Az élet törvénye

A földi életet energia hajtja: az autotróf élőlények (növények) a napfényből, a heterotrófok (állatok, gombák, stb.) pedig az autotrófok elfogyasztásával nyerik az energiát, mely fennmaradásukhoz és szaporodásukhoz egyaránt szükséges. A folyamat során energia áramlik végig az ökológiai rendszereken, tökéletesen engedelmeskedve mindeközben a fizikai törvényeknek, különös tekintettel a termodinamika főtételeire. Más nézőpontból viszont azt is mondhatjuk, hogy maga az energiaáram jelenléte hajtja és irányítja ezt a folyamatot, különböződő önszerveződő, és egymással versengő struktúrákat kialakítva az áramlás során. Ebben a megközelítésben tehát az önszerveződő rendszerek időbeli fejlődése, evolúciója egy fizikai folyamat, és feltehető, hogy léteznek általános fizikai törvényszerűségek is, melyek mintegy kijelölik ennek a folyamatnak az irányát, jellegét.

A fizikában valóban ismertek olyan törvényszerűségek, melyek a természetben spontán lezajlódó folyamatok általános jellegét, irányát írják le, határozzák meg. Ezek a termodinamika főtételei. A második főtétel például azt állítja, hogy a világban fokozatosan nő a „rendezetlenség”, még ha a világ egyes kisebb részeire külön-külön ez nem is mindig igaz [1]. Ezzel látszólag szemben áll a tapasztalat, hogy földi világunkban a rendezett (élő) struktúrák hosszú távon fennmaradnak, sőt idővel egyre bonyolultabb struktúrák alakulnak ki (evolúció). Az ellentmondás csak látszólagos, ugyanis a Földről a világűr felé szétsugárzott hővel bőven elég „rendetlenséget” exportálunk ahhoz, hogy kompenzálja a földi rend fennmaradását a második főtétel szempontjából. Viszont ez akkor azt jelenti, hogy íme, van egy olyan spontán folyamatunk, amit az eddigi axiómarendszer (a már megismert és megértett törvényszerűségek) nem ír le teljességgel: ez az önszerveződés folyamata. De vajon léteznek-e erre a folyamatra vonatkozóan is korlátok, tendenciák? Kiegészíthető-e a fizika axiómarendszere úgy, hogy az a földi létünk szempontjából oly jelentős önszerveződő rendszerekben lezajlódó spontán folyamatokat is megfelelően leírja?

Természetesen nem én vagyok az első, aki ilyen kérdéseket feszeget – egy hasonló gondolat már a klasszikus termodinamika egyik nagy úttörőjének, Ludwig Boltzmann-nak [2] a koponyájában is megfogalmazódott. A gondolatot később Alfred Lotka [3] és Howard T. Odum [4] formálta tovább, és javasolta maximális teljesítmény elve (maximum power principle) néven a termodinamika negyedik főtételének. A törvényszerűség nem egyszerű, mint ahogy az általa leírt jelenségek sem azok. Mégis érdemes megismerni és megérteni, mert olyan általános érvényű szabályszerűséget fogalmaz meg, mely minden önszerveződő rendszer időbeli fejlődését alapvetően jellemzi, az eróziós völgyek bemetsződésétől a modern nyugati piacgazdaságig [5].

A maximális teljesítmény elve (MTE) legegyszerűbb megfogalmazásban azt mondja ki, hogy önszabályozás esetén, „versenyhelyzetben azok a rendszerek választódnak ki, melyek a leghatékonyabban képesek megcsapolni és felhasználni az elérhető energiaforrásokat” [3]. A különböző pontosabb megfogalmazásokból az is kiderül, hogy a „hatékonyság” sokféleképpen értelmezhető fogalma közül az időegység alatt felhasznált energia (teljesítmény = power) lesz az, ami számít [6], és azokban az esetekben, ahol többféle „minőségű” energiaforrás közül lehet választani a „koncentráltabb”, könnyebben és nagyobb hatásfokkal használható források érnek többet [7]. Egy ilyen rendszerben mindig különféle önfenntartó, önépítő „struktúrák” (pl. biológiai organizmusok, népcsoportok, vállalatok), illetve a hozzájuk kötődő energiaáramok versengenek egymással: az a „struktúra” kerül ki győztesen a versengésből, amely időegység alatt több energiát tud beépíteni saját „testébe”, szervezetének a továbbépítésébe.

Az önszerveződő rendszerek viselkedésének, törvényszerűségeinek kutatása sajnos jelenleg nem tartozik a tudomány legfelkapottabb témái közé – jelenleg egy pár tucat lelkes és elhivatott fizikus, ökológus, közgazdász, szociológus, történész és matematikus foglalkozik intenzíven a témakörrel világszerte. Korántsem mondható általánosan elfogadottnak, sőt még általánosan ismertnek sem – viszont különösebb viták, cáfolatok sem övezik, és akik ismerik nem vonják kétségbe érvényességét. Pedig jó lenne, ha ismertebb lenne, mert amint az az érintett szakterületek fentebbi felsorolásából is sejthető, a dolog jelentősége igen nagy az ember és az emberi társadalom szempontjából is. Saját magam számára többször is óriási felismerést jelentett, amikor megértettem, hogy hogyan kormányozza ez a viszonylag egyszerű elv a természet, a társadalom vagy a gazdaság különböző, kaotikusnak látszó folyamatait. Az érintett folyamatok megelevenednek, és események kusza egymásutánja helyett, logikus összefüggések jelennek meg, illetve lehetőségek és „lehetetlenségek” válnak felismerhetővé. Az MTE számomra magyarázatot ad például különböző fajok és stratégiák sikerére és bukására az evolúció útvesztőiben [8], egykori civilizációk felvirágzására és bukására az ősidőktől napjainkig, a (köz)vagyon koncentrálódására kevesek zsebében, vagy hogy miért is olyan „hatékony” piacgazdaság a központosított rendszerekhez képest. Az MTE alkalmazásából nagyon izgalmas felismerések és elemzések születhetnek azok számára, akik hajlandóak komolyan elgondolkodni a témában. A következő hónapokban terveim szerint én is „műsorra tűzök” majd egy csokorravalót a szerteágazó következményekből

