измеряют число «друзей» (в Facebook[654]), количество шагов в день (в приложении Fitbit) и разумность своих инвестиций (по превышению среднего индекса NASDAQ). Количественная оценка стала вездесущей, но ее качество зачастую сомнительно, и полученный результат может быть очень разным, от точных и подлежащих проверке измерений до небрежных допущений и неосторожных оценок. К сожалению, лишь немногие из тех, кто видит, повторяет и использует эти цифры, задумываются об их происхождении, и еще меньше тех, кто рассматривает их в контексте. Но даже самые точные современные цифры — которые могут адекватно отражать сложную реальность — зачастую трудно осознать, поскольку они представляют величины слишком большие или слишком маленькие для интуитивного понимания.

Поэтому их легко неправильно интерпретировать и использовать. Даже у дошкольников есть мысленная модель представления величины, которая служит основой «арифметического мышления», и эта способность усиливается обучением[655]. Конечно, эта модель является приблизительной и перестает работать, когда порядок чисел увеличивается до тысяч, миллионов и миллиардов. В таких случаях удобно оперировать порядком величин. Представьте его просто как количество цифр, следующих за первой цифрой целого числа, или количество цифр после запятой в десятичной дроби. Число 7 состоит всего из одной цифры (а у числа 3,5 нет никакой дополнительной цифры между первой цифрой и десятичной запятой). На логарифмической шкале с основанием 10 (десятичной) это дает множитель 10^0. Любое число от 1 до 10 будет иметь множитель 10^0. 10 можно записать как 10^1, а 20 как 2 × 10^1. Преимущества такого представления становятся очевидными по мере увеличения чисел. 10-кратные скачки дают нам возможность считать в сотнях (10^2), затем в тысячах (10^3), в десятках тысяч (10^4), сотнях тысяч (10^5) и миллионах (10^6).

Дальше мы заходим в области, где в порядках чисел легко ошибиться: состояние некоторых богатых семей (основателей и владельцев компаний, удачливых наследников) ежегодно увеличивается на десятки (10^7) или сотни (10^8) миллионов долларов, в 2020 г. в мире насчитывалось около 2100 миллиардеров (10^9), а самые богатые из них теперь стоят больше 100 миллиардов, или 10^11 долларов[656]. По сравнению с рваной одеждой и стоптанными туфлями нищего иммигранта из Африки, цена которым несколько долларов, разрыв в стоимости имущества составляет 10 порядков.

Эта разница настолько велика, что ей невозможно найти эквивалент среди характеристик у двух самых главных классов сухопутных животных: птиц и млекопитающих. Разница в массе тела между самым маленьким и самым большим млекопитающим (карликовая многозубка весит 10^0 граммов, а африканский слон — 10^6 граммов) составляет «всего» шесть порядков величины. Разница между размахом крыльев самой маленькой и самой большой летающей птицы (3 сантиметра у колибри-пчелки и 320 сантиметров у андского кондора) — всего три порядка величины[657]. Совершенно очевидно, что некоторые люди значительно превзошли естественную эволюцию в отделении себя от толпы.

Существует более простой способ указания порядка величины, чем произнесение полного названия или запись в виде экспоненты или десятичного логарифма. Эти множители очень часто используются и в научных исследованиях, и в инженерных расчетах, и поэтому они получили греческие имена, которые используются в качестве префикса. Эти имена есть у первых трех порядков — дека для 10^1, гекто для 10^2, кило для 10^3 — и затем через каждые три порядка величины: мега для 10^6, гига для 10^9 и так далее, вплоть до иотта для 10^24, самого большого на сегодняшний день порядка величины. В приведенной ниже таблице указаны все эти названия и соответствующие им величины.

Множители в Международной системе единиц, встречающиеся в тексте

Еще один способ проиллюстрировать беспрецедентный диапазон порядков величин, позволяющий функционировать современному обществу, — сравнить их с величинами, использовавшимися в традиционных обществах. Достаточно двух примеров. В доиндустриальном мире скорости перемещения по земле отличались всего лишь в два раза, от медленной ходьбы (4 км/ч) до поездки в запряженной лошадьми карете (8 км/ч) для тех, кто мог заплатить за место (нередко это была жесткая деревянная скамья). В наше время скорости отличаются на два порядка, от 4 км/ч для медленной ходьбы до 900 км/ч для реактивного самолета.

А мощность наилучшего первичного двигателя (организма или машины, вырабатывающих кинетическую энергию), которым мог управлять человек в доиндустриальную эру, лошади-тяжеловоза, не превышала 750 ватт[658]. В настоящее время миллионы людей управляют автомобилями мощностью от 100 до 300 киловатт — в 400 раз больше, чем у лошади, — а пилот широкофюзеляжного авиалайнера в крейсерском режиме имеет в своем распоряжении около 100 мегаватт (эквивалент 130 000 лошадей). Разница слишком велика, чтобы ощутить ее непосредственно или интуитивно: понимание современного мира требует внимательного отношения к порядкам величин!

Благодарности

Я благодарю Коннора Брауна, моего лондонского издателя, за еще один шанс написать книгу, охватывающую широкий круг вопросов, и своего сына Дэвида (сотрудника Онкологического института Онтарио), который был ее первым читателем и критиком.

Примечания

1

Точную дату этого события определить невозможно — от 3,7 до 2,5 миллиарда лет назад. Cardona T. Thinking twice about the evolution of photosynthesis // Open Biology. 2019. 9/3.180246.

2

Herrero A. and Flores E. (eds.). The Cyanobacteria: Molecular Biology, Genomics and Evolution. Wymondham: Caister Academic Press, 2008.

3

Droser M. L. and Gehling J. G. The advent of animals: The view from the Ediacaran // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2015. 112/16. P. 4865–4870.

4

Bell G. The Evolution of Life. Oxford: Oxford University Press, 2015.

5

Stanford C. Upright: The Evolutionary Key to Becoming Human. Boston: Houghton Mifflin Harcourt, 2003.

6

Мы точно не знаем, когда люди начали сознательно использовать огонь, но первые свидетельства этого датируются периодом, отстоящим от нас как минимум на 800 000 лет: Goren-Inbar N. et al. Evidence of hominin control of fire at Gesher Benot Ya’aqov, Israel. Science. 304/5671 (2004). P. 725–727.

7

Рэнгем утверждает, что тепловая обработка пищи была одним из главных достижений эволюции: Wrangham R. Catching Fire: How Cooking Made Us Human. N. Y.: Basic Books, 2009. (Рэнгем Р. Зажечь огонь: Как кулинария сделала нас людьми. М.: Corpus, 2012.)

8

Одомашнивание разных видов растений происходило независимо в разных регионах Старого и Нового Света, но самый первый кластер возник на Ближнем Востоке: Zeder M. The origins of agriculture in the Near East // Current Anthropology. 52. Supplement 4 (2011). S 221–S 235.

9

В качестве тягловых животных используются быки, азиатские буйволы, яки, лошади, мулы, ослы, верблюды, ламы, слоны, а также (реже) северные олени, овцы, козы и собаки. Для верховой езды кроме лошадиных (лошади, ослы, мулы) используются только верблюды, яки и слоны.

10

Эволюция этих механизмов прослежена в: Smil V. Energy and Civilization: A History. Cambridge, MA: MIT Press, 2017. P. 146–163. (Смил В. Энергия и цивилизация / Пер. с англ. Д. Л. Казакова. М.: Бомбора, 2020.)

11

Warde P. Energy Consumption in England and Wales, 1560–2004. Naples: Consiglio Nazionale delle Ricerche, 2007.

12

Историю английской и британской угольной отрасли см. в: Nef J. U. The Rise of the British Coal Industry. L.: G. Routledge, 1932; Flinn M. W. et al. History of the British Coal Industry. 5 vols. Oxford: Oxford University Press, 1984–1993.

13

Stuart R. Descriptive History of the Steam Engine. L.: Wittaker, Treacher and Arnot, 1829.

14

Hills R. L. Power from Steam: A History of the Stationary Steam Engine. Cambridge: Cambridge University Press. 1989. P. 70; Kanefsky J. and Robey J. Steam engines in 18th-century Britain: A quantitative assessment // Technology and Culture. 1980. 21. P. 161–186.

15

Эти расчеты в высшей степени приблизительны; мы знаем общую численность рабочей силы и тягловых животных, но нам все равно приходится делать допущения об их средней мощности и общей продолжительности рабочего времени.

16

В цифрах: менее 0,5 ЭДж в 1800 г., рост почти до 22 ЭДж в 1900 г. и почти до 350 ЭДж в 2000 г., прогнозируется до 525 ЭДж в 2020 г. Более подробно о преобразовании энергии в глобальном масштабе и по странам см.: Smil V. Energy Transitions: Global and National Perspectives. Santa Barbara, CA: Praeger, 2017.

17

Совокупный индекс изменения эффективности использования энергии основан на вычислениях, выполненных мной для книги: Smil. Energy and Civilization. P. 297–301. Общую эффективность преобразования энергии см. диаграммы Сэнки для энергетических потоков в мире (https://www.iea.org/sankey) и в отдельных странах; для США см.: https://flowcharts.llnl.gov/content/assets/images/energy/us/Energy_US_2019.png

18

Данные для этих подсчетов можно найти в отчете ООН «Ежегодник статистики энергетики» (Energy Statistics Yearbook): https://unstats.un.org/unsd/energystats/pubs/yearbook/; и в статистическом обзоре компании BP: https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statisticalreview-of-world-energy/downloads.html

19

Boltzmann L. Der zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie (лекция, прочитанная на Торжественном собрании Имперской академии наук 29 мая 1886 г.). См. также: Schuster P. Boltzmann and evolution: Some basic questions of biology seen with atomistic glasses // Gallavotti G. et al., eds. Boltzmann’s Legacy. Zurich: European Mathematical Society, 2008. P. 1–26.

20

Schrödinger E. What Is Life? Cambridge: Cambridge University Press, 1944. P. 71. Шрёдингер Э. Что такое жизнь? / Пер. с англ. А. Малиновского. М.: Римис, 2015.

21

Lotka A. J. Natural selection as a physical principle // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1922. 8/6. P. 151–154.

22

Odum H. T. Environment, Power, and Society. N. Y.: Wiley Interscience, 1971. P. 27.

23

Ayres R. Gaps in mainstream economics: Energy, growth, and sustainability // Shmelev S., ed. Green Economy Reader: Lectures in Ecological Economics and Sustainability. Berlin: Springer, 2017. P. 40. См. также: Ayres R. Energy, Complexity and Wealth Maximization. Cham: Springer, 2016.

24

Smil. Energy and Civilization. P. 1.

25

Ayres. Gaps in mainstream economics. P. 4.

26

История идеи энергии подробно описана в: Coopersmith J. Energy: The Subtle Concept. Oxford: Oxford University Press, 2015.

27

Westfall R. S. Force in Newton’s Physics: The Science of Dynamics in the Seventeenth Century. N. Y.: Elsevier, 1971.

28

Smith C. The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. Chicago: University of Chicago Press, 1998; Cardwell D. S. L. From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age. L.: Heinemann Educational, 1971.

29

Maxwell J. C. Theory of Heat. L.: Longmans, Green, and Company, 1872. P. 101. (Максвелл Дж. К. Теория теплоты. СПб., 1888.)

30

Feynman R. The Feynman Lectures on Physics. Redwood City, CA: Addison-Wesley, 1988. Vol. 4. P. 2. (Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. Современная наука о природе / Пер. с англ. А. Ефремова, Г. Копылова, О. Хрусталева. М.: AST Publishers, 2019.)

31

Существует множество книг, знакомящих с основами термодинамики, но среди них выделяется одна: Sherwin K. Introduction to Thermodynamics. Dordrecht: Springer Netherlands, 1993.

32

Friedman N. U. S. Submarines Since 1945: An Illustrated Design History. Annapolis, MD: US Naval Institute, 2018.

33

Коэффициент использования вычисляется как отношение реального производства к максимально возможному для данного устройства. Например, большая ветряная турбина мощностью 5 МВт при непрерывной работе в течение всего дня выработает 120 МВт электроэнергии; если в реальности она выдает только 30 МВт, значит, ее коэффициент использования составляет 25 %. Средние годовые коэффициенты использования в США в 2019 г.: 21 % для солнечных панелей, 35 % для ветряных турбин, 39 % для гидроэлектростанций и 94 % для атомных станций: Table 6.07. B. Capacity Factors for Utility Scale Generators Primarily Using Non-Fossil Fuels // https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.php?t=epmt_6_07_b. Низкий коэффициент использования солнечных панелей в Германии не должен вызывать удивление: и в Берлине, и в Мюнхене количество солнечных дней в году меньше, чем в Сиэтле!

34

Церковная свеча весом около 50 г, с плотностью энергии парафина 42 кДж/г содержит 2,1 МДж (50 × 42 000) химической энергии, а ее средняя мощность при 15-часовом горении составит почти 40 Вт (как у тусклой электрической лампочки). Но в обоих случаях лишь малая часть общей энергии преобразуется в свет: меньше 2 % для современной лампы накаливания и всего 0,02 % для парафиновой свечи. Вес свечи и время горения см.: https://www.candlewarehouse.ie/shopcontent.asp?type=burn-times; световая эффективность см.: https://web.archive.org/web/20120423123823/http://www.ccri.edu/physics/keefe/light.htm

35

Расчет основного обмена веществ: Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation, Human Energy Requirements. Rome: FAO, 2001. P. 37, http://www.fao.org/3/a-y5686e.pdf

36

Engineering Toolbox. Fossil and Alternative Fuels — Energy Content (2020), https://www.engineeringtoolbox.com/fossilfuels-energy-content-d_1298.html

37

Smil V. Oil: A Beginner’s Guide. L.: Oneworld, 2017; Maugeri L. The Age of Oil: The Mythology, History, and Future of the World’s Most Controversial Resource. Westport, CT: Praeger Publishers, 2006.

38

Mang T., ed. Encyclopedia of Lubricants and Lubrication. Berlin: Springer, 2014.

39

Asphalt Institute. The Asphalt Handbook. Lexington, KY: Asphalt Institute, 2007.

40

International Energy Agency. The Future of Petrochemicals. Paris: IEA, 2018.

41

Thuro C. M. V. Oil Lamps: The Kerosene Era in North America. N. Y.: Wallace-Homestead Book Company, 1983.

42

Li G. World Atlas of Oil and Gas Basins. Chichester: Wiley-Blackwell, 2011; Howard R. The Oil Hunters: Exploration and Espionage in the Middle East. L.: Hambledon Continuum, 2008.

43

Aguilera R. F. and Radetzki M. The Price of Oil. Cambridge: Cambridge University Press, 2015; Cordesman A. H. and Al-Rodhan K. R. The Global Oil Market: Risks and Uncertainties. Washington, DC: CSIS Press, 2006.

44

В начале 1930-х гг. средний расход бензина американских машин составлял 16 миль на галлон (15 л на 100 км); на протяжении четырех десятилетий этот показатель медленно ухудшался до 13,4 мили на галлон (17,7 л на 100 км) в 1973 г. Новые стандарты «Закона о среднем расходе топлива автомобилями, выпускаемыми корпорацией» (CAFE) удвоили его до 27,5 мили на галлон (8,55 л на 100 км) в 1985 г., но последующее снижение нефтяных цен затормозило прогресс вплоть до 2010 г.: Smil V. Transforming the Twentieth Century. N. Y.: Oxford University Press, 2006. P. 203–208.

45

Подробную статистику производства и потребления энергии можно найти в отчете ООН «Ежегодник статистики энергетики» (Energy Statistics Yearbook) и статистическом обзоре компании BP, Statistical Review of World Energy.

46

Ghanem S. M. OPEC: The Rise and Fall of an Exclusive Club. L.: Routledge, 2016; Smil V. Energy Food Environment. Oxford: Oxford University Press, 1987. P. 37–60.

47

Buchan J. Days of God: The Revolution in Iran and Its Consequences. N. Y.: Simon & Schuster, 2013; Maloney S. The Iranian Revolution at Forty. Washington, DC: Brookings Institution Press, 2020.

48

Первыми сократили потребление энергоемкие производства (металлургия, химический синтез), успех стандартов американского «Закона о среднем расходе топлива» уже отмечался выше (см. примеч. 44), а почти все производство электроэнергии, основанное на сжигании сырой нефти или мазута, перешло на уголь или природный газ.

49

Доля сырой нефти после 1980 г. вычислялась по цифрам потребления в British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

50

Feynman R. The Feynman Lectures on Physics. Redwood City, CA: Addison-Wesley, 1988. Vol. 1. P. 4–6.

51

Эти ограничения затрагивают все большую часть населения мира — с 2007 г. больше половины людей живут в городах, а к 2025 г. 10 % населения сосредоточится в мегаполисах.

52

Bowers B. Lengthening the Day: A History of Lighting. Oxford: Oxford University Press, 1988.

53

Smil V. Luminous efficacy // IEEE Spectrum. April 2019. P. 22.

54

Впервые маленькие электродвигатели переменного тока начали применяться в США в 1880-х гг., а в 1890-х было продано почти 100 000 маленьких вентиляторов с 125-ваттным двигателем. См.: Hunter L. C. and Bryant L. A History of Industrial Power in the United States, 1780–1930. Vol. 3: The Transmission of Power. Cambridge, MA: MIT Press, 1991. P. 202.

55

Schurr S. H. Energy use, technological change, and productive efficiency // Annual Review of Energy. 1984. 9. P. 409–425.

56

Различают два вида вибромоторов — роторный с эксцентриком и линейный. Самыми тонкими (тоньше 1,8 мм) в настоящее время являются вибромоторы монетного типа (https://www.vibrationmotors.com/vibration-motor-product-guide/cell-phone-vibration-motor). С учетом глобальных продаж смартфонов — 1,37 миллиарда в 2019 г. (https://www.canalys.com/newsroom/canalys-global-smartphone-market-q4–2019) — ни один электродвигатель в мире не выпускается в таких количествах.

57

Французские поезда TGV имеют два локомотива общей мощностью 8,8–9,6 Мвт. В Японии в составе «Синкасэн» серии N 700 14 из 16 вагонов оснащены электродвигателями общей мощностью 17 Мвт: http://www.railway-research.org/IMG/pdf/r.1.3.3.3.pdf

58

В дорогих автомобилях общая масса этих маленьких электрических сервомоторов может достигать 40 кг: Ombach G. Challenges and References and Notes 241 requirements for high volume production of electric motors // SAE (2017), http://www.sae.org/events/training/symposia/emotor/presentations/2011/GrzegorzOmbach.pdf

59

Более подробно об электродвигателях в кухонных приборах см.: Johnson Electric. Custom motor drives for food processors (2020), https://www.johnsonelectric.com/en/features/custom-motor-drives-forfood-processors

60

Ярким примером таких повышенных требований может служить Мехико: воду из главного источника, реки Куцамала, удовлетворяющего около двух третей потребности города, приходится поднимать на высоту более 1 км; для суммарной перекачки более 300 миллионов кубических метров в год требуется потенциальной энергии более 3 ПДж, эквивалент почти 80 000 тонн дизельного топлива. См.: Salazar R. et al. Energy and environmental costs related to water supply in Mexico City // Water Supply. 2012. 12. P. 768–772.

61

Это относительно небольшие электродвигатели (мощностью 190–370 Вт), причем даже самый большой из них уступает по мощности маленькому кухонному комбайну (400–500 Вт). Перекачивать воздух гораздо легче, чем резать или месить тесто.

62

Ранняя история электричества рассказывается в: Figuier L. Les nouvelles conquêtes de la science: L’électricité. Paris: Manoir Flammarion, 1888; Gay A. and Yeaman C. H. Central Station Electricity Supply. L.: Whittaker & Company, 1906; MacLaren M. The Rise of the Electrical Industry During the Nineteenth Century. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1943; Smil V. Creating the Twentieth Century. P. 32–97.

63

Даже в США эта доля лишь немногим больше. В 2019 г. для выработки электричества использовалось 27,5 % всего ископаемого топлива (примерно поровну разделенного между углем и природным газом; на жидкое топливо приходилась ничтожно малая часть): https://flowcharts.llnl.gov/content/assets/images/energy/us/Energy_US_2019.png

64

International Commission on Large Dams, World Register of Dams. Paris: ICOLD, 2020.

