Cesty Síly

20. 7. 2010 / John Michael Greer

No, téměř. Pojem, který si George Lucas pro své filmy o Hvězdných válkách vypůjčil z asijské mystiky, je mimořádně rozšířený a starobylý; takřka jedinými jazyky na světě, které nedisponují běžně používaným výrazem pro nehmotné životní síly spojené s dechem, jsou ty, jimiž se dnes hovoří v průmyslových zemích moderního Západu. Nechám na čtenáři, aby sami zapřemýšleli nad tím, co může pozoruhodná trvanlivost této myšlenky znamenat, a historikům idejí debatu o tom, zda to byl jeden ze zdrojů, které pomohly formovat moderní vědecký pojem energie; závěr, který je zde třeba zdůraznit, zní, že pro tento příspěvek bude mít ústřední význam druhý jmenovaný pojem.

Vlastně to znamená věci dost podcenit. Vše, co budeme v příštích týdnech a měsících zkoumat, má co do činění s energií: S tím odkud pochází, co může a nemůže dělat, jak se pohybuje celými systémy a kam se ztrácí. V nejpragmatičtějším smyslu pochopení energie znamená pochopení celého umění zeleného kouzelnictví; v nejširším smyslu pochopení energie znamená pochopení nesnází, které se na světové průmyslové společnosti valí jako vlna, a toho, co můžeme nebo nemůžeme očekávat, že dokážeme udělat v relativně krátkém čase, který nám zbývá, než se tyto nesnáze vzedmou, zlomí a spláchnou většinu jistot moderního světa.

Začněme některými základními definicemi. Energie je schopnost vykonat práci. Nemůže být vytvořena nebo zničena, ale množství a druh práce, kterou dokáže udělat, se může měnit. Čím je koncentrovanější, tím více práce může udělat; čím je rozptýlenější, tím udělá práce méně. Ponechána sama sobě směřuje v průběhu času od forem koncentrovanějších k rozptýlenějším, a všechno, co s energií děláte, má své náklady v podobě ztráty koncentrace. To jsou základní pravidla termodynamiky, a všechno, co zelený čaroděj dělá, se k nim tak či onak vrací.

Podívejme se na některé příklady. Vezměme pro začátek zahradní záhon, což je zařízení pro sběr energie ze Slunce prostřednictvím elegantního biochemického tance fotosyntézy. Následujte paprsek slunečního světla z termonukleárního kotle Slunce cestou dlouhou 150 milionů kilometrů chladným vakuem a několik desítek kilometrů atmosférou, dokud nedopadne na zahradní záhon. Přibližně polovina slunečního záření se od rostliny odrazí, což je důvod, proč listy vypadají jasně zelené místo tmavě černé; většina zbytku je používána rostlinami k čerpání vody ze země do stonků a listů, a k jejímu vypařování do vzduchu; pár procent je zachyceno chloroplasty - malými zelenými disky uvnitř buněk všech zelených rostlin pocházejícími z modrozelených řas, které byly pohlceny, ale ne zničeny, nějakou jednobuněčnou prarostlinou někdy před dvěma miliardami let - a používanými k přeměně vody a oxidu uhličitého v cukry, které jsou bohaté na chemickou energii a pohánějí složitou kaskádu procesů, jimž říkáme život.

Většina z těchto cukrů se použije k udržení rostliny naživu. Zbytek je uložen až do doby, než nějaký živočich rostlinu sežere. Většina energie v rostlinách, jež živočich žere, je využita k udržení naživu; zbytek je uložen, dokud jiný živočich toho prvního nesežere, a celý proces se opakuje. Dříve nebo později se živočichu podaří zemřít, aniž by skončil v něčím žaludku, a jeho tělo se stává prostřeným stolem pro všechny bytosti - a těch je spousta - které si udělaly živobytí z odstraňování mrtvol. V době, kdy jsou s prací hotovy, poslední energie z původního svazku slunečního záření, který padl na zahradní záhon, je pryč.