Jegyzetek:
[1] A termodinamika főtételei részletesen pl. itt és a kapcsolódó további oldalakon
[2] Boltzmann, L. (1974): The second law of thermodynamics. Pages 13-32. in B. Guiness, editor. Theoretical physics and philosophical problems. Reider Publishing, Dordrecht, The Netherlands. (Original work published 1886).
[3] Lotka, A. J. (1922): Contribution to the energetics of evolution. Proceedings of the National Academy of Science 8: 147-151.
[4] Hall, C. A. S. (2004): The continuing importance of maximum power. Ecological Modelling, 178: 107-113.
[5] Bár az elv egyaránt érvényes mindenféle rendszerre a csillagrendszerektől az ökoszisztémákig, de igazán komplex versengés nyilván csak ott fog tudni kialakulni, ahol lehetőség van a mintázatok rögzülésére és replikációjára. Tipikusan az élő (ökológiai és a társadalmi) rendszerek ilyenek.
[6] http://www.eoearth.org/article/Maximum_power_principle
[7] A különböző energiafajták egyenrangúságról egy korábbi bejegyzésem [12]-es számú lábjegyzetében már írtam. Odum szerint a különböző energiaféleségek azok emergia-tartalmán keresztül válhatnak összehasonlíthatóvá, és így a szabályt (pontosabban annak egy általánosabb megfogalmazását) sokan maximum „empower” principle néven is ismerik.
[8] A MTE az evolúció Darwini elméletével is teljesen összhangban van. Darwin ugyanis nem tesz semmiféle megállapítást a folyamatok ("evolúció") irányáról, csak egy homályos "körbezáruló" okfejtést, hogy ugyebár azok a fajok választódnak ki (szaporodnak gyorsabban), amelyek fittebbek. Na jó, de melyek a fittebbek? Hát, amelyek gyorsabban szaporodnak... J

Tovább...

Egy könyv mindenkinek…

…aki meg akarja érteni a világ működését. Na ez az első mondat meglehetősen fellengzősre sikeredett ezen első „könyvajánló” jellegű blogbejegyzésemben – de mentségemre szolgáljon, hogy ez tényleg egy nagyon jó könyv. Nagy bölcsességek emészthető esszenciája egy hiteles szerző tollából, aki az egész életét arra szentelte, hogy modellezze, és ezáltal megértse, érthetővé tegye a komplex rendszerek viselkedését. Donella Meadows neve a Római klub, és az általuk az 1970-es években közreadott „Növekedés határai” című jelentés nevével forrott össze. Tavaly megjelent könyvében (melyet amúgy még a 90-es évek elején elején írt, de máig teljesen aktuális, sőt még aktuálisabb mint valaha) egész életművét foglalja öszze sgyszerű közérthető nyelven, ismertetterjesztő stílusban. Vigyázat, nagyon nehezen letehető könyv! (Viszont szerencsére (sajnos?) nem hosszú.)

Kedvcsinálónak íme néhány részlet:

Ever since the Industrial Revolution, Western society has benefited from science, logic, and reductionism over intuition and holism. Psychologically and politically we would much rather assume that the cause of a problem is “out there,” rather than “in here.” It’s almost irresistible to blame something or someone else, to shift responsibility away from ourselves, and to look for the control knob, the product, the pill, the technical fix that will make a problem go away. (…) However, some of our “solutions” have created further problems. And some problems, (…) (for example) hunger, poverty, environmental degradation, economic instability, unemployment, chronic disease, drug addiction, and war, for example, persist in spite of the analytical ability and technical brilliance that have been directed toward eradicating them. No one deliberately creates those problems, no one wants them to persist, but they persist nonetheless. That is because they are intrinsically systems problems—undesirable behaviors characteristic of the system structures that produce them. They will yield only as we reclaim our intuition, stop casting blame, see the system as the source of its own problems, and find the courage and wisdom to restructure it.

Suppose you are for some reason lifted out of your accustomed place in society and put in the place of someone whose behavior you have never understood. Having been a staunch critic of government, you suddenly become part of government. Or having been a laborer in opposition to management, you become management (or vice versa). Perhaps having been an environmental critic of big business, you find yourself making environmental decisions for big business. Would that such transitions could happen much more often, in all directions, to broaden everyone’s horizons!
In your new position, you experience the information flows, the incentives and disincentives, the goals and discrepancies, the pressures—the bounded rationality—that goes with that position. It’s possible that you could retain your memory of how things look from another angle, and that you burst forth with innovations that transform the system, but it’s distinctly unlikely. If you become a manager, you probably will stop seeing labor as a deserving partner in production, and start seeing it as a cost to be minimized. If you become a financier, you probably will overinvest during booms and underinvest during busts, along with all the other financiers. If you become very poor, you will see the short-term rationality, the hope, the opportunity, the necessity of having many children. If you are now a fisherman with a mortgage on your boat, a family to support, and imperfect knowledge of the state of the fish population, you will overfish.

Strengthening and clarifying market signals, such as full-cost accounting, don’t get far these days, because of the weakening of another set of balancing feedback loops—those of democracy. This great system was invented to put self-correcting feedback between the people and their government. The people, informed about what their elected representatives do, respond by voting those representatives in or out of office. The process depends on the free, full, unbiased flow of information back and forth between electorate and leaders. Billions of dollars are spent to limit and bias and dominate that flow of clear information. Give the people who want to distort market-price signals the power to influence government leaders, allow the distributors of information to be self-interested partners, and none of the necessary balancing feedbacks work well. Both market and democracy erode. (…) Democracy works better without the brainwashing power of centralized mass communications. Traditional controls on fishing were sufficient until sonar spotting and drift nets and other technologies made it possible for a few actors to catch the last fish. The power of big industry calls for the power of big government to hold it in check; a global economy makes global regulations necessary.

