Что не изменилось?

Учитывая фундаментальную природу развития, опирающегося на энергию, подобный вопрос выглядит очевидным. И очевидный простой ответ должен звучать так: принятие и распространение новых источников энергии и новых первичных движителей послужило фундаментальной физической причиной для экономических, социальных и экологических перемен, и они трансформировали буквально каждую черту современных обществ; этот процесс шел всегда, но его скорость увеличивалась. Доисторические изменения – лучшие инструменты, мастерство обращения с огнем, лучшие охотничьи стратегии – происходили очень медленно, в масштабах десятков тысяч лет. Последующее принятие и интенсификация постоянного земледелия затянулись на тысячелетия. Наиболее важным последствием перехода к земледелию стал значительный рост плотности населения, приведший к социальной стратификации, специализации и начальной урбанизации. Высоко-энергетичные общества, возникшие в результате растущего потребления ископаемого топлива, сами по себе стали воплощением перемен, будучи одержимыми стремлением к постоянным инновациям.

Плотность населения в кочевых обществах сильно варьировалась, но, за исключением нескольких прибрежных культур, она никогда не превышала одного человека на квадратный километр. Даже наименее продуктивные кочевые земледельцы подняли этот показатель как минимум в десять раз. Оседлое земледелие дало рост еще в десять раз. Интенсификация традиционного сельского хозяйства потребовала большего объема вложенной энергии. И пока одушевленный труд оставался единственным первичным движителем полевых работ, доля населения, вовлеченного в растениеводство и животноводство, оставалась высокой, более 80 %, обычно свыше 90 %. Валовая энергоотдача интенсивного земледелия увеличивалась за счет ирригации, террасирования, культивации нескольких растений одновременно, севооборота, удобрений, и все же она была обычно ниже, чем у экстенсивного земледелия, хотя и позволяла поддерживать большую плотность населения.

Наиболее интенсивное традиционное сельское хозяйство – лучшим примером является азиатская круглогодичная модель выращивания нескольких растений, обеспечивающая вегетарианский рацион – могло обычно поддержать более пяти человек на гектар обработанной земли. Такая плотность уже вела к постепенной урбанизации, но рост городов, расширение торговли и эффективная интеграция растущих империй были ограничены в первую очередь низкими скоростями и малой вместимостью наземного транспорта. Общества на берегах морей имели преимущество в виде парусных кораблей, которые использовались как для межконтинентальной торговли предметами роскоши, так и для демонстрации силы.

По контрасту с медленными, кумулятивными трансформациями традиционных обществ, социально-экономические последствия индустриализации на основе ископаемого топлива были почти мгновенными. Замещение биологического топлива ископаемым и более поздняя замена одушевленной энергии электричеством и двигателями внутреннего сгорания создали новый мир за каких-то несколько поколений (Smil 2005). Америка была экстремальным примером сжатых во времени изменений. Мощь и влияние США были созданы за счет экстраординарно высокого использования энергии, больше, чем в случае любого другого современного государства (Schnurr and Netschert 1960; Jones 2014; Smil 2014b). В 1850 году страна была почти полностью сельской, жила за счет дров и обильного импорта. Столетием позже – после того, как потребление полезной энергии на душу населения выросло более чем в три раза, и страна сделалась крупнейшим производителем и потребителем ископаемого топлива в мире, ведущим техническим инноватором, способным превратить эти преимущества в политическую мощь, – США стали экономической, военной и технологической супердержавой.

Наиболее очевидная физическая трансформация нового мира на ископаемом топливе произошла благодаря взаимосвязанным процессам индустриализации и урбанизации. На самом фундаментальном уровне они освободили сотни миллионов людей от тяжелого физического труда, обеспечили больший объем и разнообразие пищи, лучшие жилищные условия. Комбинация более производительного сельского хозяйства и новых трудовых возможностей в расширяющейся промышленности привела к массовой миграции из деревень и непрерывной быстрой урбанизации на всех континентах. В свою очередь, эти изменения привели к тому, что значительно выросло глобальное использование энергии. Инфраструктурные требования городской жизни подняли потребление энергии на душу населения по сравнению с сельской местностью и даже с не подвергшимися индустриализации городами. Эти сравнительно высокоэнергоемкие потребности не могли быть обеспечены без дешевых средств дальнего транспорта, способного перевозить продукты и топливо, а позже – и без передачи электричества.