65

International Atomic Energy Agency, The Database of Nuclear Power Reactors. Vienna: IAEA, 2020. https://pris.iaea.org/pris/

66

Данные из British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

67

Расписание движения токийского метро (2020 г.), https://www.tokyometro.jp/lang_en/station/tokyo/timetable/marunouchi/a/index.html

68

Обширная коллекция ночных спутниковых снимков доступна на https://earthobservatory.nasa.gov/images/event/79869/earth-atnight

69

Electric Power Research Institute, Metrics for Micro Grid: Reliability and Power Quality (Palo Alto, CA: EPRI, 2016), http://integratedgrid.com/wp-content/uploads/2017/01/4-Key-Microgrid-ReliabilityPQ-metrics.pdf

70

В периоды высокой смертности от COVID-19 проблем с электроснабжением не было, но в некоторых городах не хватало мест в моргах и пришлось использовать грузовые автомобили-рефрижераторы. Холодильные установки моргов — еще один критически важный сектор, зависящий от электродвигателей: https://www.fiocchetti.it/en/prodotti.asp?id=7

71

Эта концепция предполагает невозможность избавиться от всей антропогенной эмиссии CO_2, но совершенно непонятно, насколько эффективным будет прямое изъятие углекислого газа из воздуха, а также масштаб и затраты на этот процесс. Некоторые варианты я рассмотрю в заключительной главе книги.

72

Конференция ООН по изменению климата «Менее чем за год число организаций, взявших на себя обязательства по достижению нетто-нулевых выбросов, увеличилось вдвое» (сентябрь 2020): https://unfccc.int/news/commitments-to-net-zero-double-in-less-than-a-year. См. также Climate Action Tracker https://climateactiontracker.org/countries/

73

Датское энергетическое агентство, Годовая энергетическая статистика. The Danish Energy Agency Annual Energy Statistics (2020). https://ens.dk/en/our-services/statistics-data-key-figures-and-energy-maps/annual-and-monthly-statistics

74

Данные о выработке электроэнергии в Германии: Bundesverband der Energie-und Wasserwirtschaft, Kraftwerkspark в Deutschland (2018). https://www.bdew.de/energie/kraftwerksparkdeutschland-gesamtfoliensatz/; VGB, Stromerzeugung 2018/2019, https://www.vgb.org/daten_stromerzeugung.html?dfid=93254

75

Компания Clean Line Energy, планировавшая пять крупных проектов электропередачи в США, закрылась в 2019 г., а компания Plains & Eastern Clean Line, которая в 2020 г. должна была стать основой для обновленной американской сети электропередачи (заявление о воздействии на окружающую среду было оформлено в 2014 г.), получила отказ от Министерства энергетики США, и эта сеть может быть создана не раньше 2030 г.

76

Troja N. and Law S. Let’s get flexible — Pumped storage and the future of power systems // IHA website (September 2020). В 2019 г. компания Florida Power and Light объявила о начале крупнейшего в мире проекта хранения энергии с помощью аккумуляторных батарей Manatee мощностью 900 Мвт, завершение которого было запланировано на 2021 г. Но крупнейшая гидроаккумулирующая электростанция (Bath County в США) имеет мощность 24 Гвт, то есть в 27 раз больше. Общая мощность гидроаккумулирующих систем в 2019 г. составляла 9 ТВт, а систем на аккумуляторных батареях приблизительно 7 ГВт — в 1300 раз меньше.

77

Для мегаполиса с населением 20 миллионов человек мощность хранилища электроэнергии должна быть не меньше 300 ГВт — в 300 раз больше, чем мощность крупнейшей системы аккумуляторных батарей во Флориде.

78

Европейская комиссия, Going Climate-Neutral by 2050. Brussels: European Commission, 2020.

79

В 2019 г. плотность энергии литий-ионных аккумуляторов в наиболее популярных электромобилях составляла около 250 Вт/кг: Bower G. Tesla Model 3 2170 Energy Density Compared to Bolt, Model S 1009D // InsideEVs/ (February 2019), https://insideevs.com/news/342679/tesla-model-3-2170-energydensity-compared-to-bolt-model-s-p100d/

80

В январе 2020 г. самыми длинными регулярными маршрутами были Ньюарк — Сингапур (9534 км), Окленд — Доха и Перт — Лондон, первый из которых занимал 18 часов: Pallini T. The 10 longest routes flown by airlines in 2019 // Business Insider. 2020. April. https://www.businessinsider.com/top-10-longest-flight-routes-in-theworld-2020-4

81

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Energiedaten: Gesamtausgabe. Berlin: BWE, 2019.

82

The Energy Data and Modelling Center, Handbook of Japan’s & World Energy & Economic Statistics. Tokyo: EDMC, 2019.

83

Данные потребления из British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

84

Международное энергетическое агентство, World Energy Outlook 2020. Paris: IEA, 2020. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2020

85

Smil V. What we need to know about the pace of decarbonization. Substantia 3/2, supplement I (2019). P. 13–28; Smil V. Energy (r)evolutions take time // World Energy. 2019. 44. P. 10–14. Другую точку зрения см. в: Energy Transitions Commission, Mission Possible: Reaching Net-Zero Carbon Emissions from Harder-toAbate Sectors by Mid-Century (2018). http://www.energy-transitions.org/sites/default/files/ETC_MissionPossible_FullReport.pdf

86

Pobiner B. L. New actualistic data on the ecology and energetics of hominin scavenging opportunities // Journal of Human Evolution. 2015. 80. P. 1–16; Blumenschine R. J. and Cavallo J. A. Scavenging and human evolution // Scientific American. 1992. 267/4. P. 90–95.

87

Smil V. Energy and Civilization: A History. Cambridge, MA: MIT Press 2018. P. 28–40.

88

Butzer K. W. Early Hydraulic Civilization in Egypt. Chicago: University of Chicago Press, 1976; Butzer K. W. Long-term Nile flood variation and political discontinuities in Pharaonic Egypt // Clark J. D. and Brandt S. A., eds. From Hunters to Farmers. Berkeley: University of California Press 1984. P. 102–112.

89

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), The State of Food Security and Nutrition in the World. Rome: FAO, 2020. http://www.fao.org/3/ca9692en/CA9692EN.pdf

90

Сильнее всего поглощается излучение с длиной волны 450–490 нм для синей части спектра и 635–700 нм для красной части спектра; зеленый свет (520–560 нм) по большей части отражается — в этом причина зеленого цвета большинства растений.

91

Общая годовая продуктивность наземного (леса, луга, сельскохозяйственные растения) и океанского (преимущественно фитопланктон) фотосинтеза примерно одинакова, но продолжительность жизни фитопланктона составляет несколько дней.

92

Подробный рассказ о методах сельского хозяйства в Америке XIX в. можно найти в: Rogin L. The Introduction of Farm Machinery. Berkeley: University of California Press, 1931. Временные затраты для 1800 г. рассчитаны из типичных данных в период с 1790 по 1820 г. Р. 234.

93

Вычисления проведены на основе данных Роджина о производстве пшеницы в округе Ричленд, Северная Дакота. P. 218.

94

Smil V. Energy and Civilization. P. 111.

95

Средний размер американских ферм с 1850 по 1940 г. см.: US Department of Agriculture, U. S. Census of Agriculture: 1940. P. 68. Размер ферм в штате Канзас: Kansas Department of Agriculture, Kansas Farm Facts (2019), https://agriculture.ks.gov/about-kda/kansas-agriculture

96

Фотографии и технические характеристики мощных тракторов см.: Deere John. https://www.deere.com/en/agriculture/

97

Мои расчеты основаны на сведениях об урожае пшеницы на неорошаемых землях Канзаса и стандартных трудозатратах: Kansas State University, 2020 Farm Management Guides for Non-Irrigated Crops, https://www.agmanager.info/farm-mgmt-guides/2020-farm-managementguides-non-irrigated-crops; B. Battel and D. Stein, Custom Machine and Work Rate Estimates (2018), https://www.canr.msu.edu/field_crops/uploads/files/2018percent2 °Custompercent20Machinepercent20Workpercent20Rates.pdf

98

Количественная оценка этой косвенной энергии неизбежно связана с определенными допущениями и округлениями, и, следовательно, не может быть такой точной, как подсчет потребления топлива.

99

Например, в Европе вносят глифосат, самый распространенный в мире гербицид, в количестве 100–300 г активного вещества на гектар. См.: Antier С. Glyphosate use in the European agricultural sector and a framework for its further monitoring // Sustainability. 2020. 12. P. 5682.

100

Gowariker V. et al. The Fertilizer Encyclopedia. Chichester: John Wiley, 2009; Reetz H. F. Fertilizers and Their E cient Use. Paris: International Fertilizer Association, 2016.

101

Больше всего азотных удобрений требует японский зеленый чай. Его высушенные листья содержат 5–6 % азота, и на плантации обычно вносится от 500 до 1000 килограммов азота на гектар. См.: Oh K. et al. Environmental problems from tea cultivation in Japan and a control measure using calcium cyanamide // Pedosphere. 2006. 16/6. P. 770–777.

102

Leigh G. J., ed. Nitrogen Fixation at the Millennium. Amsterdam: Elsevier, 2002; Ohyama T., ed. Advances in Biology and Ecology of Nitrogen Fixation. IntechOpen, 2014. https://www.intechopen.com/books/advances-in-biology-and-ecology-of-nitrogen-fixation

103

Sustainable Agriculture Research and Education, Managing Cover Crops Profitably. College Park, MD: SARE, 2012.

104

Zola Émile. The Fat and the Thin. https://www.gutenberg.org/files/5744/5744-h/5744-h.htm. (Золя Э. Чрево Парижа / Пер. с фр. Н. М. Гнединой. М: АСТ, 2020.)

105

Историю синтеза аммиака см.: Smil V. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production. Cambridge, MA: MIT Press, 2001; Stoltzenberg D. Fritz Haber: Chemist, Nobel Laureate, German, Jew. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Press, 2004.

106

Borlaug N. R. The Green Revolution Revisited and The Road Ahead, лекция лауреата Нобелевской премии, 1970. https://assets.nobelprize.org/uploads/2018/06/borlaug-lecture.pdf; Swaminathan M. S. 50 Years of Green Revolution: An Anthology of Research Papers. Singapore: World Scientific Publishing, 2017.

107

Piringer G. and Steinberg L. J. Reevaluation of energy use in wheat production in the United States // Journal of Industrial Ecology. 2006. 10/1–2. P. 149–167; Sørensen C. G. et al. Energy inputs and GHG emissions of tillage systems. Biosystems Engineering. 2014. 120. P. 2–14; Achten W. M. J. and Van Acker K. EU-average impacts of wheat production: A meta-analysis of life cycle assessments // Journal of Industrial Ecology. 2015. 20/1. P. 132–144; Degerli B. et al. Assessment of the energy and exergy efficiencies of farm to fork grain cultivation and bread making processes in Turkey and Germany // Energy. 2015. 93. P. 421–434.

108

Дизельное топливо использует вся крупная сельскохозяйственная техника (тракторы, комбайны, грузовики, ирригационные насосы), а также средства для бестарной перевозки на большие расстояния урожая зерновых (грузовые поезда с дизельными локомотивами, баржи, суда). Небольшие тракторы и грузовики работают на бензине, а для сушки зерна используют пропан.

109

Чуть меньше, поскольку в США объем чашки, используемой в кулинарии, составляет 236,59 мл.

110

Myhrvold N. and Migoya F. Modernist Bread. Bellevue, WA: The Cooking Lab, 2017. Vol. 3. P. 63.

111

Bakerpedia. Extraction rate // https://bakerpedia.com/processes/extraction-rate/

112

Carbon Trust, Industrial Energy Efficiency Accelerator: Guide to the Industrial Bakery Sector. L.: Carbon Trust, 2009; Andersson K. and Ohlsson T. Life cycle assessment of bread produced on different scales // International Journal of Life Cycle Assessment. 1999. 4. P. 25–40.

113

Более подробно о CAFO для бройлеров см.: Smil V. Should We Eat Meat? Chichester: Wiley-lackwell, 2013). P. 118–127, 139–149.

114

Министерство сельского хозяйства США, сельскохозяйственная статистика: US Department of Agriculture (2019), USDA Table 1–75, https://www.nass.usda.gov/Publications/Ag_Statistics/2019/2019_complete_publication.pdf

115

National Chicken Council. U. S. Broiler Performance (2020), https://www.nationalchickencouncil.org/about-the-industry/statistics/u-s-broiler-performance/

116

Сравнение живого веса, массы скелета и съедобной части для домашних животных мясных пород см.: Smil V. Should We Eat Meat? P. 109, 110.

117

Da Silva V. P. et al. Variability in environmental impacts of Brazilian soybean according to crop production and transport scenarios // Journal of Environmental Management. 2010. 91/9. P. 1831–1839.

118

Ranjaniemi M. and Ahokas J. A case study of energy consumption measurement system in broiler production // Agronomy Research Biosystem Engineering Special Issue. 2012. 1. P. 195–204; Mattioli M. C. et al. Energy analysis of broiler chicken production system with darkhouse installation // Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambienta. 2018. 22. P. 648–652.

119

Федеральное бюро статистики труда США: US Bureau of Labor Statistics. Average Retail Food and Energy Prices, U. S. and Midwest Region (2020). https://www.bls.gov/regions/mid-atlantic/data/averageretailfoodandenergyprices_usandmidwest_table.htm; FranceAgriMer. Poulet (2020), https://rnm.franceagrimer.fr/prix?POULET

120

Mehta R. History of tomato (poor man’s apple) // IOSR Journal of Humanities and Social Science 22/8 (2017). P. 31–34.

121

Томаты содержат приблизительно 20 мг витамина С на 100 г. массы; для взрослых рекомендуемая суточная норма потребления витамина С составляет 60 мг.

122

Neira D. P. et al. Energy use and carbon footprint of the tomato production in heated multi-tunnel greenhouses in Almeria within an exporting agri-food system context // Science of the Total Environment 628 (2018). P. 1627–1636.

123

В Испанской Альмерии плантации томатов получают в год 1000–1500 кг азота на гектар, а американская кукуруза — 150 кг азота на гектар. US Department of Agriculture, Fertilizer Use and Price (2020), table 10, https://www.ers.usda.gov/data-products/fertilizer-use-and-price.aspx

124

Spain: Almeria already exports 80 percent of the fruit and veg it produces // Fresh Plaza (2018), https://www.freshplaza.com/article/9054436/spain-almeria-already-exports-80-of-the-fruit-and-vegit-produces/

125

Стандартный расход горючего для европейских фур составляет 30 л / 100 км или 11 МДж / км: International Council of Clean Transportation, Fuel Consumption Testing of Tractor-Trailers in the European Union and the United States. May 2018.

126

Промышленное рыболовство охватывает более 55 % Мирового океана — в четыре раза больше площади сельскохозяйственных земель: Kroodsma D. A. et al. Tracking the global footprint of fisheries // Science. 2018. 359/6378. P. 904–908. Рыболовные суда, занимающиеся незаконным ловом, выключают транспондеры, но перемещение многих тысяч рыболовных судов, задействованных в легальном промысле, можно в реальном времени увидеть на сайте: https://www.marinetrac.com

127

Parker R. W. R. and Tyedmers P. H. Fuel consumption of global fishing fleets: Current understanding and knowledge gaps // Fish and Fisheries 16/4 (2015). P. 684–696.

128

Самые высокие энергозатраты у ракообразных (креветок и омаров), добытых в Европе с помощью пагубных для экологии донных тралов, эквивалентны 17,3 литра топлива на килограмм улова.

129

Davis D. A. Feed and Feeding Practices in Aquaculture. Sawston: Woodhead Publishing, 2015; Tacon A. G. J. et al. Aquaculture feeds: addressing the long-term sustainability of the sector // в Farming the Waters for People and Food (Rome: FAO, 2010). P. 193–231.

130

S. Gingrich et al. Agroecosystem energy transitions in the old and new worlds: trajectories and determinants at the regional scale // Regional Environmental Change 19 (2018). P. 1089–1101; E. Aguilera et al. Embodied Energy in Agricultural Inputs: Incorporating a Historical Perspective (Seville: Pablo de Olavide University, 2015); J. Woods et al. Energy and the food system // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 365 (2010). P. 2991–3006.

131

Smil V. Growth: From Microorganisms to Megacities. Cambridge, MA: MIT Press, 2019. P. 311.

132

Hicks S. Energy for growing and harvesting crops is a large component of farm operating costs // Today in Energy. 2014. October 17, 2014. https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=18431

133

Canning P. et al. Energy Use in the U. S. Food System. Washington, DC: USDA, 2010.

134

Процесс укрупнения фермерских хозяйств см.: MacDonald M. et al. Three Decades of Consolidation in U. S. Agriculture // USDA Economic Information Bulletin 189. March 2018. Увеличение доли импортного продовольствия наблюдается даже в крупных странах-экспортерах (США, Канада, Австралия, Франция), в основном благодаря повышенному спросу на свежие фрукты, овощи и морепродукты. С 2010 г. в бюджете американцев доля импортного продовольствия превысила долю отечественного. См.: Saksena M. J. et al. America’s Eating Habits: Food Away From Home. Washington, DC: USDA, 2018.

135

Lebergott S. Labor force and Employment, 1800–1960 // Brady D. S., ed. Output, Employment, and Productivity in the United States After 1800. Cambridge, MA: NBER, 1966. P. 117–204.

136

Smil V. Growth. P. 122–124.

137

Содержание азота в разных органических отходах см.: Smil V. Enriching the Earth, Appendix B. P. 234–236. Содержание азота в удобрениях см.: Yara Fertilizer Industry Handbook 2018, https://www.yara.com/siteassets/investors/057-reports-and-presentations/other/2018/fertilizer-industry-handbook-2018-withnotes.pdf/

138

Я оценил источники азота для сельского хозяйства для середины 1990-х гг. (Smil V. Nitrogen in crop production: An account of global flows // Global Biogeochemical Cycles. 1999. 13. P. 647–662) и использовал современные данные для обновленной версии 2020 г.

139

Long C. M. et al. Use of manure nutrients from concentrated animal feeding operations // Journal of Great Lakes Research. 2018. 44. P. 245–252.

140

X. Ji et al. Antibiotic resistance gene abundances associated with antibiotics and heavy metals in animal manures and agricultural soils adjacent to feedlots in Shanghai; China // Journal of Hazardous Materials 2012. 235–236. P. 178–185.

141

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), Nitrogen Inputs to Agricultural Soils from Livestock Manure: New Statistics. Rome: FAO, 2018.

142

Испарения аммиака также вредны для здоровья человека: при взаимодействии с содержащимися в атмосфере кислотами образуются мелкие частицы, вызывающие заболевания легких, а аммиак, оседающий в земле и воде, может стать причиной чрезмерной азотной нагрузки. См.: Sommer S. G. et al. New emission factors for calculation of ammonia volatilization from European livestock manure management systems // Frontiers in Sustainable Food Systems 3. 2019. November.

143

Типичные уровни биологического связывания азота запашными бобовыми растениями см.: Smil V. Enriching the Earth, Appendix C. P. 237. Средний уровень внесения азота для главных сельскохозяйственных культур США: US Department of Agriculture, Fertilizer Use and Price, https://www.ers.usda.gov/data-products/fertilizer-use-and-price.aspx. Уменьшение производства зернобобовых: http://www.fao.org/faostat/en/#data/FBS

144

Среднемировая урожайность риса составляет 4,6 т/га, пшеницы — 3,5 т/га, соевых бобов — 2,7 т/га, фасоли — всего 1,1 т/га. В Китае разница еще больше: урожайность риса — 7 т/га, пшеницы — 5,4 т/га, соевых бобов — 1,8 т/га, арахиса (самое распространенное зернобобовое растение в Китае) — 3,7 т/га. Данные из: http://www.fao.org/faostat/en/#data

145

Сбор двух урожаев в год предполагает либо выращивание одной и той же культуры (чаще всего рис в Китае), либо чередование бобовых с зерновыми (примером может служить чередование арахиса и пшеницы на Великой Китайской равнине).

