|
|
Лекция 1.3. Модель «ядерной зимы».
Все процессы в
природе динамические, то есть все значимые параметры в различном темпе изменяются
во времени. Поэтому задача экологического императива - удержание всего
комплекса важных для жизни человечества параметров в определенном интервале
значений. При этом пределы развития - количество населения, уровень
потребления различного вида ресурсов, используемые технологии и т.д. -
должны регламентироваться по критериям экологического императива.
Для создания модели
устойчивого развития в наших знаниях отсутствуют некоторые важные
компоненты. В определенной степени разработаны по
крайней мере два физико-математических аппарата, пригодных для создания
элементов такого рода моделей: теория детерминированного хаоса И.Пригожина в синергетической интерпретации Хакена и основанная на тензорном математическом
аппарате и оценках баланса мощности и энергии обменных процессов С.Подолинского теория П.Кузнецова. Но создание полных
моделей эволюционного процесса разумной материи на современном уровне
знаний невозможно, так как экосистема Земли является сложной многоуровневой
системой. Даже на одном уровне, например, климатическом, для моделирования
процесса необходимо знание большого количества малых параметров, имеющих
динамические взаимные нелинейные связи. На разных этапах в зависимости от
предыстории процесса определяющими являются разные параметры, выявление
этих параметров и связей между ними является сложной задачей. При
моделировании социального процесса ситуация становится еще более
неопределенной, так как требуется учитывать ресурсно-экономический и
экологический уровни, а определяющими являются мало изученные поведенческие
комплексы популяций, где малые параметры лежат в сфере когнитивных
процессов. Поэтому на нынешнем этапе придется ограничиться частичными
решениями в случаях, не терпящих отлагательства, без строгого научного
моделирования.
Перед тем, как
обсудить научно - технические вопросы моделирования некоторых
катастрофических процессов, коснемся недавней истории. Формулирование
проблем этой области человеческих знаний шло сложным путем, временами
возникали даже детективные сюжеты, так как выводы из проведенных
исследований требовали принятия определенных решений в области политики и
экономики. Эта эпопея продолжается, и участвующие в действиях персоны и
хитросплетения интересов еще найдут своих исследователей. В нашей работе
упомянем только некоторые события и персонажи, очевидно, попавшие в поле
зрения автора достаточно случайным образом, в основном из СМИ и научно -
популярной литературы. Серьезный подход в исследовании этого эпизода
истории требует профессиональной целенаправленной работы.
Итак, к началу 60х
годов 20 века из значимых работ в интересующей нас области знаний в
естественнонаучной сфере можно назвать работы Вернадского, С.Подолинского, частично П.Г. Кузнецова, вот, пожалуй,
и все. Концепции гуманитарной сферы, такие как работы Т. де Шардена,
русских философов - космистов не могут считаться
значимыми в интересующем нас аспекте. Эти работы утверждали единство
физических и биологических процессов, разумной материи с косной материей на
основе философского толкования термодинамических законов. По мнению автора,
все они страдали одним общим недостатком. Человек считается в них «венцом
творения», высшим результатом прогресса в термодинамическом
структурировании материи. Отсюда полшага до утверждения превосходства одной
нации - популяции над другой со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Такого рода антропоцентризм неконструктивен с позиций создания идеологии
перехода к ноосферной цивилизованности. В термодинамическом
структурировании нет понятия «прогресса», в любой точке Вселенной при наличии
условий, аналогичных условиям Земли, с высокой вероятностью
структурирование пойдет в аналогичном направлении. Это утверждение более
соответствует современным результатам исследований термодинамики, теории
больших систем, теоретической биофизики и генетики, чем утверждение о
задании направления «прогресса» внешней силой, с человеческих позиций -
божественной.
В 60е годы впервые
появились научные основания сомневаться в правильности пути
технологического прогресса и прогрессивной направленности, а не стихийности
социальных процессов. Появившиеся экологические проблемы, проявленные в
социальных исследованиях неожиданные неблагоприятные демографические,
энергетические прогнозы вызвали первое обоснованное «ощущенье финала».
