Исходными материалами для цивилизации, так же как и для самой жизни, служат вещество и энергия, которые, как известно, являются двумя сторонами одной медали. На протяжении большей части истории человечества и всего доисторического периода человек потреблял очень мало и вещества, и энергии. Наш отдаленный предок расходовал за год примерно четверть тонны пищи, полтонны воды, а также самую малость шкур, палок, камней и глины. Источником энергии ему служили собственные мускулы, да еще изредка, от случая к случаю, лесные пожары.

С развитием техники эта примитивная картина изменилась неузнаваемо. Средний американец потребляет в год более полтонны стали, семь тонн угля и сотни килограммов металлов и химикатов, самое существование которых еще сто лет назад было неизвестно науке. Чтобы обеспечить одного современного человека предметами первой необходимости — и предметами роскоши, — каждый год из земли извлекаются более двадцати тонн сырья. Не удивительно, что время от времени мы слышим предупреждения о недостатке того или иного вида сырья, о том, что через несколько поколений медь или свинец станут редкими металлами.

Большинство из нас обращают мало внимания на эти тревожные голоса, потому что мы слышали их и раньше, — и ничего не произошло. Неожиданное открытие гигантских запасов нефти на Среднем Востоке на время утихомирило кассандр нефтяной промышленности, которые предсказывали, что к концу этого столетия мы останемся без бензина. На этот раз они ошиблись, но в несколько более отдаленном будущем они окажутся правы.

Какие бы новые запасы ни были открыты таких ископаемых видов топлив, как уголь и нефть, может хватить еще лишь на несколько столетий; затем они иссякнут уже навсегда. Предоставив человеку легкодоступные источники энергии, они помогли созданию современной технической цивилизации, но питать ее на протяжении тысячелетий они не смогут. Для этой цели нам нужны более постоянные источники энергии.

Сегодня мало кто сомневается в том, что долгосрочное (а может быть, и ближайшее) решение топливной проблемы кроется в ядерной энергии. Ядерное оружие, накопленное ныне великими державами, могло бы приводить в движение все машины земного шара на протяжении нескольких лет, если бы его энергию можно было использовать для целей созидания. Ядерные боеголовки, хранящиеся в арсеналах одних только США, энергетически эквивалентны миллиардам тонн нефти или угля.

Мало вероятно, что реакции деления ядер таких тяжелых элементов, как торий, уран, плутоний, будут играть сколько-нибудь длительную роль в наших земных делах. Надо надеяться, что этого не произойдет, ибо деление ядер — это самый грязный и самый неприятный способ высвобождения энергии из всех, когда-либо открытых человеком. Некоторые из радиоактивных изотопов, получаемых в современных реакторах, будут причинять неприятности, а может быть, и физический ущерб беспечным археологам и через тысячу лет.

Но, кроме реакции деления, нам известна реакция синтеза — слияния ядер таких легких элементов, как водород и литий. Именно эта реакция движет жизнью звезд. Мы уже воспроизвели эту реакцию в земных условиях, но пока еще не укротили ее. Когда мы этого добьемся, проблема получения энергии будет решена навсегда, притом без ядовитых радиоактивных отходов — оставаться будет только чистая гелиевая «зола».

Управляемый ядерный синтез — первейшая задача прикладной ядерной физики; некоторые ученые считают, что она будет решена через десяток лет, другие полагают, что лет через пятьдесят. Но почти все они убеждены, что энергия ядерного синтеза поступит в наше распоряжение задолго до того, как иссякнут запасы нефти и угля. Тогда мы сможем черпать топливо из мирового океана практически в неограниченных количествах.

Очень может быть, — во всяком случае, сейчас это представляется весьма вероятным, — что энергостанции ядерного синтеза можно будет строить только очень большой мощности, и для обеспечения энергией целой страны потребуется всего несколько таких станций. Возможность создания малых передвижных станций ядерного синтеза и применения их, например, в качестве двигателей в транспортных машинах крайне невелика. Основным назначением станций ядерного синтеза будет производство тепловой и электрической энергии в колоссальных масштабах, так что нам придется еще решать проблему доставки этой энергии к миллионам потребителей. Существующие энергосистемы могут снабжать наши дома, но что будет с автомобилями и самолетами в надвигающейся новой эре, когда иссякнут запасы нефти?