146

Jeong S.-J. et al. Effects of double cropping on summer climate of the North China Plain and neighbouring regions // Nature Climate Change. 2014. 4/7. P. 615–619; Yan C. et al. Plastic-film mulch in Chinese agriculture: Importance and problem // World Agriculture. 2014. 4/2. P. 32–36.

147

Количество людей, которых способна прокормить единица обрабатываемых земель, см.: Smil V. Enriching the Earth.

148

Ежедневное потребление продуктов питания в Соединенных Штатах на человека старше двух лет составляет в среднем 2100 килокалорий, а снабжение продуктами питания — 3600 килокалорий. Разница составляет больше 70 %! Такой же разрыв наблюдается и в европейских странах, из всех богатых стран лишь в Японии снабжение гораздо ближе к потребностям (около 2700 и 2000 килокалорий в день).

149

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), Global Initiative on Food Loss and Waste Reduction. Rome: FAO, 2014.

150

WRAP, Household food waste: Restated data for 2007–2015 (2018).

151

Министерство сельского хозяйства США (USDA). Food Availability (Per Capita) Data System // https://www.ers.usda.gov/data-products/food-availability-per-capitadata-system/

152

В Китае среднее ежедневное потребление продуктов питания составляет почти 3200 килокалорий на человека, а в Японии только 2700 килокалорий на человека. О пищевых отходах в Китае см.: Liu H. Food wasted in China could feed 30–50 million: Report // China Daily (March 2018).

153

Средняя американская семья сегодня тратит на еду всего 9,7 % располагаемых доходов, а в Европе эта доля варьируется от 7,8 % в Великобритании до 27,8 % в Румынии. См.: Eurostat. How much are households spending on food? (2019).

154

Stanford C. B. and Bunn H. T., eds. Meat-Eating and Human Evolution. N. Y.: Oxford University Press, 2001; Smil, Should We Eat Meat?

155

О плотоядности шимпанзе см.: Boesch C. Chimpanzees — red colobus: A predator-prey system // Animal Behaviour 47 (1994). P. 1135–1148; Stanford С. В. The Hunting Apes: Meat Eating and the Origins of Human Behavior. Princeton: Princeton University Press, 1999. О плотоядности бонобо см.: Hohmann G. and Fruth B. Capture and meat eating by bonobos at Lui Kotale, Salonga National Park, Democratic Republic of Congo // Folia Primatologica. 2008. 79/2. P. 103–110.

156

Эта тенденция подтверждается подробной японской статистикой. В 1900 г. средний рост 17-летнего ученика составлял 157,9 см, в 1939 г. он увеличился до 162,5 см (прибавка 1,1 мм в год); дефицит продуктов в военное и послевоенное время уменьшил средний рост до 160,6 см в 1948 г., но благодаря полноценному питанию в 2000 г. он увеличился до 170,8 см (прирост 0,2 мм в год). Статистическое бюро Японии, Historical Statistics of Japan. Tokyo: Statistics Bureau, 1996.

157

Hrynowski Z. What percentage of Americans are vegetarians? // Gallup (September 2019), https://news.gallup.com/poll/267074/percentage-americans-vegetarian.aspx

158

Потребление мяса (убойный вес) на человека в год: http://www.fao.org/faostat/en/#data/FBS

159

Более подробно о перемене отношения французов к мясу см.: Duchène C. et al. La consommation de viande en France. Paris: CIV, 2017.

160

В Европейском союзе в настоящее время 60 % всех зерновых культур (пшеница, кукуруза, ячмень, овес и рожь) являются фуражными: Министерство сельского хозяйства США (USDA), Grain and Feed Annual 2020.

161

Потребление мяса (убойный вес) на душу населения в год: http://www.fao.org/faostat/en/#data/FBS

162

Lassaletta L. et al. 50 year trends in nitrogen use efficiency of world cropping systems: the relationship between yield and nitrogen input to cropland // Environmental Research Letters. 2014. 9. 105011.

163

Guo J. et al. The rice production practices of high yield and high nitrogen use effciency in Jiangsu // Nature Scientific Reports. 2016. 7. Article 2101.

164

Первый прототип трактора с электродвигателем, продемонстрированный компанией John Deere, крупнейшим в мире производителем тракторов, не имел аккумуляторов. Электроэнергия подавалась к нему по кабелю длиной один километр, намотанному на большую бобину: интересное, но не слишком практичное решение. https://enrg.io/john-deere-electric-tractor-everything-you-need-toknow/

165

Rosenblueth M. et al. Nitrogen fixation in cereals // Frontiers in Microbiology. 2018. 9. P. 1794; Dent D. and Cocking E. Establishing symbiotic nitrogen fixation in cereals and other non-legume crops: The Greener Nitrogen Revolution // Agriculture & Food Security. 2017. 6. P. 7.

166

Odum H. T. Environment, Power, and Society. N. Y.: Wiley-Interscience, 1971. P. 115, 116.

167

Первым серийно выпускаемым изделием, в котором использовались транзисторы, стал радиоприемник Sony, поступивший в продажу в 1954 г. Первый микропроцессор — Intel 4004 — появился в 1971 г. Первый персональный компьютер — Apple II — был представлен в 1977 г.; за ним последовал IBM PC в 1981 г., а первый смартфон компания IBM выпустила в 1992 г.

168

Van Zant P. Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing. N. Y.: McGraw-Hill Education, 2014. Энергозатраты см.: Schmidt M. et al. Life cycle assessment of silicon wafer processing for microelectronic chips and solar cells // International Journal of Life Cycle Assessment. 2012. 17. P. 126–144.

169

Semiconductor and Materials International. Silicon shipment statistics. 2020. https://www.semi.org/en/products-services/market-data/materials/si-shipment-statistics

170

Smil V. Making the Modern World: Materials and Dematerialization. Chichester: John Wiley, 2014; Smil V. What we need to know about the pace of decarbonization. Более подробно об энергозатратах на производство материалов см.: Gutowski T. G. et al. The energy required to produce materials: constraints on energy-intensity improvements, parameters of demand // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2013. 371. 20120003.

171

Ежегодное национальное и мировое потребление всех основных металлов и нерудных полезных ископаемых публикуется в ежегодных обновлениях данных Геологической службы США. Последняя редакция: US Geological Survey. Mineral Commodity Summaries 2020. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020.pdf

172

Morgan J. P. Mountains and Molehills: Achievements and Distractions on the Road to Decarbonization. N. Y.: J. P. Morgan Private Bank, 2019.

173

Это мои приблизительные подсчеты, основанные на цифрах годового производства: 1,8 Гт стали, 4,5 Гт цемента, 150 Мт аммиака и 370 Мт пластика.

174

Smil V. What we need to know about the pace of decarbonization. Оптимистичный взгляд на возможности декарбонизации сложнодекарбонизируемых отраслей см.: Energy Transitions Commission, Mission Possible.

175

Appl M. Ammonia: Principles & Industrial Practice. Weinheim: Wiley-VCH, 1999; Smil V. Enriching the Earth.

176

Тефлоновый президент — прозвище Рональда Рейгана. — Примеч. ред.

177

Science History Institute. Plunkett Roy J. См.: https://www.sciencehistory.org/historical-profile/roy-j-plunkett

178

Более подробно см.: Smil V. Grand Transitions: How the Modern World Was Made. N. Y.: Oxford University Press, 2021.

179

Изменение в глобальном землепользовании см.: HYDE, History Database of the Global Environment (2010), http://themasites.pbl.nl/en/themasites/hyde/index.html

180

Флорида и Северная Каролина до сих пор добывают более 75 % американских фосфатов, что составляет около 10 % мировой добычи: Геологическая служба США. Phosphate rock. 2020. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-phosphate.pdf

181

Smil V. Enriching the Earth. P. 39–48.

182

Crookes W. The Wheat Problem. L.: John Murray, 1899. P. 45–46. (Крукс В. Хлебный вопрос и особенно вопрос о производстве и о потреблении пшеницы. М., 1909.)

183

О предшественниках открытия Габера и подробное описание его лабораторных экспериментов см.: Smil V. Enriching the Earth. P. 61–80.

184

О жизни и деятельности Карла Боша см.: Holdermann K. Im Banne der Chemie: Carl Bosch Leben und Werk. Düsseldorf: Econ-Verlag, 1954.

185

В тот период доля неорганических азотных удобрений в сельском хозяйстве Китая не превышала 2 %. См.: Smil V. Enriching the Earth. P. 250.

186

Pattabathula V. and Richardson J. Introduction to ammonia production // CEP. 2016. September. P. 69–75; Brown T. Ammonia technology portfolio: optimize for energy efficiency and carbon efficiency // Ammonia Industry. 2018; Marakatti V. S. and Giagneaux E. M. Recent advances in heterogeneous catalysis for ammonia synthesis // ChemCatChem. 2020.

187

Smil V. China’s Past, China’s Future: Energy, Food, Environment. L.: RoutledgeCurzon, 2004. P. 72–86.

188

Более подробно о производстве аммиака на оборудовании Kellogg M. W. см.: Smil V. Enriching the Earth. P. 122–130.

189

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), http://www.fao.org/faostat/en/#search/Food%20supply%20kcal%2Fcapita%2Fday

190

Ma L. et al. Modeling nutrient flows in the food chain of China // Journal of Environmental Quality. 2010. 39/4. P. 1279–1289. В Индии эта доля тоже высока. См.: Pathak H. et al. Nitrogen, phosphorus, and potassium in Indian agriculture // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2010. 86. P. 287–299.

191

Я всегда удивляюсь, когда вижу очередной список самых важных (или величайших) изобретений современности, в котором есть компьютеры, ядерные реакторы, транзисторы или автомобили… но никогда нет синтеза аммиака!

192

Информативным показателем разницы в рационах служит среднее потребление мяса на человека в год (в живом весе): 120 кг в США, 60 кг в Китае и всего 4 кг в Индии. См.: http://www.fao.org/faostat/en/#data/FBS

193

Способность аммиака удалять грязь делает его незаменимым в чистящих средствах — Windex, самая популярная в Северной Америке моющая жидкость для окон, содержит 5 % NH_3.

194

Sawyer J. Understanding anhydrous ammonia application in soil. 2019. https://crops.extension.iastate.edu/cropnews/2019/03/understanding-anhydrous-ammonia-application-soil

195

Yara Fertilizer Industry Handbook.

196

В настоящее время Восточная и Южная Азия (в которых доминируют, соответственно, Китай и Индия) потребляют более 60 % всей мочевины. См.: Nutrien. Fact Book. 2019. https://www.nutrien.com/sites/default/files/uploads/2019–05/Nutrien%20Fact%20Book%202019.pdf

197

В среднем степень поглощения растениями внесенного в почву азота (эффективность использования удобрений) с 1961 по 1980 г. снизилась с 68 до 45 %, а затем стабилизировалась на уровне 47 %. См.: Lassaletta L. et al. 50 year trends in nitrogen use efficiency of world cropping systems: the relationship between yield and nitrogen input to cropland // Environmental Research Letters. 2014. 9. 105011.

198

Addicott J. E. The Precision Farming Revolution: Global Drivers of Local Agricultural Methods. L.: Palgrave Macmillan, 2020.

199

Подсчитано на основе данных http://www.fao.org/faostat/en/#data/RFN

200

В настоящее время в Европе вносят в 3,5 раза больше азота на гектар сельскохозяйственных культур, чем в Африке, а разница между самыми интенсивно удобряемыми землями в Европе и самыми бедными пахотными землями в Африке южнее Сахары более чем десятикратная: http://www.fao.org/faostat/en/#data/RFN

201

Некоторые распространенные реакции полимеризации — процесса превращения простых молекул (мономеров) в длинные трехмерные структуры — требуют сырья, лишь немного превышающего по массе конечный продукт: для производства 1 единицы полиэтилена низкой плотности (именно из него изготавливают полиэтиленовые пакеты для упаковки) необходимо 1,03 единицы этилена; такое же соотношение наблюдается и при преобразовании винилхлорида в поливинилхлорид (ПВХ, широко применяющийся в медицинских изделиях). См.: Sharpe P. Making plastics: from monomer to polymer // CEP. 2015. September.

202

Ryberg M. W. et al. Mapping of Global Plastics Value Chain and Plastics Losses to the Environment. Paris: UNEP, 2018.

203

The Engineering Toolbox. Young’s Modulus — Tensile and Yield Strength for Common Materials. 2020. https://www.engineering-toolbox.com/young-modulus-d_417.html

204

Первым авиалайнером, построенным преимущественно из композитных материалов, был Boeing 787: на них приходится 89 % объема и 50 % массы (алюминий — 20 %, титан — 15 %, сталь — 10 %). См.: Hale J. Boeing 787 from the ground up // Boeing AERO. 2006. 24. P. 16–23.

205

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

206

Mossman S., ed. Early Plastics: Perspectives, 1850–1950. L.: Science Museum, 1997; Fenichell S. Plastic: The Making of a Synthetic Century. N. Y.: HarperBusiness, 1996; Marchelli R. The Civilization of Plastics: Evolution of an Industry Which has Changed the World. Pont Canavese: Sandretto Museum, 1996.

207

Barber N. A. Polyethylene Terephthalate: Uses, Properties and Degradation. Haupaugge, N. Y.: Nova Science Publishers, 2017.

208

Ndiaye P. A. Nylon and Bombs: DuPont and the March of Modern America. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, 2006.

209

Geyer R. et al. Production, use, and fate of all plastic ever made // Science Advances. 2017. 3. e1700782.

210

И это не только мелкие предметы: полы, перегородки, потолочная плитка, двери и оконные рамы тоже могут быть пластиковыми.

211

Подробный обзор дефицита ИСЗ в Америке: Gondi S. et al. Personal protective equipment needs in the USA during the COVID-19 pandemic // The Lancet. 2020. 390. e90–e91. Один из многочисленных репортажей в СМИ: Schlanger Z. Begging for Thermometers, Body Bags, and Gowns: U. S. Health Care Workers Are Dangerously Ill-Equipped to Fight COVID-19 // Time. 2020. April 20. Ситуация в мировом масштабе: World Health Organization. Shortage of personal protective equipment endangering health workers worldwide. 2020. 3 March.

212

Wilkes C. E. and Berard M. T. PVC Handbook. Cincinnati, OH: Hanser, 2005.

213

Eriksen M. et al. Plastic pollution in the world’s oceans: More than 5 trillion plastic pieces weighing over 250 000 tons afloat at sea // PLoS ONE. 2014. 9/12. e111913. Объяснение, почему большая часть волокон не пластиковые, см.: Suaria G. et al. Microfibers in oceanic surface waters: A global characterization // Science Advances. 2020. 6/23.

214

Графики и таблицы с характеристиками и классификацией стали и чугуна см.: https://www.mah.se/upload/_upload/steel%20and%20cast%20iron.pdf

215

Подробную историю чугуна см.: Smil V. Still the Iron Age: Iron and Steel in the Modern World. Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 19–31.

216

Более подробно о доиндустриальном производстве стали в Японии, Китае, Индии и Европе см.: Smil V. Still the Iron Age. P. 12–17.

217

Предел прочности на сжатие гранита и стали составляет около 250 миллионов паскалей (Мпа); прочность на разрыв гранита не больше 25 Мпа, а у конструкционной стали — 350–750 Мпа. Cambridge University Engineering Department, Materials Data Book (2003), http://www-dp.eng.cam.ac.uk/web/library/enginfo/cueddatabooks/materials.pdf

218

Более подробный обзор см.: Bringas J. E., ed. Handbook of Comparative World Steel Standards. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2004.

219

Cobb M. The History of Stainless Steel. Materials Park, OH: ASM International, 2010.

220

Совет по высотным зданиям и городской среде, «Бурдж-Халифа» (2020), http://www.skyscrapercenter.com/building/burj-khalifa/3

221

The Forth Bridges. Three bridges spanning three centuries. 2020. https://www.theforthbridges.org/

222

MacDonald D. and Nadel I. Golden Gate Bridge: History and Design of an Icon. San Francisco: Chronicle Books, 2008.

223

Introduction of Akashi-Kaikyo Bridge // Bridge World (2005). https://www.jb-honshi.co.jp/english/bridgeworld/bridge.html

224

Speight J. G. Handbook of Offshore Oil and Gas Operations. Amsterdam: Elsevier, 2011.

225

Smil V. Making the Modern World. P. 61.

226

Всемирная ассоциация производителей стали. Steel in Automotive. 2020. https://www.worldsteel.org/steel-by-topic/steel-markets/automotive.html

227

International Association of Motor Vehicle Manufacturers. Production Statistics. 2020. http://www.oica.net/productionstatistics/

228

Nippon Steel Corporation. Rails. 2019. https://www.nipponsteel.com/product/catalog_download/pdf/K003en.pdf

229

Историю контейнеровозов см.: Smil V. Prime Movers of Globalization. Cambridge, MA: MIT Press, 2010. P. 180–194.

230

U. S. Bureau of Transportation Statistics. U. S. oil and gas pipeline mileage. 2020. https://www.bts.gov/content/us-oil-and-gaspipeline-mileage

231

Самое тяжелое оружие из стали — это танк; самая мощная модификация американского танка M1 Abrams (практически полностью стального) весит 66,8 тонны.

232

D. Alfè et al. Temperature and composition of the Earth’s core // Contemporary Physics 48/2 (2007). P. 63–68.

233

Sandatlas. Composition of the crust. 2020. https://www.sandatlas.org/composition-of-the-earths-crust/

234

Геологическая служба США. Iron ore (2020), https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-iron-ore.pdf

235

Jones A. T. Electric Arc Furnace Steelmaking. Washington, DC: American Iron and Steel Institute, 2008.

236

Электродуговая печь, потребляющая всего 340 кВт на тонну стали, имеет мощность 125–130 Мвт, а один день ее работы (40 загрузок по 120 т) потребует 1,63 ГВт электроэнергии. Считая, что среднее энергопотребление американского домохозяйства составляет приблизительно 29 кВт в день при среднем размере семьи 2,52 человека, получается, что одна электродуговая печь эквивалентна 56 000 домохозяйств общей численностью 141 000 человек.

237

Alang, Gujarat: The World’s Biggest Ship Breaking Yard & A Dangerous Environmental Time Bomb // Marine Insight. 2019. March. https://www.marineinsight.com/environment/alang-gujaratthe-world’s-biggest-ship-breaking-yard-a-dangerous-environmentaltime-bomb/. В марте 2020 г. на спутниковом снимке Google можно было увидеть более 70 судов и буровых платформ на побережье Аланга между предприятиями P. Rajesh Shipbreaking на юге и Rajendra Shipbreakers в 10 километрах к северу.

238

Concrete Reinforcing Steel Institute. Recycled materials. 2020. https://www.crsi.org/index.cfm/architecture/recycling

239

Bureau of International Recycling, World Steel Recycling in Figures 2014–2018. Brussels: Bureau of International Recycling, 2019.

240

World Steel Association, Steel in Figures 2019. Brussels: World Steel Association, 2019.

241

Историю доменных печей см.: Smil V. Still the Iron Age. Конструкцию и принципы работы современных доменных печей см.: Geerdes M. et al. Modern Blast Furnace Ironmaking. Amsterdam: IOS Press, 2009; Cameron I. et al. Blast Furnace Ironmaking. Amsterdam: Elsevier, 2019.

242

Изобретение и совершенствование кислородных конверторов описано в: Adams W. and Dirlam J. B. Big steel, invention, and innovation // Quarterly Journal of Economics. 1966. 80. P. 167–189; Miller T. W. et al. Oxygen steelmaking processes // Wakelin D. A., ed. The Making, Shaping and Treating of Steel: Ironmaking Volume. Pittsburgh, PA: The AISE Foundation, 1998. P. 475–524; Stubbles J. EAF steelmaking — past, present and future // Direct from MIDREX. 2000. 3. P. 3, 4.

243

World Steel Association. Energy use in the steel industry. 2019. https://www.worldsteel.org/en/dam/jcr:f07b864c-908e-4229-9f92-669f1c3abf4c/fact_energy_2019.pdf

244

Исторические тренды см.: Smil V. Still the Iron Age; US Energy Information Administration. Changes in steel production reduce energy intensity. 2016. https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=27292

245

World Steel Association, Steel’s Contribution to a Low Carbon Future and Climate Resilient Societies. Brussels: World Steel Association, 2020; He H. et al. Assessment on the energy flow and carbon emissions of integrated steelmaking plants // Energy Reports. 2017. 3. P. 29–36.