К этому времени в
результате холодной войны и гонки вооружений ведущими в научно -
технической области державами был накоплен запас ядерного и других видов
оружия, при своем использовании способный уничтожить жизнь на Земле в том
виде, как она сложилась. Если спецслужбами ведущих государств и
разрабатывались сценарии возможного развития событий в случае ядерного
конфликта, то они до сих пор не рассекречены. По логике, толчком для начала
этих разработок должен был послужить, Карибский
кризис 1962 года. Если это не так, то остается только удивляться
беспечности и безответственности политиков. Доктрина «взаимного
сдерживания» предполагает нанесение ответного удара, приносящего стороне -
агрессору «невосполнимый ущерб». Какие явления возникнут при этом в
экосистеме Земли, не получит ли сам персонаж, наносящий удар,
«невосполнимый ущерб»?
Первые работы по
сценариям ядерной войны опубликовал в открытой печати Карл Саган только в
1983 году. В этих работах отсутствовали системные расчеты, анализ был
проведен чисто качественный. Впервые прозвучали слова «ядерная ночь»,
«ядерная зима». Но качественный анализ был недостаточен, для определения
«степени риска» глобальной катастрофы при том или ином развитии событий
требовались количественные расчеты по определению условий возникновения
опасных для экологии Земли явлений.
С 60х по 80е годы
проводилось много закрытых работ по созданию ядерных энергетических объектов как военного так и мирного назначения. Все
более проявлялись различные стороны радиационной опасности, и так или иначе
эти вопросы прорабатывались. Обсуждение этих вопросов в открытой печати
носило абстрактный характер, но добавляло неуверенности в благополучии
будущего, приводило к усилению этого самого «ощущенья финала». Такое
состояние длилось около 20 лет, до публикации работ К.Сагана, это очень
большой срок для созревания понимания комплекса проблем и факторов риска,
связанных с освоением человечеством новых уровней преобразования и
потребления энергии. Состояние беспокойства о судьбе будущего человечества
порождало потребность разобраться в механизмах процессов, приводящих к
опасным состояниям. А потребность реализуется в способах деятельности, но
только в начале 70х годов эта деятельность получила общественный резонанс и
оформилась в социальные институты. Появились термины «глобальные проблемы»,
«системный анализ». В 60е - 80е годы бурно развивалась научная фантастика и
связанная с ней футурология, состояние беспокойства реализовывалось и в
этой форме деятельности.
Вот как пишет об
этом периоде в своих воспоминаниях «Свободные размышления» непосредственный
участник событий академик Н.Н.Моисеев, в то время заместитель директора
Вычислительного Центра АН СССР: «В начале семидесятых годов термин
"глобальные проблемы" стал всё больше и больше использоваться в
языке ученых и политиков. Вышло несколько больших публикаций, которые были
посвящены этой проблематике. Ей стал заниматься Международный Институт
Жизни, созданный профессором Морисом Маруа,
знаменитым гистологом, возник Римский Клуб. Наиболее важной из известных мне, была работа профессора MIT Джея Форрестера "Мировая
динамика". Эта работа была действительно пионерской. Автор сделал попытку описать основные процессы экономики,
демографии, роста загрязнения и их взаимообусловленность в планетарном
масштабе, описать с помощью всего лишь пяти переменных (населения,
капиталовложений, использования невозобновляемых ресурсов, загрязнения
среды и производства продовольствия. В.С.С.). Он разработал
специальный язык описания, так называемый "Динамо", способы
программирования и анализа получаемых результатов». «Глобальными, то есть общепланетарными проблемами стали заниматься и
международные организации и, в частности, ЮНЕСКО. По инициативе одного из
её чиновников профессора Форти в 1971- ом году в Венеции была организована первая конференция
по глобальным проблемам. Её основой, если угодно, осью был доклад ученика Форрестера, Дениса Медоуза
"Пределы Роста". Книга, изданная после его доклада, сделалась
бестселлером, была переведена на множество языков и издана фантастическим
тиражом. По существу вся конференция была посвящена её изложению,
демонстрации техники языка "Динамо" и машинным экспериментам с
предлагаемыми моделями». (А. Сейтов).
