Автор: Олег Доброчеев, главный специалист РНЦ "Курчатовский институт"

Эпоха "энергетического" перехода глобальной цивилизации

Энерго-социальный феномен

Мировая энергетика не только выполняет функции предохранителя социального развития и индикатора его критических состояний, одновременно она еще является связующей и демпфирующей системой между обществом и природой. Основные энергоресурсы общество черпает из окружающего пространства. Будучи в связи с этим своим промежуточным положением частично элементом природы энергетика в целом или в каких-то своих частях с неизбежностью подчиняется ее законам.

Эту особенность глобальной энергетики можно увидеть на рис. 3, на котором показана плотность потока энергии излучаемой теми или иными участками земной поверхности в зависимости от их площади. Наблюдения ученых показывают, что с ростом размеров социальных образований потребление в них энергии растет не линейным образом, а в строгом соответствии с законом диссипативной эволюции сплошных сред А. Колмогорова - пропорционально размерам социального источника в степени 1/3

E ~ S ^1/3 . (Формула 1)

Соответствующая этому закону плотность потока энергии, выбрасываемая различными социальными образованиями человечества в окружающую среду, показана широкой полосой на рис. 3. На нем видно, что большинство исследованных социально- энергетических систем, размерами от острова Манхеттен в Нью-Йорке и Москвы и до крупнейших государств мира и даже континентов, выделяет в окружающую среду энергию в целом в такой же пропорции от своих линейных размеров, как это имеет место и в природных средах.

Человечество с этой социально-энергетической точки зрения оказывается вполне природным, а значит и вполне детерминированным в своем развитии явлением.

Более детальное и систематическое рассмотрение эволюции человека с этой точки зрения приводит к ряду довольно парадоксальных выводов, давно, правда, замеченных на качественном уровне. О том, например, что приоритетная забота об энергообеспеченности хозяйства, которая имела место в советские времена, может стать тормозом социальных преобразований. Или о том, что сегодня отмечается повсеместно, - недостаток энергии является существенным ограничителем экономического роста.

Маховик экономики и тормоз социальных преобразований

Однако, эти выводы следуют не только из качественных наблюдений за влиянием энергетики на общественную жизнь, любопытно, но они вытекают непосредственно и из расширенного толкования закона А. Колмогорова о диссипативном характере развития природных систем.

Если принять, что работа, затрачиваемая обществом для поддержания своей жизнедеятельности, в наибольшей степени отражается в его ВВП (W), то согласно уточненному закону А. Колмогорова можно заключить, что между энергозатратами общества (E), его размерами (S) и степенью хаотичности общественной жизни (De) существует естественная природная взаимосвязь

E ~ С (1+ De) ² W ^2/3 S ^1/3 , (Формула 2)

где C - некий эмпирический коэффициент.

Согласно этой, построенной методами аналогии социально-энергетической модели общества, его энергозатраты в наибольшей степени лимитируются хаотичностью (De > 0) или организованностью (De < 0) общественной жизни. Собственно же хозяйственная деятельность, характеризуемая объемом вырабатываемого валового продукта (W) и размерами хозяйствующего объекта (S) в гораздо меньшей степени влияет на потребляемые ресурсы энергии (E). Все это выражается различными показателями степени влияния рассматриваемых факторов на энергопотребление (E) - для W и S они меньше единицы, а для De - больше.

Среди физических характеристик как социальной, так и окружающей, природной среды исключительное влияние на масштабы энергопортребления оказывает климатический фактор. Анализ общественных энергозатрат в различных по климатическим условиям регионах планеты позволил недавно обнаружить их отрицательную экспоненциальную зависимость от средней температуры окружающей среды

C ~ 10 ^-bT (Формула 3)

Рассматривая подобным образом общество, как некую естественную систему, под его физическим размером можно понимать площадь социального образования - S, а под работой, затрачиваемой на поддержание жизнедеятельности - W, ее экономический

(Окончание, начало в N 2)

стр. 72

эквивалент в виде валового внутреннего продукта (ВВП). Можно, так же, допустить, что энергетический потенциал общества - E пропорционален его ежегодным энергозатратам. Определенные трудности возникают с количественной оценкой меры "хаотичности" хозяйственной и общественной жизни - De, хотя на качественном уровне правдоподобный характер влияния этого критерия на энергозатраты общества не вызывает сомнения.

Действительно, и согласно формуле 1, и социальному опыту, повышение организованности общественной и хозяйственной деятельности (абсолютный рост отрицательного De) сопровождается уменьшением энергозатрат и наоборот повышение хаотичности жизни приводит к излишним энергозатратам.

