Через несколько строк мы остановимся подробнее на электрификации как воплощении классической электродинамики. До этого — одно замечание о воплощении всей классической физики во всей эволюции энергетики вплоть до середины нашего столетия.
Классическая наука оперирует дискретными частями вещества — макроскопическими телами, молекулами и атомами. Энергия всех этих движущих тел обязана своим существованием, если говорить о Земле, солнечной радиации. Солнце создает все классические источники используемой в производстве энергии. Солнечные лучи поднимают вверх молекулы воды, они же создают перепады давления воздуха и ветер, они же перестраивают молекулы органического вещества при поглощении света хлорофиллом, т. е. концентрируют запасы энергии в виде топлива. Таким образом, классическая энергетика не выходит за пределы процессов, происходящих в неизменной Солнечной системе. Забегая вперед, заметим, что новая энергетика — воплощение неклассической науки — опирается на процессы, которые объясняют возникновение атомных ядер, на процессы, происходящие при возникновении и гибели миров.
Разумеется, и классическая энергетика опирается на такие процессы, которые получили сейчас неклассическое объяснение; таковы процессы, вызывающие излучение Солнца, накопление его энергии в хлорофилле и даже возникновение и распространение тока в проводниках. Но слово «опирается» имеет здесь другой смысл: классическая энергетика могла развиваться без обнаружения неклассической природы этих процессов. Напротив, новая энергетика в существенной мере связана с подобным обнаружением.
Вернемся к электрификации. Она состояла в том, что классические источники энергии используются в объединенных системах, состоящих из генерирующих точек и потребителей электроэнергии. Объединяют их высоковольтные передачи. Но это только первое звено электрификации. Оно вызвало резонанс в технологии, в сырьевой базе производства, в характере труда, в культуре и в науке.
Технологический резонанс объединения энергетики состоял в широком промышленном применении электролиза. Электроемкие технологические процессы, технологические методы, требующие значительного удельного расхода электроэнергии, становились экономичными, по мере того как электрификация осваивала средоточия гидроэнергии и дешевое местное топливо. Стало возможным несопоставимое с прошлым по масштабу производство искусственных азотных удобрений, это сразу же изменило продуктивность сельского хозяйства. Далее, электрификация открыла дорогу электроемким методам, с помощью которых производятся легкие металлы и специальные стали. Изменился металлический костяк производства. Соответственно изменилась сырьевая база. Теперь стали необходимы редкие металлы и вообще элементы, которые были известны химии, но совершенно не известны технологии. Десятки элементов периодической системы Менделеева стали новым промышленным сырьем.
Электрификация изменила характер труда. Гибкость электрического привода позволила заменить рабочего машиной в более сложных операциях. Электрические двигатели, то очень мощные, то миниатюрные, приводили в движение многочисленные механизмы, обрабатывающие детали, передвигающие их, передающие от одного автоматического станка к другому. Появились сервомоторы — двигатели, которые не обрабатывают объект труда, а управляют другими двигателями меняют их режим, меняют наклон резца, направление автоматического транспортера и т. д. Для электрифицированного производства характерен пульт управления автоматическими линиями со стрелками, указывающими на скорости, напряжения, температуры, поступление сырья, выход продукции, и с кнопками и рычагами, позволяющими управлять сложным агрегатом или системой агрегатов.
Общий экономический результат электрификации состоял в следующем.
Проникновение электричества в технологию, переход к новым видам сырья и автоматизация производства стали теперь практически непрерывными процессами. Не проходило недели, чтобы в той или иной лаборатории, в том или ином конструкторском бюро, в том или ином цехе не появлялись новая деталь конструкции, новая компоновка, новая рецептура, новые операции, новые параметры. Соответственно технический прогресс приобрел непрерывный характер, а вместе с ним и производительность общественного труда стала расти практически непрерывно.