…human cultures (…) are the store of behavioral repertoires, accumulated over not billions, but hundreds of thousands of years. They are a stock out of which social evolution can arise. Unfortunately, people appreciate the precious evolutionary potential of cultures even less than they understand the preciousness of every genetic variation in the world’s ground squirrels. I guess that’s because one aspect of almost every culture is the belief in the utter superiority of that culture.

Ja igen, ha nem mondtam volna, a könyv sajnos angolul van – de igen szép egyszerű lecsiszolt kiforrott köznapi angolsággal, semmi flanc, középfokú nyelvismerettel is jól követhető. (Apropó – fordítására nem vállalkozik valaki? Szerintem a mai magyar szomorú rögvalóság számára is igen komoly üzenete lenne…)

És végére hagytam a lényeget: a könyv (a szürkeszférából) ingyenesen letölthető innen.

Tovább...

bizalom

A mai embernek nincs ideje, energiája sőt igénye sem arra, hogy megpróbálja megérteni annak a bonyolult természeti és társadalmi rendszernek a működését, amelynek a részeként ő is a tevékenységét végzi. Idejét teljesen kitölti mindaz a tevékenység, amit ennek a komplex rendszernek a keretében és játékszabályai szerint végez a különböző szükségleteinek a biztosítására. Mindeközben teljesen rábízza magát a rendszerre. Ez a bizalom a múlt tapasztalatain alapul, az emberiség hosszú történelmi fejlődésének tapasztalatain, amely során kialakultak mindazok a megoldások (technológiák és intézményrendszerek), melyek társadalmunkat hatékonyan működtették [1]. És hát miért ne gondolhatnánk, hogy ami eddig jól működött, az a jövőben is működni fog.




A mai ember gondolkodását gyökerében áthatja a fejlődésbe vetett mélységes és öntudatlan hit. A jövőt el sem tudjuk képzelni másmilyennek, mint ami egyenes folytatása mindannak a folyamatnak, amit életünk során mi is (valamint szüleink, nagyszüleink,... is) mindeddig megtapasztaltunk. E csodálatos fejlődés motorjaként mindezidáig a tudomány szolgált, melynek segítségével az ember fokozatosan megtanulta megérteni és uralni a környezetében zajló folyamatokat. Éppen ezért különösen idegesítő, hogyha éppen a tudomány részéről bukkannak elő olyan állítások, melyek szerint léteznek olyan leigázhatatlan folyamatok is, amelyeket kemény fizikai korlátot jelenthetnek a megállíthatatlannak gondolt fejlődésünk előtt [2]. Olyan apró felkiáltójelek, amelyek mellett a mindennapok létfenntartási küzdelmébe belefáradó ember könnyen átsiklik. Ha azonban csak egy kicsi bizonytalanság is van az uralkodó világkép érvényességével kapcsolatban, akkor a racionális gondolkodás (aminek ez a világkép, és az e szerint élő emberiség a sikerét köszönheti!) azt súgja, hogy nem csukhatjuk be a szemünket [3].

Ebben a blogban az általam meglátott apró felkiáltójeleket szeretném másokkal megosztani. Teszem ezt abban a hitben, hogy ahol természet és társadalom "törvényei" ütköznek, ott egyértelműen a társadalom fogja a rövidebbet húzni. Továbbá azt is gondolom, hogy mindennek mindannyiunk, köztük a saját és a szeretteim életére nézve is óriási jelentősége lesz, a nem is olyan távoli jövőben. Jó lenne tisztán látni. Ehhez azonban ki kell nyitnunk a szemünket. Figyelnünk kell. És meg kell beszélnünk amit látunk. Amit én látok az egy őszintén szólva nem túl rózsás -- sőt egy kifejezetten ijesztő kép. De a pontokat mindenkinek magának kell összekötni. Ehhez szeretnék én némi "segítséget" nyújtani a blogommal, józan hangvételű, megfontolt és megalapozott "tudományos szösszenetek" közlésével. Teszem ezt abban a reményben, hogy a megértés már fél siker az előttünk tornyosuló problémák kezelésében [4], és ha kellő számban és időben tudatára ébredünk annak, hogy milyen nehéz helyzetben is van az emberiség, talán maga a helyzet is valamivel könnyebbé válik.

Jegyzetek:
[1] A megismerésnek mindenképpen vannak korlátai, és egy ponton túl szükségszerűen belép a "hit", mint egyfajta "bizonyítatlan munkahipotézis", amelynek az adja meg az értékét ha "működik". Evolúciós szempontból a "túl sok" (vakbizalom, fanatizmus) és a "túl kevés" hit (bizalmatlanság és az ebből fakadó elszigetlődés) egyformán hátrányos. Valószínűleg mind egyéni, mind közösségi szinten létezik a megismerés és az elfogadás egyfajta "optimális" aránya, melyet a racionális megismerésbe fektetett energia "határhaszna" alakít ki. (Érdekes lenne továbbvinni ezt a filozófiai jellegű gondolatsort, de ez itt most túl messzire vezet...)
[2] A társadalom belső logikája (ami szintén vizsgálható és leírható a tudomány eszközeivel!) az uralkodó világképpet megerősítő folyamatokat felerősíti, míg az azt gyengítő hatásokat viszont tompítja. Ilyen önerősítő visszacsatolások fellelhetők például a gazdaság és a média világában, de ilyennek tekinthető maga a tudomány finanszírozása is, ugyanis mind a termelő és szolgáltató tevékenységet, mind az információáramlást de akár a tudományos kutatómunkát is azok a társadalmi igények irányítják, melyek lényegében az aktuális világképben és az ember alaptermészetében gyökereznek.
[3] A különböző kockázatokat a súlyuknak (bekövetkezés valószínűsége * okozott kár nagysága) megfelelően érdemes kezelni. És mivel a fennálló társadalmi berendezkedésünknek az azt körülvevő világ fizikai tövényeivel való ütközése esetén a lehetséges következmények egy igen súlyosak (pl. társadalmi összeomlás), így ezzel még akkor is érdemes komolyan foglalkozni, ha magunkban viszonylag "kis valószínűséget" rendelünk egy ilyen eseménysor bekövetkeztéhez.
[4] http://thinkexist.com/quotation/a_problem_well_stated_is_a_problem_half/159095.html

Tovább...