Механизация массового фабричного производства, приведенная в движение ископаемым топливом и электричеством, позволила массово производить товары общего потребления, увеличить их разнообразие и улучшить качество, не повышая при этом цены. Благодаря ей появились новые материалы (металлы, пластик, композиты) и значительно интенсифицировались торговля, транспорт и телекоммуникации, образовавшие единую глобальную систему, доступ к которой получил любой индивидуум с достаточным доходом. Неизбежным последствием стали толпы народа в городах, коммерциализация всего и вся, вооруженные селфи-палками армии туристов, берущие в осаду любую достопримечательность.

Эти процессы также ускорили социальные изменения во всех аспектах общества. Оказался сломан традиционный круг ограниченных социальных и экономических горизонтов, в первую очередь (если не учитывать неизбежную инверсию соотношений между объемом коммуникации и ее качеством) для миллиардов пользователей социальных сетей, во вторую очередь для часто контрпродуктивных офшорных зон и субконтрактных отношений в производственной деятельности (вследствие более высоких транспортных затрат и недостатка должного контроля качества). Они улучшили состояние здоровья населения и увеличили срок жизни, почти всегда ко благу (не учитывая проблем, связанных со старением популяции). Они распространили и базовую грамотность, и более высокие стандарты образования (хотя массовое использование стипендий в области получения университетских степеней снизило их ценность) и позволили значительной доле населения мира узнать, что такое благополучие. Они создали больше места для демократии и прав человека (но на самом деле не сделали мир более демократичным).

Об электричестве необходимо поговорить особо, учитывая множество уникальных ролей, которые оно играет. Опора на эту наиболее гибкую и максимально удобную форму энергии быстро переросла во всеохватывающую зависимость. Без электричества современные общества не в состоянии обеспечить себя едой привычным образом: электричество приводит в действие компрессоры как на фабриках по производству аммиака, так и в домашних холодильниках. Общества не смогут предотвратить болезни (вакцины хранятся в тех же холодильниках) и позаботиться о больных (диагноз зависит от устройств на электричестве, от рентгеновских аппаратов до новейших установок МРТ, а поддержкой жизни в палатах интенсивной терапии занимаются компьютеры), контролировать потоки транспорта, справиться с огромными объемами информации (центры обработки данных стали крупнейшими потребителями энергии) или с городскими сточными водами.

И само собой, без электричества современные общества не в состоянии поддерживать работу промышленности, способной массово производить все растущий ассортимент высококачественных и при этом доступных товаров. Подобный способ производства уничтожил большую часть древнего разделения между замечательным разнообразием изысканных предметов роскоши, которые изготавливали в небольшом количестве для немногих избранных, и ограниченным ассортиментом широкодоступных грубых поделок. Растущая доля все увеличивающегося производства находит путь на мировой рынок. В 2015 году международная торговля составляла около 25 % от мирового ВВП, и это по сравнению с 5 % в 1900-м (World Bank 2015с). Этот тренд ускорился с появлением более быстрых и надежных методов транспортировки и мгновенной электронной связи. Ископаемое топливо и электричество перевели мир из состояния мозаики экономических автаркий и ограниченных культурных горизонтов в фазу единого целого, зависимость отдельных частей которого между собой растет.

Не менее глубоким изменениям в эпоху ископаемого топлива подверглись и социальные отношения. Возможно, наиболее важной стала система распределения материальных благ. Изменения во всем, от статуса до контракта привели к большей личной и политической взаимозависимости. Эта трансформация привела к появлению нового рабочего порядка (обычно фиксированных рабочих часов и многоуровневой организационной иерархии) и новой системы социальных групп (профсоюзы, управленцы, инвесторы). Почти с самого начала она вызвала и новые проблемы, в первую очередь – необходимость справляться с крайностями быстрого регионального промышленного роста и хронического экономического спада. От этого неравенства продолжают страдать даже богатые страны. И новая напряженность в международных отношениях возникла из-за торговых барьеров, субсидий, тарифов и иностранной собственности.

Введение новых источников первичной энергии и новых первичных движителей также оказало мощное воздействие на циклы экономического роста и технических инноваций. Значительные инвестиции требуются, чтобы создать обширную инфраструктуру, необходимую для освоения новых источников энергии, транспортировки топлива и передачи электричества, а также чтобы перерабатывать топливо и массово производить новые первичные движители. В свою очередь, новые источники энергии и первичные движители порождают кластеры постепенного усовершенствования и фундаментальных технических инноваций. Классическое описание деловых циклов (Schumpeter 1939) в промышленных странах Запада показывает четкую корреляцию между новыми источниками энергии и первичными движителями с одной стороны, и ростом инвестиций с другой (примечание 7.4., рис. 7.8).

