Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - Крис Вудфорд Страница 57

Откуда берется это тепло? В большинстве своем – от столкновений электронов в цепях компьютера. Эти электроны ведут себя как люди на улице в часы пик. Энергия создается за счет сопротивления электрической цепи. Каждый ее сегмент работает как маленький элемент в лампе накаливания, нагревая небольшую поверхность. Современные компьютеры состоят из миллионов микроскопических деталей (транзисторов), размещенных на небольших интегральных схемах размером с марку. Тепловой энергии нелегко покинуть это запутанное пространство [226].

Компьютеры грелись всегда и будут греться. Классическая вычислительная машина Harvard Mark I, частично электрическая, частично механическая, созданная в 1940-х, имела 800 км проводов, каждый сантиметр которых генерировал тепловую энергию. Как мы видели в главе 12, гораздо более сложная ЭВМ ENIAC, первый настоящий электронный компьютер, потреблял столько же электроэнергии, как 60 тостеров. Знаменитый стационарный суперкомпьютер Cray-1 [227], созданный на рубеже 1980-х, имел такую плотную схему компоновки, что нуждался в собственном «холодильнике», с помощью которого специальная охлаждающая жидкость (Fluorinert) обращалась по замкнутому контуру внутри корпуса, предотвращая перегрев.

Блогеры любят нахваливать современные компьютеры, утверждая, что те экологически чистые и малоэнергоемкие. iPhonе и планшеты потребляют очень мало электроэнергии и состоят из значительно меньшего числа деталей [228]. Но это не вся правда. Во-первых, компьютерных устройств разных типов сейчас намного больше, чем раньше. Когда-то существовал только ENIAC, а сейчас только корпорация Apple уже выпустила более полумиллиарда штук только iPhone [229]. Во-вторых, мобильные электронные устройства сейчас в основном работают на принципе «облачных вычислений» (ваши данные хранятся и обрабатываются в гигантских серверных центрах, которые расположены по всему миру) и поддерживаются гигантскими поисковыми системами вроде Amazon, Apple, Facebook, Google, IBM и Yahoo!. Согласно исследованиям организации «Гринпис», энергопотребление системы «облачных вычислений» в период с 2005 до 2010 года возросло на 58 %. Если бы эта система была страной, она заняла бы пятое место в мире по потреблению электроэнергии. Некоторые компании, работающие в этой системе, и заявили о своей приверженности использованию возобновляемых источников энергии, но половина из них по-прежнему получают ее от сжигания угля, самого грязного топлива на планете [230].

Несомненно, сегодняшние компьютеры лучше, чем вчерашние, и они с каждым днем становятся всё совершеннее. Переход от старомодного настольного компьютера к современному ноутбуку сокращает расходы энергии на 50–80 % [231]. Однако нам не с чем себя поздравлять. Мы не можем отменить действие первого закона термодинамики: энергия должна откуда-то появляться. Если сейчас всё больше людей используют всё больше компьютеров, чтобы достигать всё больших результатов, то когда-нибудь, где-нибудь и кому-нибудь придется заплатить за это соответствующую цену.

Из этой главы вы узнаете…

Сколько нужно «поклевать» сыра, чтобы сыграть партию в гольф.

Сможете ли вы пойти на работу, съев только одно яйцо.

Почему не занятый человек растрачивает больше энергии, чем электрическая лампочка.

Если верна старая поговорка: «Вы – то, что вы едите», как же получается, что мы не являем собой ходячие мешки с бургерами и картошкой фри? Ответ очевиден любому, у кого есть бурчащий и урчащий живот. Наши тела – комбинаты питания, но работающие в обратном направлении: превращающие пищу в нас с помощью сложного многоступенчатого процесса, который называется метаболизмом. Этот термин звучит как нечто из области биологии или химии (или, если хотите, биохимии), но, как и всё во Вселенной, он управляется законами физики. И здесь прослеживаются незыблемые причинно-следственные связи с законом сохранения энергии (а именно первым законом термодинамики). Эти связи можно проследить очень предметно и увидеть, как банан и шоколадный напиток, которые вы жадно проглотили во время обеда, превращается в полтора часа игры в теннис, несколько десятков электронных писем, а также множество мыслей и снов.

Мы воспринимаем питание с точки зрения здоровья (это тоже биология), но наше пищеварение – все же главным образом физика. То, что вы загружаете в свой рот и желудок, определяет то, что вы сможете, а чего не сможете сделать в последующие часы, дни и даже недели. Это неочевидно, но происходит потому, что даже самые худые из нас имеют существенные запасы жира, который может покрывать неожиданные перебои с поступлением питательных веществ в организм. Если вы набираете вес, то не потому, что вы слишком много съели (а сколько это – «слишком много»?), а потому что ваше тело израсходовало меньше энергии, чем потребило. Согласно законам физики, с любым избытком энергии нужно что-то делать.

Наша суть определяется не только тем, что мы едим, но и как мы это делаем. Как считают многие ученые, именно способность готовить, то есть обрабатывать естественную пищу, сыграла решающую роль в эволюции человека в существо с большим развитым мозгом и способностью мыслить. Процесс приготовления еды позволил сделать ее более питательной и богатой энергией, чем сырье для нее. Он сам прошел большой путь – от жарки доисторических буйволов на костре до быстрого разогрева готовых блюд в микроволновке на офисной кухне. Известные кулинары-экспериментаторы, например Хестон Блюменталь [232], показывают нам, что в кулинарии столько же науки, как и в процессе переваривания пищи человеком и превращения ее в запасы энергии в организме.