Az energia mint mérték

Írásaim egy viszza-visszatérő motívuma a „teli Föld” vagy „kinőttük a Földet” gondolat. Ez a gondolatsor sokak számára nagyon absztraktnak, és megalapozatlannak tűnhet, hiszen elég kihajtani a városból, és máris kellemes és többé-kevésbé háborítatlannak tűnő természeti környezet veszi körül az embert. Rengeteg hely van még – gondolhatnánk – vagy a „kinőttük” nem földrajzi értelemben értendő? Akkor hát hogyan? A „kinőttük” ige valamiféle összemérhetőséget feltételez – de mit lehet itt összemérni? A természetes ökoszisztémák és a humán társadalom szinte csak abban hasonlítanak, hogy mind a kettő meglehetősen komplex rendszer, de ezen túl felépítésük, építőelemeik, folyamataik szinte minden tekintetben gyökeresen különböznek. Ahhoz, hogy a kettőt mégis össze lehessen hasonlítani egy megfelelő összegző mérőszámra van szükség. Szerencsére a fizika törvényei, melyeknek mind a két rendszer alá van vetve, kínálnak ilyen mérőszámot: az energiát. Lássuk hát, mit mond a fizika az emberiség és a természet viszonyáról! Az energia egy viszonylag egyszerűen megérthető, ám szabatosan annál nehezebben definiálható fizikai fogalom. Legegyszerűbben talán egyfajta „változtatóképesség”-ként foghatjuk fel. Mennyiségét és átalakulásait szabatos fizikai törvények határozzák meg, melyek egyformán érvényesek a világegyetem minden részén az élettelen és az élő rendszerekre, köztük természetesen az emberi társadalomra is. E rendszerek közös sajátossága, hogy „működésük” közben folyamatosan energia áramlik rajtuk keresztül, ami eközben folyamatosan átalakul, és egyre egyenletesebb eloszlásúvá válik, felhígul és „elvész” (hasznosíthatatlanná válik az élőlények és a társadalom számára). Eközben sokszor átalakulhat, és különbözőképpen hasznosulhat (pl. növekedést vagy minőségi fejlődést eredményezve), de több sohasem lesz. A rendszer lehetőségeit ily módon alapjában meghatározza az, hogy mennyi energiát tud felmutatni az alapjainál. (Sőt az önszerveződő rendszerekben gyakorlatilag az energiaáramok megszerzéséért megy a verseny – de erről többet majd egy későbbi posztban…) Így tehát a különböző rendszerek, alrendszerek esetében az „energiabázis” (az összes beáramló energia) mérésével egy általános, összehasonlítható, a rendszer „méretére” jellemző mérőszámot kaphatunk. Nos mit mutat egy ilyen energetikai összehasonlítás az ember és a természet viszonyáról? A teljes Földet a Nap felől másodpercenként 1,74*10¹⁷ J energia éri [1]. Ennek jelentős része visszaverődik a légkörről vagy a földfelszínről, illetve közvetlenül hővé alakul, és csak körülbelül 0,04 %-a hasznosul fotoszintetikusan a zöld növényzetben. Ez azonban még mindig hatalmas szám, mely mintegy 70 TW teljesítménynek, azaz éves szinten ~2,4* 10²¹ J = ~2400 EJ energiának felel meg, ami nagyjából az élővilág számára rendelkezésre álló teljes energiabázisnak feleltethető meg [2-4]. A régi időkben, amikor az ember még egy volt a sok faj közül, az ember energiabázisa az önmaga által elfogyasztott táplálék volt. Az ember azonban az állatvilágban egyedülálló módon tanulásra és a tanult ismeretek generációkon átívelő átadására képes („extraszomatikus adaptáció”), melyek révén jelentős külső fizikai és társadalmi struktúrákat képes kiépíteni maga körül („extraszomatikus test”), és ezáltal újabb és újabb erőforrások, energiaáramok megcsapolására, irányítására lesz képes, melyeket saját struktúráinak építésére fenntartására fordít („extraszomatikus energia-használat”) [5]. És az extraszomatikusan felhasznált energia mennyisége az emberiség esetében ma már sokszorosan felülmúlja a szomatikusan (táplálkozással) elfogyasztott energiát. A következő táblázatban a mai ember által felhasznált, birtokolt energiabázist mutatom be energiaipari statisztikák és lektorált tudományos közleményekben szereplő számadatok segítségével. Amint láthatjuk, az emberiség jelenlegi éves energiabázisa ~3/8 része a teljes élővilág összes többi részének az éves energiabázisának. Azaz a kettő egy nagyságrenden van!!! Egyetlen faj energiahasználata az egész élővilág számára hozzáférhető összes energiával! Csoda-e hogy a „növekedésnek” különböző nem kívánatos mellékhatásai vannak? És vajon mennyi gazdasági növekedés fér még bele, mielőtt végérvényesen felborítjuk bolygónk ökológiai rendszerét? És vajon felfogja-e az emberiség, hogy milyen tétje van egy ilyen borulásnak? Felülről lehet a legnagyobbat esni. Mivel mi, emberek vagyunk jelenleg a legmagasabban, ezért bármilyen borulásnak a legnagyobb vesztesei is csak mi lehetünk. Jegyzetek: [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Sunlight#Solar_constant [2] Haberl, H. (2006). The global socioeconomic energetic metabolism as a sustainability problem. Energy, 31(1), 87-99. [3] Wright, D. H. (1990). Human impacts on energy flow through natural ecosystems, and implications for species endangerment. Ambio, 19(4)189-194. [4] A kép valójában nem teljes, nem veszi figyelembe, hogy a fajok egy része bizonyos körülmények között közvetlenül a fizikai környezetből is képes korlátozott mértékben energiát felvenni pl. gyíkok sütkérezése a napon, albatrosz vég nélküli vitorlázása a szelek szárnyán, stb). Az ilyen „fizikai energia” közvetlenül általában nem épül be a fajok szervezetébe, és így a táplálékláncba sem, hanem az embernél említett „extraszomatikus energiához” többé-kevésbé hasonlóan közvetve hasznosul, hiszen segítségével más szűkösebb energiaforrásokat (táplálékot) képesek kiváltani. Ez a fizikai energiafelvétel azonban ökoszisztéma szinten szerintem többé-kevésbé elhanyagolható (persze jó lenne ezt azért megvizsgálni…). [5] Price, D. (1995). Energy and human evolution. Population & Environment, 16(4), 301-319. [6] BP (2009). Statistical Review of World Energy – June 2009. BP Shareholder Services. (www.bp.com/statisticalreview). [7] REN21 (2009). Renewables Global Status Report – 2009 Update. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Table R1, p. 23. (www.ren21.net/pdf/RE_GSR_2009_Update.pdf – A napenergia esetén a névleges kapacitás 50%-át vettem valódi teljesítménynek.) [8] World Wind Energy Association (2009). World Wind Energy Report 2008. p. 4. (www.wwindea.org) [9] International Geothermal Association (iga.igg.cnr.it – 2005 ill. 2001 évi adatok) [10] Haberl (2006, [2]) 70 GJ/év/fő becslése alapján, 6,77 milliárd fővel számolva (2009) [11] 2800 kcal/nap/fő (www.fao.org/docrep/004/y3557e/y3557e15.htm – 1999 évi adat) * 6.77 milliárd fő (2009 évi adat) * 365 nap [12] Az összegzés tudatosan nem tökéletes (nem is lehet az), hiszen a különböző típusú, koncentráltságú és használhatóságú energiafajták összeadása olyan mintha almákat hasonlítanánk össze körtékkel vagy dinnyékkel. Egy logikusabb, a hordozott energia „minőségét” is jobban figyelembe vevő összegzési mód az lehetne, hogyha a magasabb minőségű (koncentráltabb, jobban tárolható, szállítható, univerzálisabban használható és általában kívánatosabb) energiafajták mennyiségét az azok előállításához szükséges „rosszabb minőségű” energiahordozó mennyiségében adják meg. Ez történik tulajdonképpen, amikor az energiaiparban az atomenergia vagy a vízenergia részarányát kőolaj-egyenértékben fejezik ki (pl. [6], 41.o.), és ennek során 2,63-szoros energiatartalmú kőolajjal veszik ekvivalensnek az erőművek elektromos teljesítményét, arra utalva ezzel, hogy hogyha ugyanezt az árammennyiséget kőolajból kellene előállítani, akkor ezt csak 38 %-os hatásfokon lehetne megtenni. És ez az alapja az energia-könyvelés (energy accounting) egyik gyakran használt módozatának, az ún. emergia-számításoknak is, ahol egyfajta közös nevezőként minden energiafajtát napenergia-egyenértékekre próbálnak visszavezetni (nem véletlenül, hiszen a földi energiaáramlás alapjánál ez a bőséges, ám meglehetősen „híg”, diszperz energiaforma áll). Tekintve hogy a modern ember elsősorban jó minőségű, koncentrált energiaformákat használ, egy ilyen jellegű, közös nevezőre hozó összegzésnél az emberiség által felhasznált energiabázis arányaiban még nagyobb lenne, és elérné, sőt talán meg is haladná a természet összes többi részének energiabázisát. (Jó lenne ténylegesen is elvégezni egy ilyen elemzést, ami – ha alapos, igényes munkáról van szó – tudományos szakmai szempontból egy óriási feladat!) És ez pedig – ha így van – a fosszilis örökségünk felélésén alapuló jelenlegi energiagazdagságunk fenntarthatatlanságának egy újabb brutális bizonyítéka lenne.