Работа Дениса Медоуза "Пределы Роста" была выполнена по
программе Римского Клуба. Первое учредительное заседание Клуба состоялось в
Риме 6-7 апреля 1968 года по инициативе итальянского общественного деятеля
и бизнесмена Аурелио Печчеи,
на нем присутствовало около 30 ведущих Европейских ученых. Первоначальный
документ, написанный астрономом Эрихом Янгом,
назывался так: «Попытка создания принципов мирового планирования с позиций
общей теории систем». Организация приняла статус неправительственной, не
связанной с политическими партиями, классами, идеологиями. Клуб формировал
программы исследований, организовывал симпозиумы, семинары, встречи с
известными учеными, политическими лидерами, влиятельными бизнесменами,
способствовал публикации и пропаганде результатов исследований своих
членов. Как можно понять из направлений деятельности и имеющихся
документов, деятели "Римского Клуба" поставили перед собой
следующие основные цели:
- Разработать
модели процесса и способы их анализа, с помощью которых можно было бы
научно понять механизмы и основные направления, в которых развивается
ситуация, создающая проблемы для человечества. Это объективно существующие
ограничения ресурсов Земли, рост производства и потребления,
демографические проблемы и т.д.
- Донести
до человечества тревогу представителей Клуба относительно критической
ситуации, которая сложилась в мире по ряду аспектов.
- Разработать и
предложить человечеству способы решения возникающих проблем.
По инициативе Римского клуба осуществлен целый ряд исследовательских
проектов, результаты которых публикуются в форме докладов. Наиболее известные из них, вызвавшие бурные научные дискуссии -
“Пределы роста”, 1972г. (руководитель Д. Медоуз),
“Стратегия выживания”, 1974г. (рук. М.Месарович
и Э.Пестель), “Пересмотр международного порядка”, 1976 (рук. Я.Тинберген), “Цели для человечества”, 1977г. (рук. Э.Ласло), “Нет пределов обучению”, 1979г. (рук. Дж.Боткин, М.Эльманджра,
М.Малица), “Маршруты, ведущие в будущее”, 1980г. (Б.Гаврилишин), “Микроэлектроника и общество”, 1982г.
(рук. Г.Фридрихс, А.Шафф), “Революция босоногих”,
1985г. (Б.Шнейдер) и др.
Второй
значимой работой (если первой считать работу Д.Форрестера
и Д.Медоуза) была книга М.Месаровича
и Э.Пестеля «Человечество на перепутье», в которой положение человечества
характеризовалось весьма драматически. Такие выводы
делались на основе анализа с использованием «Многоуровневой компьютерной
модели системы мирового развития», описанной в шеститомном
отчете (Multilevel Computer
Model of World Development System. IIASA. Laxenburg.
Austria, 1974).
По моему мнению,
выбранная Римским Клубом стратегия обладала двумя недостатками. Первое -
мало внимания обращалось на исследование предшествующего развития
человечества как части Природы. Отсюда следовали недостатки анализа причин
возникших проблем и рекомендаций по способам их решения, так как не
учитывалась инерционность биологических процессов развития человечества.
Здесь особенно важны мотивации, формы и способы коллективных действий на
уровне как межпопуляционного, так и внутрипопуляционного взаимовлияния.
Второе - целью мероприятий ставилось устойчивое технологическое и
социальное развитие в текущем процессе. Конечная или промежуточные цели
развития четко определены не были, поэтому часто возникала неопределенность
способов решения проблем. Очевидно, на том этапе развития общества избежать
этих недостатков было невозможно. В основных положениях Римский Клуб
поставленные перед собой задачи выполнил, и трудно переоценить их заслуги.
В СССР тех лет с
работами Римского Клуба, по имеющейся у автора неполной информации,
перекликались только работы групп академика Н.Н.Моисеева и П.Кузнецова.
На основе различных
концепций продолжаются попытки создания идеологий перехода к ноосферной
цивилизованности, создаются социальные институты. При этом широко
используется красивая наукообразная терминология (бифуркации, аттрактор,
фракталы и т.д.), с помощью которой качественно описывают словами процессы,
не поддающиеся математическому моделированию. В
США активно действует в этом направлении группа Л.Ларуша,
идеология которой основана на концепции П.Г.Кузнецова.