246

Saxena J. P. The Rotary Cement Kiln: Total Productive Maintenance, Techniques and Management. Boca Raton, FL: CRC Press, 2009.

247

Smil V. Concrete facts // Spectrum IEEE. 2020. March. P. 20, 21; National Concrete Ready Mix Associations. Concrete CO_2 Fact Sheet. 2008.

248

Ulm F.-J. Innovationspotenzial Beton: Von Atomen zur Grünen Infrastruktur // Beton- und Stahlbetonbauer. 2012. 107. P. 504–509.

249

Современные деревянные здания стали выше, но при их строительстве используют не обычные бревна, а гораздо более прочные многослойные материалы, изготовленные из нескольких (3, 5, 7, или 9) слоев высушенного дерева, скрепленных клеем: https://cwc.ca/how-to-build-withwood/wood-products/mass-timber/cross-laminated-timber-clt/. В 2020 г. самым высоким деревянным зданием в мире было «Мьёсторнет» в города Брумунддале, Норвегия, — многофункциональный центр с жилыми квартирами, отелем, офисами, рестораном и бассейном: https://www.dezeen.com/2019/03/19/mjostarne-worlds-tallest-timber-tower-voll-arkitekter-norway/

250

Lucchini F. Pantheon — Monumenti dell’ Architettura. Roma: Nuova Italia Scientifica, 1966.

251

Francis A. J. The Cement Industry, 1796–1914: A History. Newton Abbot: David and Charles, 1978.

252

Smil V. Concrete facts.

253

Bosc J.-L. Joseph Monier et la naissance du ciment armé. Paris: Editions du Linteau, 2001; Newby F. ed. Early Reinforced Concrete. Burlington, VT: Ashgate, 2001.

254

American Society of Civil Engineers. Ingalls building (2020). https://www.asce.org/project/ingalls-building/; Ali M. M. Evolution of Concrete Skyscrapers: from Ingalls to Jin Mao // Electronic Journal of Structural Engineering. 2001. 1. P. 2–14.

255

Peterson M. Thomas Edison’s Concrete Houses // Invention & Technology. 1996. 11/3. P. 50–56.

256

Billington D. P. Robert Maillart and the Art of Reinforced Concrete. Cambridge, MA: MIT Press, 1990.

257

Pfeier B. B. and Larkin D. Frank Lloyd Wright: The Masterworks. N. Y.: Rizzoli, 1993.

258

Freyssinet E. Un amour sans limite. Paris: Editions du Linteau, 1993.

259

Sydney Opera House: Utzon Design Principles. Sydney: Sydney Opera House, 2002.

260

History of Bridges. The World’s Longest Bridge — Danyang-Kunshan Grand Bridge. 2020. http://www.historyofbridges.com/famous-bridges/longest-bridge-in-the-world/

261

Геологическая служба США: US Geological Survey. Materials in Use in U. S. Interstate Highways. 2006. https://pubs.usgs.gov/fs/2006/3127/2006-3127.pdf

262

Associated Engineering. New runway and tunnel open skies and roads at Calgary International Airport. 2015. June.

263

Из множества книг о дамбе Гувера выделяется следующая, содержащая свидетельства очевидцев: Dunar A. J. and McBride D. Building Hoover Dam: An Oral History of the Great Depression. Las Vegas: University of Nevada Press, 2016.

264

Power Technology. Three Gorges Dam Hydro Electric Power Plant, China. 2020. https://www.power-technology.com/projects/gorges/

265

Данные о производстве, продаже и использовании цемента в Америке доступны в ежегодных отчетах Геологической службы США. Издание 2020 г.: US Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2020, https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020.pdf

266

Второе место занимает Индия с 320 миллионами тонн в 2019 г., но это всего лишь 15 % объема китайского производства: USGS. Cement. 2020. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-cement.pdf

267

Delatte N., ed. Failure, Distress and Repair of Concrete Structures. Cambridge: Woodhead Publishing, 2009.

268

Wilburn D. R. and Goonan T. Aggregates from Natural and Recycled Sources. Washington, DC: USGS, 2013.

269

American Society of Civil Engineers, 2017 Infrastructure Report Card, https://www.infrastructurereportcard.org/

270

Kenny C. Paving Paradise // Foreign Policy. 2012. Jan/Feb. P. 31, 32.

271

Неиспользуемые бетонные конструкции во всем мире теперь включают почти все виды сооружений, от баз атомных подводных лодок до ядерных реакторов, от железнодорожных станций и крупных спортивных сооружений до театров и памятников.

272

Вычислено на основе официальных китайских данных, публикуемых в статистическом ежегоднике Китая. Последний выпуск доступен на http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2019/indexeh.htm

273

Mills M. P. Mines, Minerals, and «Green» Energy: A Reality Check. N. Y.: Manhattan Institute, 2020.

274

Smil V. What I see when I see a wind turbine // IEEE Spectrum. 2016. March. P. 27.

275

Berg H. and Zackrisson M. Perspectives on environmental and cost assessment of lithium metal negative electrodes in electric vehicle traction batteries // Journal of Power Sources. 2019. 415. P. 83–90; Azevedo M. et al. Lithium and Cobalt: A Tale of Two Commodities. N. Y.: McKinsey & Company, 2018.

276

Xu C. et al. Future material demand for automotive lithium-based batteries // Communications Materials. 2020. 1. P. 99.

277

Происхождение деталей iPhone см.: Here’s where all the components of your iPhone come from // Business Insider, https://i.insider.com/570d5092dd089568298b4978; сами детали: iPhone 11 Pro Max Teardown // iFixit (September 2019), https://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+11+Pro+Max+Teardown/126000

278

В 2018/19 академическом году в университеты и колледжи США поступили почти 1,1 миллиона иностранных студентов, или 5,5 % всех учащихся, что принесло американской экономике 44,7 миллиарда долларов: Open Doors 2019 Data Release, https://opendoorsdata.org/annual-release/

279

Ничто так ярко не иллюстрирует понятие «избыточный туризм», как фотографии популярных туристических мест, где просто яблоку негде упасть: наберите в строке поиска «избыточный туризм» и посмотрите снимки.

280

Всемирная торговая организация, World Trade Organization, Highlights of World Trade (2019). https://www.wto.org/english/res_e/statis_e/wts2019_e/wts2019chapter02_e.pdf

281

Всемирный банк. Foreign direct investment, net inflows (по состоянию на 2020 г.), https://data.worldbank.org/indicator/BX.KLT.DINV.CD.WD; A. Debnath and S. Barton. Global currency trading surges to $ 6,6 trillion-a-day market // GARP (September 2019). https://www.garp.org/#!/risk-intelligence/all/all/a1Z1W000003mKKPUA2

282

Smil V. Data world: Racing toward yotta // IEEE Spectrum (July 2019). P. 20. Более подробно о единицах измерения см. Приложение.

283

Институт мировой экономики Петерсона (Peterson Institute for International Economics). What is globalization? (по состоянию на 2020 г.). https://www.piie.com/microsites/globalization/what-is-globalization

284

Clinton W. J. Public Papers of the Presidents of the United States: William J. Clinton, 2000–2001. Best Books, 2000.

285

Всемирный банк. Прямые иностранные инвестиции, чистый приток.

286

Совершенно очевидно, что отсутствие личных свобод и высокий уровень коррупции не являются препятствиями для притока инвестиций. Индекс свободы в Китае равняется 10, а в Индии — 71 из 100 (в Канаде 98), и Китай делит высокий индекс восприятия коррупции, показатель 80 (у Финляндии 3), с Индией: Freedom House. Countries and territories (по состоянию на 2020 г.), https://freedomhouse.org/countries/freedom-world/scores; Transparency International. Corruption perception index (по состоянию на 2020 г.), https://www.transparency.org/en/cpi/2020/index/nzl

287

Wu G. Ending poverty in China: What explains great poverty reduction and a simultaneous increase in inequality in rural areas? Блог Всемирного банка (World Bank Blogs). 2016. October. https://blogs.worldbank.org/eastasiapacific/ending-poverty-in-china-what-explains-great-povertyreduction-and-a-simultaneousincrease-in-inequality-in-rural-areas

288

Вот лишь небольшая часть достойных внимания исследований на эту тему: Stieglitz J. E. Globalization and Its Discontents. N. Y.: W. W. Norton, 2003; Buckman G. Globalization: Tame It or Scrap It?: Mapping the Alternatives of the Anti-Globalization Movement. L.: Zed Books, 2004; Wolf M. Why Globalization Works. New Haven, CT: Yale University Press, 2005; Marber P. Globalization and its contents // World Policy Journal. 2004. 21. P. 29–37; Bhagvati J. In Defense of Globalization. Oxford: Oxford University Press, 2007; Miśkiewicz J. and Ausloos M. Has the world economy reached its globalization limit? // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2009. 389. P. 797–806; Brahm L. J. The Anti-Globalization Breakfast Club: Manifesto for a Peaceful Revolution. Chichester: John Wiley, 2009; Rodrik D. The Globalization Paradox: Democracy and the Future of the World Economy. N. Y.: W. W. Norton, 2011; Baldwin R. The Great Convergence: Information Technology and the New Globalization. Cambridge, MA: Belknap Press, 2016.

289

Yellin J. et al. New evidence on prehistoric trade routes: The obsidian evidence from Gilat, Israel // Journal of Field Archaeology. 2013. 23. P. 361–368.

290

Дион Кассий. Римская история, LXVIII: 29: «Затем он достиг самого океана и, поразившись его видом и увидев корабль, плывущий в Индию, сказал: „Будь я помоложе, я непременно поплыл бы и к индам“. Он ведь задумывался и об индах и внимательно изучал их дела, а Александра считал счастливцем». (Кассий Дион Коккейан. Римская история. Книги LXIV–LXXX / Пер. под ред. А. В. Махлаюка. Филологический факультет СПбГУ, 2015.)

291

Smil V. Why America is Not a New Rome. Cambridge, MA: MIT Press, 2008.

292

Keay J. The Honourable Company: A History of the English East India Company. L.: Macmillan, 1994; Gaastra F. S. The Dutch East India Company. Zutpen: Walburg Press, 2007.

293

Носильщики с тяжелой поклажей (50–70 кг) в горной местности не могут преодолевать больше 9–11 км в день; с меньшим грузом (35–40 кг) они проходят до 24 км в день — как и караваны лошадей. См.: Kim N. Mountain Rivers, Mountain Roads: Transport in Southwest China, 1700–1850. Leiden: Brill, 2020. P. 559.

294

Bruijn J. R. et al. Dutch-Asiatic Shipping in the 17th and 18th Centuries. The Hague: Martinus Nijho, 1987.

295

Lucassen J. A multinational and its labor force: The Dutch East India Company, 1595–1795 // International Labor and Working-Class History. 2004. 66. P. 12–39.

296

Mukerji C. From Graven Images: Patterns of Modern Materialism. N. Y.: Columbia University Press, 1983.

297

Franits W. Dutch Seventeenth-Century Genre Painting. New Haven, CT: Yale University Press, 2004; Shawe-Taylor D. and Buvelot Q. Masters of the Everyday: Dutch Artists in the Age of Vermeer. L.: Royal Collection Trust, 2015.

298

Fock W. Semblance or Reality? The Domestic Interior in Seventeenth-Century Dutch Genre Painting // Westermann M., ed. Art & Home: Dutch Interiors in the Age of Rembrandt. Zwolle: Waanders, 2001. P. 83–101.

299

Vries J. de. Luxury in the Dutch Golden Age in theory and practice // Berg M. and Eger E., eds. Luxury in the Eighteenth Century. L.: Palgrave Macmillan, 2003. P. 41–56.

300

Hondius D. Black Africans in seventeenth century Amsterdam // Renaissance and Reformation 31 (2008). P. 87–105; Moritake T. Netherlands and tea // World Green Tea Association (2020). http://www.o-cha.net/english/teacha/history/netherlands.html

301

Maddison A. Dutch income in and from Indonesia 1700–1938 // Modern Asia Studies. 1989. 23. P. 645–670.

302

Gould R. T. Marine Chronometer: Its History and Developments. N. Y.: ACC Art Books, 2013.

303

Harley C. K. British shipbuilding and merchant shipping: 1850–1890 // Journal of Economic History. 1970. 30/1. P. 262–266.

304

Knauerhase R. The compound steam engine and productivity: Changes in the German merchant marine fleet, 1871–1887 // Journal of Economic History. 1958. 28/3. P. 390–403.

305

Harley C. L. Steers afloat: The North Atlantic meat trade, liner predominance, and freight rates. 1870–1913 // Journal of Economic History. 2008. 68/4. P. 1028–1058.

306

Историю телеграфа см.: Jewett F. B. 100 Years of Electrical Communication in the United States. N. Y.: American Telephone and Telegraph, 1944; Hochfelder D. The Telegraph in America, 1832–1920. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press, 2013; Wenzlhuemer R. Connecting the Nineteenth-Century World. The Telegraph and Globalization. Cambridge: Cambridge University Press, 2012.

307

Историю телефона см.: Casson H. N. The History of the Telephone. Chicago: A. C. Mcclurg & Company, 1910; Garcke E. Telephone // in Encyclopaedia Britannica, 11th edn. Vol. 26. Cambridge: Cambridge University Press, 1911. P. 547–557.

308

Smil V. Creating the Twentieth Century.

309

Federico G. and Tena-Junguito A. World trade, 1800–1938: a new synthesis // Revista de Historia Económica / Journal of Iberian and Latin America Economic History. 2019. 37/1; CEPII. Databases // http://www.cepii.fr/CEPII/en/bdd_modele/bdd.asp; Klasing M. J. and Milionis P. Quantifying the evolution of world trade, 1870–1949 // Journal of International Economics. 2014. 92/1. P. 185–197. Историю «паровой глобализации» см.: Darwin J. Unlocking the World: Port Cities and Globalization in the Age of Steam, 1830–1930. L.: Allen Lane, 2020.

310

Министерство национальной безопасности США (US Department of Homeland Security). Total immigrants by decade // http://teacher.scholastic.com/activities/immigration/pdfs/by_decade/decade_line_chart.pdf

311

Расцвет туризма в XIX в. описан в:. Smith P. The History of Tourism: Thomas Cook and the Origins of Leisure Travel. L.: Psychology Press, 1998; Zuelow E. A History of Modern Tourism. L.: Red Globe Press, 2015.

312

Ленин жил в Западной Европе (Франция, Швейцария, Англия, Германия и Бельгия) и в австрийской части Польши с июля 1900 по ноябрь 1905 г., а затем с декабря 1907 по апрель 1917 г. Service R. Lenin: A Biography. Cambridge, MA: Belknap Press, 2002.

313

Smil V. Prime Movers of Globalization.

314

Oppel F., ed. Early Flight. Secaucus, NJ: Castle, 1987; Gunston B. Aviation: The First 100 Years. Hauppauge, NY: Barron’s, 2002.

315

Raboy M. Marconi: The Man Who Networked the World. Oxford: Oxford University Press, 2018; Aitkin H. G. J. The Continuous Wave: Technology and the American Radio, 1900–1932. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1985.

316

Smil V. Prime Movers of Globalization.

317

Bogert J. J. The new oil engines // The New York Times. 1912. September 26. P. 4.

318

Davies E. et al. Douglas DC-3: 60 Years and Counting. Elk Grove, CA: Aero Vintage Books, 1995; Klaás M. D. Last of the Flying Clippers. Atglen, PA: Schier Publishing, 1998; Pan Am across the Pacific // Pan Am Clipper Flying Boats (2009). https://www.clipperflyingboats.com/transpacific-airline-service

319

Novak M. What international air travel was like in the 1930s // Gizmodo (2013). https://paleofuture.gizmodo.com/what-international-air-travel-was-like-in-the-1930s-1471258414

320

Newman J. Titanic: Wireless distress messages sent and received April 14–15, 1912 // Great Ships (2012). https://greatships.net/distress

321

Johnston A. K. et al. Time and Navigation. Washington, DC: Smithsonian Books, 2015.

322

График распространения новых устройств см.: Thompson D. The 100-year march of technology in 1 graph // The Atlantic. 2012. April. https://www.theatlantic.com/technology/archive/2012/04/the-100-year-march-of-technology-in-1-graph/255573/

323

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

324

Okita S. Japan’s Economy and the Korean War // Far Eastern Survey. 1951. 20. P. 141–144.

325

Статистика (национальная и мировая) производства стали, цемента и аммиака (азота) за прошлые годы доступна в данных Геологической службы США: US GeologicalSurvey. Commodity statistics and information // https://www.usgs.gov/centers/nmic/commodity-statistics-and-information. Данные о производстве пластика см.: Geyer R. et al. Production, use, and fate of all plastics ever made // Science Advances. 2017. 3/7. e1700782.

326

Solly R. Tanker: The History and Development of Crude Oil Tankers. Barnsley: Chatham Publishing, 2007.

327

ООН: United Nations, World Energy Supplies in Selected Years 1929–1950. N. Y.: UN, 1952; British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

328

Noble P. G. A short history of LNG shipping, 1959–2009 // SNAME (2009).

329

Levinson M. The Box. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2006; Smil V. Prime Movers of Globalization.

330

О росте импорта и падении доли автомобилей из Детройта на рынке США см:. Smil V. Made in the USA.

331

После Второй мировой войны ведущим разработчиком новых дизельных двигателей был немецкий концерн MAN (Maschinenfabrik-Augsburg-Nürnberg), но в настоящее время самые большие двигатели разрабатывает финская компания Wärtsilä, заводы которой расположены в Азии (Япония, Северная Корея и Китай): https://www.wartsila.com/marine/build/engines-and-generating-sets/diesel-engines (по состоянию на 2020 г.).

332

Smil V. Prime Movers of Globalization. P. 79–108.

333

Simons G. M. Comet! The World’s First Jet Airliner. Philadelphia: Casemate, 2019.

334

Bauer E. E. Boeing: The First Century. Enumclaw, WA: TABA Publishers, 2000; Pelletier A. Boeing: The Complete Story. Sparkford: Haynes Publishing, 2010.

335

О Boeing 747 написано больше книг, чем о любом другом пассажирском самолете в истории. См.: Sutter J. and Spenser J. 747: Creating the World’s First Jumbo Jet and Other Adventures from a Life in Aviation. Washington, DC: Smithsonian, 2006. Взгляд изнутри см.: Wood C. Boeing 747 Owners’ Workshop Manual. L.: Zenith Press, 2012.

336

JT9D Engine // Pratt & Whitney (по состоянию на 2020 г.), https://prattwhitney.com/products-and-services/products/commercialengines/jt9d Подробное описание турбовентиляторного двигателя см.: Cumpsty N. Jet Propulsion. Cambridge: Cambridge University Press, 2003; Linke-Diesinger A. Systems of Commercial Turbofan Engines. Berlin: Springer, 2008.

337

Lacitis E. 50 years ago, the first 747 took o and changed aviation // The Seattle Times. February 2019.

338

McCartney S. ENIAC. N. Y.: Walker & Company, 1999.

339

Reid T. R. The Chip. N. Y.: Random House, 2001; Lécuyer C. and Brock D. C. Makers of the Microchip. Cambridge: MIT Press, 2010.

340

The story of the Intel 4044 // Intel (по состоянию на 2020 г.), https://www.intel.com/content/www/us/en/history/museum-story-of-intel-4004.html

341

Всемирный банк. Export of goods and services (percentage of GDP) (по состоянию на 2020 г.), https://data.worldbank.org/indicator/ne.exp.gnfs.zs

342

ООН, World Economic Survey, 1975. N. Y.: UN, 1976.

343

Camarota S. A. Immigrants in the United States, 2000. Center for Immigration Studies, 2001. https://cis.org/Report/ImmigrantsUnited-States-2000

344

Nolan P. China and the Global Business Revolution. L.: Palgrave, 2001; Brandt L. et al., eds. China’s Great Transformation. Cambridge: Cambridge University Press, 2008.

345

Kotkin S. Armageddon Averted: The Soviet Collapse, 1970–2000. Oxford: Oxford University Press, 2008. (Коткин С. Предотвращенный Армагеддон. Распад Советского Союза, 1970–2000 / Пер. с англ. И. Христофорова. М.: НЛО, 2018.)