Как известно, непрерывные изменения величин можно (оставив в стороне некоторые математические тонкости) представить в виде производных по времени. Первая производная по времени от положения точки — это ее скорость, вторая производная — ускорение. Можно сформулировать экономический результат электрификации, сказав: при электрификации первая производная по времени от производительности труда становится положительной, она больше нуля, производительность труда растет непрерывно, она обладает некоторой скоростью.
В 1920 г. был составлен план электрификации Советской России. Он включал первоочередную программу строительства электростанций и более отдаленную программу объединения в единое кольцо станций европейской части страны при увеличении их мощности. План указывал направления и масштабы электрификации промышленности, использования электричества для механизации производства и для новых технологических процессов: он намечал электрификацию транспорта и земледелия и перспективы развития основных отраслей производства при его реконструкции на базе электричества. Все это в целом образовало комплекс связанных между собой и приуроченных к одному и тому же примерно сроку сдвигов в производстве — создание высоковольтной сети, объединяющей большие станции, механизацию производства, изменение характера труда, развитие электроемких отраслей, изменение сырьевых ресурсов.
Теперь нам легче будет понять, в чем состоит эффект неклассической физики.
Прежде всего это новая энергетическая база производства. В данном случае слово новая означает нечто весьма радикальное. Речь идет о воплощении весьма общего физического принципа. Для технической революции, вызванной механическими станками XVIII в., наиболее общим физическим принципом был ньютонов закон сил — пропорциональность ускорения тела и действующей на него силы с постоянным коэффициентом пропорциональности, равным массе тела. Для революции, вызванной тепловыми машинами XVIII–XIX вв., таким наиболее общим принципом были начала термодинамики. Для революции, вызванной электричеством, — законы электродинамики, уравнения Максвелла, связывающие магнитное поле с электрическим и воплощенные в трансформаторе, генераторе и электродвигателе. Для атомной энергетики таким наиболее общим принципом, определяющим идеалы и направления исследований и последующего применения их результатов, является релятивистское соотношение между массой ядра и энергией связи ядерных частиц. Разумеется, каждая из этих формул не противостоит другим: когда в современном атомном реакторе (использующем небольшую, но уже существенную долю энергии, вычисленной с помощью формулы Эйнштейна) выделяется тепло, дальнейший расчет использования этого тепла опирается на классическую термодинамику и классическую электродинамику, а расчет механических процессов в атомном реакторе — на классическую механику. Но мы теперь судим об эволюции энергетики, измеряя не динамику последовательного использования теплотворной способности сгорающего (в прямом классическом смысле, т. е. соединяющегося с кислородом) топлива, и уже не исходим из энергии, которую Солнце вложило в молекулу органического вещества. Мы измеряем теперь использование внутренней энергии ядра, той энергии, которая была в него вложена, когда ядро было создано в результате процессов, происходивших в очень малых пространственно-временных областях, но связанных с космической эволюцией звезд, а может быть, и галактик.
Завершением некоторого определенного периода научно-технического прогресса, связанного с атомной энергетикой, вовсе не будет полное использование релятивистской энергии Е = mс2, так же как завершение революции, произведенной паром, не означало полного использования теплотворной способности угля. Революция, произведенная паром, была завершена, когда уголь стал основной компонентой энергетического баланса, когда производство в существенной мере мигрировало от рек и построенных на их берегах водяных колес к угольным бассейнам, когда появились паровой транспорт и классические индустриальные центры. Аналогичным образом революция, произведенная электричеством, не требовала для своего завершения полного использования классических ресурсов энергии и ее завершение (разумеется, относительное, сохранившее перспективу дальнейшего прогресса станций, сетей, промышленной электроаппаратуры и методов технологического применения электричества) означало создание больших межрайонных колец, широкую автоматизацию, электрификацию технологии и — как результат — непрерывность технического прогресса, позволяющую говорить о ненулевой производной по времени от уровня техники и уровня производительности труда.