Tovább...

A szükséges átalakulás II.

A közelmúltban az amerikai tudományos akadémia vezető lapjában megjelent írásukban Beddoe és munkatársai a „kultúra” kifejezést az uralkodó világkép, az ebben foglalt célok elérése érdekében kialakított intézményrendszer, valamint a mindehhez felhasznált technológiák hármasaként definiálják. A világkép a világ működéséről, az ember szerepéről, lehetőségeiről, feladatairól, céljáról alkotott felfogásunk, mely ott rejtőzik minden döntésünk mélyén. Az intézmények a társadalom hatékony működését lehetővé tévő szabályok és struktúrák, mint pl. az udvariasság, az igazságszolgáltatás, vagy a pénz intézménye. A technológiák pedig az intézmények működtetésekor felhasznált alkalmazott információ. Az emberi kultúra ezen három rétege folyamatos kölcsönhatásban van, és megszabja egymás fejlődési lehetőségeit. Ha például a világképünk szerint a célunk az emberi életminőség javítása, akkor kissé másféle intézményeket fogunk kialakítani, mint hogyha a végtelen gazdasági növekedés a cél. Az intézmények (mint pl. az oktatás vagy a média), és a technológiák (mint pl. a gépjárművek vagy a személyi számítógépek) is nagymértékben befolyásolják a világképünket. A modern nyugati kultúra az ipari forradalom időszakában alakult ki. Erre a korszakra az volt a jellemző, hogy

• viszonylag kevés ember élt nagy területen, ahol
• a természeti javak és erőforrások viszonylag bőségben álltak rendelkezésre, és
• a technikai infrastruktúra és a fogyasztói javak elérhetősége volt az a szűk keresztmetszet, amelynek fejlesztésével az életminőségen javítani lehetett.