346

VanGrasstek C. The History and Future of the World Trade Organization. Geneva: WTO, 2013.

347

Всемирный банк. GDP per capita growth (annual percent) — India (по состоянию на 2020 г.), https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.PCAP.KD.ZG?locations=IN

348

Всемирная торговая организация, World Trade Statistical Review 2019. Geneva: WTO, 2019. https://www.wto.org/english/res_e/statis_e/wts2019_e/wts2019_e.pdf

349

Всемирный банк. Trade share (percent of GDP), по состоянию на 2020 г. https://data.worldbank.org/indicator/ne.trd.gnfs.zs

350

Всемирный банк. Foreign direct investment, net outflows (percent of GDP), по состоянию на 2020 г. https://data.worldbank.org/indicator/BM.KLT.DINV.WD.GD.ZS

351

Shulgin S. et al. Measuring globalization: Network approach to countries’ global connectivity rates and their evolution in time // Social Evolution & History. 2019. 18/1. P. 127–138.

352

Конференция ООН по торговле и развитию (UNCTAD), Review of Maritime Transport, 1975. N. Y.: UNCTAD, 1977; Review of Maritime Transport, 2019. N. Y.: UNCTAD, 2020; 50 Years of Review of Maritime Transport, 1968–2018. N. Y.: UNCTAD, 2018.

353

Maersk. About our group // https://web.archive.org/web/20071012231026/http://about.maersk.com/en; Mediterranean Shipping Company. Gülsün Class Ships (по состоянию на 2020 г.), https://www.msc.com/tha/about-us/new-ships

354

Международная ассоциация воздушного транспорта, International Air Transport Association: World Air Transport Statistics. Montreal: IATA, 2019, и последние тома этого ежегодного доклада.

355

Всемирная туристская организация, World Tourism Organization. Tourism statistics (по состоянию на 2020 г.). https://www.e-unwto.org/toc/unwtot/current

356

Koens K. et al. Overtourism? Understanding and Managing Urban Tourism Growth beyond Perceptions. Madrid: World Tourism Organization, 2018.

357

Moore G. E. Cramming more components onto integrated circuits // Electronics. 1965. 38/8. P. 114–117; Progress in digital integrated electronics // Technical Digest, IEEE International Electron Devices Meeting (1975). P. 11–13; No exponential is forever: but «Forever» can be delayed! paper presented at Solid-State Circuits Conference, San Francisco (2003); Intel. Moore’s law and Intel innovation (по состоянию на 2020 г.), http://www.intel.com/content/www/us/en/history/museum-gordon-moore-law.html

358

Tung C. et al. ULSI Semiconductor Technology Atlas. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2003.

359

der Spiegel J. V. ENIAC-on-a-chip // Moore School of Electrical Engineering (1995), https://www.seas.upenn.edu/~jan/eniacproj.html

360

Mujtaba H. AMD 2nd gen EPYC Rome processors feature a gargantuan 39.54 billion transistors, IO die pictured in detail // WCCF Tech. 2019. October. https://wccftech.com/amd-2nd-genepyc-rome-iod-ccd-chipshots-39-billiontransistors/

361

Ceruzzi P. E. GPS. Cambridge, MA: MIT Press, 2018; Johnston A. K. et al. Time and Navigation. Washington, DC: Smithsonian Books, 2015.

362

MarineTraffic. https://www.marinetraffic.com

363

Flightradar24. https://www.flightradar24.com; Flight Aware, https://flightaware.com/live/

364

Например, обычный маршрут (по окружности большого круга) из Франкфурта (FRA) в Чикаго (ORD) проходит южнее южной оконечности Гренландии (см.: Great Circle Mapper, http://www.gcmap.com/mapui?P=FRA-ORD). Но при сильном струйном течении траектория смещается к северу, и самолет летит над ледниками острова.

365

Наиболее известное нарушение воздушного сообщения случилось после извержения исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль в апреле и мае 2010 г.: BGS Research. Eyjafjallajökull eruption. Iceland // Геологическая служба Великобритании, https://www.bgs.ac.uk/research/volcanoes/icelandic_ash.html

366

Klasing M. J. Milionis and P. Quantifying the evolution of world trade, 1870–1949 // Journal of International Economics. 2014. 92. P. 185–197.

367

Карту самообеспечения продовольствием см.: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO). Food self-sufficiency and international trade: a false dichotomy? // The State of Agricultural Markets IN DEPTH 2015–16. Rome: FAO, 2016. http://www.fao.org/3/a-i5222e.pdf

368

Интернет с готовностью предоставит вам список из 10, 13, 20, 23, 50 и 100 таких мест; достаточно набрать в строке поиска: «Список мест, где нужно побывать хотя бы раз».

369

Падение доли США и ЕС в мировом производстве см.: Levinson M. U. S. Manufacturing in International Perspective. Congressional Research Service, 2018. https://fas.org/sgp/crs/misc/R 42135.pdf; Marschinski R. and Martínez-Turégano D. The EU’s shrinking share in global manufacturing: a value chain decomposition analysis // National Institute Economic Review. 2020. 252. R 19–R 32.

370

Несмотря на хронический дефицит торгового баланса с Китаем, в 2019 г. Канада импортировала бумагу, картон и целлюлозу почти на полмиллиарда долларов — притом что в пересчете на одного человека лесов с естественной регенерацией в Канаде в 90 раз больше, чем в Китае: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), Global Forest Resources Assessment 2020. http://www.fao.org/3/ca9825en/CA9825EN.pdf

371

Case A. and Deaton A. Deaths of Despair and the Future of Capitalism. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2020.

372

Lund et al. Globalization in Transition: The Future of Trade and Value Chains. Washington, DC: McKinsey Global Institute, 2019.

373

Организация экономического сотрудничества и развития (OECD). Trade Policy Implications of Global Value Chains. Paris: OECD, 2020.

374

Ashby A. From global to local: reshoring for sustainability // Operations Management Research. 2016. 9/3–4. P. 75–88; Butzbach O. et al. Manufacturing discontent: National institutions, multinational firm strategies, and anti-globalization backlash in advanced economies // Global Strategy Journal. 2019. 10. P. 67–93.

375

OECD. COVID-19 and global value chains: Policy options to build more resilient production networks. 2020. June 2020; Конференция ООН по торговле и развитию (UNCTAD), World Investment Report 2020. N. Y.: UNCTAD, 2020; Swiss Re Institute. De-risking global supply chains: Rebalancing to strengthen resilience // Sigma. 2020. 6; Fish A. and Spillane H. Reshoring advanced manufacturing supply chains to generate good jobs // Brookings. 2020. July. https://www.brookings.edu/research/reshoring-advanced-manufacturingsupply-chains-to-generate-good-jobs/

376

Smil V. History and risk // Inference. 2020. April. 5/1. Через шесть месяцев после начала пандемии американские больницы все еще сталкивались с дефицитом средств индивидуальной защиты. См.: Cohen D. Why a PPE shortage still plagues America and what we need to do about it // CNBC. 2020. August. https://www.cnbc.com/2020/08/22/coronaviruswhy-a-ppe-shortage-still-plagues-theus.html

377

Haddad P. Growing Chinese transformer exports cause concern in U. S. // Power Transformer News. 2019. May. https://www.powertransformernews.com/2019/05/02/growing-chinese-transformer-exports-cause-concern-in-u-s/

378

Stonnington N. Why reshoring U. S. manufacturing could be the wave of the future // Forbes. 2020. September 9; Leonard M. 64 percent of manufacturers say reshoring is likely following pandemic: survey // Supply Chain Dive. 2020. May. https://www.supplychaindive.com/news/manufacturing-reshoring-pandemicthomas/577971/

379

Waal A. de. The end of famine? Prospects for the elimination of mass starvation by political action // Political Geography. 2017. 62. P. 184–195.

380

О влиянии частого мытья рук см.: Global Handwashing Partnership. About handwashing (по состоянию на 2020 г.), https://globalhandwashing.org/about-handwashing/. Риск отравления угарным газом особенно высок в регионах с холодным климатом, где дровяная печь — единственный источник тепла. См.: Howell J. et al. Carbon monoxide hazards in rural Alaskan homes // Alaska Medicine. 1997. 39. P. 8–11. При наличии такого количества недорогих детекторов CO (первые стали серийно выпускаться в начале 1990-х гг.) гибель людей от неполного сгорания дров в печи не имеет оправданий.

381

Вероятно, чемпионом по простоте конструкции и эффективности является трехточечный ремень безопасности (изобретенный Нильсом Иваром Болином для компании Volvo в 1959 г.). Он спас множество жизней и предотвратил серьезные травмы — и продолжает это делать и сегодня, причем при минимуме затрат. В 1985 г. немецкое патентное бюро справедливо включило трехточечный ремень безопасности в число восьми главных изобретений за последние 100 лет. См.: Bohlin N. A statistical analysis of 28 000 accident cases with emphasis on occupant restraint value // SAE Technical Paper. 1967. 670925; Borroz T. Strapping success: The 3-point seatbelt turns 50 // Wired. 2009. August.

382

Этот вопрос долго создавал проблемы во внешней политике Японии. Страна упорно отказывалась подписывать Гаагскую конвенцию о гражданско-правовых аспектах международного похищения детей (подписана в 1980 г., вступила в силу 1 декабря 1983 г.): Convention on the Civil Aspects of International Child Abduction, https://assets.hcch.net/docs/e86d9f72-dc8d-46f3-b3bf-e102911c8532.pdf. В 2014 г. Япония наконец присоединилась к конвенции, но лишь немногим родителям из Америки и Европы удалось защитить свои права.

383

Об уменьшении числа конфликтов с применением насилия см.: Oneal J. R. From realism to the liberal peace: Twenty years of research on the causes of war // G. Lundestad, ed. International Relations Since the End of the Cold War: Some Key Dimensions. Oxford: Oxford University Press, 2012. P. 42–62; Pinker S. The decline of war and conceptions of human nature // International Studies Review. 2013. 15/3. P. 400–405.

384

National Cancer Institute. Asbestos exposure and cancer risk (по состоянию на 2020 г.), https://www.cancer.gov/about-cancer/; American Cancer Society. Talcum powder and cancer (по состоянию на 2020 г.), https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/talcum-powder-andcancer.html; Entine J. Scared to Death: How Chemophobia Threatens Public Health. Washington, DC: American Council on Science and Health, 2011. Выбор апокалиптической литературы о глобальном потеплении очень широк, и эту тему мы рассмотрим в двух следующих главах.

385

Knobler et al. Learning from SARS: Preparing for the Next Disease Outbreak — Workshop Summary. Washington, DC: National Academies Press, 2004; Quammen D. Ebola: The Natural and Human History of a Deadly Virus. N. Y.: W. W. Norton, 2014.

386

Литература, посвященная рискам, чрезвычайно разнообразна, и в ней есть специализированные разделы: особенно много книг и статей по риск-менеджменту бизнеса, второе место занимают природные опасности. Три ведущих периодических издания, посвященные рискам: Risk Analysis; Journal of Risk Research; Journal of Risk.

387

Историю эволюции человека в эпоху палеолита см.: Ayala F. J. and Cela-Cond C. J. Processes in Human Evolution: The Journey from Early Hominins to Neandertals and Modern Humans. N. Y.: Oxford University Press, 2017. Утверждение об эффективности палеолитической диеты см.: https://thepaleodiet.com/. Объективный обзор диет см.: Harvard T. H. Chan School of Public Health. Diet review: paleo diet for weight loss (по состоянию на 2020 г.), https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/healthy-weight/diet-reviews/paleo-diet/. Огромное количество книг обещает не только превратить вас в вегетарианца или даже вегана, но «в буквальном смысле спасти мир». Две самые популярные см.: Masson J. M. The Face on Your Plate: The Truth About Food. N. Y.: W. W. Norton, 2010; Foer J. S. We Are the Weather: Saving the Planet Begins at Breakfast. N. Y.: Farrar, Straus and Giroux, 2019.

388

Archer E. et al. The failure to measure dietary intake engendered a fictional discourse on dietdisease relations // Frontiers in Nutrition 5 (2019). P. 105. Наиболее интенсивный и резкий обмен мнениями относительно перспектив современных исследований диет см.: Archer Е. et al. Controversy and debate: Memory-Based Methods Paper 1: The fatal flaws of food frequency questionnaires and other memory-based dietary assessment methods // Journal of Clinical Epidemiology. 2018. 104. P. 113–124.

389

Самые серьезные противоречия касались роли жиров и холестерина в рационе в развитии сердечных болезней. Основные выводы см.: American Heart Association. Dietary guidelines for healthy American adults // Circulation. 1966. 94. P. 1795–1800; Keys A. Seven Countries: A Multivariate Analysis of Death and Coronary Heart Disease. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1980. Критику см.: La Berge A. F. How the ideology of low fat conquered America // Journal of the History of Medicine and Allied Sciences. 2008. 63/2. P. 139–177; Chowdhury R. et al. Association of dietary, circulating, and supplement fatty acids with coronary risk: a systematic review and meta-analysis // Annals of Internal Medicine. 2014. 160/6. P. 398–406; De Souza R. J. et al. Intake of saturated and trans unsaturated fatty acids and risk of all cause mortality, cardiovascular disease, and type 2 diabetes: systematic review and meta-analysis of observational studies // British Medical Journal. 2015; Dehghan M. et al. Associations of fats and carbohydrate intake with cardiovascular disease and mortality in 18 countries from five continents (PURE): a prospective cohort study // The Lancet. 2017. 390/10107. P. 2050–2062; American Heart Association. Dietary cholesterol and cardiovascular risk: A science advisory from the American Heart Association // Circulation. 2020. 141. e39–e53.

390

Ожидаемая продолжительность жизни как среднее значение за пять лет в период с 1950 по 2020 г. для всех стран и регионов: ООН, World Population Prospects 2019. https://population.un.org/wpp/Download/Standard/Population/

391

Эта тенденция подтверждается подробной японской статистикой. Статистическое бюро Японии: Statistics Bureau, Japan, Historical Statistics of Japan. Tokyo: Statistics Bureau, 1996.

392

Toshima H. et al., eds. Lessons for Science from the Seven Countries Study: A 35-Year Collaborative Experience in Cardiovascular Disease Epidemiology. Berlin: Springer, 1994.

393

Более подробно о потреблении общего и добавленного сахара в США и Японии см. Bowman S. A. et al. Added Sugars Intake of Americans: What We Eat in America. NHANES 2013–2014. 2017. May; Fujiwara A. et al. Estimation of starch and sugar intake in a Japanese population based on a newly developed food composition database // Nutrients. 2018. 10. P. 1474.

394

Для знакомства с японской кухней см.: Ashkenazi M. and Jacob J. The Essence of Japanese. Philadelphia: University of Philadelphia Press, 2000; Cwiertka K. J. Modern Japanese Cuisine. L.: Reaktion Books, 2006; Rath E. C. and Assmann S., eds. Japanese Foodways: Past & Present. Urbana, IL: University of Illinois Press, 2010.

395

Уровни потребления в Испании: Fundación Foessa, Estudios sociológicos sobre la situación social de España, 1975. Madrid: Editorial Euramerica, 1976. P. 513; Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, Informe del Consume Alimentario en España 2018. Madrid: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, 2019.

396

Сравнение основано на данных: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO). Food Balances (по состоянию на 2020 г.). http://www.fao.org/faostat/en/#data/FBS

397

Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний см.: Serramajem L. et al. How could changes in diet explain changes in coronary heart disease mortality in Spain — The Spanish Paradox // American Journal of Clinical Nutrition. 1995. 61. S 1351–S 1359; OECD, Cardiovascular Disease and Diabetes: Policies for Better Health and Quality of Care. 2015. June. For life expectancy, see United Nations, World Population Prospects 2019.

398

Starr C. Social benefit versus technological risk // Science. 1969. 165. P. 1232–1238.

399

Согласно подробной количественной оценке риска, в табачном дыме содержится 18 опасных и потенциально опасных веществ. См.: Marano K. M. et al. Quantitative risk assessment of tobacco products: A potentially useful component of substantial equivalence evaluations // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2018. 95. P. 371–384.

400

Davidson M. Vaccination as a cause of autism — myths and controversies // Dialogues in Clinical Neuroscience. 2017. 19/4. P. 404–407; Goodman J. and Carmichael F. Coronavirus: Bill Gates «microchip» conspiracy theory and other vaccine claims fact-checked // BBC News. 2020. May 29.

401

В начале сентября 2020 г. две трети американцев заявили, что не будут вакцинироваться, когда появится такая возможность: Elbeshbishi S. and King L. Exclusive: Two-thirds of Americans say they won’t get COVID-19 vaccine when it’s first available. USA TODAY/Suolk Poll shows // USA Today. 2020. September.

402

Подробные доклады о последствиях для здоровья людей этих двух катастроф см.: Bennett B. et al. Health Effects of the Chernobyl Accident and Special Health Care Programmes, Report of the UN Chernobyl Forum. Geneva: WHO, 2006; Всемирная организация здравоохранения: World Health Organization, Health Risk Assessment from the Nuclear Accident after the 2011 Great East Japan Earthquake and Tsunami Based on a Preliminary Dose Estimation. Geneva: WHO, 2013.

403

Всемирная ядерная ассоциация, World Nuclear Association. Nuclear power in France (по состоянию на 2020 г.). https://www.world-nuclear.org/information-library/countryprofiles/countries-a-f/france.aspx

404

Joppke C. Mobilizing Against Nuclear Energy: A Comparison of Germany and the United States. Berkeley, CA; University of California Press, 1993; Tresantis. Die Anti-Atom-Bewegung: Geschichte und Perspektiven. Berlin: Assoziation A, 2015.

405

На этой точке зрения настаивают Барух Фишхофф и Пол Слович: Fischhoff B. et al. How safe is safe enough? A psychometric study of attitudes towards technological risks and benefits // Policy Sciences. 1978. 9. P. 127–152; Fischhoff B. Risk perception and communication unplugged: Twenty years of process // Risk Analysis. 1995. 15/2. P. 137–145; Fischhoff B. and Kadvany J. Risk: A Very Short Introduction. N. Y.: Oxford University Press, 2011 (Фишхофф Б., Кадавани Дж. Риск: Очень краткое введение / Пер. с англ. И. В. Шевелевой. М.: Дело, 2021); Slovic P. Perception of risk // Science. 1987. 236/4799. P. 280–285; Slovic P. The Perception of Risk. L.: Earthscan, 2000; Slovic P. Risk perception and risk analysis in a hyperpartisan and virtuously violent world // Risk Analysis. 2020. 40/3. P. 2231–2239.

406

Три крупные недавние катастрофы иллюстрируют типичное количество погибших при авариях на промышленных предприятиях и в строительстве: сход с рельсов, возгорание и взрыв состава с сырой нефтью в Лак-Мегантике в канадской провинции Квебек (6 июля 2013 г.) — 47 погибших; обрушение здания в Дакке 24 апреля 2013 г., которое унесло жизни 1123 рабочих текстильной фабрики; прорыв дамбы Брумадинью в Бразилии 25 января 2019 г. — 233 погибших.

407

После всего четырех секунд свободного падения лицом к земле парашютист пролетает 72 метра и разгоняется до скорости 120 км/ч: BASE jumping freefall chart // The Great Book of Base (2010), https://base-book.com/BASEFreefallChart

408

Ramírez A. S. et al. Beyond fatalism: Information overload as a mechanism to understand health disparities // Social Science and Medicine 219 (2018). P. 11–18.

409

Kouabenan D. R. Occupation, driving experience, and risk and accident perception // Journal of Risk Research. 2002. 5. P. 49–68; Keeley B. et al. Functions of health fatalism: Fatalistic talk as face saving, uncertainty management, stress relief and sense making // Sociology of Health & Illness. 2009. 31. P. 734–747.

410

Kayani A. et al. Fatalism and its implications for risky road use and receptiveness to safety messages: A qualitative investigation in Pakistan // Health Education Research. 2012. 27. P. 1043–1054; Mahembe B. and Samuel O. M. Influence of personality and fatalistic belief on taxi driver behaviour // South African Journal of Psychology. 2016. 46/3. P. 415–426.

411

Suárez-Barrientos A. et al. Circadian variations of infarct size inacute myocardial infarction // Heart. 2011. 97. 970e976.