Kam se poděla? Změnila se v difúzní teplo pozadí. To je sloní hřbitov termodynamiky, místo, kam energie odchází zemřít. Kdykoliv budete něco dělat s energií - koncentrovat ji, přesouvat, měnit její formu - cena, kterou za to nejčastěji zaplatíte, bude mít podobu rozptýleného tepla. Po celé délce řetězce, od slunečního světla dopadajícího na list až k poslední bakterii žmoulající poslední zbytky mrtvého kojota, vše co nepokračuje dále v podobě uložené chemické energie se mění přímo nebo nepřímo v teplo tak rozptýlené, že nedokáže udělat žádnou jinou práci než poněkud rozkmitat molekuly. Metabolismus rostliny vyrábí trochu tepla; tření nohou brouka o list generuje malý tepelný impuls; myš, had i kojot mění největší část energie, již přijmou, v teplo, a všechno toto teplo vyzařuje do přírody, o zlomek stupně otepluje atmosféru a pomalu se šíří nahoru a ven do místa posledního odpočinku ve vesmírném prostoru.

To je první příklad. Za druhé, vezměme solární ohřívač vody, jednoduchý typ, který je v podstatě nádrží uzavřenou v proskleném obalu umístěném na vrcholu něčí střechy. Opět začínáme paprskem slunečního světla překračujícím vesmírný prostor a pronikajícím mlžnou atmosférou Země k nechtěnému cíli. Světlo prochází sklem a naráží na černý kov vodní nádrže, přičemž předá velkou část své energie ve formě tepla kovu. Uvnitř kovu je voda, asi tak padesát galonů; pokud ji chcete ohřát na teplotu vhodnou pro horkou koupel, vyžaduje to značné množství tepla, avšak stabilní bombardování nádrže z černého kovu fotony ze Slunce to zvládne za několik hodin.

Většina toho, co dělá stavbu solárního ohřívače vody složitou, je záležitostí udržení tepla ve vodě, kam patří, místo toho, abychom ho nechali unikat jako - uhodli jste - difúzní teplo pozadí. Sklo před nádrží je tam proto, aby zabránilo proudícímu vzduchu odnášet teplo pryč, a také pomáhá udržet teplo prostřednictvím trochy chytré fyziky: Většina energie, kterou hmota absorbuje z viditelného světla, změní během úniku frekvenci na infračervené světlo, a sklo nechá viditelné světlo projít, ale odráží infračervené zpátky tam, odkud přišlo. (To je mimochodem známo jako skleníkový efekt, a budeme ho používat znovu a znovu, nejen ve sklenících.) Všechny povrchy nádrží, které nejsou vystaveny Slunci, obklopuje izolace, která také pomáhá zabránit úniku tepla. Je-li systém dobrý, jsou trubky vedoucí teplou vodu z ohřívače do vany a k dalšímu využití zabalené do izolace. Dokonce i tak část energie z nádrže uniká, část se zastaví na izolaci kolem potrubí, a zbytek se začíná měnit v teplo pozadí v okamžiku, kdy opustí vanovou baterii nebo je použit jakkoliv jinak.

Třetí příklad: Dům v chladný zimní den. Kotel, který ho vytápí, řekněme, spaluje zemní plyn; to znamená, že paprsek slunečního světla, který nakonec celý proces pohání, přišel na Zemi před miliony let a byl absorbován prehistorickou rostlinou. Rostlina odumřela, aniž by byla sežvýkána kolemjdoucím dinosaurem, a s částí v ní uskladněné energie byla pohřbena pod sediment. Miliony let trvající působení podzemního tepla a tlaku změnily akumulovanou energii ve velice jednoduché uhlovodíky, jako je metan a etan. Rychle se přesuneme do roku 2010, kdy si uhlovodíky našly cestu póry ve skále do zařízení na těžbu zemního plynu a dostaly se potrubím, pravděpodobně dlouhým tisíce kilometrů, do domu, kde jsou spáleny.