Egy ilyen világban azt is meg lehetett magyarázni, hogy miért kell a javak nagy részének kevesek kezén koncentrálódnia: míg az egyenlően szétosztott javakat a társadalom rövid úton felélte volna, a koncentrálódó, újra és újra befektetett tőke a növekedés és ezáltal egy gazdagabb jövő ígéretét hordozta. Ebben a gondolkodásban tehát a javak egyenlőtlen elosztása egy olyan áldozat, melyet a jelen tömegeknek a jövőért meg kell hozniuk. Ez tehát az a világ, az a környezet, amelyhez modern nyugati kutúránk adaptálódott, ez tükröződik világképünkben, intézményrendszerünkben és technológiáinkban. Az ipari forradalom óta persze nagyon sok minden megváltozott. Ma már

• sokkal többen lakjuk ezt a bolygót, és ezért
• nem számolhatunk a természeti javak magától értetődő bőségével és az ökoszisztéma-szolgáltatások zavartalanságával, és
• gyakran már az erőforrások hiánya és a természeti környezet sérülései korlátozzák az életminőséget, miközben az anyagi, fogyasztói javak, valamint az épített infrastruktúra hozzáférhetősége viszonylag bőséges.

A változás lényege az arányok eltolódása: az emberi társadalom a „mérete” a bioszféra egészének „méretével” összemérhetővé vált, azzal egy nagyságrendre került. A világ az „üres Föld” állapotából a „teli Föld” állapotába került. És ez alapjában megváltozott viszonyokat, gyökeresen más környezetet jelent, melyhez teljes kultúránkkal (világkép, intézmények, technológiák) alkalmazkodnunk kell.

Tovább...

A szükséges átalakulás I.

Az, hogy egy feladat megoldásakor mi számít célszerű megközelítésnek, azt mindig az „adott körülmények” döntik el. Ez egyben azt is jelenti, hogy egy korábban nyerő stratégia is csúnya bukásba torkollhat, amennyiben a körülmények megváltoznak, ám az érintettek ezt fel nem ismerve halogatják a stratégia körülményekhez igazítását. Kicsiben mindenki ismeri ezt a jelenséget, személyes életünkben, mindennapi döntéseinkben is sokszor ilyen jellegű problémákkal szembesülünk. A hétköznapi, egyszerű esetekben rendszerint sikeres is az alkalmazkodás – nem véletlenül, hiszen éppen az összefüggések megértésén alapuló rugalmas alkalmazkodás volt az a képesség, mely a gondolkodó embert az elmúlt évezredek folyamán fokozatosan kiemelte az állatvilágból. Ez a probléma nemcsak kicsiben, hanem nagyban is fellép, azonban a társadalmi-gazdasági-természeti rendszerek megnövekedett mérete és komplexitása miatt sajnos ezt csak igen kevesen veszik észre. Közéjük tartoznak Rachael Beddoe és munkatársai, akik szerint ha nem tudunk kellőképpen alkalmazkodóképes viselkedést felmutatni az emberiség szintjén, akkor a modern nyugati civilizáció története könnyen gyászos fordulatot vehet. Kétmillió éves történelmének döntő részében az emberiség viszonylag kis létszámú csoportokban, kemény munkával vívott folytonos küzdelmet a környezet erőivel puszta fennmaradásáért. Csupán egy faj volt a sok közül, még hogyha sok szempontból nagyon sikeres is: az intelligens energia-felhasználás (eszközök, tűz, állati-erő) kimagasló alkalmazkodóképességet biztosított neki, amely révén az egyenlítőtől a sarkvidékekig igen nagy területen, más fajoknál sokkal szélesebb ökológiai tartományban el tudott terjedni. Az emberi társadalom, köztük a modern nyugati társadalmak kultúrája és alapintézményei mind ilyen környezetben fejlődtek ki, ahol a természet hatalmas, leigázandó ellenfél. A leigázás célja a természet olyan módon való alakítása, hogy az az emberi populáció minél nagyobb létszámban és minél magasabb életminőségen való fennmaradását tegye lehetővé. Ebben a rendszerben – legalábbis az emberi lélekszámhoz és a tevékenységének mértékéhez képest – a természet javai bőségesek és a befogadóképessége korlátlan: ez az „üres Föld” állapota. Ezek a viszonyok a bolygó nagy részét tekintve egészen a XIX. század végéig, a XX. századig megmaradtak, és csupán az elmúlt néhány évtized hozott gyökeres változást e téren. Mostanra az emberiség létszáma 6,7 milliárd fő fölé emelkedett, és az emberi tevékenység – az egyes emberek hatása a környezetre – is minden eddiginél nagyobb mértéket öltött. Ennek során olyan mértékben módosítjuk, használjuk a környezetünket, hogy veszélybe kerülnek mindazok a bolygónk ökológiai rendszere által nyújtott alapvető „szolgáltatások”, melyek az emberiség fennmaradását és jólétét, életminőségét az elmúlt évezredek során megalapozták. Vagy másképp megfogalmazva: mindenütt a határainkba ütközünk – a növekedés határaiba, legyen szó akár élelmezésről, éghajlatváltozásról, energiaforrásokról vagy környezetszennyezésről. Ez már nem az üres Föld állapota: ember és környezete megváltozott viszonya alapján sokkal inkább „teli” Földnek nevezhetjük ezt az új állapotot. És ahhoz hogy társadalmunk az új viszonyok között is működőképes legyen, alkalmazkodnunk kell a megváltozott viszonyokhoz. Egy komplex rendszerben, mint amilyen a Föld ökológiai rendszere, minden mindennel összefügg. Ha valamilyen tevékenység áttételes (térben vagy időben nagyobb területen, illetve elnyújtva jelentkező) hatásai egy hatalmas pufferen keresztül érvényesülnek csak, akkor ezekkel a hatásokkal nem kell számolni a tevékenység optimalizálásánál (üres állapot). Ha a puffer mindehhez ráadásul egy önszabályozó ökológiai rendszer is, akkor még jobb: az ilyen rendszerek dinamikus „egyensúlyi” állapotukból nem könnyen billenthetők ki. Egészen más azonban a helyzet, ha a külső behatás már nem elhanyagolható a rendszer egészéhez, a benne zajló folyamatok nagyságrendjéhez képest (teli állapot). Ilyenkor könnyen borul az egyensúly. Ezért a teli állapotban a korábban elhanyagolt mellékhatások döntő jelentőségűek lesznek. Az éghajlatváltozás, a sztratoszférikus ózon pusztulása, a talajvízkészletek elszennyeződése vagy a tengerek túlhalászata (stb, stb.) tulajdonképpen mind-mind ilyen egyensúlyborulások tünetei, melyek egyértelműen bizonyítják, hogy az emberiség a Földön már jócskán átlépte az üres és a teli állapotot elválasztó képzeletbeli küszöböt. Társadalmunk és gazdaságunk, sőt egész kultúránk azonban még az üres Föld állapotához van berendezkedve – azokhoz a körülményekhez, melyek között kialakult, amelyekre történetileg optimalizálódott. Az egykor praktikus megoldások azonban a teli földön már nem hatékonyak, sőt az immár puffereletlen környezeti rendszeren keresztül kifejezetten káros, önpusztító visszacsatolások indulnak el. Ha fenn szeretnénk tartani (fenntarthatóság!) a „teli Föld” állapotát, akkor alkalmazkodnunk kell ehhez az új állapothoz. Ellenkező esetben a rendszer a beinduló negatív visszacsatolások révén az egész rendszer könnyen visszabillen az „üres” állapotba. (folyt köv…)

