В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Мацак Олег (читаем книги .TXT) 📗
По словам лауреата Нобелевской премии экономиста Пола Самуэльсона, у фон Неймана был «самый быстрый ум» среди всех, кого он встречал когда-либо. Глава Национальной физической лаборатории Великобритании назвал его «самым умным человеком в мире». Один из коллег фон Неймана так обобщил мнения многих, кому довелось работать с ним: «Несомненно, он заслуживает звания гения больше всех, кого я встречал»27.
Та случайная встреча на платформе железнодорожной станции в августе 1944 г. позволила фон Нейману стать «отцом вычислительной машины». Фон Нейману нужен был механический компьютер для огромного объема расчетов, связанных с разработкой атомной бомбы, которой он и его коллеги занимались во время Второй мировой войны. Размышляя над тем, как превратить теоретическую концепцию цепной реакции в грозное оружие, они «изобрели современное математическое моделирование». Но для его практической реализации нужны были вычислительные машины28.
Вскоре после той встречи на платформе фон Нейман, воспользовавшись влиянием, которое он имел как ведущий научный советник министерства обороны, приобщился к проекту создания вычислительной машины. К июню 1945 г. он написал 101-страничную работу, которая стала «технологической основой для мировой вычислительной индустрии». Затем фон Нейман приступил к проектированию и созданию опытного образца вычислительной машины в Институте перспективных исследований.
Но где использовать этот новый инструмент? Фон Нейман выделил «первую большую научную тему», при работе над которой он хотел бы использовать новые вычислительные возможности, – «феномен турбулентности», или, проще говоря, прогнозирование погоды. Он понимал, что моделирование ядерных взрывов и составление прогнозов погоды во многом схоже – и то, и другое были нелинейными задачами гидродинамики, в процессе работы над которыми необходимо выполнять огромные объемы вычислений с молниеносной скоростью29.
Сложность погоды обуславливала потребность в скрупулезном математическом анализе, который фон Нейман обожал и который был возможен только при использовании вычислительной машины. Стратегическая важность вопроса делала его безотлагательным. Он опасался, что Советский Союз научится изменять погоду и развяжет «климатологическую войну» против США.
Стремясь получить финансирование для своего проекта по созданию вычислительной машины и для исследования климата, он подчеркивал, что скоростные вычисления «позволят составлять прогнозы погоды на неделю или даже больше». Впоследствии он руководил проектом по созданию машины MANIAC (математический анализатор, числовой интегратор и компьютер). Газета The New York Times назвала ее «гигантским электронным мозгом»30.
К 1948 г. реализация проекта «Цифровая метеорология» уже шла полным ходом. Поиском математических формул, которые позволяли связать моделирование климата с новыми вычислительными возможностями, ведал Джул Чарни, математик и метеоролог. Он и его специалисты представляли законы физики, определяющие динамику переноса тепла и влаги в атмосфере, в виде последовательности математических алгоритмов для вычислительной машины. В начале 1950-х гг. группа Чарни получила первые модели климата, созданные при помощи вычислительной машины31.
Стремление фон Неймана получить полное представление о циркуляции и турбулентности в атмосфере привело к созданию все более сложных моделей функционирования атмосферы планеты, т. е. моделей движения воздуха в мире. Они получили известность как модели общей циркуляции. Такие модели должны были иметь глобальный характер, потому как у Земли только одна атмосфера. Разработчики стремились сделать свои модели как можно более реалистичными, т. е. как можно более сложными, чтобы получить более четкое представление о том, как функционирует мир.
Моделирование климата было делом очень сложным, трудоемким и определенно новаторским. «Вычислительная техника в то время была такой маломощной», – вспоминал Сюкуро Манабе, один из ведущих специалистов по разработке климатических моделей, пришедший в GFDL из Токийского университета. – Если мы вводили всю информацию сразу, вычислительная машина не могла ее обработать. Она зависала, и приходилось все начинать сначала».