412

Всемирная ассоциация здравоохранения. Falls. 2018. January. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/falls

413

О сальмонелле см. материалы Центров по контролю и профилактике заболеваний США, Centers for Disease Control and Prevention. Salmonella and Eggs. https://www.cdc.gov/foodsafety/communication/salmonella-and-eggs.html. О пестицидах в чае см.: Feng J. et al. Monitoring and risk assessment of pesticide residues in tea samples from China // Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal. 2015. 21/1. P. 169–183.

414

По последним данным ФБР, уровень умышленных и неумышленных убийств (на 100 000 населения) в Балтиморе составляет 51 человек, в Майами — 9,7, в Лос-Анджелесе — 6,4. https://ucr.fbi.gov/crime-in-the-u.s/2018/crimein-the-u.s.-2018/topic-pages/murder

415

Последняя из известных партий лекарств, содержащих вредные примеси, была поставлена из Китая и содержала гипотензивные препараты, отпускаемые по рецепту. См.: Food and Drug Administration. FDA updates and press announcements on angiotensin II receptor blocker (ARB) recalls (valsartan, losartan, and irbesartan). 2019. November. https://www.fda.gov/drugs/drugsafety-and-availability/fda-updatesand-press-announcementsangiotensin-ii-receptor-blocker-arb-recalls-valsartan-losartan

416

Национальная статистическая служба Великобритании. Deaths registered in England and Wales: 2019. https://www.ons.gov.uk/peoplepopulationandcommunity/birthsdeathsandmarriages/deaths/bulletins/deathsregistrationsummarytables/2019/

417

Kochanek K. D. et al. Deaths: Final Data for 2017 // National Vital Statistics Reports 68 (2019). P. 1–75; Xu J. et al. Mortality in the United States, 2018. NCHS Data Brief No. 355. 2020. January.

418

Starr C. Social benefit versus technological risk. Единица измерения риска микроморт, предложенная в 1989 г. Рональдом Ховардом, использовалась во многих работах Дэвида Шпигельхалтера: Howard R. A. Microrisks for medical decision analysis // International Journal of Technology Assessment in Health Care. 1989. 5/3. P. 357–370; Blastland M. and Spiegelhalter D. The Norm Chronicles: Stories and Numbers about Danger and Death. N. Y.: Basic Books, 2014.

419

ООН, World Mortality 2019. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/mortality/WMR-2019/WorldMortality2019DataBooklet.pdf

420

Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC). Heart disease facts // https://www.cdc.gov/heartdisease/facts.htm; Jones D. S. and Greene J. A. The decline and rise of coronary heart disease // Public Health Then and Now. 2014. 103. P. 10207–10218; Haagsma J. A. et al. The global burden of injury: incidence, mortality, disability-adjusted life years and time trends from the Global Burden of Disease study 2013 // Injury Prevention. 2015. 22/1. P. 3–16.

421

Всемирная ассоциация здравоохранения. Falls (January 2018). https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/falls

422

Статистическая служба Канады: Statistics Canada. Deaths and mortality rates, by age group (по состоянию на 2020 г.). https://www150.statcan.gc.ca/t1/tbl1/en/tv.action?pid=1310071001&pickMemberspercent5B-0percent5D=1.1&pickMemberspercent5B-1percent5D=3.1

423

Kohn L. T. et al. To Err Is Human: Building a Safer Health System. ashington, DC: National Academies Press, 1999.

424

Makary M. and Daniel M. Medical error — the third leading cause of death in the US // British Medical Journal. 2016. 353. i2139.

425

Shojania K. G. and Dixon-Woods M. Estimating deaths due to medical error: the ongoing controversy and why it matters // British Medical Journal Quality and Safety. 2017. 26. P. 423–428.

426

Sunshine J. E. et al. Association of adverse effects of medical treatment with mortality in the United States // JAMA Network Open. 2019. 2/1. e187041.

427

В 2016 г. в США было зарегистрировано 35,7 миллиона госпитализаций со средним временем пребывания в больнице 4,6 дня. См.: Freeman W. J. et al. Overview of U. S. hospital stays in 2016: Variation by geographic region. 2018. December. https://www.hcup-us.ahrq.gov/reports/statbriefs/sb246-Geographic-VariationHospital-Stays.jsp

428

Bureau of Transportation Statistics. U. S. Vehicle-miles (2019), https://www.bts.gov/content/us-vehicle-miles

429

Sehgal A. R. Lifetime risk of death from firearm injuries, drug overdoses, and motor vehicle accidents in the United States. American Journal of Medicine 133/10. 2020. October. P. 1162–1167.

430

World Health Rankings. Road traffic accidents (по состоянию на 2020 г.), https://www.worldlifeexpectancy.com/cause-of-death/road-trafficaccidents/by-country/

431

Загадку рейса Malaysia Airlines 370, возможно, так и не удастся разрешить. Высказывались разные предположения, но ключ к ней может дать только случайная находка. Расследование двух катастроф Boeing 737 MAX (жертвами которых стали 346 человек) выявило недостатки в производстве этого популярного самолета, а также в инструкциях по его эксплуатации.

432

Международная организация гражданской авиации: International Civil Aviation Organization, State of Global Aviation Safety. Montreal: ICAO, 2020.

433

Soreide K. et al. How dangerous is BASE jumping? An analysis of adverse events in 20 850 jumps from the Kjerag Massif, Norway // Trauma. 2007. 62/5. P. 1113–1117.

434

Парашютная ассоциация США, United States Parachute Association. Skydiving safety (по состоянию на 2020 г.). https://uspa.org/Find/FAQs/Safety

435

Ассоциация дельтапланеризма и парапланеризма США: US Hang Gliding & Paragliding Association. Fatalities (по состоянию на 2020 г.). https://www.ushpa.org/page/fatalities

436

National Consortium for the Study of Terrorism and Responses to Terrorism, American Deaths in Terrorist Attacks 1995–2017. 2018. September.

437

National Consortium for the Study of Terrorism and Responses to Terrorism, Trends in Global Terrorism: Islamic State’s Decline in Iraq and Expanding Global Impact; Fewer Mass Casualty Attacks in Western Europe; Number of Attacks in the United States Highest since 1980s. 2019. October.

438

Подробное описание опасности землетрясений на Западном побережье см.: Yeats R. S. Living with Earthquakes in California. Corvallis, OR: Oregon State University Press, 2001. Последствия землетрясений на Западном побережье по другую сторону Тихого океана см.: Atwater B. F. The Orphan Tsunami of 1700. Seattle, WA: University of Washington Press, 2005.

439

Agee E. and Taylor L. Historical analysis of U. S. tornado fatalities (1808–2017): Population, science, and technology // Weather, Climate and Society. 2019. 11. P. 355–368.

440

Samuels R. J. 3.11: Disaster and Change in Japan. Ithaca, NY: Cornell University Press, 2013; Santiago-Fandiño V. et al., eds. The 2011 Japan Earthquake and Tsunami: Reconstruction and Restoration, Insights and Assessment after 5 Years. Berlin: Springer, 2018.

441

Rappaport E. N. Fatalities in the United States from Atlantic tropical cyclones: New data and interpretation // Bulletin of American Meteorological Society 1014. 2014. March. P. 341–346.

442

Национальная метеорологическая служба США: National Weather Service. How dangerous is lightning? (по состоянию на 2020 г.). https://www.weather.gov/safety/lightningodds; Holle R. L. et al. Seasonal, monthly, and weekly distributions of NLDN and GLD 360 cloud-to-ground lightning // Monthly Weather Review. 2016. 144. P. 2855–2870.

443

Munich Re. Topics. Annual Review: Natural Catastrophes 2002. Munich: Munich Re, 2003; Löw P. Tropical cyclones cause highest losses: Natural disasters of 2019 in figures // Munich Re. 2020. January. https://www.munichre.com/topics-online/en/climatechange-and-naturaldisasters/natural-disasters/natural-disasters-of2019-in-figures-tropical-cyclones-cause-highest-losses.html

444

Unsalan O. et al. Earliest evidence of a death and injury by a meteorite // Meteoritics & Planetary Science. 2020. P. 1–9.

445

National Research Council, Near-Earth Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies: Interim Report. Washington, DC: NRC, 2009; Khan M. A. R. Meteorites // Nature. 1935. 136/1030. P. 607.

446

Finkelman D. The dilemma of space debris // American Scientist. 2014. 102/1. P. 26–33.

447

Mobberley M. Supernovae and How to Observe Them. N. Y.: Springer, 2007.

448

NASA. 2012: Fear no Supernova. 2011. December 2011. https://www.nasa.gov/topics/earth/features/2012-supernova.html

449

NASA. Asteroid fast facts. 2014. March. https://www.nasa.gov/mission_pages/asteroids/overview/fastfacts.html; National Research Council, Near-Earth Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies; Boslough M. B. E. and Crawford D. A. Low-altitude airbursts and the impact threat // International Journal of Impact Engineering. 35/12 (2008). P. 1441–1448.

450

Геологическая служба США: US Geological Survey. What would happen if a «supervolcano» eruption occurred again at Yellowstone? https://www.usgs.gov/faqs/what-would-happen-if-a-supervolcano-eruption-occurredagain-yellowstone; Fisher R. V. et al. Volcanoes: Crucibles of Change. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1997.

451

Space Weather Prediction Center. Coronal mass ejections // National Oceanic and Atmospheric Administration (по состоянию на 2020 г.). https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/coronal-mass-ejections

452

Britt R. R. 150 years ago: The worst solar storm ever // Space.com. 2009. September. https://www.space.com/7224–150-yearsworst-solar-storm.html

453

Odenwald S. The day the Sun brought darkness // NASA. 2009. March. https://www.nasa.gov/topics/earth/features/sun_darkness.html

454

Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). https://sohowww.nascom.nasa.gov/

455

Phillips T. Near miss: The solar superstorm of July 2012 // NASA. 2014. July. https://science.nasa.gov/science-ews/scienceat-nasa/2014/23jul_superstorm

456

Riley P. On the probability of occurrence of extreme space weather events // Space Weather. 2012. 10. S 02012.

457

Moriña D. et al. Probability estimation of a Carrington-like geomagnetic storm // Scientific Reports. 2019. 9/1.

458

Kirchen K. et al. A solar-centric approach to improving estimates of exposure processes for coronal mass ejections // Risk Analysis. 2020. 40. P. 1020–1039.

459

Kilbourne E. D. Influenza pandemics of the 20th century // Emerging Infectious Diseases. 2006. 12/1. P. 9–14.

460

Viboud C. et al. Global mortality impact of the 1957–1959 influenza pandemic // Journal of Infectious Diseases. 2016. 213/5. P. 738–745; CDC. 1968 Pandemic (H3N 2 virus), по состоянию на 2020 г. https://www.cdc.gov/flu/pandemic-resources/1968-pandemic.html; Wong J. Y. et al.Case fatality risk of influenza A(H1N 1pdm09): a systematic review // Epidemiology. 2013. 24/6.

461

Всемирный экономический форум, World Economic Forum, Global Risks 2015, 10th Edition. Cologny: WEF, 2015.

462

Advice on the use of masks in the context of COVID-19: Interim guidance // World Health Organization, 2020.

463

Paget J. et al. Global mortality associated with seasonal influenza epidemics: New burden estimates and predictors from the GLaMOR Project // Journal of Global Health. 2019. December. 9/2. 020421.

464

Yang W. et al. The 1918 influenza pandemic in New York City: Age-specific timing, mortality, and transmission dynamics // Influenza and Other Respiratory. Viruses. 2014. 8. P. 177–188; Gagnon A. et al. Age-specific mortality during the 1918 influenza pandemic: Unravelling the mystery of high young adult mortality // PLoS ONE. 2013. August. 8/8. e6958; Gua W. et al. Comorbidity and its impact on 1590 patients with COVID-19 in China: A nationwide analysis // European Respiratory Journal. 2020. 55/6. Article 2000547.

465

Robine J.-M. et al., eds. Human Longevity, Individual Life Duration, and the Growth of the Oldest-Old Population. Berlin: Springer, 2007.

466

Центры по контролю и профилактике заболеваний США. Weekly Updates by Select Demographic and Geographic Characteristics (по состоянию на 2020 г.), https://www.cdc.gov/nchs/nvss/vsrr/covid_weekly/index.htm#AgeAndSex

467

Morens D. M. et al. Predominant role of bacterial pneumonia as a cause of death in pandemic influenza: implications for pandemic influenza preparedness // Journal of Infectious Disease. 2008. 198/7. P. 962–970.

468

Noymer A. and Garenne M. The 1918 influenza epidemic’s effects on sex differentials in mortality in the United States // Population and Development Review. 2000. 26/3. P. 565–581.

469

Подробное описание опасности землетрясений на Западном побережье см.: Yeats R. S. Living with Earthquakes in California. Corvallis, OR: Oregon State University Press, 2001. Последствия землетрясения на Западном побережье по другую сторону Тихого океана см.: Atwater B. F. The Orphan Tsunami of 1700. Seattle, WA: University of Washington Press, 2005.

470

Gilbert P. The A-Z Reference Book of Syndromes and Inherited Disorders. Berlin: Springer, 1996.

471

В Японии население сосредоточено на равнинах, занимающих всего 15 % этой горной страны, которая с ее постоянным риском мощных землетрясений, извержений вулканов и разрушительных цунами служит ярким примером этой реальности — как и другие места с высокой плотностью населения, такие как Ява или прибрежные районы Бангладеш (по сходным или иным причинам).

472

Более подробный материал на эти темы можно найти во многих недавних публикациях, в том числе Renn O. Risk Governance: Towards an Integrative Approach. Geneva: International Risk Governance Council, 2006; Gigerenzer G. Risk Savvy: How to Make Good Decisions. N. Y.: Penguin Random House, 2015.

473

Janssen V. When polio triggered fear and panic among parents in the 1950s // History. 2020. March. https://www.history.com/news/polio-fear-post-wwii-era

474

В 1958 г. ВВП Соединенных Штатов увеличился на 5 % по сравнению с 1957 г., а в 1969-м прирост составил более 7 %. Fred Economic Data (по состоянию на 2020 г.). https://fred.stlouisfed.org/series/GDP

475

The Museum of Flight. Boeing 747–121 (по состоянию на 2020 г.), https://www.museumoight.org/aircraft/boeing-747-121

476

Tsuji Y. et al. Tsunami heights along the Pacific Coast of Northern Honshu recorded from the 2011 Tohoku and previous great earthquakes // Pure and Applied Geophysics. 2014. 171. P. 3183–3215.

477

В ноябре 2004 г. Усама бен Ладен объяснил американским гражданам, что выбрал эту атаку, чтобы «истощить Америку до банкротства», и что этому помог Белый дом, требующий начала военных действий. Полный текст его речи доступен на https://www.aljazeera.com/archive/2004/11/200849163336457223.html. Он также цитировал оценку Королевского института международных отношений (Великобритания), что организация атак обошлась в 500 000 долларов, тогда как к 2019 г. на войны в Ираке, Афганистане, Пакистане и Сирии Америка потратила около 5,9 триллиона долларов, а будущие расходы (проценты на займы, помощь ветеранам) в течение 40 лет могут увеличить эту сумму до 8 триллионов долларов: Watson Institute. Costs of War (2018). https://watson.brown.edu/costsofwar/papers/summary

478

Sunstein C. R. Terrorism and probability neglect // Journal of Risk and Uncertainty. 2003. 26. P. 121–136.

479

Федеральное бюро расследований. Crime in the U. S. (по состоянию на 2020 г.). https://ucr.fbi.gov/crime-in-the-u.s

480

Miller E. and Jensen N. American Deaths in Terrorist Attacks, 1995–2017. 2018. September. https://www.start.umd.edu/pubs/START_AmericanTerrorismDeaths_FactSheet_Sept2018.pdf

481

Sehgal A. R. Lifetime risk of death from firearm injuries, drug overdoses, and motor vehicle accidents in the United States // American Journal of Medicine. 2020. May. 133/10. P. 1162–1167.

482

Самую бредовую из этих фантазий см.: https://www.spacex.com/mars. Вот каковы установленные в ней этапы. Первая миссия на Марс в 2022 г. со скромной целью «подтвердить наличие водных ресурсов, идентифицировать опасности, развернуть базовую инфраструктуру энергоснабжения, добычи полезных ископаемых и жизнеобеспечения». Вторая миссия в 2024 г. построит хранилище топлива, подготовит условия для пилотируемых полетов и «послужит основой первой марсианской базы, которая затем даст начало процветающему городу, а в конечном итоге самостоятельной цивилизации на Марсе». Любители этого жанра фантастики также могут найти для себя много интересного в статье: Cannon K. M. and Britt D. T. Feeding one million people on Mars // New Space. 2019. December. 7/4. P. 245–254.

483

Jakosky B. M. and Edwards C. S. Inventory of CO_2 available for terraforming Mars // Nature Astronomy 2 (2018). P. 634–639.

484

Этот вопрос обсуждался на вебинаре, который проводила Академия наук Нью-Йорка в мае 2020 г., когда генетик из Корнеллского университета спросил: «Не перейдем ли мы этические границы?» Alienating Mars: Challenges of Space Colonization // https://www.nyas.org/events/2020/webinar-alienating-mars-challenges-of-space-colonization. Примечательно, что тема генетических модификаций у людей с формированием устойчивости к внешним воздействиям, как у тихоходок, на полном серьезе обсуждалось в то время, когда в Нью-Йорке от COVID-19 умирали 500 человек в день, больницы столкнулись с дефицитом простейших индивидуальных средств защиты и были вынуждены повторно использовать маски и перчатки. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США также тратит на это бюджетные средства. См.: Koebler J. DARPA: We Are Engineering the Organism that will Terraform Mars // VICE Motherboard. 2015. June. https://www.vice.com/en_us/article/ae3pee/darpa-we-are-engineeringthe-organisms-that-will-terraformmars

485

Rockström J. et al. A safe operating space for humanity // Nature. 2009. 461. P. 472–475.

486

Полный список всех категорий и рекордов фридайвинга и статического апноэ см.: https://www.guinnessworldrecords.com/search?term=freediving

487

Средний объем вдоха (поступающего в легкие воздуха) составляет 500 мл для мужчин и 400 мл для женщин: Hallett S. and Ashurst J. V. Physiology, tidal volume. 2020. June. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482502/. 16 вдохов по 450 миллилитров дают в сумме 7,2 литра воздуха в минуту. Воздух содержит почти 21 % кислорода, и это значит, что за минуту мы вдыхаем его 1,5 литра, но только 23 % этого объема абсорбируются легкими (остальное мы выдыхаем), и реальное потребление чистого кислорода составляет 350 мл в минуту — то есть 500 л, или (при плотности 1,429 г/л) около 700 граммов в день. Физическая нагрузка увеличивает потребность в кислороде, и всего лишь 30-процентная прибавка повышает эту цифру до 900 г в день. О максимальном потреблении кислорода см.: Ferretti G. Maximal oxygen consumption in healthy humans: Theories and facts // European Journal of Applied Physiology. 2014. 114. P. 2007–2036.

488

Gumsley A. P. et al. Timing and tempo of the Great Oxidation Event // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2017. 114. P. 1811–1816.

489

Berner R. A. Atmospheric oxygen over Phanerozoic time // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1999. 96. P. 10955–10957.

490

Содержание углерода в земной растительности см.: Smil V. Harvesting the Biosphere. Cambridge, MA: MIT Press, 2013. P. 161–165. Расчеты предполагают полное окисление всего этого углерода.

491

https://twitter.com/EmmanuelMacron/status/1164617008962527232

492

Loer S. A. et al. How much oxygen does the human lung consume? // Anesthesiology. 1997. 86. P. 532–537.

493

Smil V. Harvesting the Biosphere. P. 31–36.

494

Huang J. et al. The global oxygen budget and its future projection // Science Bulletin. 2018. 63/18. P. 1180–1186.

495

Естественно, существуют другие, реальные причины — от утраты биоразнообразия до изменений в способности влагоудержания — беспокойства по поводу намеренного масштабного сжигания тропической растительности или естественных пожаров в иссушенных засухой лесах.

496

Последние исследования мирового водоснабжения и использования воды см.: Biswas A. K. et al., eds. Assessing Global Water Megatrends. Singapore: Springer Nature, 2018.