Tovább...

Hol téved az IPCC

Le a kalappal az IPCC előtt. Munkám során egyre fokozódó elismeréssel követtem e szervezet munkáját. Nem kis dolgot vállaltak ugyanis magukra: azt, hogy objektíven, tényszerűen és tudományos alapossággal szintetizálják és tárják a döntéshozók és a világ közvéleménye elé az éghajlatváltozás komplex kérdéskörét. Ez pedig ennek a szerteágazó, a jövőre utaló, és tipikusan posztnormális kérdéskörnek az esetében egyáltalán nem könnyű. Sőt, a számtalan bizonytalanság, érdek és ellenérdek között, nagyon-nagyon nehéz objektívnek és tényszerűnek maradni, ráadásul mindezt tudományos alapossággal. Az IPCC-nek viszont mindez sikerült, és ez a tevékenysége az évek során igen nagy mértékben hozzájárult, hogy az emberiség világszerte felismerje és jelentőségéhez mérten kezelje ezt a hatalmas XXI. századi kihívást. Ezt ismerte el a világ a tavaly előtti Nobel-díjjal. Mégis akkor miről beszélek a címben? Lehetséges, hogy egy Nobel-díjas munkába hibák kerüljenek??? Igen, sajnos, mint minden emberi munkába, ebbe is kerülhetnek kisebb hibák, vagy akár koncepcionális tévedések is, és az mutatja az igazi nagyságot, ha felismerik azokat és tudnak tanulni a belőlük. És mint Niels Bohr óta tudjuk, az előrejelzés nehéz dolog, különösen amikor a jövőről van szó... Mivel az éppen beindulóban lévő éghajlatváltozást emberi tevékenység okozza, ahhoz hogy a jövő várható éghajlatáról előrejelzések készülhessenek, először valamiféle "forgatókönyvekkel", feltételezett jövőképekkel kell rendelkezzünk az emberi tevékenység jövőbeli alakulásáról. Ilyen jövőképek konzisztens megalkotása egyáltalán nem könnyű dolog, hiszen a társadalom teljes komplexitásának megértésére, modellezésére van szükség hozzá. Éppen ezért a 90-es évek végén az IPCC vállalta e forgatókönyvek létrehozásának koordinálását. Ennek során megpróbáltak minden lehetséges bizonytalanságot megjeleníteni a készülő forgatókönyvek rendszerében, ez azonban csak részben sikerült. A évtized végét ugyanis különös és megalapozatlan optimizmus jellemezte a fosszilis energiahordozókkal kapcsolatban -- a hivatalos véleményformálókét legalábbis mindenképpen (lásd pl. itt vagy itt vagy itt). Ezt az optimista nézetet pedig, mint arra a következőkben rá fogok mutatni, az IPCC is kritikátlanul átvette. Nos, nézzük hát meg egy kissé alaposabban, mit is takar ez a dolog, amit én (némileg nagyképűen) az IPCC tévedéseként harangoztam be. A következő ábrán az emberiség XXI. századi fosszilis energiafogyasztását mutatom be (vékony szürke vonalak) az IPCC különböző forgatókönyvei szerint. (Azért van ilyen sok vonal, mert a forgatókönyvekhez eredetileg 40 különböző modellfuttatásokon alapuló számszerű jövőkép készült, és azután ezek lettek később a 4(-6) jól ismert forgatókönyv formájába kötegelve.) Mint látható a kumulatív energiafogyasztás szépen növekszik végig a század folyamán, nincs ebben semmi meglepő. Meglepőt csak akkor láthatunk, ha ezeket az adatokat valamely újabb hivatalos energiahordozó leltár számadataival összevetjük: én az ábrán erre a célra a BP 2008 évi "Statistical Review of World Energy"-ját használtam. A kőolaj-, földgáz- és a kőszén-készletekre vonatkozó számokat az ugyanezen jelentés 44. oldalán található váltószámok segítségével konvertáltam energiadatokká. Az 1990 és 2007 közötti fogyasztást -- az IPCC forgatókönyveknek ugyanis az 1990 a bázisévük -- az amerikai kormány energiaügyi hivatalának adatiból vettem, és hasonló módszerrel összegeztem. Amennyire egyszerű tehát a számítás (kb. egy óra rászánásával bárki utánam tudja csinálni, melyre bátorítok is mindenkit), annyira megdöbbentőek az eredmények: látható, hogy a XXI. század végére az IPCC által előrejelzett fogyasztás gyakorlatilag az összes forgatókönyv szerint meghaladja a rendelkezésre álló készletek mennyiségét! A helyzetet tovább súlyosbítja, hogy a problémák, mint az logikus is, nem az utolsó grammok elfogyása után kezdődnek, hanem már jóval korábban úgy a készletek felénél is komoly nehézségek jelentkezhetnek azáltal, hogy a kitermelés üteme nem fokozható. Ez egyből a jelenlegi növekedés-alapú gazdasági rendszer halálát jelentené, és mint az ábráról látható, 2030-2040 körültől már a forgatókönyvek többsége ezen a területen mozog. Ráadásul a BP előrejelzései meglehetősen optimisták, ugyanis az iparág önbevalláson alapuló készletadatai alapján készülnek, tehát lehetséges, hogy még ennél is sokkal hamarabb érkezünk a megrázkódtatások pontjához. Az