Но уже в 1967 г. Сюкуро Манабе и Ричард Везерольд, сотрудники принстонской лаборатории, в своей научной работе, впоследствии получившей широкую известность, высказали предположение, что удвоение содержания углекислого газа в атмосфере вызовет рост температуры на планете на три-четыре градуса. К этой теме они обратились совершенно случайно. «Я хотел поглядеть, насколько чувствительна модель к облачности, водяному пару, озону и углекислому газу, – сказал Манабе. – Поэтому я стал изменять содержание парниковых газов, облачность – короче говоря, игрался. Стало ясно, что углекислый газ имеет важное значение, как оказалось, я изменил именно ту переменную, что нужно, и сорвал джекпот. В то время никого особо не беспокоило глобальное потепление… Некоторые даже считали, что приближается ледниковый период».
И хотя Манабе считал, что «это его лучшая научная работа», в середине 1970-х гг. он совершил еще несколько прорывов в области моделирования. Все эти годы точность моделей, которые становились все более сложными, все еще тестировалась на данных, полученных со спутников. И тем не менее гипотеза о том, что удвоение содержания углекислого газа вызовет рост средней температуры на планете на три-четыре градуса, стала постоянным атрибутом дискуссии о глобальном потеплении. А также запалом32.
Движение в защиту климата
Между тем исследованиями, касающимися глобального потепления, стали интересоваться представители первого поколения защитников климата. Для них приоритет имели не научные эксперименты, а политические действия.
В 1973 г. ботаник Джордж Вудуэлл выступал в Йельском университете с лекцией о глобальном потеплении. Среди присутствовавших был студент по имени Фред Крупп. «Если все это правда, – подумал тогда Крупп, – нас ждут большие проблемы». Спустя 11 лет, когда ему было 30 лет, Крупп стал президентом Фонда защиты окружающей среды, а также одним из ведущих поборников политики сокращения выбросов углекислого газа33.
Глава Национальной академии наук создал специальную комиссию под руководством Джула Чарни, который стал ведущим метеорологом Америки. В своем отчете 1979 г. комиссия Чарни отметила, что угроза глобального потепления весьма реальна. В ходе других авторитетных исследований – в том числе исследования, проводимого комитетом JASON, в состав которого входили ведущие физики и другие ученые и который консультировал министерство обороны и другие правительственные организации – ученые пришли к аналогичным выводам. Так, в отчете комитета JASON говорилось о «неопровержимых доказательствах того, что атмосфера действительно изменяется и что мы сами способствуем этому изменению». Ученые отмечали, что океан, «этот огромный маховик климатической системы планеты», вполне вероятно, замедлит изменение климата, и подчеркивали, что «стратегия типа “подождем – увидим” может означать ожидание до тех пор, когда уже будет слишком поздно»34.
Одним из результатов брифингов Померанса стали слушания в сенате в апреле 1980 г. В центре внимания на этих слушаниях была кривая Килинга. Взглянув на карту, согласно которой все восточное побережье США должно оказаться под водой в результате роста уровня Мирового океана, председатель комитета, сенатор Пол Тсонгас, заметил с иронией: «Это означает – прощай, Майами, Корпус-Кристи… прощай, Бостон, прощай, Новый Орлеан, прощай, Чарльстон… Зато мы сможем плавать на лодках у подножия Капитолия и ловить рыбу на Южной лужайке Белого дома»35.
Гус Спет, председатель Совета по вопросам качества окружающей среды, попросил предоставить ему краткий отчет – такой, который обычно предоставляют тем, кто принимает решения. Авторы предупреждали о «существенном потеплении мирового климата в последующие несколько десятилетий, если незамедлительно не принять меры». В отличие от Аррениуса и Каллендара, которые видели позитив в теплом климате, их выводы были пессимистичными: «Очевидных преимуществ от такого изменения климата для человека очень немного». Они предложили программу из четырех пунктов: признание проблемы, рациональное использование энергоресурсов, лесовосстановление и использование топлива, выделяющего меньше углекислого газа. Последнее означало переход с угля на природный газ36.
