Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 104)

Модель Капицы дает весьма оптимистический сценарий разрешения демографической ситуации на Земле. Однако имея в виду, что пока еще переход к стабилизации для всего земного шара не заметен, мы рассмотрим менее благоприятную ситуацию, когда после смены гиперболического закона некоторое время продолжает действовать экспоненциальный закон роста. Как скоро в этом случае мы столкнемся с положением, когда вступят в силу ограничения, препятствующие дальнейшему экспоненциальному росту?

Выше мы видели, что производство энергии на земном шаре ограничено некоторой предельной величиной E_пр связанной с «эффектом перегрева». После достижения этого предела энергетика должна быть стабилизирована. Если население будет продолжать расти экспоненциально, то производство энергии на душу населения будет экспоненциально уменьшаться. Чтобы этого не произошло, численность населения также должна быть стабилизирована. Если мы хотим обеспечить производство энергии на душу населения, по крайней мере, не ниже современного, то численность населения не должна превышать величины N_пр = E_пр/ε₀ , где ε₀ — современное производство энергии на душу населения. Поскольку E_пр заключено между Е₁ и Е₂, то N_пр заключено между N₁ и N₂, где N₁ = Е₁/ε₀, N₂ = Е₂/ε₀ . Принимая ε₀ = 2 кВт/чел., Е₁ = 10¹¹ кВт, Е₂ = 10¹² кВт, получим N₁ = 50 млрд чел., N₂ = 500 млрд чел. Эти величины можно назвать, соответственно, первым и вторым энергетическим пределом для населения.

Сможет ли Земля прокормить такое население? Фон Хорнер приводит такой расчет: 1 км² суши, засеянной пшеницей (или другой столь же продуктивной культурой), при урожае 30 центнеров с одного гектара дает 11 • 10⁸ калорий в год. Потребность человека составляет в среднем 9 • 10⁵ кал/год. Следовательно, 1 км² суши может прокормить 1200 человек. Если предположить, что вся поверхность суши превращена в культурную пашню, то она сможет обеспечить пищей 180 млрд чел. Эта величина находится как раз между первым и вторым энергетическим пределом для населения.

Помимо энергетического и пищевого, существует территориальный предел. Он связан с предельной плотностью населения. В настоящее время средняя плотность населения на земном шаре составляет 36 человек на 1 км² суши. В крупных городах, таких, как Москва, плотность населения около 10 тыс. чел. на 1 км², это примерно на порядок выше плотности, соответствующей пищевому пределу. Если бы средняя плотность населения на Земле соответствовала этой величине, вероятно, нормальное функционирование цивилизации было бы невозможно. В. С. Троицкий принимает предельную плотность 50 чел. на 1 км² земной поверхности (считая сушу и море). Это дает предельную численность населения на Земле 25 млрд чел. Трудно сказать, является ли принятая плотность допустимой.

Фон Хорнер обращает внимание на «эффект перенаселения», связанный с чрезмерно большой плотностью. Он ссылается на исследование П. Лейхаузена и других ученых, занимающихся изучением поведения животных. Эти исследования показали, что недостаток жизненного пространства приводит к существенному изменению поведения животных, к полному развалу их социальной структуры и образа жизни (взрослые особи перестают заботиться о детенышах, развиваются агрессивность, страх, злобность). Причем это вызвано не недостатком пищи, а именно недостатком пространства. Недостаток пространства приводит к страданиям, которые не связаны с прямой угрозой от близкого соседства с сильными животными. Слабые животные страдают от перенаселения даже в том случае, когда они полностью защищены от них ширмами. Причем их страдания могут доходить до такой степени, что вызывают полное изменение характера и даже смерть. Для социальных животных, которые не могут жить в полном одиночестве, существует определенная оптимальная плотность. При превышении ее они могут адаптироваться к новым условиям, но только до тех пор, пока плотность не достигнет некоторой предельной величины, за которой разрушаются все социальные порядки и возобладает «неконтролируемая агрессивность». Лейхаузен называет этот предел «пределом терпимости». В определенной мере все сказанное относится и к человеку (вероятно, в той мере, в какой на поведении человека сказывается его животная природа) Об этом свидетельствует рост преступности в крупных городах и другие социальные феномены. По мнению фон Хорнера, большая часть наших политических и социальных проблем связана именно с перенаселением. По-видимому, у человека существует врожденный «предел терпимости», как часть нашего генетического наследства. Противоречие, связанное с перенаселением, состоит в том, что человек для своей социальной жизни нуждается в больших городах, как центрах промышленности, торговли, науки и культуры. В то же время скучивание людей в них приводит к перенаселению. Очень важно установить, какова оптимальная плотность и «предел терпимости» для человечества. Фон Хорнер полагает, что мы уже прошли этот предел.