IPCC viszont szemlátomást nem számol semmilyen korlátokkal a XXI. századra nézve. Ahhoz ez a látszólag tarthatatlan álláspont némileg érthetőbbé váljon, azt kell megérteni, hogy a geológia a potenciális készleteknek két fő típusával számol: az első a "reserves": ez az ami a rendelkezésre álló technológiákkal, és piaci körülmények (ár) mellett gazdaságosan kitermelhető. "Resources"-nak tekintik viszont azokat az előfordulásokat, melyek valamilyen okból (pl. túl nagy mélység, túl kis koncentráció) nem termelhetőek ki gazdaságosan. Szerves szénvegyületekből a földkéregnek még valóban bőven vannak tartalékai, ezek zöme azonban jelenleg a "resource" kategóriába esik. Az IPCC jövőképe tehát ebből e perspektívából egy, a technológiai fejlődésbe és a gazdasági folyamatokba vetett erős hitnek feletehető meg. Nos, ez az a hit, amely a 90-es évekre kornukopiánus hangulatára oly jellemző volt. De vajon mennyi alapja van egy ilyen hitnek? Egy tetszőleges ásvány esetén az egyre kisebb koncentrációjú előfordulások egyre költségesebb kitermelése valóban sokáig működhet, és természetesen az árak és igények emelkedésével a hulladékok reciklálására is sor kerülhet. Az energia azonban nem egy átlagos ásvány: amit elfogyasztunk belőle az végérvényesen elvész, és a kitermelés energiaigénye egy egyértelmű és meglehetősen fix gazdaságossági korlátot támaszt. Más szóval: bárhogy is változzanak igények és az árak, ha egy kalóriányi energia csak ennél nagyobb energia befektetése árán lesz kitermelhető, akkor az bizony jobb ha a földben marad. És sajnos a fosszilis energiahordozók esetében a "resources" (kátrányhomokok, olajpalák, mélytengeri metánhidrátok, stb.) zömében ilyen problémás "készleteket" jelentenek, különösen akkor, ha kitermelés környezeti mellékhatásait is figyelembe vesszük és kompenzálni akarjuk. Mindez tehát azt mutatja, hogy az a feltételezés, hogy a fosszilis "resource"-okból megfelelő időben kitermelhető "reserve"-ök lesznek, az csupán egy lehetőség, egyfajta forgatókönyv, mely, ha jól meggondoljuk még csak nem is tűnik nagyon valószínűnek. Ennek ellenére az IPCC összes forgatókönyve egyedül ezt a lehetőséget kódolja. Mivel azonban a forgatókönyvek sokféleségének elvileg az a szerepe, hogy együtt felöleljék, reprezentálják a valószínű jövőt annak "jelentősebb bizonytalanságaival" együtt, így mindezek alapján már joggal mondhatjuk, hogy az IPCC forgatókönyvei nem felelnek meg a saját belső követelményeiknek, vagy ha úgy tetszik, "tévednek". És innentől mindennek messzemenő éles következményei vannak. Egy lánc, ugye, éppen annyira erős, mint a leggyengébb láncszeme. Azáltal, hogy az IPCC kritikátlanul átvette a hurrá-optimista kornukopiánus nézetet, bebetonozta azt a következő évtized összes éghajlati előrejelzésébe és hatástanulmányába. Sőt, mivel nem divat minden elemzéshez új forgatókönyveket csinálni, meg egyébként is a klíma az mindenhol fontos faktor, ez a torz alapállás tulajdonképpen minden kisebb-nagyobb, a jövőre irányuló és társadalmi és természeti folyamatokat feltárni igyekvő vizsgálatba belekerült. Ráadásul teljesen rejtetten, kimondatlanul és többnyire észrevétlenül is. A világon gyakorlatilag minden ilyen vizsgálatéba. Így ha véletlenül kiderülne, hogy mégis vannak közeli korlátok a fosszilis energiahordozók elérhetőségében (egyelőre akár csak olyan szinten, hogy a kínálat nem tud lépést tartani a növekvő kereslettel), akkor ez első közelítésben azt jelentené, hogy elmúlt évtizedben készült kutatások és elemzések jelentős része nagy ívben mehet a kukába. Márpedig ez egyelőre sajnos nem kizárható, sőt egészen komoly jelek utalnak rá (csak néhány egészen friss anyag példának: 1, 2, 3)... Mindebben pedig éppen az a legszomorúbb, hogy az éghajlatváltozás körüli tudományos párbeszéd és összefogás igazán példaértékű. Az IPCC tevékenysége valóban sok szempontból mintaértékű, sokszor kívánom, hogy bár más szervezetek is olyan jól végeznék a dolgukat, mint ők. Sőt, valahol talán éppen az az oka az egész problémának, hogy a fosszilis energiahordozók kimerülésének az éghajlatváltozáséhoz hasonló posztnormális kérdéskörével nem foglalkozik "senki" hasonló elvek alapján működő "tényfeltáró" nemzetközi szervezet. És íme, lám úgy látszik most az IPCC-re ütnek vissza ennek következményei. Az ember nem lehet elég óvatos, különösen ha a jövőről beszél. De a tények ettől még tények maradnak, én pedig egyre határozottabban állítom: az IPCC pedig téved...

Tovább...