Kotel mění energii tohoto pradávného slunečního záření v relativně koncentrované teplo, které prochází domem a udržuje ho ohřátý. Nyní začíná legrace, protože koncentrovaná energie - abychom věci nahlíželi z antropomorfního hlediska - nechce nic na světě ani z poloviny tak jako vrhnout se nadšeně do rozptylování v difúzní teplo pozadí. Čím rychleji to může udělat, tím více zemního plynu musí být spáleno, aby dům udržel příjemnou teplotu. Pokud jste zeleným čarodějem zodpovědným za tento úkol, je vaším cílem zpomalit toto dionýské kypění, a pozdržet ho dost dlouho na to, aby teplo dům ohřálo.

Jak to udělat? Nejprve musíte vědět, jakými cestami se teplo pohybuje z teplého tělesa na studené. Existují celkem tři: Vedení, které je pohybem tepla pevnou látkou; proudění, které je pohybem tepla neseného proudy vzduchu (nebo čehokoliv jiného prchavého); a záření, které je pohybem tepla ve formě (většinou) infračerveného světla přes jakékoliv médium, jež je pro tyto vlnové délky prostupné. Můžete zpomalit vedení tím, že mu do cesty postavíte izolaci; můžete zpomalit proudění utěsněním štěrbin, jimiž se pohybuje vzduch, a udělat spoustu věcí, abyste zabránili zformování proudů; záření zpomalíte umístěním odrazivých bariér do směrů, jimiž teplo uniká. Pokud nic z toho neuděláte, z vašeho domu uniká teplo a z vašeho běžného účtu peníze; pokud uděláte vše - a lze to provést poměrně snadno a levně - prehistorickému slunečnímu záření v zemním plynu, který spalujete, to dost trvá, než proputuje ven z vašeho domu, mezitím vás udržuje v pohodlí a nemusíte namísto toho utrácet za zemní plyn, abyste ho nahradili.

Jsou tu čtyři závěry, které bych byl rád, kdybyste si z těchto příkladů odnesli. První je, že všechny se týkají stejného procesu - proměny energie ze Slunce v záření vesmírného pozadí, která prochází systémy, jež mu zde na Zemi stojí v cestě, a mezitím vykoná určitou práci. V tomto bodě ve skutečnosti nejužitečnější věc, kterou si můžete z celé diskuse odnést, je zvyk dívat se na vše, co se děje kolem vás, jako na tok energie, jenž vychází z koncentrovaného zdroje - téměř vždy je jím Slunce - a končí jako rozptýlené teplo ve vesmíru. Pokud si tento zvyk osvojíte, zjistíte, že velké množství materiálu, který bude zahrnut v příštích příspěvcích, se náhle bude jevit jako zdravý rozum, a mnoho z návyků, které jsou v naší společnosti považovány za normální, se náhle ukážou být příkladem utkvělého bláznovství.

Cvičení, o jehož několikeré zopakování v příštím týdnu bych chtěl čtenáře studující tento materiál požádat, pomůže k upevnění tohoto zvyku. Nakreslete jednoduchý diagram pro jednu nebo více verzí tohoto procesu. Vezměte kus papíru, nakreslete nahoře obrázek slunce a koš dole; můžete označit koš "teplo pozadí". Nyní nakreslete důležité komponenty v jakémkoli systému, který chcete pochopit, propojující šipky, které ukazují, jak se energie pohybuje z jedné komponenty do jiné. Pokud děláte náčrt přirozeného systému, nakreslete rostliny, býložravce, masožravce a dekompozitory, a načrtněte, jak energie přechází z jednoho na druhého, a z každého z nich do odpadkového koše; pokud děláte náčrt lidského systému, pak tedy zdroj energie, stroj, který mění energii do užitečné podoby, a místa, kam energie přechází - vše musí být označeno a spojeno. Proveďte to s mnoha různými systémy. V této fázi nezáleží na tom, abyste měli veškeré podrobnosti správně; důležité je začít uvažovat z hlediska energetických toků.