Как быстро достигаются другие пределы, о которых говорилось выше? Это зависит от темпов роста народонаселения в будущем, а они определяются моментом, когда гиперболический закон роста сменится на экспоненциальный. Пусть это произойдет в момент t_c при значении годового прироста α_с ; тогда, начиная с этого момента, рост народонаселения будет определяться выражением

N(t) = N(t_c) e^{α_с(t-t_с)}. (5.11)

На самом деле между гиперболическим и экспоненциальным законом должен существовать некий промежуточный переходный закон, когда α(t) растет вместе с t, что не столь быстро, как N(t). Однако для грубых оценок можно считать, что гиперболический закон переходит непосредственно в экспоненциальный при t = t_c . Выше мы отмечали, что гиперболический закон сохраняет силу вплоть до начала 1990-х годов. Предположим, что «переход на экспоненту» произойдет в последнем десятилетии XX века. Примем для определенности, что момент t_c соответствует 1995 г. Тогда N(t_c)= 6,2 млрд чел., α_с = 0,03. С этими параметрами первый энергетический предел N₁ = 50 млрд чел. будет достигнут через 70 лет. Второй энергетический предел N₂ = 500 млрд чел. — через 146 лет; пищевой предел 180 млрд чел. — через 112 лет и территориальный предел Троицкого 25 млрд чел. — через 46 лет.

Внимательный читатель, наверное, заметил, что время достижения энергетических пределов для населения N₁ и N₂ практически совпадает с временем достижения теплового предела для энергетики Е₁ и Е₂. Это понятно, ибо для принятого нами момента перехода от гиперболического закона к экспоненциальному годовой прирост населения α_с составляет 3%, как и прирост производства энергии, тоже равный 3%. Если смена демографического закона произойдет позже, то прирост населения будет выше 3%, и все названные пределы будут достигнуты раньше.

Вывод о том, что при экспоненциальном росте населения рано или поздно будут достигнуты предельные значения, является тривиальным. Поучительным и несколько неожиданным обстоятельством является то, что эти критические значения достигаются в сравнительно недалеком будущем. Учитывая современное очень неустойчивое состояние мира, сомнительно, чтобы за остающийся короткий промежуток времени могли быть выработаны необходимые регулирующие механизмы. Не следует также забывать, что мы рассматривали благоприятный вариант смены демографического закона. Но нельзя исключить, что до «рокового дня» гиперболический рост народонаселения не успеет плавно смениться другим законом, и тогда человечество столкнется с очень тяжелой кризисной ситуацией.

Возникает вопрос: нельзя ли решить эту проблему за счет расселения человечества в космическом пространстве? В начале 1970-х годов в США группой инженеров и физиков из Принстона пол руководством О’Нейла был представлен тщательно разработанный проект сооружения поселений для расселения людей в межпланетном пространстве. На первой стадии проекта предусматривается сооружение станции на 10 тысяч человек, стоимость ее оценивается в 100 млрд долларов, срок сооружения 10—20 лет. Если начать реализацию проекта немедленно, он может быть завершен во втором десятилетии XXI века, но пока этот проект еще находится на рассмотрении в НАСА. Следующая стадия проекта предусматривает сооружение гораздо более крупных поселений на 40—50 млн чел., и для ее осуществления потребуются уже многие десятилетия. Это, действительно, впечатляющий, грандиозный проект! По существу, он представляет собой проектное воплощение мечты К. Э. Циолковского о создании «эфирных городов» в межпланетном пространстве. Реализация этого проекта позволила бы практически приступить к расселению человечества за пределами Земли. Но надо ясно представлять, что это не решает проблемы народонаселения на земном шаре.

Действительно, уже к середине 1990-х годов абсолютный прирост населения составил около 180 млн чел. в год или около 500 тысяч человек в день. Именно такое количество людей (полмиллиона человек!) надо ежедневно расселять в космическом пространстве, если мы хотим решить проблему народонаселения за счет Космоса. Таким образом, одна или несколько станций первой очереди, даже если они будут построены в начале XXI века, не решат проблемы. А к моменту сооружения космических поселений второй очереди с населением 40—50 млн чел. ежегодный прирост населения на Земле может превысить 1 млрд человек. Все это говорит о том, что проблему народонаселения, как совершенно справедливо подчеркивает фон Хорнер, надо решать здесь, на Земле (не путем бегства) и очень скоро. Столь скоро, что резерва времени у нас, по существу, уже нет.