Еще немного
продолжим этот увлекательный исторический экскурс, но приблизим его к
тематике нашей работы.
В СССР в 70е - 80е
годы было несколько групп, которые занимались математическим моделированием
атмосферных процессов. Поскольку такое моделирование требует больших
вычислительных мощностей, то работы сосредотачивались в вычислительных
центрах, это, например, ВЦ АН СССР (Н.Н.Моисеев) и ВЦ СОАН СССР в
Новосибирске (Г.И.Марчук). Работа шла как над физическими моделями
атмосферных процессов, так и над алгоритмами вычислений при одновременном
учете многих параметров процесса. Работы выполнялись, как правило, в
интересах народного хозяйства, здесь в значительной степени
сосредотачивалась метеорологическая информация как спутниковая, так и
полученная наземными средствами. Самое важное в этой работе - правильно
выбрать набор параметров для выявления и изучения интересующих
исследователя явлений. Под руководством Н.Н.Моисеева указанными проблемами
занимались две лаборатории: под руководством Ю.М.Свирежева
(впоследствии А.М.Тарко) занималась проблемами
моделирования процессов биотической природы, другая, под руководством
В.В.Александрова, занималась задачами исследования динамики системы океан -
атмосфера. В.В.Александров провел серию расчетов на ЭВМ климатологического
центра в США по своим разработанным моделям и алгоритмам.
В работе К.Сагана из
чисто качественных соображений было введено понятие «ядерной ночи», или
«ядерной зимы». В ряде сценариев возможной ядерной войны, которая
сопровождается обменом ядерными ударами мощностью в тысячи мегатонн по
городам, в результате грандиозных городских пожаров планету окутывает
пелена сажи. Это явление, так называемый «огневой шторм» или эффект Крутцена, впервые в небольших масштабах наблюдалось при
атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, а также при
массированных бомбовых ударах по Дрездену и Гамбургу. Он возникает при
высокой концентрации в одном месте горючих материалов. Множественные
локальные очаги объединяются в один и процесс становится
самоподдерживающимся. В результате нагрева воздуха над очагом пожара в
атмосфере образуется подобие смерча, этот смерч создает тягу и пробивает
атмосферу до стратосферы. Возникшие в результате пожара частицы сажи
проникают в стратосферу и могут там циркулировать очень долго (5-10 лет).
Эти частицы и вызывают ядерную зиму, так как пелена сажи экранирует
Солнечное излучение, и поверхность Земли начинает остывать. Перенос частиц
сажи и радиоактивных компонент - расчеты проведены для радиоактивного йода
и стронция - происходит за счет постоянных циркуляций воздуха в атмосфере,
которые формируются вследствие неравномерности его нагрева на экваторе и в
полярных областях - при движении воздуха в меридиональном направлении, и
сил Кариолиса, обуславливающих его движение в
Западном направлении (Западный перенос).
31 октября 83-го
года в Вашингтоне состоялась двухдневная конференция, посвященная оценке
последствий возможной ядерной войны. Кроме выступления К.Сагана было представлено
две расчетные работы по прогнозированию развития ситуации после наступления
«ядерной ночи». Расчеты американского климатологического центра учитывали
только атмосферные процессы и поэтому давали прогноз на один месяц. Модель
лаборатории В.В.Александрова была более примитивна (расчеты
были сделаны на ЭВМ БЭСМ-6), но учитывала взаимодействие систем атмосферы и
океана и давала годовой прогноз. Прогнозы на первый месяц качественно
совпадали у обеих моделей. Н.Н.Моисеев так пишет о результатах расчетов
В.В.Александрова: «Даже в том случае, если обе враждующих стороны
используют лишь 30-40% своих ядерных арсеналов для удара по городам, то в
верхние слои атмосферы поднимется такое количество сажи, которое на много месяцев закроет
Солнце. Температуры на всей поверхности Земли, за исключением небольших
островов в океане - мировой океан окажется превосходным термосом -
сделаются отрицательными. А в некоторых районах Земного шара, как например, в Саудовской Аравии температуры понизятся
до 30 и более градусов ниже нуля. Лишь к концу года начнётся постепенное
повышение температуры.