497

Institute of Medicine, Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. Washington, DC: National Academies Press, 2005.

498

Если рассматривать страны с самой большой численностью населения, то на сельское хозяйство приходится львиная доля потребляемой пресной воды: 90 % в Индии, 80 % в Индонезии, 65 % в Китае и всего 35 % в США: Всемирный банк. Annual freshwater withdrawals, agriculture (percent of total freshwater withdrawal) (по состоянию на 2020 г.). https://data.worldbank.org/indicator/er.h2o.fwag.zs?end=2016&start=1965&view=chart

499

Water Footprint Network. What is a water footprint? (по состоянию на 2020 г.). https://waterfootprint.org/en/water-footprint/what-iswater-footprint/

500

Mekonnen M. M. and Hoekstra Y. A. National Water Footprint Accounts: The Green, Blue and Grey Water Footprint of Production and Consumption. Delft: UNESCO-IHE Institute for Water Education, 2011.

501

Joseph N. et al. A review of the assessment of sustainable water use at continental-to-global scale // Sustainable Water Resources Management. 2020. 6. P. 18.

502

Gosling S. N. and Arnell N. W. A global assessment of the impact of climate change on water scarcity // Climatic Change. 2016. 134. P. 371–385.

503

Smil V. Growth. P. 386–388.

504

Долговременные тенденции для разных категорий сельскохозяйственных земель см.: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO). Land use // http://www.fao.org/faostat/en/#data/RL Американские исследования считают 2009 г. глобальным максимумом площади сельскохозяйственных земель, после чего следует медленный, но неуклонный спад: Ausubel J. et al. Peak farmland and the prospect for land sparing // Population and Development Review 2012. 38. Supplement. P. 221–242. В действительности данные FAO показывают 4-процентный рост с 2009 по 2017 г.

505

Chen X. et al. Producing more grain with lower environmental costs // Nature. 2014. 514/7523. P. 486–488; Cui Z. et al. Pursuing sustainable productivity with millions of smallholder farmers // Nature. 2018. 555/7696. P. 363–366.

506

В 2019 г. мировое производство аммиака составляло 160 Мт аммиака, из которых 120 Мт использовалось для выпуска удобрений: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, World Fertilizer Trends and Outlook to 2022. Rome: FAO, 2019. Ожидается, что производственный потенциал (уже превысивший 180 Мт) к 2026 г. увеличится почти на 20 %, и будут построены почти 100 новых заводов, в основном в Азии и на Ближнем Востоке: Hydrocarbons Technology. Asia and Middle East lead globally on ammonia capacity additions (2018). https://www.hydrocarbons-technology.com/comment/global-ammonia-capacity/

507

Геологическая служба США: US Geological Survey. Potash (2020), https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-potash.pdf

508

Grantham J. Be persuasive. Be brave. Be arrested (if necessary) // Nature 491 (2012). P. 303.

509

Van Kauwenbergh S. J. World Phosphate Rock Reserves and Resources. Muscle Shoals, AL: IFDC, 2010.

510

Геологическая служба США: US Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. 2012. P. 123.

511

International Fertilizer Industry Association. Phosphorus and «Peak Phosphate» (2013). См. также: Heckenmüller M. et al. Global Availability of Phosphorus and Its Implications for Global Food Supply: An Economic Overview. Kiel: Kiel Institute for the World Economy, 2014.

512

Smil V. Phosphorus in the environment: Natural flows and human interferences // Annual Review of Energy and the Environment. 2000. 25. P. 53–88; US Geological Survey. Phosphate rock // https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-phosphate.pdf

513

Chislock M. F. et al. Eutrophication: Causes, consequences, and controls in aquatic ecosystems // Nature Education Knowledge 4/4 (2013). P. 10.

514

Bunce J. et al. A review of phosphorus removal technologies and their applicability to small-scale domestic wastewater treatment systems // Frontiers in Environmental Science 6 (2018). P. 8.

515

Breitburg D. et al. Declining oxygen in the global ocean and coastal waters // Science 359/6371 (2018).

516

Lindsey R. Climate and Earth’s energy budget // NASA (January 2009), https://earthobservatory.nasa.gov/features/EnergyBalance

517

Ruddiman W. F. Plows, Plagues & Petroleum: How Humans Took Control of Climate. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2005.

518

2° Institute. www.co2levels Global CO_2 levels (по состоянию на 2020 г.), https://www.co2levels.org/

519

2° Institute. Global CH_4 levels (по состоянию на 2020 г.), https://www.methanelevels.org/

520

Потенциал глобального потепления (CO_2 = 1) для метана равен 28, для оксида азота — от 265, для разных хлорфторуглеродов — от 5660 до 13 900, для фторида серы — 23 900: Global Warming Potential Values, https://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Global-Warming-Potential-Values%20%28Feb%2016%202016%29_1.pdf

521

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Geneva: IPCC, 2014).

522

Fourier J. Remarques générales sur les Temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires // Annales de Chimie et de Physique 27 (1824). P. 136–167; Foote E. Circumstances aecting the heat of the sun’s rays // American Journal of Science and Arts31 (1856). P. 382–383. Вывод Фут: «Я обнаружила более высокое влияние солнечных лучей в углекислом газе… Атмосфера этого газа придала бы нашей Земле высокую температуру, и, если, как некоторые предполагают, в какой-то период истории он присутствовал в воздухе в большей пропорции, нежели в настоящее время, это непременно должно было вызвать увеличение температуры из-за его влияния, а также из-за его увеличенного веса». (Пер. Н. З. Васильев.)

523

Tyndall J. The Bakerian Lecture // Philosophical Transactions 151 (1861). P. 1–37 (quote p. 28).

524

Arrhenius S. On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground // Philosophical Magazine and Journal of Science, 5/41 (1896). P. 237–276.

525

Ecochard K. What’s causing the poles to warm faster than the rest of the Earth? NASA (April 2011), https://www.nasa.gov/topics/earth/features/warmingpoles.html

526

Cox D. T. C. et al. Global variation in diurnal asymmetry in temperature, cloud cover, specific humidity and precipitation and its association with leaf area index // Global Change Biology (2020).

527

Arrhenius S. Worlds in the Making. N. Y.: Harper & Brothers, 1908. P. 53.

528

Revelle R. and Suess H. E. Carbon dioxide exchange between atmosphere and ocean and the question of an increase of atmospheric CO_2 during the past decades // Tellus. 1957. 9. P. 18–27.

529

Global Monitoring Laboratory. Monthly average Mauna Loa CO_2 (по состоянию на 2020 г.), https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

530

Charney J. et al. Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment. Washington, DC: National Research Council, 1979.

531

Bindo N. L. et al. Detection and Attribution of Climate Change: from Global to Regional // T. F. Stocker et al., eds. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2013.

532

Sherwood S. C. et al. An assessment of Earth’s climate sensitivity using multiple lines of evidence // Reviews of Geophysics 58/4 (December 2020).

533

Переход от угля к природному газу быстрее всего произошел в США: в 2011 г. 44 % всей электроэнергии вырабатывали угольные электростанции, а в 2020 г. эта доля уменьшилась всего до 20 %, а доля работающих на газе электростанций выросла с 23 до 39 %: Управление энергетической информации США, Short-Term Energy Outlook (2021).

534

В 2014 г. мировое антропогенное воздействие по сравнению с 1850 г.: 1,97 Вт/м^2, в том числе 1,80 Вт/м^2 от CO_2, 1, 07 Вт/м^2 от других парниковых газов, — 1, 04 Вт/м^2 от аэрозолей и –0,08 Вт/м^2 от изменений в землепользовании. См.: Smith C. J. et al. Effective radiative forcing and adjustments in CMIP6 models // Atmospheric Chemistry and Physics 20/16 (2020).

535

Национальные центры экологической информации США. More near record warm years are likely on the horizon (February 2020), https://www.ncei.noaa.gov/news/projected-ranks; Национальное управление океанических и атмосферных исследований США, Global Climate Report — Annual 2019, https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201913

536

О цветении сакуры в Киото см.: Primack R. B. et al. The impact of climate change on cherry trees and other species in Japan // Biological Conservation 142 (2009). P. 1943–1949. О французских виноградниках см.: Ministère de la Transition Écologique. Impacts du changement climatique: Agriculture et Forêt (2020), https://www.ecologie.gouv.fr/impacts-du-changement-climatique-agriculture-etforet. О таянии ледников и его последствиях см.: Milner A. M. et al. Glacier shrinkage driving global changes in downstream systems // Proceedings of the National Academy of Sciences (2017), www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1619807114

537

В 2019 г. сжигание топлива привело к выбросу в атмосферу почти 37 Гт CO_2, для образования которого потребовалось приблизительно 27 Гт кислорода: Global Carbon Project, The Global Carbon Budget 2019.

538

Huang J. et al. The global oxygen budget and its future projection // Science Bulletin. 2018. 63. P. 1180–1186.

539

Эти сложные измерения начали выполнять в 1989 г.: Carbon Dioxide Information and Analysis Center. Modern Records of Atmospheric References and Notes 293 Oxygen (O_2) from Scripps Institution of Oceanography (2014), https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/trends/oxygen/modern_records.html

540

Запасы ископаемого топлива на 2019 г. даются по: British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

541

Scheinfeldt L. B. and Tishko S. A. Living the high life: highaltitude adaptation // Genome Biology. 2010. 11/133. P. 1–3.

542

Murray S. J. et al. Future global water resources with respect to climate change and water withdrawals as estimated by a dynamic global vegetation model // Journal of Hydrology. 2012. P. 14–29, 448, 449, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.02.044; Koutroulis A. G. and Papadimitriou L. V. Global water availability under high-end climate change: A vulnerability based assessment // Global and Planetary Change. 2019. 175. P. 52–63.

543

Greve P. et al. Global assessment of water challenges under uncertainty in water scarcity projections // Nature Sustainability. 2018. 1/9. P. 486–494.

544

Dieter C. A. et al. Estimated Use of Water in the United States in 2015. Washington, DC: US Geological Survey, 2018.

545

Goh P. S. et al. Desalination Technology and Advancement. Oxford: Oxford Research Encyclopedias, 2019.

546

Fletcher A. et al. A low-cost method to rapidly and accurately screen for transpiration efficiency in wheat // Plant Methods 14 (2018), article 77. Транспирационный коэффициент 4,5 г/кг для всего растения означает, что для 1 кг биомассы требуется 222 кг воды, расходуемой растением на транспирацию, а поскольку масса зерна составляет около половины растения, это соотношение удваивается и масса воды достигает 450 кг.

547

Markonis Y. et al. Assessment of water cycle intensification over land using a multisource global gridded precipitation dataset // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2019. 124/21. P. 11175–11187.

548

Murray S. J. et al. Future global water resources with respect to climate change and water withdrawals as estimated by a dynamic global vegetation model.

549

Fan Y. et al. Comparative evaluation of crop water use efficiency, economic analysis and net household profit simulation in arid Northwest China // Agricultural Water Management 146 (2014). P. 335–345; Hatfield J. L. and Dold C. Water-use efficiency: Advances and challenges in a changing climate // Frontiers in Plant Science 10 (2019). P. 103; Deryng D. et al. Regional disparities in the beneficial effects of rising CO_2 concentrations on crop water productivity // Nature Climate Change. 2016. 6. P. 786–790.

550

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), Climate Change and Land. Geneva: IPCC, 2020. https://www.ipcc.ch/srccl/; Smith P. et al. Agriculture, Forestry and Other Land Use (AFOLU) // in IPCC, Climate Change 2014.

551

Smil. Should We Eat Meat? P. 203–210.

552

Gerten D. et al. Feeding ten billion people is possible within four terrestrial planetary boundaries // Nature Sustainability 3 (2020). P. 200–208; см. также: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), The Future of Food and Agriculture: Alternative Pathways to 2050. Rome: FAO, 2018. http://www.fao.org/3/I8429EN/i8429en.pdf

553

Я писал: «Прибавляя средний и наибольший интервал [между пандемиями] к 1968 г., мы получаем период с 1996 по 2021 г. С точки зрения вероятности мы находимся в зоне высокого риска. Следовательно, вероятность очередной пандемии гриппа в следующие 50 лет практически 100-процентная» (Smil V. Global Catastrophes and Trends. Cambridge, MA: MIT Press, 2008). P. 46. И в указанном интервале мы столкнулись с двумя пандемиями вируса H1N 1 в 2009 г., через год после опубликования книги, и SARS-Cov-2 в 2020 г.

554

Ежедневная статистика публикуется Университетом Джонса Хопкинса: https://coronavirus.jhu.edu/map.html и Worldometer, https://www.worldometers.info/coronavirus/. Но действительно полную картину пандемии мы сможем увидеть не раньше чем через два года.

555

Desideri U. and Asdrubali F. Handbook of Energy Eciency in Buildings. L.: Butterworth-Heinemann, 2015.

556

Министерство природных ресурсов Канады: Natural Resource Canada, High Performance Housing Guide for Southern Manitoba. Ottawa: Natural Resources Canada, 2016.

557

Cozzi L. and Petropoulos A. Growing preference for SUVs challenges emissions reductions in passenger car market // IEA (October 2019). https://www.iea.org/commentaries/growingpreference-for-suvs-challenges-emissionsreductions-in-passengercar-market

558

Olivier J. G. J. and Peters J. A. H. W. Trends in Global CO_2 and Total Greenhouse Gas Emissions. The Hague: PBL Netherlands Environmental Assessment Agency, 2019.

559

Конференция ООН по изменению климата 2015 г.: Conference of the Parties (COP), https://unfccc.int/process/bodies/supreme-bodies/conference-of-theparties-cop

560

Stockton N. The Paris climate talks will emit 300 000 tons of CO_2, by our math. Hope it’s worth it // Wired. 2015. November.

561

ООН, Report of the Conference of the Parties on its twenty first session, held in Paris from 30 November to 13 December 2015 (January 2016). https://unfccc.int/sites/default/files/resource/docs/2015/cop21/eng/10a01.pdf

562

О перспективах кондиционирования воздухам см.: Energy Agency, The Future of Cooling. Paris: IEA, 2018.

563

Olivier and Peters, Trends in Global CO_2 and Total Greenhouse Gas Emissions 2019 Report.

564

Mauritsen T. and Pincus R. Committed warming inferred from observations // Nature Climate Change. 2017. 7. P. 652–655.

565

Zhou C. et al. Greater committed warming after accounting for the pattern effect // Nature Climate Change. 2021. 11. P. 132–136.

566

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), Global warming of 1,5 °C. Geneva: IPCC, 2018. https://www.ipcc.ch/sr15/

567

Grubler A. et al. A low energy demand scenario for meeting the 1,5 °C target and sustainable development goals without negative emission technologies // Nature Energy 526 (2020). P. 515–527.

568

Европейское агентство по окружающей среде. Size of the vehicle fleet in Europe (2019), https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/size-of-the-vehicle-fleet/size-ofthe-vehicle-fleet-10; for 1990, see https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/access-to-transport-services/vehicle-ownership-term-2001

569

National Bureau of Statistics, China Statistical Yearbook, 1999–2019. http://www.stats.gov.cn/english/Statisticaldata/AnnualData/

570

SEI, IISD, ODI, E 3G, and UNEP, The Production Gap Report: 2020 Special Report, http://productiongap.org/2020report

571

Larson E. et al. Net-Zero America: Potential Pathways, Infrastructure, and Impacts. Princeton, NJ: Princeton University, 2020.

572

Helman C. Nimby nation: The high cost to America of saying no to everything // Forbes. 2015. August.

573

Палата представителей США. Resolution Recognizing the duty of the Federal Government to create a Green New Deal (2019). https://www.congress.gov/bill/116th-congress/house-resolution/109/text; Jacobson M. Z. et al. Impacts of Green New Deal energy plans on grid stability, costs, jobs, health, and climate in 143 countries // One Earth. 2019. 1. P. 449–463.

574

Dickinson T. The Green New Deal is cheap, actually // Rolling Stone (April 6, 2020); Cassidy J. The good news about a Green New Deal // New Yorker. 2019. March 4; Chomsky N. and Pollin R. Climate Crisis and the Global Green New Deal: The Political Economy of Saving the Planet. N. Y.: Verso, 2020; Riin J. The Green New Deal: Why the Fossil Fuel Civilization Will Collapse by 2028, and the Bold Economic Plan to Save Life on Earth. N. Y.: St. Martin’s Press, 2019.

575

Если вы хотите присоединиться к самой громкой ветви этого движения — чтобы «мобилизовать 3,5 % населения для изменения системы» (число активистов указано с точностью до десятых долей!), — зайдите на сайт: Extinction Rebellion. Welcome to the rebellion // https://rebellion.earth/the-truth/about-us/ Печатные инструкции см. в Extinction Rebellion, This Is Not a Drill: An Extinction Rebellion Handbook. L.: Penguin, 2019.

576

Brimblecombe P. et al. Acid Rain — Deposition to Recovery. Berlin: Springer, 2007.

577

Abbasi S. A. and Abbasi T. Ozone Hole: Past, Present, Future. Berlin: Springer, 2017.

578

Liu J. et al. China’s changing landscape during the 1990s: Large-scale land transformation estimated with satellite data // Geophysical Research Letters. 2005. 32/2. L02405.

579

Burgess M. G. et al. IPCC baseline scenarios have overprojected CO_2 emissions and economic growth // Environmental Research Letters. 2021. 16. 014016.

580

Wood H. Green energy meets people power // The Economist (2020), https://worldin.economist.com/article/17505/edition2020get-ready-renewable-energy-revolution

581

Hausfather Z. et al. Evaluating the performance of past climate model projections // Geophysical Research Letters. 2019. 47. e2019GL085378.

582

Smil. History and risk.

583

Ежедневные и общие цифры по странам и во всем мире: Университет Джонса Хопкинса, https://coronavirus.jhu.edu/map.html или Worldometer, https://www.worldometers.info/coronavirus/

584

Источники данных для этого и следующего абзаца. Объем ВВП: GDP per capita (current US$) (по состоянию на 2020 г.), https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.PCAP.CD. Статистические данные по Китаю: National Bureau of Statistics, China Statistical Yearbook, 1999–2019. Эмиссия CO_2: Olivier and Peters, Trends in Global CO_2 and Total Greenhouse Gas Emissions 2019 Report.

585

Согласно прогнозу ООН, в период с 2020 по 2050 г. население наименее развитых стран увеличится на 99,6 %, а в регионе южнее Сахары в целом — на 53 %: ООН, World Population Prospects: The 2019 Revision. N. Y.: UN, 2019. О производстве электроэнергии в Африке см.: Alova G. et al. A machine-learning approach to predicting Africa’s electricity mix based on planned power plants and their chances of success // Nature Energy. 2021. 6/2.

586

Pan Y. et al. Large and persistent carbon sink in the world’s forests // Science. 2011. 333. P. 988–993; Che C. et al. China and India lead in greening of the world through land-use management // Nature Sustainability 2 (2019). P. 122–129. См. также: Wang J. et al. Large Chinese land carbon sink estimated from atmospheric carbon dioxide data // Nature 586/7831 (2020). P. 720–723.

587

Dowell N. G. et al. Pervasive shifts in forest dynamics in a changing world // Science. 2020. 368; R. J. Brienen W. et al. Forest carbon sink neutralized by pervasive growth-lifespan trade-os // Nature Communications 11. 2020. Article 4241.1234567890.

588

Kauppi P. E. et al. Changing stock of biomass carbon in a boreal forest over 93 years // Forest Ecology and Management 259 (2010). P. 1239–1244; Henttonen H. M. et al. Size-class structure of the forests of Finland during 1921–2013: A recovery from centuries of exploitation, guided by forest policies // European Journal of Forest Research. 2019. 139. P. 279–293.

589

Roy P. and Connell J. Climatic change and the future of atoll states // Journal of Coastal Research 7 (1991). P. 1057–1075; Nicholls R. J. and Cazenave A. Sea-level rise and its impact on coastal zones // Science. 2010. 328/5985. P. 1517–1520.

590

Kench P. S. et al. Patterns of island change and persistence oer alternate adaptation pathways for atoll nations // Nature Communications. 9 (2018). Article 605.