При частных же прочтениях уравнения 1 следует, что ВВП общества откликается на рост или падение энергозатрат при прочих равных условиях интенсивнее, чем его социальная организация. Для увеличение ВВП в 2 раза минимально потребные энергозатраты достаточно увеличить всего на 40%. Для дестабилизации же общественной жизни в те же самые 2 раза - энергозатраты "требуются" порой многократно большие.

W ~ E 3/2, (Формула 4)

De + 1 ~ E1/2. (Формула 5)

Последняя формула, кроме того, показывает, что неравновесный, не обусловленный потребностями увеличения объемов хозяйственной деятельности рост энергозатрат становится источником общественной нестабильности.

В наибольшей же степени, согласно уравнению 1, валовой внутренний продукт общества определяется, при прочих равных условиях, его социальной организованностью

W ~ (De + 1)-3. (Формула 6)

Объемы производства могут иногда троекратно откликаться на масштабы социальной стабилизации и, наоборот, дестабилизация общественной жизни способна по кубической гиперболе погасить общественное производство.

Как оказалось, закономерности эти имеют не только теоретический, но и вполне практический характер. Они, например, позволяют объяснить статистические данные, которые показывают, что ВВП ряда развитых стран мира оказался в 90-х годах XX столетия непропорционально высоким по сравнению с энергозатратами на него (рис. 4). Речь идет об Австрии, Швейцарии, Дании, Японии. На одну тонну условного топлива в год продукции, измеряемой в долларах США на человека, в этих странах порой производилось раз в пять больше, чем в иных, менее благополучных государствах мира, например, России и Венесуэлле. Тридцать лет назад, когда проводилось первое исследование подобного рода, такого значительного рассогласования в мире не наблюдалось - энергозатраты практически всех стран линейно зависели от их ВВП.

Как хорошо видно на рис. 4, формула 1 (сплошная линия) демонстрирует приблизительно тот же нелинейный характер роста ВВП с ростом энергопотребления, как и "аномальные" статистические данные. Кроме того, на рис. 4 видно, что с 1968 по 1987 год рост ВВП в СССР в расчете на душу населения, а в 1993-1996 годах падение ВВП изменялись так же практически по соотношению (штриховая линия).

Если же перейти от качественных сопоставлений к количественным, то на основе известных макроэкономических данных можно построить таблицу 1.

В ней помимо известных справочных данных по экономике ряда государств мира, представлены сведения о среднегодовой температуре в них окружающей среды (T) и оценки степени социальной организованности хозяйственно-экономической жизни (De), полученные путем сопоставления расчетных величин энергопотребления

стр. 73

по формуле 1 с фактическими данными.

Формализованное рассмотрение современной экономической жизни с естественнонаучных позиций особенно своими результатами не удивляет. В абсолютном большинстве случаев оно лишь сухим языком цифр подтверждает всем известные факты. Например, высокую, можно даже сказать предельно высокую, организованность общественного хозяйства и социальной жизни в Китае, некоторую энергетическую расточительность хозяйств Великобритании, Норвегии, Швейцарии и чрезмерную Венесуэлы.

Любопытно, но степень упорядоченности использования энергии в холодной России тоже оказалась достаточно высокой - на уровне Канады, несмотря на наше внутреннее убеждение о крайней неорганизованности общественной жизни страны. Вероятно, имеющая у нас место высокая для самой северной страны мира эффективность энергопользования обусловлена не столько организационными мерами государственного регулирования, сколько сохраняющимся еще пока повсеместно традиционным "энергосберегающим" или по меркам западного мира просто нищенским образом жизни населения.

Из ряда благополучных в смысле рационального использования энергии государств, как ни странно, выпадает Израиль. Степень его нестабильности, измеренная таким образом, оказалась экстремально велика. С этими формальными оценками состояния энергетики Израиля коррелирует только его известная политическая нестабильность.

Драматичная эпоха существования человечества

В совокупности собранный материал позволяет говорить о кратковременности в масштабах истории нынешнего переходного энергетического периода. Однако, перед тем как определить его реальную продолжительность необходимо иметь какие-либо взвешенные представления о перспективах социальной эволюции на планете. Поскольку именно спектр социальных потребностей человека, системы его социальной организации и будут в дальнейшем определять структуру и масштабы энергетики.

Рассмотрение этой проблемы естественнонаучными методами позволило недавно прийти к выводу о неизбежности радикальных социальных трансформаций в ближайшее столетие. Вывод этот основан на физической модели эволюции общества. В ее основе лежат представления о природоподобном характере социальной эволюции в длительные исторические периоды. В них, как и на больших пространствах, в чем мы смогли убедиться на статистических данных рис. 3, субъективный фактор общественной жизни оказывается пренебрежимо мал.

