Cik lielu daļu Saules sistēmas vajadzētu uzskatīt par tuksnesi?

Ilustrācija, kurā parādītas Saules sistēmas planētas Tehniķa kundze

Cilvēki ļoti slikti prognozē eksponenciālās izaugsmes ietekmi. Problēmu parāda šāds jautājums, ko bieži uzdod nenojaušajiem studentiem.

Baktēriju kolonija aug Petri trauciņā un katru dienu dubultojas. Tas piepilda trauku 100. dienā, izraisot iedzīvotāju sabrukumu. Kurā dienā Petri trauciņš ir līdz pusei pilns?

Atbilde ir 99. dienā — rezultāts, kas ir matemātiski triviāls, taču joprojām spēj pārsteigt. Patiesība ir tāda, ka cilvēki vienkārši nav attīstījušies, lai intuitīvi domātu par eksponenciālām izmaiņām.

Šī grūtība būtiski ietekmē mūsu vidi un to, kā mums vajadzētu izmantot tās piedāvātos resursus. Pasaules iedzīvotāju skaits pēdējo simts gadu laikā ir dubultojies. Pasaules ekonomika ik pēc 20 gadiem dubultojas.

Arvien vairāk cilvēku brīdina, ka mums ir jāizvairās no 99. dienas scenārija, lai gan nebūt nav skaidrs, vai mēs to varētu atpazīt, ja atrastos tā vidū.

Viens no iespējamiem risinājumiem ir cilvēces izvēršana Saules sistēmā. Akmeņaini ķermeņi, piemēram, Mēness un Marss, ir acīmredzami kolonizācijas mērķi. Un asteroīdi izskatās kā vilinoši vērtīgu minerālu avoti kosmosa kalnračiem. Patiešām, visiem brīvas telpas izredzes jau stimulē jaunu kosmosa laikmetu.

Taču arī Saules sistēma ir ierobežots resurss, kaut arī liels. Un tas rada svarīgu jautājumu par to, kā mums vajadzētu kontrolēt tā izmantošanu. Konkrēti, cik lielu daļu Saules sistēmas vajadzētu paturēt kā tuksnesi?

Šodien mēs saņemam atbildi, pateicoties Martina Elvisa darbam Hārvarda Smitsona Astrofizikas centrā un Tonija Miligana darbam Londonas Kings College. Viņi ir pētījuši eksponenciālās izaugsmes būtību un saka, ka mūsu ierobežotās spējas paredzēt tās ietekmi nozīmē, ka mums tas jāņem vērā, ierobežojot Saules sistēmas izmantošanu.

Viņi lēš, ka cilvēkiem vajadzētu ļaut izmantot astoto daļu Saules sistēmas, bet pārējā daļa tiek uzskatīta par tuksnesi. Un viņi brīdina, ka pie pašreizējiem izaugsmes tempiem šī robeža varētu tikt sasniegta 400 gadu laikā.

Pētnieku argumentācija ir vienkārša. Kad sistēma piedzīvo eksponenciālu izaugsmi un ir iztērējusi astoto daļu no saviem resursiem, tai ir atlikuši trīs dubultošanās periodi, līdz visi resursi ir izsmelti — tas ir punkts, ko Elviss un Miligans sauc par superekspluatāciju. Viņi saka, ka mūsu ierobežotā spēja redzēt uz priekšu, līdz šādi procesi ir tālu uz priekšu, liek domāt, ka mums vajadzētu izveidot sev “tripvadu”, kas dod mums rīcības brīvību vismaz trīs reizes.

Kāpēc trīs dubultošanās reizes? Šāda veida sistēmās nelielas mērījumu kļūdas var izraisīt lielas kļūdas prognozēs. Tāpēc pētnieki neatbalsta stingrāku ierobežojumu. Viņi saka, ka stingrākam 1/16 vai 1/32 principam ir problēma, ka neliela kļūda, novērtējot pieauguma ātrumu, var izraisīt nopietnu kļūdu, prognozējot, kad tiks sasniegta superekspluatācija.

Viņi arī neiebilst pret izaugsmi vai ekspluatāciju, ko viņi uzskata par svarīgu cilvēces nākotnes sastāvdaļu. Viņi saka, ka [vienas astotās daļas princips] izslēdz tikai neierobežotu vai nesteidzīgu izaugsmi.