Druhý závěr zní, že přírodní systémy, které měly mnohem více času na vychytání much, jsou v zachycování a využívání energie mnohem lepší než většina systémů lidských. Solární ohřívač vody a dům s kotlem na zemní plyn přijímají koncentrovanou energii, využijí ji k jedinému účelu, a pak ji nechají proměnit v rozptýlené teplo. Oproti tomu přirozený ekosystém si může přehazovat horký brambor s vlastním vstupem koncentrované energie po mnohem delší dobu, předávat ho z ruky do ruky (nebo spíše z listu do tlapy a bakteriální panožky) poměrně dlouho, než veškerá energie konečně dosáhne cíle. Z toho plyne jednoduché ponaučení: Pokud věnují pozornost způsobům, jimiž přírodní systémy tohle dělají, mohou zelení čarodějové získat tipy, které lze začlenit do lidských systémů, a učinit je tak méně marnotratnými a odolnějšími.

Třetím závěrem je, že energie se nepohybuje v kruzích. Příští týden budeme hovořit o látkách, které se pohybují po kruhových drahách - ve skutečnosti to dělají, ať už chceme nebo nechceme, což je důvod, proč například toxický odpad, který vkládáme do prostředí, končí v našich potravinách a vodě. Energie se vždy pohybuje po trajektorii se začátkem a koncem. Na začátku stojí vždy koncentrované zdroje, což je opět téměř vždy Slunce; na konci je rozptýlené teplo. Konceptuálně si můžete představit energii jako pohybující se po přímých liniích, napříč koloběhem látek a mnohem složitějšími modely informačního zisku a ztráty. Jakmile dané množství energie prošlo svou trajektorii až po koncový bod, ze všech praktických hledisek je pryč; stále existuje, ale jediná práce, kterou dokáže vykonat, je rozkmitání molekul bez ohledu na venkovní teplotu.

Čtvrtý a poslední závěr, který vyplývá ze třetího, zní, že energie je ze všech praktických hledisek konečná. Mezi věřícími církve nekonečného technologického pokroku a ekonomického růstu je dost obvyklé trvat na tom, že energie je nekonečná, s tím závěrem, že lidské bytosti si jí mohou přivlastnit tolik, kolik jen chtějí. Jde o přitažlivou fantazii lichotící našemu kolektivnímu egu, a využívá zvláštní druh mentální pasti, jejíž anatomii už dávno podal Garrett Hardin. V užitečné knize Filtry proti hlouposti (Filters Against Folly), Hardin poukázal na to, že slovo "nekonečný" - společně s takovými synonymy jako "neomezený" a "bez hranic" - jsou spíše než smysluplnými pojmy zabíječi myšlení, protože lidská mysl vlastně nemůže smysluplně uvažovat o nekonečnu. Když někdo říká, že "X je nekonečné," jinými slovy vlastně říká "Odmítám o X přemýšlet."

Přesto existuje mnohem přesněší smysl, v němž hovořit o nekonečné energii je už z definice nesmyslné. V daném místě a čase je množství energie, která je k dispozici v koncentraci a formě schopné udělat jakýkoliv druh práce, konečné, a to často zoufale. Všechny ekosystémy na Zemi se vyvinuly, aby co nejvíce jakékoli energie, která je k dispozici, použily k udržování živých organismů naživu, ať už má tato energie formu rovníkového slunce svítícího na Amazonský deštný prales, chemické energie v sirnaté vodě stoupající z horkých pramenů na dně moře, nebo tuku uloženého během krátkého arktického teplého období v orgánech sobů, kteří přitahují pozornost hladové smečky vlků.

Takže je důležité si uvědomit, že dostupná energie je vždy omezená, a obvykle je třeba ji pečlivě lákat, aby udělala tolik práce, kolik jí chcete dostat, ještě než se promění v rozptýlené teplo pozadí. To platí stejně o každém systému, o zahradě stejně jako o systému solárního ohřevu teplé vody, o dobře izolovaném domě nebo jiném projektu patřícím do oblasti přiměřené technologie. Naučte se myslet v těchto termínech a jste na dobré cestě k tomu stát se zeleným čarodějem.

Článek v angličtině: ZDE