Наиболее желательное решение этой проблемы — создание устройств для хранения электрической энергии, по меньшей мере в десять, а еще лучше — в сто раз более компактных, чем громоздкие и грязные батареи, которые, по существу, остались такими же, какими они были во времена юного Томаса Эдисона. О неотложной необходимости решения этой проблемы уже говорилось в третьей главе в связи с электромобилями, однако существует бесчисленное множество других областей спроса на портативные аккумуляторы энергии. Может быть, форсированное развитие космической техники приведет нас в недалеком будущем к созданию легких энергетических элементов, дающих столько же энергии на килограмм веса, сколько дает бензин; в сравнении с некоторыми другими чудесами современной техники это пожелание покажется достаточно скромным.

Есть еще одна идея, которую гораздо труднее осуществить: передавать энергию от центральной электростанции без проводов и принимать ее в любой точке Земли с помощью устройств, сходных с радиоприемными. В ограниченных масштабах это уже возможно, правда, ценой больших затрат сил и средств.

Мы умеем создавать остронаправленные лучи, несущие непрерывный поток энергии мощностью до тысячи лошадиных сил; часть этой энергии может быть уловлена на расстоянии в несколько километров посредством больших антенных систем. Однако вследствие неизбежного рассеивания луча большая часть энергии будет теряться, поэтому коэффициент полезного действия такой системы будет очень низким. Это все равно что освещать дом прожектором с расстояния в пятнадцать километров — большая часть света попросту рассеялась бы по окружающей местности. Впрочем, это не совсем одно и то же: при высокой мощности, передаваемой по лучу, рассеянная энергия принесла бы не только убыток, но и серьезную опасность для людей, как это уже установили создатели радиолокационных станций дальнего обнаружения.

Другое существенное возражение против беспроводной передачи энергии состоит в том, что передатчики должны посылать в пространство неизменное количество энергии, независимо от того, будет ли она использоваться потребителями или нет. В современных распределительных системах центральная электростанция не дает тока, пока мы не затребуем его, включив тот или иной электроприбор; таким образом, существует «обратная связь» потребляющих устройств с генератором. Осуществить такую связь в беспроводной передаче энергии хотя и возможно, но исключительно трудно.

Поэтому передача энергии с помощью направленного излучения практически нецелесообразна, если не считать некоторых очень узко специальных областей применения. Она может, в частности, оказаться полезной для передачи энергии с искусственных спутников Земли на космические корабли, если они достаточно сблизятся и будут неподвижны один относительно другого. Но, конечно, нет никакой надежды использовать этот способ для снабжения энергией кораблей в полете, хотя он наиболее необходим именно в этом случае.

Для беспроводной передачи энергии, если ее когда-нибудь удастся осуществить, потребуется применить какие-то новые, пока еще неизвестные нам принципы или технические средства. К счастью, такая передача не составляет для нас предмета первейшей необходимости — она просто пригодилась бы нам. Если нужно, мы можем обойтись и без нее.

В порядке чисто отвлеченных рассуждений следует упомянуть, что в окружающем нас космическом пространстве, может быть, и существуют другие источники энергии; когда-нибудь мы, возможно, сумеем воспользоваться ими. Некоторые такие источники уже известны нам, но все они либо крайне маломощны, либо трудно поддаются практическому использованию в силу своих коренных природных особенностей. Самый мощный из этих источников — излучение Солнца, то есть солнечный свет. Мы уже используем этот источник для снабжения энергией наших космических летательных аппаратов. Мощность водородного реактора Солнца выражается гигантским числом — около 500 000 000 000 000 000 000 000 лошадиных сил; однако поток энергии, доходящей до Земли, сильно ослаблен огромным расстоянием. На уровне моря количество солнечной энергии, получаемой земной поверхностью, соответствует примерно 1,2 лошадиной силы на один квадратный метр. Эта величина, разумеется, грубо приближенная, но зато удобная для запоминания. Значение ее, конечно, колеблется в широких пределах в зависимости от атмосферных условий. Пока что мы научились превращать в электричество всего лишь десятую часть этой энергии, при этом капитальные затраты на 1 лошадиную силу, получаемую с помощью современных солнечных батарей, составляет примерно 100 000 долларов! Таким образом, для энергопитания стосильного автомобиля понадобилась бы поверхность сбора солнечных лучей площадью около восьмисот квадратных метров — даже в яркий солнечный день. Практическая ценность подобного предложения явно невелика.