Да, человек по своему желанию и усмотрению может лет на двадцать - пятьдесят вперед устроить жизнь в своей семье, или даже очень крупной фирме. Иногда некоторым историческим личностям удается предопределить характер общественного развития крупнейших стран мира на добрую сотню - две лет вперед, как например, это удалось творцу американской конституции Томасу Джеферсону или вождю Октябрьской революции Владимиру

стр. 74

Ульянову - Ленину. Однако, уже на этих примерах становится понятно, что "управление" общественной жизнью в таких масштабах в большей степени является фактом творческого прозрения, чем собственно волевым актом управления. Для мира же в целом, не будучи вооруженным специальным инструментарием исследования, даже предвидеть перспективы эволюции трудно, а не то, что ими управлять.

В такой ситуации среди остающихся в распоряжении человека средств анализа социальной изменчивости имеется метод аналогий. Изучение эволюционных деталей общественной жизни этим методом позволило в последние годы установить множество достаточно точных аналогий в поведении социальных, экономических и некоторых других природных сред. Например, в динамике пространственной эволюции облачных систем на протяжении нескольких часов и государств на протяжении тысячелетий или в динамике распада финансовых систем и диссипации энергии в потоках воды или в ритмах колебаний состояния политических и геофизических систем и т.д.

Применение на этом основании методов математической физики к анализу динамики социальных систем позволило количественно оценить масштабы социальных трансформаций в ближайшую историческую эпоху. Оказалось, создав глобальный рынок, глобальные информационные сети и т.д., то есть расширив по сути масштабы деятельности до размеров Земли - естественных пределов существования человечества, общество после этого будет вынуждено разделиться на приблизительно равные части - своеобразные социальные соты максимальным размером приблизительно с Китай или Северную Америку. Оценки говорят о необходимости для подобных трансформационных преобразований как минимум времени порядка длины кондратьевского цикла, то есть 60 лет.

Эволюция в сторону сотового политического мира, как и все предшествующие общественные преобразования, будет протекать в различных сферах жизни общества в разное время. Объективные данные, представленные на рис.1, говорят, например, о том, что переходный период в энергетике уже начался 30 лет назад. На этом основании минимальное время, необходимое для установления нового социально-энергетического порядка на планете, можно оценить приблизительно 30-ю годами.

Кризисный в целом для общества период энергетического перехода может завершиться, если рассматривать оптимистический вариант ситуации, только одной перспективой - широко и равнодоступным характером энергоресурсов для различных пользователей в различных частях мира, то есть своеобразной энергетической революцией. По аналогии с революцией в сельском хозяйстве - "зеленой", грядущую можно обозначить цветом восходящего солнца - "оранжевой".

Как и ко всякой революции к ней должны привести человечество исключительно драматичные обстоятельства. С частью из них мы уже соприкоснулись.

"За морем телушка - полушку, да рубль перевоз" - говорит народная мудрость. Однако, современная мировая энергетика организована практически прямо противоположным этому принципу образом. Крупнейшие источники и потребителей энергии порой отделяют друг от друга не то что моря, а два океана, как, например, Саудовскую Аравию и США или Японию. Этот полномасштабный энергетический проект, сложившийся по стечению уникальных исторических обстоятельств, по своей иррациональности может поспорить только с гипотетическим советских времен проектом поворота северных рек в Среднюю Азию. Поэтому уже сегодня для успешного функционирования такого проекта США вынуждены постоянно держать военный флот в Персидском заливе и регулярно совершать воздушные атаки на Ирак. Конечно, такая неравновесная "энерго- политическая" ситуация не может продолжаться долго. И уже сегодня мы являемся свидетелями резкого обострения ситуации на концах энергетической линии США - Ближний Восток.

Нынешнего драматического положения, что в США, что в Афганистане и Израиле возможно и не сложилось бы, в случае любой другой энергетической системы мира.

Любопытно, но ячеистая социально-энергетическая структура мира, полученная не из энергетических, а более общих представлений социальной динамики, может стать естественным протектором для такого рода кризисов, что является еще одним аргументом в ее пользу. Уничтожать в будущем Всемирный торговый центр в Нью-Йорке будет абсолютно бессмысленно потому, что точно таких же с функциональной точки зрения центров будет на планете еще по крайней мер 6 - не менее чем по одному в каждой геополитической ячейке. Если кому-то в тех будущих условиях понадобится создать политический суперкризис, то ему незачем лететь в США - он сможет взорвать свой собственный центр.

Некоторые наблюдаемые сегодня фрагменты глобальных геополитических сдвигов на Евразийском континенте: объединение Европы и распад СССР, например, если уж и не происходят строго в направлении будущей квазиоднородной политической структуры мира то, по крайней мере, и не противоречат ей. Геополитическое пространство западной части Евразии, расширяясь на протяжении последнего полувека, таким образом, стремится к равновесным для будущего мира масштабам площадью, по нашим оценкам порядка 3 тысяч кв. км.