Но планета не
вернется к первоначальному состоянию. Биота не
выдержит такого удара. Тропические леса погибнут, а вместе с ними и всё то,
что в них живёт. Судьба северных лесов будет зависеть от того, в какое
время года произойдет ядерная катастрофа. Если она случится зимой, то по-видимому леса смогут выжить, а если летом, то и
тайгу постигнет судьба тропических джунглей. Океанической биоте будет легче выдержать удар. Однако и ей предстоит
катастрофическая перестройка.
Итак, анализ
сценариев возможной ядерной войны показывает, что произойдет полная
перестройка всей биосферы. Она не исчезнет, но перейдет в новое состояние,
качественно отличное от современного. И в этой
новой биосфере места для человечества уже не будет. Даже если не учитывать
смертельный уровень радиации, который установится на поверхности Земли!»
Эти результаты
высвечивали в новом свете политику «взаимного сдерживания», затрагивали
интересы милитаристских кругов, как стран НАТО, так и Варшавского Договора.
Нужно было пересматривать в некоторых аспектах эту политику, наращивание
«ядерных мускулов» становилось бессмысленным. Международная обстановка
оставалась напряженной, произошел инцидент с Корейским «Боингом». В 1985 году
при странных обстоятельствах исчез, а вероятнее всего погиб, при визите в
Испанию В.В.Александров. Обстоятельства его исчезновения так до конца и не
выяснены. В результате его гибели были прерваны контакты ВЦ АН СССР с Ливерморской
лабораторией США, где проводилась часть расчетов.
Современные сценарии
ядерного конфликта предполагают использование высокоточных систем наведения
и сравнительно небольших по мощности ядерных зарядов для ударов в основном
по военным объектам, например, по ракетным шахтам и центрам управления. В
этих случаях, как правило, нет условий для возникновения «огневого шторма»
и, тем более, «ядерной ночи». Вопрос о радиоактивном заражении остается
открытым. Накопленные ядерные взрывчатые вещества сами по себе опасны и при
определенных условиях могут служить средством шантажа в отношениях между
государствами. Возникают проблемы хранения и утилизации
как ядерных отходов так и вполне дееспособных оружейных делящихся
материалов (ОДМ), высвобождающихся при демонтаже отслуживших свой срок и снимаемых
с вооружения средств военной техники. Конкретной и достоверной
количественной информации (как научной так и организационной) по этой теме
публиковать нельзя, поэтому использованные здесь материалы частично взяты
из не очень надежных открытых источников (СМИ: газеты "Новая
газета", "Правда", "Комсомольская
правда" и другие издания; Интернет; Выступление Л.Максимова в
программе Андрея Караулова "Момент
истины"), частично из официальных документов. Если эти документы не
принимать во внимание, то эту часть можно считать рассмотрением
гипотетически возможной ситуации, вытекающей из реальности, то есть
накопления энергии на уровне косной материи как следствием деятельности
человечества в соответствии с приведенным выше термодинамическим описанием.
На момент развала
Варшавского блока и СССР по всем имеющимся данным между противостоящими
сторонами СССР - НАТО существовал примерный ядерный паритет. В конце 90х
годов США рассекретили Манхэттенский проект, запасы оружейного плутония и
урана были ими оценены почти в 4 триллиона долларов. Советский, а позже
аналогичный Российский запас должен был стоить по
крайней мере не меньше. В феврале 1993 года заключено так называемое
соглашение Гор - Черномырдин, по которому Россия продала США практически
весь запас (около 500 тонн) оружейных делящихся материалов. Он должен быть вывезен а США в низкообогащенном
состоянии до 2013 года для использования в АЭС. Цена нашего оружейного
урана и плутония по этой сделке менее 12 миллиардов долларов. 1997 году
комиссия Госдумы расследовала результаты этой сделки и установила, что
стоимость наших ОДМ составляет более 8 триллионов долларов!!!! Историки в
будущем, надеюсь, недалеком, еще выяснят все обстоятельства этого эпизода
мировой истории.
|
|