Tātad, cik ilgs laiks mums ir? Lai novērtētu reālistisku izaugsmes līmeni, Elviss un Miligans izmanto dzelzs izmantošanu kopš rūpnieciskās revolūcijas. Tas ir pieaudzis vidēji par 3,5% gadā, kas noved pie dubultošanās ik pēc 20 gadiem.

Pēc tam viņi aprēķina, kā līdzīgs pieauguma temps būtu starpplanētu mērogā. Viņu aprēķini liecina, ka astotā daļa tiktu sasniegta 400 gadu laikā. Šajā posmā nākamie dubultošanas periodi būtu izšķiroši. Viņi saka, ka tajā brīdī būtu atlikuši tikai 60 gadi, lai pārietu ekonomikas sistēmu uz jauniem 'līdzsvara stāvokļa' apstākļiem.

Lai to novērstu, ir jāaizsargā liela daļa Saules sistēmas, taču tieši tas ir sarežģīts jautājums. Elvis un Milligans ierosina, ka planētas ir jāaizsargā ar virsmas laukumu un asteroīdiem pēc tilpuma. Saule būtu pilnībā jāizslēdz no aprēķiniem, un Elviss un Milligans saka, ka varētu izslēgt arī Jupiteru, kura masa ir lielāka nekā visām pārējām planētām kopā.

Tad ir Koipera josta — ledainu objektu josla, kas riņķo aiz Neptūna — un daudz mazāk saprotamais Ortas komētu mākonis, kas atrodas vēl tālāk. Elvis un Milligans saka, ka šo reģionu iekļaušana aprēķinos secinājumus būtiski nemaina. Materiāla masa Kuipera joslā aprēķiniem pievieno vēl trīs dubultošanās reizes jeb 60 gadus, un Ortas mākonis pievieno vēl 80 gadus.

Jebkurā gadījumā laiks ir vērtīgs, jo ir maz izredžu iegūt citas zvaigžņu sistēmas, jo iesaistītie attālumi ir pārāk lieli. Viņi saka, ka Ortas mākoņa ceļojuma laiki, kas jau mērāmi gadu desmitos, palielinās līdz pat gadsimtiem jebkam, izņemot mikroskopiskas masas šajos starpzvaigžņu attālumos. Ciktāl tas attiecas uz resursiem, mūsu Saules sistēma ir slēgta sistēma.

Bet tam vajadzētu nodrošināt daudz, pat ja ir noteikts vienas astotās daļas ierobežojums. Elviss un Milligans aprēķina, ka ar šiem resursiem vajadzētu būt iespējai uzbūvēt miljoniem saules apmirdzošu gredzenu. Ar to vajadzētu pietikt, lai arī Disona sfēra var būt nepieejama, viņi saka, atsaucoties uz slaveno Frīmena Daisona ideju, ka pietiekami attīstīta, enerģiju alkstoša civilizācija varētu pilnībā apņemt savu saimniekzvaigzni ar sfēru, kas notver. visa tā izstarotā enerģija.

Tam nepieciešamā tehnoloģija pašlaik ir ārpus cilvēces. Tāpēc ir viegli iedomāties, ka ideja par Saules sistēmas aizsardzību tagad ir pāragra.

Taču pašreizējā interese par asteroīdu ieguvi to drīzumā varētu mainīt. Iemesls vienas astotās daļas principa pieņemšanai jau iepriekš ir tāds, ka principos ierobežojumus var būt daudz vieglāk ieviest agrīnā stadijā, nevis vēlāk, kad ir radušās noteiktas un konkurējošas intereses, viņi saka.

Protams, cilvēce jau aizsargā dažas Saules sistēmas daļas no ekspluatācijas. Taču pūles uz Zemes ir bijušas ierobežotas. 1964. gada ASV Wilderness Act lieliski aizsargā milzīgas ASV teritorijas; Bijusī Padomju Savienība arī aizsargāja Belovežskas puča , viena no pēdējām atlikušajām pirmatnējo mežu teritorijām Eiropā, lai gan šis reģions Baltkrievijā tagad ir apdraudēts.

Un tomēr tikai 12% no Zemes zemes platības ir aizsargāti un tikai 6% no okeāniem. Kad šīs robežas tiks sasniegtas, būs ļoti maz laika, lai mainītu kursu.

Elvisa un Milligana arguments ir tāds, ka, ja mēs vēlamies novērst līdzīgu neveiksmi kosmosā, mums ir jārīkojas tagad.

Atsauce: arxiv.org/abs/1905.13681 : Cik lielu daļu Saules sistēmas mums vajadzētu atstāt kā tuksnesi?

paslēpties