Магия реальности. Как мы узнаем истину - Ричард Докинз

Когда растения поедают травоядные животные, такие как антилопы или кролики, энергия передаётся травоядным животным — и снова, часть её теряется в этом процессе. Травоядные используют её для построения своих тел и питания мышц в процессе своей жизнедеятельности. Их жизнедеятельность включает, конечно, обгрызание и ощипывание намного более многочисленных растений. Энергия, которая приводит в действие мышцы травоядных животных, когда они ходят, жуют, борются и спариваются, поступает, в конечном счёте, от солнца, через растения.

Затем и другие животные — поедатели мяса или плотоядные — приходят и поедают травоядных животных. Энергия снова передаётся дальше (и снова некоторая её часть теряется при передаче), и она приводит в действие мышцы хищников в процессе их жизнедеятельности. В этом случае их жизнедеятельность включает выслеживание ещё большего количества травоядных для еды, так же как и все другое, что они делают: спаривание, борьбу, лазание по деревьям и, в случае млекопитающих, выработку молока для своих детёнышей. Тем не менее, именно солнце, в конечном счёте, обеспечивает их энергией, даже при том, что к тому времени она достигает их весьма окольным путём. И на каждой стадии этого окольного пути значительная часть энергии теряется — в виде тепла, которое вносит свой вклад в дело нагревания остальной части Вселенной.

Другие животные, паразиты, кормятся на живых телах, и травоядных, и плотоядных. Снова же, энергия, питающая паразитов, поступает, в конечном счёте, от солнца, и снова же, не вся она используется, потому что часть её теряется впустую в виде тепла.

Наконец, когда что‑либо умирает, будь то растение, или травоядное, или плотоядное, или паразит, оно может быть съедено падальщиками, такими как жуки — могильщики, или оно может разложиться — быть съеденным бактериями и грибами, которые являются просто другой разновидностью падальщиков. Но снова, энергия солнца передаётся дальше, и снова часть её теряется в виде тепла. Вот почему компостные кучи горячие. Все тепло в компостной куче происходит, в конечном счёте, от солнца, захваченное солнечными батареями листьев годом ранее. Есть удивительные австралийские птицы, называемые большеногами, которые используют тепло компостной кучи для инкубации яиц. В отличие от других птиц, которые сидят на своих яйцах и нагревают их теплом своего тела, большеноги нагребают большую кучу компоста, в которую они откладывают свои яйца. Они регулируют температуру кучи, накладывая побольше компоста сверху, чтобы сделать её более горячей, или удаляя компост, чтобы охладить. Но все птицы, в конечном счёте, используют солнечную энергию, чтобы высиживать свои яйца, то ли через тепло своего тела, то ли или через кучу компоста.

Иногда растения не поедаются, а погружаются в торфяные болота. За столетия они прессуются в слои торфа новыми слоями, откладываемыми над ними. Жители западной Ирландии и шотландских островов выкапывают торф и режут его на куски размером с кирпич, которые они жгут как топливо, чтобы поддерживать тепло в их зданиях зимой. Опять же, это — пойманный в ловушку солнечный свет (в данном случае пойманный несколькими столетиями ранее), чья энергия высвобождается в каминах и кухонных очагах Голуэя и Гебридов.

При благоприятных условиях, и на протяжении миллионов лет, торф может уплотняться и преобразовываться, так что, в конечном счёте, становится углём. В пересчёте на вес, уголь является более эффективным топливом, чем торф, и сгорает при более высокой температуре, и именно угольные очаги и печи обеспечили промышленную революцию восемнадцатого и девятнадцатого веков.

Жар сталелитейного завода или доменной печи, пылающие топки паровых двигателей викторианских паровозов, громыхающих по железным рельсам, или судов, стучащих колёсами по морю: все это тепло поступило первоначально от Солнца, через зеленые листья растений, живших 300 миллионов лет назад.

Некоторые из «тёмных сатанинских мельниц» промышленной революции приводились в движение силой пара, но многие из ранних хлопкопрядильных фабрик питались энергией водяных колёс. Фабрика строилась рядом с быстро текущей рекой, которая направлялась, чтобы литься на колесо. Это водяное колесо поворачивало большую ось или ведущий вал, который тянулся через всю фабрику. Через приводной вал, ремни и зубчатые колеса приводили в движение различные прядильные машины, чесальные и ткацкие станки. Даже эти машины, в конечном счёте, приводились в движение солнцем. И вот каким образом.

Водяные колеса приводились в движение водой, притягиваемой вниз силой тяжести. Но это это работает только потому, что есть непрерывная подача воды на высоту, откуда она может бежать под гору. Эта вода доставляется из облаков в виде дождя, падающего на холмы и горы. А облака получают свою воду благодаря испарению морей, озёр, рек и луж на Земле. Испарение требует энергии, а энергия поступает от солнца. Поэтому, в конечном счёте, энергия, приводившая в движение водяные колеса, которые вращали ремни и зубчатые колеса прядильных машин и ткацких станков, вся поступала от солнца.

Более поздние хлопкопрядильные фабрики работали благодаря угольным паровым двигателям — опять же используя, в конечном счёте, энергию солнца. Но прежде чем полностью перейти на паровые двигатели, фабрики прошли через промежуточный этап. Они оставили большое водяное колесо для приведения в действие станков и ткацких челноков, но использовали паровой двигатель для закачки воды наверх в бак, из которого она текла на водяное колесо, чтобы быть закачанной вверх снова. Итак, поднята ли вода солнцем в облака, или она поднята угольным паровым двигателем в резервуар, энергия все же изначально поступает от солнца. Разница в том, что паровая машина приводится в движение солнечным светом, собранным растениями миллионы лет назад и хранящимся в угле под землёй, в то время как водяное колесо на реке движет солнечный свет, поступивший всего нескольких недель назад и хранящийся в виде воды воды в верхней части горы. Эта разновидность «хранения солнечного света» называется потенциальной энергией, потому что вода имеет потенциал — внутреннюю способность — совершать работу, когда она течёт вниз по склону.

Это позволяет хорошо понять, как жизнь питается энергией от солнца. Когда растения используют солнечный свет, чтобы произвести сахар, это как накачать воду на гору, или в резервуар на крыше завода. Когда растения (или травоядные животные, которые питаются растениями, или хищники, которые поедают травоядных животных) используют сахар (или крахмал, сделанный из сахара, или мясо, которое производится из крахмала), мы можем представить сахар как горючее: медленно сжигаемое, чтобы двигать, скажем, мышцы, точно так же как уголь быстро сжигается для создания пара, чтобы приводить в действие вал на фабрике.

Нам не принесло бы пользы, если бы мы буквально сожгли наш сахар и другое пищевое топливо, поджигая их! Горение — расточительный и разрушительный способ возвратить сохранённую энергию солнца. То, что происходит в наших клетках, настолько медленно и настолько тщательно регулируется, что это напоминает воду, сочащуюся вниз с холма и вращающую ряд водяных колёс. Реакции, движимые солнцем, которые происходят в зелёных листьях для производства сахара, эквивалентны перекачиванию воды в гору. Химические реакции в животных и растительных клетках, которые используют энергию — для движения мышц, например — получают энергию на тщательно контролируемых стадиях, постепенно. Высокоэнергетическое топливо, сахар или любое другое, высвобождает свою энергию поэтапно, через каскад химических реакций, каждая питающая следующую, как поток, падающий в ряде небольших водопадов, крутит одно маленькое водяное колесо за другим.