591

Так называлась глава, написанная Эмори Ловинсом для книги об экологии: Lovins A. Abating global warming for fun and profit // Takeuchi K. and Yoshino M., eds. The Global Environment. N. Y.: Springer-Verlag, 1991. P. 214–229. Пояснение для более молодых читателей: Ловинс прославился в 1976 г. своей статьей, где описал «мягкие» технологии для энергетики США (небольшие источники возобновляемой энергии): Lovins A. Energy strategy: The road not taken // Foreign Aairs. 55/1 (1976). P. 65–96. По его мнению, в 2000 г. США должны получить от «мягких» технологий энергию, эквивалентную приблизительно 750 миллионам тонн нефти. Если вычесть обычное производство энергии на гидроэлектростанциях (они не являются небольшими и «мягкими»), то возобновляемые источники дали в 2000 г. эквивалент 75 миллионов тонн нефти, то есть ошибка Ловинса на период в 24 года составила 90 %. Этот прогноз стал предшественником таких же нереалистичных «зеленых» заявлений, которые мы слышим на протяжении десятилетий.

592

Имеется огромное количество литературы, связанной с апокалиптическими сценариями, пророчествами и интерпретациями, но я не буду давать никаких рекомендаций относительно этого жанра фантастики.

593

Представить, что искусственный интеллект превзойдет возможности человека, легче, чем представить мгновенную скорость физических изменений, необходимых для достижения сингулярности.

594

Kurzweil R. The law of accelerating returns (2001). https://www.kurzweilai.net/the-law-of-accelerating-returns. (См. также: The Singularity Is Near. N. Y.: Penguin, 2005.) 2045 г. предсказан в: https://www.kurzweilai.net/. Но, прежде чем мы окажемся там, «к 2020 г. будут преодолены все болезни, поскольку нанороботы станут умнее всех современных медицинских технологий. Обычное человеческое питание заменят наносистемы». См.: Diamandis P. Ray Kurzweil’s mind-boggling predictions for the next 25 years // Singularity Hub (January 2015), https://singularityhub.com/2015/01/26/ray-kurzweils-mind-boggling-predictions-for-the-next-25-years/ Очевидно, что если бы такие прогнозы материализовались, то уже через несколько лет никто бы не писал книг о сельском хозяйстве, пище, здоровье, медицине или о том, как на самом деле функционирует наш мир, — обо всем этом позаботились бы нанороботы.

595

Одним из самых влиятельных защитников теории рога изобилия в последние два десятилетия ХХ в. был Джулиан Саймон из Университета Мэриленда. Наиболее известные его работы: The Ultimate Resource. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1981; Simon J. L. and Kahn H. The Resourceful Earth. Oxford: Basil Blackwell, 1984.

596

Электромобили: Bloomberg NEF, Electric Vehicle Outlook 2019, https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/#toc-download. Выбросы углерода в ЕС: EU. 2050 long-term strategy // https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2050_en. Глобальная информация в 2025 г.: Reinsel D. et al. The Digitization of the World From Edge to Core (November 2018), https://www.seagate.com/files/www-content/our-story/trends/files/idc-seagate-dataage-whitepaper.pdf. Международные перелеты в 2037 г.: IATA Forecast Predicts 8.2 billion Air Travelers in 2037 (October 2018), https://www.iata.org/en/pressroom/pr/2018-10-24-02/

597

Долговременные тенденции рождаемости, по данным Всемирного банка: https://data.worldbank.org/indicator/SP.DYN.TFRT.IN

598

ООН, World Population Prospects 2019, https://population.un.org/wpp/Download/Standard/Population/

599

Электромобили стали предметом пристального внимания, а также источником завышенных ожиданий во втором десятилетии XXI в. В 2017 г. в газете Financial Post можно было прочесть следующее: «Все автомобили, работающие на ископаемом топливе, исчезнут через восемь лет в двойном гибельном водовороте для крупных нефтяных и автомобильных компаний, утверждает исследование, которое станет шоком для этих отраслей». Шоком должно стать полное непонимание технических реалий, стоящее за этим утверждением. В начале 2020 г. в мире насчитывалось около 1,2 миллиарда легковых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, и все они должны были исчезнуть через пять лет!

600

Пока еще непонятно, когда сравняются расходы за весь срок эксплуатации электромобиля и обычного автомобиля, но, даже если это произойдет, для некоторых покупателей начальная цена будет важнее последующих расходов: MIT Energy Initiative, Insights into Future Mobility (Cambridge, MA: MIT Energy Initiative, 2019), http://energy.mit.edu/insightsintofuturemobility.

601

Объемы продаж и долгосрочные прогнозы внедрения электромобилей см.: Insideevs, https://insideevs.com/news/343998/monthly-plug-inev-sales-scorecard/; J. P. Morgan Asset Management, Energy Outlook 2018: Pascal’s Wager. N. Y.: J. P. Morgan, 2018. P. 10–15.

602

Bloomberg NEF, Electric Vehicle Outlook 2019.

603

Мишель де Нотрдам опубликовал свои пророчества в 1555 г., и с тех пор истинно верующие читают и интерпретируют их. Есть широкий выбор форматов, от дорогих факсимиле в красивом переплете до электронных копий в Kindle.

604

Von Foerster H. et al. Doomsday: Friday, 13 November, A. D. 2026 // Science. 1960. 132. P. 1291–1295.

605

Ehrlich P. The Population Bomb. N. Y.: Ballantine Books, 1968. P. xi; Heilbroner R. L. An Inquiry into the Human Prospect. N. Y.: W. W. Norton, 1975. P. 154.

606

Вычислено на основе данных ООН, World Population Prospects 2019.

607

Согласно медианному прогнозу ООН, World Population Prospects 2019.

608

Smil. Peak oil: A catastrophist cult and complex realities // World Watch 19 (2006). P. 22–24; Smil V. Peak oil: A retrospective // IEES Spectrum (May 2020). P. 202–221.

609

Duncan R. C. The Olduvai theory: Sliding towards the post-industrial age (1996), http://dieoff.org/page125

610

Данные о недоедании: см. ежегодные отчеты Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO). Последняя версия: The State of Food Security and Nutrition, http://www.fao.org/3/ca5162en/ca5162en.pdf. Обеспечение продовольствием см.: http://www.fao.org/faostat/en/#data/

611

Расчеты на основе данных http://www.fao.org/faostat/en/#data/

612

Данные из British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

613

Данные из: Krikorian S. Preliminary nuclear power facts and figures for 2019 // International Atomic Energy Agency (January 2020), https://www.iaea.org/newscenter/news/preliminary-nuclearpower-facts-and-figures-for-2019

614

Schier M. B. Spectacular Flops: Game-Changing Technologies That Failed. Clinton Corners, NY: Eliot Werner Publications, 2019. P. 157–175.

615

Kaufman S. Project Plowshare: The Peaceful Use of Nuclear Explosives in Cold War America. Ithaca, NY: Cornell University Press, 2013; Noble A. C. The Wagon Wheel Project // WyoHistory (November 2014). http://www.wyohistory.org/essays/wagon-wheel-project

616

О сокращении климатической ниши см.: Xu C. et al. Future of the human climate niche // Proceedings of the National Academy of Sciences 117/21 (2010). P. 11350–11355. Миграция: Lustgarten А. How climate migration will reshape America // The New York Times. 2020. December 20. Снижение доходов: Burke М. et al. Global non-linear effect of temperature on economic production // Nature. 527 (2015). P. 235–239. Пророчество Тунберг см.: Doyle A. Thunberg says only «eight years left» to avert 1,5 °C warming // Climate Change News (January 2020). https://www.climatechangenews.com/2020/01/21/thunberg-says-eight-years-left-avert-1-5c-warming/

617

Эта предрасположенность к катастрофическим пророчествам, вероятно, лучше всего объясняется негативными предубеждениями, свойственными всем людям: Kahneman D. Thinking Fast and Slow. N. Y.: Farrar, Straus and Giroux, 2011 (Канеман Д. Думай медленно… решай быстро / Пер. с англ. А. Андреева, Ю. Деглиной, Н. Парфеновой. М.: АСТ, 2014); ООН. Only 11 years left to prevent irreversible damage from climate change, speakers warn during General Assembly high-level meeting (March 2019), https://www.un.org/press/en/2019/ga12131.doc.htm; P. J. Spielmann. U. N. predicts disaster if global warming not checked // AP News. June 1989. https://apnews.com/bd45c372caf118ec99964ea547880cd0

618

FII Institute, A Sustainable Future is Within Our Grasp, https://fiiinstitute.org/en/downloads/FIII_Impact_Sustainability_2020.pdf; FII Institute, A Sustainable Future is Within Our Grasp, https://fiiinstitute.org/en/downloads/FIII_Impact_Sustainability_2020.pdf; Greer J. M. Apocalypse Not! Hoboken, NJ: Viva Editions, 2011; Shellenberger M. Apocalypse Never: Why Environmental Alarmism Hurts Us All. N. Y.: Harper, 2020; Greer J. M. Apocalypse Not! Hoboken, NJ: Viva Editions, 2011; Shellenberger M. Apocalypse Never: Why Environmental Alarmism Hurts Us All. N. Y.: Harper, 2020.

619

Smil V. Perils of long-range energy forecasting: Reflections on looking far ahead // Technological Forecasting and Social Change. 2000. 65. P. 251–264.

620

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO), Yield Gap Analysis of Field Crops: Methods and Case Studies. Rome: FAO, 2015.

621

Они больше чем на 90 % состоят из воды, и они не содержат или содержат в ничтожных количествах такие важные макроэлементы, как пищевые белки и жиры.

622

Затраты на материалы (сталь, пластик, стекло) и энергию (обогрев, освещение, кондиционирование воздуха) будут поистине астрономическими.

623

Энергозатраты на материалы см.: Smil. Making the Modern World. Минимальные энергозатраты для производства стали см.: Fruehan J. R. et al. Theoretical Minimum Energies to Produce Steel for Selected Conditions. Columbia, MD: Energetics, 2000.

624

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO). Fertilizers by nutrient (по состоянию на 2020 г.). http://www.fao.org/faostat/en/#data/RFN

625

Данные из: Smil. Energy Transitions.

626

Рассчитано по данным British Petroleum, Statistical Review of World Energy.

627

Увлекательные дискуссии о категориальных ошибках см.: Magidor O. Category Mistakes. Oxford: Oxford University Press, 2013; Kastainer W. Genealogy of a category mistake: A critical intellectual history of the cultural trauma metaphor // Rethinking History. 2004. 8. P. 193–221.

628

Об истории главных изобретений см.: Smil. Transforming the Twentieth Century.

629

Smil. Prime Movers of Globalization.

630

Engler A. A guide to healthy skepticism of artificial intelligence and coronavirus. Washington, DC: Brookings Institution, 2020.

631

CRISPR: Your guide to the gene editing revolution // New Scientist. https://www.newscientist.com/round-up/crispr-gene-editing/

632

Harari Y. N. Homo Deus. N. Y.: Harper, 2018 (Харари Юваль Ной. Homo Deus: Краткая история будущего / Пер. А. Андреева. М.: Синдбад, 2022); Berlinski D. Godzooks // Inference. 3/4. 2018. February.

633

Trognotti E. Lessons from the history of quarantine, from plague to influenza // Emerging Infectious Diseases. 2013. 19. P. 254–259.

634

Crawford S. The Next Generation of Wireless — «5G» — Is All Hype // Wired. 2016. August. https://www.wired.com/2016/08/the-next-generation-of-wireless-5g-is-all-hype/

635

Lack of medical supplies «a national shame» // BBC News (March 2020); Lee L. and Das K. N. Virus fight at risk as world’s medical glove capital struggles with lockdown // Reuters (March 2020); Peek L. Trump must cut our dependence on Chinese drugs — whatever it takes // The Hill (March 2020).

636

Окончательная цена пандемии 2020 г. выяснится лишь через несколько лет, но порядок очевиден и теперь: несколько миллиардов долларов. В 2019 г. мировой валовой продукт оценивался почти в 90 триллионов долларов, и при его снижении всего на несколько процентов потери будут исчисляться триллионами.

637

Окончательные выводы можно будет делать после того, как мы получим данные о смертности со всего мира.

638

Taubenberger J. K. et al. The 1918 influenza pandemic: 100 years of questions answered and unanswered // Science Translational Medicine 11/502 (July 2019), eaau5485; Morens et al. Predominant role of bacterial pneumonia as a cause of death in pandemicinfluenza: Implications for pandemic influenza preparedness // Journal of Infectious Disease. 208. 198. P. 962–970.

639

The 2008 financial crisis explained // History Extra (2020), https://www.historyextra.com/period/modern/financial-crisiscrash-explained-facts-causes/

640

Самые большие круизные лайнеры берут на борт более 6000 пассажиров, численность команды составляет 30–35 % от этого числа. Marine Insight. Top 10 Largest Cruise Ships in 2020 // https://www.marineinsight.com/know-more/top-10-largestcruise-ships-2017/

641

Zijdeman R. L. and de Silva F. R. Life expectancy since 1820 // J. L. van Zanden et al., eds. How Was Life? Global Well-Being since 1820. Paris: OECD, 2014. P. 101–116.

642

Статистику избыточной смертности можно увидеть на регулярно обновляемых сайтах: European Mortality Monitoring (https://www.euromomo.eu/) для стран ЕС и Центров по контролю и профилактике заболеваний для США (https://www.cdc.gov/nchs/nvss/vsrr/covid19/excess_deaths.htm).

643

Подробности прогноза распределения населения по возрастам для всех стран и регионов мира см.: https://population.un.org/wpp/Download/Standard/Population/

644

American Cancer Society. Survival Rates for Childhood Leukemias // https://www.cancer.org/cancer/leukemia-in-children/detectiondiagnosis-staging/survival-rates.html.

645

Министерство обороны США: US Department of Defense. Narrative Summaries of Accidents Involving U. S. Nuclear Weapons 1950–1980 (1980), https://nsarchive.files.wordpress.com/2010/04/635.pdf; Shuster S. Stanislav Petrov, the Russian offcer who averted a nuclear war, feared history repeating itself // Time. 2017. September 19. (Шустер С. Советский офицер, который предотвратил ядерную войну, боялся повторения прошлого. https://inosmi.ru/20170920/240327222.html)

646

Наиболее полный отчет о катастрофе (в том числе пять томов технической документации): International Atomic Energy Agency, The Fukushima Daiichi Accident (Vienna: IAEA, 2015). The National Diet of Japan issued its offcial report: The Ocial Report of the Fukushima Nuclear Accident Independent Investigation Commission, https://www.nirs.org/wp-content/uploads/fukushima/naiic_report.pdf

647

Официальные заявления компании Boeing о доработке 737 MAX см.: https://www.boeing.com/737-max-updates/en-ca/737MAX. Критическую оценку см. в том числе: Campbell D. Redline // The Verge (May 2019); Campbell D. The ancient computers on Boeing 737 MAX are holding up a fix // The Verge (April 2020).

648

В 2018 г. выбросы парниковых газов распределялись следующим образом: лидер (Китай) — почти 30 %, пара лидеров (Китай и США) — чуть больше 43 %, первая пятерка (Китай, США, Индия, Россия, Япония) — 51 %, первая десятка (плюс Германия, Иран, Южная Корея, Саудовская Аравия и Канада) — почти две трети. См.: Olivier and Peters. Global CO_2 emissions from fossil fuel use and cement production per country, 1970–2018.

649

Эта необходимость долгосрочной целенаправленной политики еще больше уменьшает вероятность того, что такие разные политические силы, как Китай, США, Индия и Саудовская Аравия, согласятся на долгосрочное соблюдение выработанных мер.

650

Классическая оценка Рамсея однозначна: «Предполагается, что мы не откажемся от будущих удовольствий ради сегодняшних, что этически неоправданно и обусловлено только слабостью воображения». См.: Ramsey F. P. A mathematical theory of saving // The Economic Journal. 38 (1928). P. 543. Разумеется, такая жесткая позиция крайне непрактична.

651

Tebaldi C. and Friedlingstein P. Delayed detection of climate mitigation benefits due to climate inertia and variability // Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (2013). P. 17229–17234; Marotzke J. Quantifying the irreducible uncertainty in nearterm climate projections // Wiley Interdisciplinary Review: Climate Change. 10 (2018). P. 1–12; Samset B. H. et al. Delayed emergence of a global temperature response after emission mitigation // Nature Communications. 11 (2020). Article 3261.

652

Brown T. et al. Break-even year: a concept for understanding intergenerational trade-os in climate change mitigation policy // Environmental Research Communications 2 (2020), 095002. Используя ту же модель, Кен Калдейра вычислил рентабельность инвестиций в снижения выбросов углерода до нулевого уровня к 2050 г. (заявленная цель многих правительств) и дату, когда рентабельность станет положительной: уровень рентабельности приблизительно 2,7 %, а положительной рентабельность станет только в начале следующего века.

653

Прогноз высокого уровня: ООН, World Population Prospects 2019. Прогноз низкого уровня: Vollset S. E. et al. Fertility, mortality, migration, and population scenarios for 195 countries and territories from 2017 to 2100: a forecasting analysis for the Global Burden of Disease Study // The Lancet. 2020. July 14.

654

Социальная сеть, запрещенная в РФ. — Примеч. ред.

655

Mazzocco M. M. M. et al. Preschoolers’ precision of the approximate number system predicts later school mathematics performance // PLoS ONE 6/9 (2011), e23749.

656

Перепись населения США, HINC-01. Selected Characteristics of Households by Total Money Income (2019). https://www.census.gov/data/tables/time-series/demo/income-poverty/cps-hinc/hinc-01.html; Credit Suisse, Global Wealth Report (2019), https://www.credit-suisse.com/about-us/en/reports-research/global-wealth-report.html; Ponciano J. Winners/Losers: The world’s 25 richest billionaires have gained nearly $ 255 billion in just two months // Forbes. 2020. May 23.

657

Smil V. Animals vs. artifacts: Which are more diverse? // Spectrum IEEE (August 2019). P. 21.

658

Мощность первичных двигателей см.: Smil V. Energy and Civilization: A History. Cambridge, MA: MIT Press, 2017. P. 130–146.

Content

Вацлав Смил
Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого

Введение Зачем нужна эта книга?

1 Энергия Топливо и электричество

Фундаментальные сдвиги

Использование энергии в современном мире

Что такое энергия?

Рост и относительное падение спроса на сырую нефть

Многочисленные преимущества электричества

Прежде чем щелкнуть выключателем

Декарбонизация: темп и масштаб

2 Производство продуктов питания Мы едим ископаемое топливо

Три долины, два столетия

Во что это обходится

Затраты энергии на производство хлеба, курятины и томатов

Дизельное топливо и морепродукты

Топливо и еда

Назад, в прошлое?

Обойтись меньшим — или вообще отказаться

3 Мир материалов Четыре столпа современной цивилизации

Аммиак: газ, который кормит мир

Пластик: разнообразный, полезный и проблемный

Сталь: вездесущая и пригодная для переработки

Бетон: мир, созданный цементом

Материалы: старые и новые

4 Глобализация Двигатели, микросхемы, и не только

Глубокие корни глобализации

Глобализация, движимая ветром

Паровые двигатели и телеграф

Первые дизельные двигатели, самолеты и радио

Большие дизельные двигатели, турбины, контейнеры и микросхемы

Присоединение Китая, России и Индии

Коэффициенты глобализации

Длинная рука закона Мура

Неизбежность, откаты и перегибы

5 Риски От вирусов до диеты и вспышек на Солнце

Питаться как в Киото — или как в Барселоне

Восприятие риска и толерантность к риску

Вычисление рисков повседневной жизни

Добровольный и вынужденный риск

Природные катастрофы: не такие опасные, какими они выглядят на экране телевизора

Конец нашей цивилизации

Неизменные установки

6 Окружающая среда Другой биосферы у нас нет

Кислороду ничего не угрожает

Хватит ли нам еды и воды?

Почему Земля не покрыта льдом

Кто открыл глобальное потепление?

Кислород, вода и еда в мире, который стал теплее

Неопределенности, обещания и реалии

Принятие желаемого за действительное

Модели, сомнения и реалии

7 Будущее Между апокалипсисом и сингулярностью

Несбывшиеся пророчества

Инерция, масштаб и масса

Невежество, упрямство и смирение

Беспрецедентное упорство, отложенная польза

Приложение Числа Порядки величин

Благодарности

Примечания