Экологическая сукцессия

1950-е

ДНК

зеленая революция

МАКСИМАЛЬНАЯ

УСТОЙЧИВАЯ

ДОБЫЧА

ТЕОРИЯ РАВНОВЕСИЯ МАКАРТУРА—

УИЛСОНА

В течение всей своей истории человечество вело непрекращающуюся борьбу за то, чтобы научиться производить пищу в количестве, необходимом для все появляющихся новых членов общества. По словам британского священника и экономиста Томаса Мальтуса (Thomas Malthus, 1766-1834): «Я полагаю, что справедливы два постулата. Во-первых, пища необходима для существования человека. Во-вторых, влечение между двумя полами необходимо и будет поддерживаться примерно на существующем уровне». Другими словами, увеличение численности популяции всегда будет описываться моделью экспоненциального роста, и всегда будет опережать темпы роста пищевых ресурсов. В последние два столетия, ознаменовавшиеся невиданным экономическим ростом, значение этого мрачного прогноза в отношении будущего человечества (названного мальтузианской дилеммой, или теорией народонаселения) постепенно уменьшается.

По отношению к мальтузианской дилемме философы разделились на два интеллектуальных лагеря — назовем их мальтузианцы и техно-оптимисты. Мальтузианцы утверждали, что рано или поздно численность народонаселения превзойдет предельную продуктивность источников пищи, установленную природой, во всем мире наступит голод, и каждое новое человеческое существо будет еще более способствовать истощению биосферы. Им возражали техно-оптимисты (к которым принадлежу и я), которые говорили, что благодаря технологиям постоянно совершенствуются наши возможности производить все необходимое для выживания, включая пищу. Поскольку технологии являются продуктом человеческого разума, каждый новый человек потенциально способен отодвинуть мальтузианские границы в более далекое будущее и должен рассматриваться как ценностный фактор.

В течение двух последних столетий техно-оптимисты неизменно одерживали победу. Наиболее впечатляющей победой некоторые считают «зеленую революцию». Начиная с 1950-х годов благодаря внедрению усовершенствованных сортов зерновых культур производство пищевых продуктов во всем мире резко возросло. Этому можно найти многочисленные подтверждения: например, с 1950-го по 1990 год урожайность в Индии возрастала на 2,8% ежегодно, тогда как ежегодный прирост численности населения составил 2,1%. Зерновые культуры, благодаря которым стала возможной «зеленая революция», были получены не с помощью современных генно-инженерных методов, а с помощью обычного, применявшегося десятилетиями скрещивания растений. Генетическая инженерия обещает, что в будущем нас ждут новые «зеленые революции» и что урожайность зерновых культур (особенно риса) значительно возрастет.

Большинство мальтузианцев признают успехи «зеленой революции», но сомневаются в том, что она сможет устойчиво обеспечивать будущие потребности. Они подчеркивают, что одной из причин успеха «зеленой революции» стало широкое использо-

вание удобрений (см. круговорот азота в природе) и что вмешательство человека в круговорот азота не может продолжаться бесконечно. Они также обращают внимание на то, что Зеленая революция повлекла за собой широкое распространение монокультур — когда на поле из года в год выращивают один и тот же вид растений. Эти монокультуры подвержены внезапному уничтожению вредителями или заболеваниями. Например, в начале картофельного голода в Ирландии (1845-47) практически весь урожай картофеля был уничтожен в течение недели.

Так обстоит дело, и я полагаю, что спор этот в той или иной форме будет продолжаться и через сто лет.

Излучение Черенкова*

При прохождении

частицы через

материальную

среду со скоростью,

превышающей

скорость

распространения

света в этой среде,

наблюдается

характерное

излучение

1621 • ЗАКОН ОНЕЛЯИУОА

1887 • УДАРНЫЕ ВОЛНЫ

1905, • ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1934 • излучение

черенкова

При прохождении света через прозрачный материал, например стекло, свет распространяется медленнее, чем в вакууме. Как при перелете через континент с промежуточными посадками пассажир неизбежно теряет во времени по сравнению с беспосадочным перелетом, так и световые лучи затормаживаются, взаимодействуя с атомами среды, и не могут двигаться так же быстро, как в вакууме. теория относительности гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы высоких энергий, не может двигаться со скоростью, равной скорости света в вакууме. Но к скорости движения в прозрачных средах это ограничение не относится. В стекле или в воде, например, свет распространяется со скоростью, составляющей 60-70% от скорости света в вакууме, и ничто не мешает быстрой частице (например, протону или электрону) двигаться быстрее света в такой среде.

В 1934 году Павел Черенков (под руководством Сергея Ивановича Вавилова. — Прим. переводчика) проводил исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения и обнаружил слабое голубое свечение (которое теперь названо его именем), вызванное быстрыми электронами, выбитыми из атомов среды гамма-излучением. Чуть позже выяснилось, что эти электроны двигались со скоростью выше скорости света в среде. Это был как бы оптический эквивалент ударной волны, которую вызывает в атмосфере сверхзвуковой самолет, преодолевая звуковой барьер. Представить это явление нам поможет аналогия с волнами Гюйгенса (см. принцип гюйгенса), расходящимися вовне концентрическими кругами со скоростью света, причем каждая новая волна испускается из следующей точки на пути движения частицы. Если частица летит быстрее скорости распространения света в среде, она обгоняет волны. Пики амплитуды этих волн и образуют волновой фронт излучения Черенкова.

излучение расходится конусом вокруг траектории движения частицы. Угол при вершине конуса зависит от скорости частицы и от скорости света в среде. Это как раз и делает излучение Черен-кова столь полезным с точки зрения физики элементарных частиц, поскольку, определив угол при вершине конуса, физики могут рассчитать по нему скорость частицы. В сочетании с результатами других замеров это позволяет обнаруживать элементарные частицы на своем оборудовании. В современных лабораториях детекторы Черенкова установлены в комплексе с другими измерительными приборами на огромных многоэтажных стеллажах. В качестве примера можно привести детектор «Супер-Камиоканде» в лаборатории г. Камиока в Японии, который вмещает 50 000 тонн воды и оснащен 11 000 светочувствительных элементов. Излучение Черен-кова можно наблюдать и невооруженным взглядом на небольших исследовательских ядерных реакторах, которые часто устанавливают на дне бассейна для обеспечения радиационной защиты. Сердечник реактора в этом случае окружен эффектным голубым

свечением — это и есть излучение Черенкова под воздействием быстрых частиц, излучаемых в результате ядерной реакции.

Поскольку анализ этого излучения сыграл важнейшую роль в зарождающейся экспериментальной ядерной физике, в 1958 году Черенков совместно с Игорем Таммом (1895-1971) и Ильей Франком (1908-90) был удостоен Нобелевской премии по физике. (Инициатор исследования С. И. Вавилов скончался в 1951 году и, согласно правилам присуждения Нобелевских премий, в число лауреатов включен не был. — Прим. переводчика.) Тамм и Франк в 1937 году окончательно установили механизм возникновения свечения под воздействием электронов, движущихся быстрее скорости света в среде (например, в воде), а вслед за тем предсказали вскоре обнаруженное излучение Черенкова в твердых телах и газах.

павел Алексеевич черенков

(1904-90) — советский физик. Родился в селе Новая Чигла Воронежской губернии в крестьянской семье. В 1928 году окончил Воронежский университет, два года работал учителем. О 1930 года и до конца

Своих дней работал в Физическом институте им. Лебедева Академии наук СССР (ФИАН). После работы, приведшей к открытию излучения Черенкова, занимался изучением космических лучей и разработкой ускорителей тяжелых частиц.