Примечание 7.4. Деловые циклы и энергия

Первый хорошо задокументированный экономический скачок (1787–1814) совпадает с расширением добычи угля и с первичным введением стационарных паровых машин. Вторую волну экспансии (1843–1869) обеспечили распространение мобильных паровых машин (железные дороги и пароходы) и прогресс в черной металлургии. Третий подъем (1898–1924) был вызван ростом генерации коммерческой энергии и быстрым замещением механических приводов электромоторами в фабричном производстве. Центральные точки всех этих подъемов разделены примерно 55 годами. Воодушевляющие результаты исследований, проведенных после 1945 года, в значительной степени подтвердили существование примерно пятидесятилетних циклов в человеческих отношениях (Marchetti 1986) в общем, а также повторяемость долгих волн в экономике и в технических изобретениях в частности (van Dujin 1983; Vasko, Ayers and Fintvieille 1990; Allianz 2010; Bernard et al. 2013).

Эти работы показывают, что ранние стадии освоения новых первичных энергий в значительной степени коррелируют с началом больших волн инноваций. История энергетических инноваций также подтверждает все еще спорное предположение, что экономические депрессии действуют как триггеры инновационной активности. Центральные точки трех инновационных кластеров (Mensch 1979) почти точно совпадают по времени со средними точками проседания деловой активности (Schumpeter 1939). Первый кластер, достигший пика в 1828 году, четко ассоциируется с развертыванием стационарных и мобильных паровых двигателей, заменой древесного угля на каменный и производством угольного газа. Второй, достигший пика в 1880 году, включает революционные инновации в генерации энергии, электрическое освещение, телефон, паровую турбину, электролитическое производство алюминия и двигатель внутреннего сгорания. Третий, сосредоточенный вокруг 1937 года, включает газовую турбину, реактивный двигатель, лампы дневного света, радар и ядерную энергию.

Последующее наложение этой модели на реальность показало, что она работает. Послевоенный экономический подъем ассоциировался с глобальной заменой угля на углеводороды, с мировым ростом производства энергии (в том числе и за счет ядерного распада), с массовым появлением автомобилей в личной собственности и с большими энергетическими субсидиями в сельском хозяйстве. Расширение приостановилось, когда ОПЕК увеличила в пять раз цены на нефть в 1973 году. Позднейшая волна инноваций включала появление высокоэффективных промышленных и бытовых преобразователей энергии и прогресс в области фотоэлементов. Быстрое распространение микрочипов, развитие вычислительной техники, использование оптических волокон, введение новых материалов и методов промышленного производства, повсеместная автоматизация и роботизация стали еще более значимыми энергетическими импликациями.

Рисунок 7.8. Сравнение начальных стадий новых энергетических эпох (идентифицируемых по главному топливу и первичным движителям) с кластерами инноваций согласно Mensch (1979) и длинными волнами деловой активности согласно Schumpeter (1939). Я продлил оба графика до 2000 года

Экономические последствия использования огромного количества энергии по всему миру также отражаются в списке крупнейших компаний мира (Forbes 2015). В 2015 году пять из 20 топовых нефинансовых межнациональных корпораций занимались нефтью – EXXON, PetroChina, Royal Dutch Shell, Chevron и Sino-pec, а три принадлежали к числу изготовителей автомобилей – «Тойота», «Фольксваген» и «Даймлер». Интенсификация производства стала возможной благодаря надежной поставке доступной энергии и привела к развитию экономики, масштаб которого соотносится с концентрацией производства. Практически в каждом секторе имеются показательные примеры этого процесса. В 1900 году в США было около 200 производителей автомобилей, во Франции – более 600 (Byrn 1900). К 2000 году существовали лишь три американских фирмы, «Дженерал Моторе», «Форд» и «Крайслер», и две французских, «Рено» и «Ситроен-Пежо». Количество британских пивоварен упало с более чем 6 тысяч в 1900 году до всего 142 к 1980-му (Mark 1985). Но в ряде отраслей (включая микропивоварни) обратное движение имеет место с 1970-х. Это изменение в основном связывают с комбинацией лучших коммуникаций, более быстрой доставки и возможностей обеспечивать особые запросы.

В быту нашего времени наиболее важным последствием эпохи высоких энергий стала беспрецедентная степень благосостояния и улучшения качества жизни. В основе своей это достижение базируется на изобильной и разнообразной пище. Людям в богатых странах доступно куда больше, чем нужно для удовлетворения самых разных потребностей. Но одновременно с этим избытком существует недоедание, даже голод (в 2015 году около 45 миллионов американцев получали продуктовые карточки), из-за неравномерности распределения. Рост благосостояния общества более убедительно отражается в резком падении детской смертности и увеличении ожидаемой продолжительности жизни. Интеллектуальный рост проявляется в более высоком уровне грамотности, увеличении срока обучения и облегчении доступа к растущему объему разнообразной информации.

Другим важным признаком благосостояния стало использование энергии для экономии времени. Здесь стоит упомянуть не только широко распространенное предпочтение более энергоемких, но быстрых частных автомобилей перед общественным транспортом. Холодильники (устраняющие необходимость покупать еду каждый день), электрические и газовые плиты, микроволновки и кухонные комбайны (упрощающие процесс приготовления или разогревания пищи), центральное отопление (исключающее необходимость периодически топить печи) являются отличными примерами сохраняющих время технологий, которые в данный момент распространены по всему миру. В свою очередь время, освободившееся благодаря таким энергетическим инвестициям, все в большей степени используется на путешествия для удовольствия и другие виды активности, которые требуют дальнейших значительных вложений энергии.

Но один фундаментальный принцип не изменился: все эти очевидные и впечатляющие исторические тенденции, отображающие появление новых источников энергии и уровней эффективности не значат, что человечество использует энергию все более рациональным образом. На вождение машины в городских условиях, которое якобы позволяет быстрее двигаться, на самом деле тратится много времени, и это яркий пример иррационального использования энергии. Если принять в расчет время, необходимое на зарабатывание денег для покупки (или аренды) машины, ее заправки, ремонта и страхования, то средняя скорость легкового автомобиля в США окажется менее 8 км/ч в начале 1970-х годов (Illich 1974), а учитывая ухудшение ситуации на дорогах к началу 2000-х – не выше 5 км/ч, что сравнимо со скоростями, которых достигли до 1900 года омнибусы на лошадиной тяге и пешеходы. Кроме того, с эффективностью полного цикла производства топлива много ниже 10 % автомобили остаются ведущим источником загрязнения окружающей среды; как уже отмечалось, они также провоцируют множество смертей и увечий (WHO 2015b).

Топливо, электричество, а также легкие и более надежные, гибкие и эффективные конвертеры часто используются расточительно, вызывают экологические проблемы лишь для того, чтобы обеспечить эфемерное персональное удовлетворение (или претензию на него). Как заключил один из исследователей (Rose 1974, 359): «До сих пор все большее количество энергии используется, чтобы превращать ресурсы в мусор, и из этой активности мы извлекаем призрачные блага и удовольствия; не такое уж и достижение». Ничего нового нет в непродуктивном использовании энергии, и его можно рассматривать как расточительное только если человеческие общества движимы всеобъемлющей целью минимизировать использование энергии, посвятив ее только задачам или процессам, прямо необходимым для выживания вида.

Но едва наша власть над физическим миром начала приносить умеренные энергетические излишки, человеческая изобретательность тут же пустила их на создание искусственного мира разнообразия и (для некоторых) праздности, несмотря на то, что эти излишки можно было использовать для обеспечения базовых энергетических потребностей. Колонна, на которой покоится вес, может быть простым гладким цилиндром из камня или вытянутой призмой; никогда не существовало структурной или функциональной необходимости для возникновения трех ордеров древнегреческой архитектуры (дорического, ионического и коринфского). Просто обильного обеда оказалось недостаточно, римские пиры иногда продолжались не один день. Эта погоня за отличием, новизной, разнообразием шире распространилась во время Ренессанса и начала современности (1500–1800), но даже тогда ее самые выдающиеся проявления были все еще немногочисленными и в значительной степени предназначались для общественного пользования и для обеспечения потомства.

Более того, легко понять, что фундаментальные постройки досовременных обществ были не просто затратными хранилищами скудных ресурсов. Исследователи утверждают (Norenzayan 2013), что вера в вершащих суд богов («больших богов») помогала развитию кооперации, необходимой для создания и поддержания в порядке сложных обществ и монументальных структур. В качестве материального выражения господствующих верований такие постройки способствовали социальной сплоченности, воодушевляли на благоговение, уважение, смирение, созерцание и милосердие. В любом случае, потомки часто рассматривают такие сооружения как нечто безупречное, чему свидетельством количество людей, каждый год отправляющихся в путь, чтобы увидеть собор Святого Петра в Риме или Тадж-Махал в Агре (рис. 7.9). И для сравнения – разве куда более охотно не навешивают ярлыки бессмысленного использования энергии на экстравагантные, но большей частью невоодушевляющие сооружения, которые мы возводим, чтобы управляться с деньгами или наблюдать, как современные гладиаторы пинают, бросают или бьют разнообразные мячи?

Рисунок 7.9. Церковь Святого Петра, закончена в 1626 году (Corbis)

Более важно, что современные общества вознесли этот поиск разнообразия, праздного времяпрепровождения, неограниченного потребления и отличия друг от друга с помощью собственности на недосягаемые высоты и в беспрецедентном масштабе. Сейчас сотни миллионов людей расходуют в год на ненужные вещи (включая все растущее количество предметов роскоши) большую сумму, чем весь доход семьи на Западе столетие назад. Примеров такого поведения немало. Размер семьи в богатых странах продолжает уменьшаться, но средняя площадь выстроенного на заказ дома в США уже превысила 500 м²; у кораблестроителей стоит очередь на яхты с посадочными площадками для вертолетов; многие автомобили на рынке обладают столь избыточной мощностью, что ее нельзя проверить на обычной трассе; двигатель Koenigsegg Regera выдает 1,316 МВт, топовые «Ламборджини» и «Мерседес-Бенц» – 1,176 МВт, последний таскает под капотом почти 1600 лошадиных сил, в 11 раз больше, чем у небольшого автомобиля «Хонда Цивик», который я вожу.

На более общем уровне десятки миллионов людей каждый год совершают межконтинентальные перелеты к солнечным пляжам, чтобы как можно быстрее получить рак кожи. Уменьшающаяся когорта ценителей классической музыки имеет на выбор более 100 записей Quattro Stagioni Вивальди; существует более 500 разновидностей хлопьев для завтрака и более 700 моделей легковых автомобилей. Чрезмерное разнообразие приводит к значительному расходованию энергии впустую, но ему не видно конца: электронный доступ к ассортименту потребительских товаров увеличил в несколько раз возможности выбора через Интернет, а изготовление продукции по условиям заказчика для многих предметов (индивидуальные пожелания при проектировании компьютеров и аддитивное производство) обеспечит следующий уровень избыточности. То же самое касается и скорости: разве нам в самом деле нужно, чтобы кусок недолговечного барахла, изготовленный в Китае, попадал к нам через несколько часов после оформления заказа, причем с помощью дрона, никак не меньше?!

Вне зависимости от того, какие показатели использовать, все эти разновидности расточительного, непродуктивного и избыточного использования энергии глобально до сих пор находятся в меньшинстве. Если сравнивать среднее производство энергии на душу населения, то всего лишь одна пятая из 200 стран мира совершила переход к зрелому, процветающему промышленному обществу, которое опирается на высокое потребление энергии (более 120 ГДж/на душу); в популяционных терминах доля еще ниже, около 18 % (1,3 миллиарда из 7,3 миллиарда в 2015 году). Добавив богатые домохозяйства в таких не самых процветающих странах как Китай, Индия, Индонезия и Бразилия, мы повысим эту долю очень незначительно, всего до 20 %. Например, Китай сейчас находится на четвертом месте в мире по числу обеспеченных семей (впереди него США, Япония и Великобритания), но таких семей менее 5 миллионов по данным на 2015 год (Atsmon and Dixit 2009; Xie and Jin 2015).

Вследствие этого глобальное распространение западного чуда быстрых технических инноваций привело к возникновению глобального чудовищного раскола, беспрецедентного уровня экономического неравенства между странами. К 2015 году богатейшие 10 % человечества (живущие в 25 странах) потребляли около 33 % энергии. Это значит, что недельная стоимость использования энергии на душу населения в США эквивалентна общему годовому потреблению первичной энергии нигерийской семьей и двум годам поставок энергии среднему обитателю Уганды. Таким образом, беднейшие 5 % человечества (живущие в 15 африканских странах) потребляют не более 0,2 % от всей выработанной в мире коммерческой энергии.

Нет простых средств для преодоления этого неравенства, и сужение разрыва требует времени, даже в случае экстраординарно быстрого экономического роста: на протяжении 35 лет ускоренной экономической модернизации, с 1980 по 2015 год, Китай увеличил в пять раз среднее потребление энергии на душу населения (свыше 90 ГДж/на душу). Процесс этот обернулся значительными экологическими проблемами и вредом для общественного здоровья, но уровень производства энергии в стране все еще на 20–25 % ниже уровня комфорта. Более значительными даже в случае легкой доступности необходимых ресурсов выглядят экологические последствия того, что остальной мир поднимется до уровня потребления энергии, которым ныне характеризуется Запад; скорее всего, они окажутся просто неприемлемыми. Уже существуют проблемы, угрожающие всей биосфере, и они являются важным фактором при рассмотрении будущего высокоэнергетичной цивилизации. Они варьируются от сохранения биоразнообразия до быстрых антропогенных изменений климата.