Физика и жизнь

По мере развития нашей цивилизации мы сталкиваемся с теми или иными проблемами. Чем многочисленнее население, тем больше ресурсов и свободного места требуется для формирования нормальных условий его проживания. Человечество уже осознало, что за использование ископаемых видов топлива, приведшее к промышленной революции и быстрому экономическому росту развитых стран мира, придется заплатить высокую цену. В то самое время, когда люди выращивали растения, вбиравшие в себя энергию Солнца и создававшие зеленый энергетический резервуар, которым можно было бы пользоваться по мере необходимости, значительная часть энергии поступала из другого источника. Земля уже располагала энергетическим резервуаром, образовавшимся из потока солнечной энергии, который наполнялся в течение сотен миллионов лет и которым мы пользовались весьма расточительно. На протяжении всего этого времени небольшая доля растений, поглотивших энергию Солнца, сама была поглощена нашей планетой, похоронена и спрессована глубоко под землей. Это медленное накопление уловленной солнечной энергии привело к формированию огромного подземного хранилища энергетических ресурсов. Мы называем эти древние энергетические кладовые ископаемым, или органическим, топливом. Энергия, запасенная в них, легко высвобождается и ставится на службу человеку. Ее использование не представляет проблемы: это лишь сохраненная солнечная энергия, которая в конечном счете высвобождается и возвращается обратно в космос. Проблема в другом: что делать с «упаковкой», в которую она заключена. Растения поглощают углекислый газ, который является для них источником роста. При высвобождении запасенной в органическом топливе энергии образуется углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу. Его молекулы попадают в воздух и влияют на прохождение электромагнитных волн в атмосфере. Вследствие этих процессов Земля в целом становится несколько большим, чем прежде, резервуаром энергии Солнца. В результате сжигания запасов органического топлива, накапливавшихся в земных недрах на протяжении миллионов лет, человечество понемногу разогревало планету. Сейчас на Земле сформировалось новое состояние равновесия. Чтобы научиться жить и правильно себя в нем вести, человечеству придется проявить немалую изобретательность.

Впрочем, люди не раз доказывали, что их изобретательность безгранична. Человечество накопило огромный запас информации в области науки, медицины, техники и культуры. Она сосредоточена в гигантской информационной сети, охватывающей всю планету. Каждый раз, обращаясь к этой сети, мы извлекаем пользу из знаний, добытых с огромным трудом многими поколениями наших предков.

Не так давно человечество открыло для себя микромир – явление иного, непривычного для нас пространственного масштаба, – и у ученых появилось новое и чрезвычайно обширное поле деятельности. Размеры человеческого тела и структур, входящих в его состав, неизменны: человек представляет собой очень сложную систему, но она занимает пространство, величина которого не меняется со временем. Размеры кроватей, столов, стульев, а также количество потребляемой нами пищи практически не меняются, поскольку каждый из нас существует в этом, своем теле. Но когда мы учимся обращаться с микромиром и соответствующим образом сужаем свое поле зрения, мы учимся также строить фабрики, очень сложные, но такие крошечные, что их невозможно рассмотреть невооруженным глазом. Работая с теми или иными объектами микромира, то есть переходя в другую пространственную шкалу, мы вынуждены переходить в другую временную шкалу, так как в микромире процессы протекают гораздо быстрее, чем в привычном для нас макромире. В микромире ежесекундно могут выполняться миллиарды процессов. Компьютер – не более чем электронный суммирующий автомат, составленный из огромного множества микроскопических компонентов. Современные компьютеры кажутся нам довольно компактными, но по сравнению с атомами, из которых они состоят, они выглядят колоссальными архитектурными феноменами, выполняющими невероятно сложные функции. Пользуясь компьютером и наблюдая за его работой, мы нередко забываем о том, что вся эта «магия» происходит в других, непривычных для нас временных и пространственных масштабах. Уже сейчас эти компактные фабрики, состоящие из огромного множества микроскопических суммирующих автоматов, становятся важными инструментами управления миром. В дальнейшем они еще глубже интегрируются в нашу цивилизацию. Более многочисленная цивилизация требует более эффективных решений, более быстрого их принятия и более быстрого потока информации для координации работы крошечных шестеренок этой системы. Это становится возможным при переходе к пока еще непривычным нам масштабам.