В этом же направлении - глобальной политической

стр. 75

"гомогенизации" мира произошла и трансформация Советского Союза в 1991 году - слишком великая, по сравнению с оптимальной, геополитическая структура Евразии начала распадаться. Есть основания полагать, что процесс этот до конца еще не прошел. По крайней мере, явно прослеживаемые в последнее время тенденции сближения России с Европой несут в себе угрозу распада этого еще более крупного геополитического объединения по новым, более оптимальным географическим рубежам.

Последние драматические события в США, связанные с систематическим терроризированием крупнейшего государства мира то путем авиакатастроф, то биологических атак, объективно нацелены на понижение роли и престижа этой страны в мире и направлены на локализацию ее международного влияния. Таким, весьма своеобразным путем, возможно и проявляется на американском континенте всеобщая тенденция глобальной политической гомогенизации. Оптимальной для ячеистого мира будущая Америка представляется не в виде политического полюса планеты а, по крайней мере, в виде двух практически равновеликих Северного и Южного политических образований.

"Оранжевая революция"

Неизбежные в современную эпоху глобальных социально-политических перемен революционные изменения ожидают и мировую энергетическую систему. Представляется, однако, что все ее структурные трансформации будут протекать в естественных пространственных и временных рамках "ячеистого" мироустройства. Максимальные линейные размеры социально-энергетических систем не должны будут в перспективе превышать порядка 3 тыс. кв. км, а максимальная продолжительность первого этапа структурных преобразований - 30 лет.

На этом основании к середине XXI века в энергетике следует ожидать достаточно революционный переход к доминированию локальных, ячеистых систем энергоснабжения.

В связи с неравномерностью распределения органического топлива на планете и ограниченным интервалом времени для структурных геополитических преобразований вполне вероятно появление в мировой энергетике средины нынешнего века своеобразной "ядерной энергетической паузы". Вызвано это будет гораздо более низкими транспортными издержками ядерного горючего по сравнению с органическим. Поэтому создание в ближайшей исторической перспективе энергетически и политически диверсифицированного, то есть политически устойчивого социального мира возможно только на основе ядерного топлива.

В дальнейшем, конечно, структура энергоисточников "позднеглобального" мира претерпит существенные изменения в соответствии с естественным распределением природных ресурсов на планете. Вполне вероятно и изменение вслед за этим социальной структуры и образа жизни различных социальных макроячеек общества.

Таким образом, путем рационализации энергопользования, возможно, одновременно с "социально-энергетической революцией" произойдет и экологическое оздоровление жизни на планете.

Стратегическим следствием глобальных социальных преобразований станет для экономики значительное снижение стоимости энергоресурсов.

Однако, путь к этому будет достаточно длителен и драматичен - лишь фатальные для существующего мироустройства колебания цен на энергоресурсы способны будут подвигнуть общество в направлении стратегически стабильной социально-политической системы мира.

Вполне возможно, поэтому, что за недавним максимумом цен на нефть относительно скоро последует ее минимум - наиболее вероятный срок его появления 2003 год, который пробьет нижнюю отметку в 12 $/барр. Однако, года через три после этого последует новая волна роста цен и т.д. Продолжаться это может вплоть до 2030 года, когда вызреют критические условия для новой диверсифицированной мировой энергетики и произойдут качественные структурные изменения в ее системе. То есть до тех пор, пока в мире не совершится своеобразная социально-энергетическая "оранжевая" революция.

Наблюдаемое сейчас в экономике России прямое следование внутренних цен на энергоносители за внешними, в условиях прогнозируемой ценовой перспективы, может сыграть с энергетикой злую шутку. Перестроив энергохозяйство под экстремально высокие, но временные цены, отрасль уже на подходе к ожидаемому ценовому минимуму может стать неконкурентноспособной. При такой недальновидной внутренней промышленной политике длительная в целом эпоха мирового энергетического перехода может оказаться для российской энергетики а, следовательно, и государственности последней.

В целом, однако, относительное снижение к середине XXI века мировых цен на энергоносители следует скорее отнести к достижениям цивилизации, чем к ее недостаткам. Ведь после решения в основном продовольственной проблемы, следующей наиболее важной остается энергетическая - обеспечение человечества доступными, а значит и дешевыми энергоресурсами.

В этих условиях катастрофическими для нас, как сегодня, так и в перспективе, могут стать не ценовые колебания мировых энергоресурсов, а не адекватное, не взвешенное реагирование на них. То есть отсутствие долгосрочной социальной и энергетической политики.

Постоянный адрес данной публикации: