Не толкова отдавна, в началото на 2007 г., населението на света живееше в условията на ярко технологично разделение. Половината от нас имаха мобилни телефони: три милиарда души. Не повече от една четвърт използваха интернет. Телефоните бяха за разговори. Интернет изискваше компютър. Адвокатите, агентите, политиците имаха своите BlackBerry за имейли, които пишеха на миниатюрни клавиатури. Но иначе да си онлайн беше физически статично състояние. Човек сърфираше, седейки неподвижно. Интернет на 2000-те години беше дете, което си живееше вкъщи и беше най-щастливо на дивана или зад бюрото.
Това се промени през втората седмица на 2007 година, когато Стив Джобс извади от джоба на дънките си първия iPhone на сцената на конференция в Сан Франциско. Измъчван от рак на панкреаса, който в крайна сметка щеше да го убие, той все пак беше в разцвета на силите си като технолог. Пуснатият през 2001 г. iPod се превърна във феномен – достойно продължение на първия голям успех на Джобс – оригиналния компютър Макинтош, пуснат през 1984 г. Новото нещо ще бъде по-голямо и от двете предишни, похвали се Джобс. „От време на време се появява революционен продукт, който променя всичко“. Всъщност това били „три революционни продукта“: телефон, „революционен интернет комуникатор“ и „широкоекранен iPod“. На екрана зад него квадратните пиктограми на триото се завъртяха една в друга като супергерой, който сменя костюмите си. „Разбирате ли?“ обясняваше Джобс, докато публиката се подсмихваше, а след това ревеше, с широко отворени очи в този споделен момент на технологична алхимия, на трансмогрификация, на почти транссубстанциация. Всичко това би могло да прозвучи доста преувеличено, ако не бяха нещата, което се случиха след това.
Трудно е да си го спомним сега, но преди черното огледало на Джобс ние бяхме вид, натискащ копчета. Нищо преди това не се доближаваше до флуидността на iPhone и затова той изглеждаше като някакъв безкраен таблет от пророчество. Днес вече не е изненада, че Apple е продала около два милиарда iPhone, което я прави една от най-богатите компании в историята, оценена на повече от 2 билиона долара. Четиридесет процента от световното население вече използва смартфони. Дори и неща като демокрация и истина бяха изкривени от влиянието, което телефоните оказват върху способността ни да обръщаме внимание, те потъмняха в сянката на съдбовното ни скролване, отпуснаха се в безтегловността на нашето бърборене.
От време на време някой технологичен скок променя очакванията ни за света и способността на човешката изобретателност да го формира. Железният кон напълно промени геополитиката на деветнадесети век, точно както и двигателят с вътрешно горене (и изкопаемите горива, от които той се нуждае), направиха това през двадесетия. От двуплана на братя Райт от 1903 г., направен от части за велосипеди, до най-новия Боинг, направен от въглеродни влакна, минава директна свързваща линия. Всички тези неща не са се подчинявали на тогавашните представи за възможно. Всяко от тях първоначално е изглеждало като магия, макар и от два различни вида. В началото те са били почти свръхестествени, един вид реално магьосничество, но скоро са започнали да приличат на сценична магия, един вид усъвършенстван трик, изграден с помощта на години практика и всевъзможни подобрения. Но докато сценичната магия разчита на ловкост на ръката или някаква друга хитрост, повтарящата се магия на технологията изисква вътрешните ѝ механизми да бъдат разкрити и разбрани, за да бъдат усъвършенствани, надградени и направени по-чудесни и по-логически- последователни. В Изследване на човешкия разсъдък (1748 г.) Дейвид Хюм отбелязва, че чудесата вече не се считат за чудеса, когато са широко разпространени. „В цялата история – пише той – не може да се намери нито едно чудо, което да е потвърдено от достатъчен брой хора с толкова неоспорим здрав разум, образование и ученост, че да ни предпазят от всякаква заблуда в самите тях.“ Обяснението разрушава чудесата. Запознаването с тях ги обезсилва.
Технологичната магия е устойчива. Тя издържа на проверка. Зарежда се за една нощ, движи се с висока скорост по магистрала или предлага коктейли и филми по време на полет. Но Хюм е бил прав когато става дума за първото впечатление от едно чудо, за тази първоначална изненада и възторг. Съществува определен праг между момента, в който една технология трябва да бъде въобразена, и момента, в който тя е достатъчно реална, за да я държиш в ръка – момент, в който магическото става реално, когато мечтаните неща най-накрая се случват, когато една машина те носи в небето или ново лекарство полира грубия ръб на човешката разрушимост.
През изминалата година на човешка издръжливост аз открих, че жадувам за тази изключителна изобретателност, за тези чудеса, които идват рядко, но по решаващ начин. От едно-две десетилетия насам стана ясно колко отчаяно се нуждаем от нови енергийни технологии, които да ни осигурят топлината, светлината, движението и вещите, от които се нуждаем, без да се стига до катастрофално затопляне на планетата. Но тази година се появи една по-специфична и по-отчаяна нужда: микроскопична технология, която да научи организмите ни да се борят с коронавируса, както и промишлена и научна инфраструктура за производството и доставката ѝ. И тъй като ваксините се появиха толкова ефектно, макар и неравномерно, човек се изкушава да се изфука: ето, науката направи това. Разбира се, бихме могли да се притесняваме, че чудото ще бъде краткотрайно. Но освен това то ме накара да се запитам: Какви още скокове можем да направим? Какви още скокове биха били възможни?
* * *
Вечерта на 18 март 1987 г. Американското физическо общество, стогодишната професионална организация на физиците, провеждаше ежегдоната си среща. Присъстващите учени се тълпяха по коридорите на нюйоркския хотел „Хилтън“, нетърпеливи да си проправят път до голямата бална зала на втория етаж, където се провеждаше специална вечерна сесия. Година по-рано двама физици, Дж. Георг Беднорц и Карл Алекс Мюлер, бяха открили, че някои съединения на керамични материали са забележителни „свръхпроводници“ на електричество: електроните преминават през тях без никакви загуби. Докато съпротивлението е даденост за всеки проводник на електричество – включително алуминия и медта, използвани в електрическите проводници – тези нови керамични материали не притежаваха такова, дори при температури, значително по-високи от тези на предишните свръхпроводници. Учените в областта на кондензираната материя, като Беднорц и Мюлер, обикновено са по-незабележими от астрофизиците или ядрените физици, които са свикнали да се държат в светлината на прожекторите с помощта на грандиозни изявления относно природата на Вселената. Но в този случай, когато новите свръхпроводници разкриваха перспективата за фантастични нови приложения – задвижване на влакове, електрически автомобили, нови средства за изобразяване като магнитно-резонансния томограф – тази научна област беше изпаднала в треска. Физици от цял свят, които се надяваха да повторят (ако не и да надминат) успеха на Беднорц и Мюлер в областта на свръхпроводимостта, започнаха да тестват нови комбинации от материали, търсейки органична смес, която може да започне да свръхпровежда при по-високи температури. Използвайки скалата на Келвин (която започва от научната константа абсолютна нула, или -273 градуса по Целзий), Беднорц и Мюлер бяха наблюдавали свръхпроводимост при шокиращата за онова време температура от 35 К (или -238 градуса по Целзий). Скоро ги изпревариха други, откривайки нови материали, които работеха при 38 К, а след това при 52 К. Според Дъглас Скалапино, сега почетен професор в Калифорнийския университет в Санта Барбара, това е все едно всички да бягат една миля за четири минути: „Човек можеше да отиде на каквото и да е състезание по лека атлетика и все някой чупеше отново рекорда.“
В онази епоха преди появата на интернет, когато темпото на откритията изпреварваше процеса на научно публикуване, физиците жадуваха за новини за последните пробиви. Три хиляди от тях се тълпяха в балната зала на „Хилтън“ за симпозиума по високотемпературна свръхпроводимост, а стотици други гледаха по телевизорите, разположени в коридорите на хотела. В маратонска сесия, която скоро стана известна като „Уудсток на физиката“, петдесет и една отделни презентации продължиха до 3:15 сутринта, като се представяха непрестанни нови постижения в областта на свръхпроводимостта. Вечерта се превърна в изключително събитие в съвременната наука, а легендата за него беше подхранена от Нобеловата награда за Беднорц и Мюлер през същата година, както и от корицата на списание „Тайм“ („Свръхпроводници!“).
Но голяма част от шумотевицата се оказа преждевременна. Тъй като новите свръхпроводници бяха керамика, а не метал, те не можеха да се огъват като традиционните проводници, а бяха крехки като порцелан. За да бъдат полезни, учените – или всъщност инженерите – трябваше да произведат тези свръхпроводящи материали така, че да могат да ги навиват и увиват. Оказа се, че практическите приложения ще трябва да почакат много повече от очакваното – не само години, а десетилетия.
И едва когато през 2015 г. един млад учен, Боб Мумгард, завърши в Масачузетския технологичен институт докторантурата си по приложна физика на плазмата, стана ясно, че един особено обещаващ клас високотемпературни свръхпроводници, изработени от материал, известен като ReBCO – съкращение от „редкоземен бариев меден оксид“ – е достигнал точката на нов потенциал. „Онова, което наистина имаше значение, беше, че можеше да се види как този материал, инак от друга, съседна област на физиката, става все по-добър“, казва Мумгард, навеждайки се към мен през уебкамерата си. Свръхпроводниците, изработени от ReBCO, работят при по-високи температури (100 К) и могат лесно да се отлагат в тънки филми, които на свой ред могат да се навиват в изумително силни и ефективни електромагнити. Свръхпроводящите магнити се използват в болничните апарати за ядрено-магнитен резонанс и в големите научни експерименти на ускорителите на частици, включително и Големия адронен колайдер край Женева. Но Мумгард, ядрен физик, се е спрял на потенциала им да изпълнят най-грандиозното обещание в неговата област: термоядрения синтез.
Първият извънтелесен източник на енергия е огънят, усвоен от праисторическите общества преди 250 000 години. От друга страна, товарните животни са предоставяли на древните хора значително повече енергия. Но едва след като водните колела навлизат в масова употреба през Средновековието, се появява някакъв общ неодушевен източник, който да бъде овладян. Канадският историк Вацлав Смил отбелязва, че в [средновековната] книга Domesday Book, в Южна и Източна Англия в края на XI в. са записани 5624 водни мелници – по една на всеки 350 души. И все пак ще минат още осемстотин години, до индустриалната революция, докато производителността им се увеличи с още един порядък. Но след това нещата се ускоряват. През 1880-те години електрическата система, каквато я познаваме днес, вече е в зародиш, а суровият петрол започва да доминира в транспорта. Вол след вол, водно колело след водно колело, двигател след двигател, върховата мощност на отделните генераторни единици нараства приблизително петнадесет милиона пъти за десет хиляди години, като повече от 99 % от това увеличение се случва през ХХ век. От тези скокове най-драматичен е ядреният разпад, разбиването на атомите. Ядрените оръжията оформиха геополитиката на века; електроцентралите, работещи по метода на делене на ядрата, все още осигуряват 10% от световното електричество.
Само че сега вече деленето е изчерпало възможностите си. След катастрофата във Фукушима апетитът на обществата към ядрени рискове намаля значително. Разходите за проектиране на още по-голяма безопасност правят енергията от ядрен разпад по-малко икономически жизнеспособна в сравнение с намаляващите разходи за възобновяеми източници като вятъра и слънцето. Предотвратяването на по-нататъшна климатична катастрофа изисква широкообхватни промени в политиката и някои ключови нови технологии. Стъпаловидното подобрение на съхранението на енергия ще открие нови начини за използване на възобновяемата енергия, като слънчева енергия през нощта и вятърна енергия в спокойни дни. По-ефективните начини за отстраняване на въглерод от атмосферата в голям мащаб могат да помогнат за повторната промяна на климата.
Но най-големият потенциал за иновации – най-близкото нещо до технологичен сребърен куршум – си остава термоядреният синтез. Термоядреният синтез е нещото, което захранва слънцето: самоподдържаща се реакция, при която изотопи на водорода се сливат при десетки милиони градуси, за да образуват хелий, а при това се освобождават огромни количества енергия. Термоядреният синтез не носи нито един от катастрофалните рискове, свързани с деленето. Суровините за него са в изобилие и са безопасни, като се добиват предимно от морска вода. Отпадъците от него са минимално радиоактивни – по-скоро като тези, които се произвеждат от болниците, отколкото от ядрените електроцентрали. Не съществува и риск от разтопяване: когато захранването на термоядрения реактор бъде изключено, реакцията му спира.
Предизвикателството е в това, че е нужен друг вид контрол. Реакциите на термоядрен синтез се изразяват в гореща плазма, която гори при повече от 50 милиона градуса по Целзий. Инженерингът на нейното ограничаване – поставянето на „слънцето в бутилка“, според класическата метафора – занимава учените още от 1950-те години насам. Водещата стратегия е вид реактор, известен като токамак – камера с форма на геврек, която използва електромагнити, за да задържи плазмата на едно място. Откакто токамакът беше измислен през 1950 г. от съветския учен Андрей Сахаров, препъни камъкът е в намирането на достатъчно мощни магнити, които да задържат плазмата, но и достатъчно ефективни, за да изискват по-малко енергия, отколкото създава самата реакция на синтез. (В противен случай какъв е смисълът?) Тук се намесват свръхпроводниците. „Ако успеете да разберете как от този материал се прави магнит, самият материал престава да бъде ограничение, остава единствено проблемът с конкретната реализация“, казва Мумгард. „Ако успеете да се справите с него, ще можете да произвеждате малки реактори за термоядрен синтез, и то без да се налага да правите някакъв голям научен пробив във физиката на плазмата.“ Работещият реактор за термоядрен синтез винаги е бил нещо недостижимо. Но един подходящ магнит, изработен от свръхпроводници, предлага нов път.
През 2018 г. Мумгард става съосновател на фирмата Commonwealth Fusion Systems, почти веднага след като е започнал да смята, че технологията вече е готова. През целия период на следването си той е следил отблизо напредъка на тънкослойното производство – процесът, необходим за оформянето на свръхпроводяща керамика в полезни форми. При други тънкослойни продукти, като слънчеви панели и силициеви компютърни чипове, огромните икономии от мащабно производство водят до постоянни технологични подобрения. Ако същото може да се направи и за ReBCO, то той ще може да се обработва и навива в изключително мощни електромагнити – достатъчно мощни, за да се превърнат в липсващата част от термоядрения синтез.
През 2021 г. Commonwealth ще започне строителството на нов кампус на главното си управление, проектиран така, че да осигури осъществяването и тестването на двуетапен проект. Първият етап е създаването на масивен мощен магнит, изработен с високотемпературни свръхпроводници. На втория етап следва използване на магнита като преобразуващ компонент в реактор за термоядрен синтез, способен да произвежда повече енергия, отколкото е необходима за функционирането му. Наречен SPARC, той е особено забележителен със сравнително малкия си размер, като цялото устройство заема място колкото волейболно игрище. Това е нещо поразително интимно в контраст с огромните мащаби на други проекти за термоядрен синтез, най-вече на ITER – международен проект, който в момента се изгражда в Южна Франция. Проектиран в продължение на десетилетия, като се започне от 1988 г., токамакът на ITER не се възползва от всички предимства на високотемпературните свръхпроводници, като се налага магнитът му да компенсира със самия си размер, за да генерира достатъчна за задържане на плазмата сила. Бюджетът на ITER достигна десетки милиарди долари (точният му размер е предмет на сериозни спорове). Въпреки че строителството му започна през 2013 г., първата реакция на термоядрен синтез се очаква едва през 2035 г.
За Мумгард (а може би и за всички нас) това е твърде късно, за да бъде полезно. По сегашния график той и колегите му се надяват да натиснат бутона за старт на термоядрен синтез някъде преди 2025 г. Когато го натиснат отново, реакцията ще спре. Създадената нетна енергия ще бъде – съвсем буквално – първото слънце, създадено от човека. „Смятаме, че това ще бъде наистина, наистина голямо събитие“, казва той с тиха недоизказаност. „Вече е голяма работа – синтезът е създал всички атоми и всички нас, нали? Това е най-мощното нещо във Вселената: 99,999 % от цялата енергия във Вселената започва с термоядрен синтез.“ След като слънцето вече ще може да се включва и изключва по желание, то предизвикателството ще бъде да се извлече излишната му енергия и да се пакетира в нещо, наподобяващо електроцентрала. А след това – да ги строим колкото се може по-бързо.
Лесно е да бъдем пораженци по отношение на изменението на климата. Политическият ужас от последните няколко години, горските пожари, размразяването на вечната тундра, неумолимият вирус, правят призрака на екстремните смущения болезнено познат. Но ако вземем само една част от предизвикателствата, стоящи пред човечеството – спирането на употребата на изкопаеми горива – то изглежда възможно, с едно примигване, да видим това като решение. Мумгард обича да си представя как камион с гориво се придвижва към централата през първия ден и доставя цялото количество водородни изотопи, необходими до края на работния ѝ живот. Никакви влакове с въглища, никакви резервоари, никакви подземни тръбопроводи с течни въглеводороди. Нека си представим, че през следващите години хилядите електроцентрали на изкопаеми горива, които са разположени по цялата планета и отделят газове, които се канят да ни сварят, ще могат да бъдат заменени от хиляди реактори за термоядрен синтез. Те няма да изместят огромния напредък, който вече е постигнат с възобновяемите енергийни източници, а ще компенсират техните ограничения. Създаването на надеждна електрическа мрежа извън сферата на променливото производство, т.е. независеща от вятъра или слънцето, означава изграждане на излишен капацитет, необходим за покриване на безветрените или облачни дни, както и на огромни батерии за покриване на недостига. Това е твърде неефективно. Нуждаем се от „скоростна“ енергия – лесна за включване и лесна за изключване. Термоядреният синтез би могъл да бъде именно това, а и повече, като премахне (или сведе до минимум) нуждата от ядрена енергия и изкопаеми горива.
Ако термоядреният синтез проработи, светът ще се промени. Въглеводородите, които са създали познатото ни общество, ще бъдат заменени с чист източник на енергия – магия като от научна фантастика, поне за този момент. (В оригиналния „Стар Трек“, излъчен за първи път през 1966 г., източникът на енергия е описан като вид термоядрен синтез.) Какво ще се случи след това? Сладката вода би била по-изобилна, ако имаше и енергия за обезсоляването ѝ. Ако нямаше [високи] разходи за енергия, повече продукти и материали биха могли да се рециклират по икономически изгоден начин, откривайки нови възможности за безотпадъчни материални потоци. Това е примамлива визия, но и тотализираща. Изкопаемите горива отдавна са скелето на световната икономика, но какво ще се случи, когато те бъдат реално премахнати от картината? „Двата основни пазара са човешкото творчество и енергията“, казва Мумгард – това е втората от десетте мантри, от които се ръководи Commonwealth. (Първата е: „Енергията и жизнената среда са основни човешки права.“)
Но изненадващото за мен е, че колкото и невероятно да звучи, трансцедентни, магически изобретения са се случвали и преди. Ядреният синтез винаги е излъчвал особената енергия на магическото мислене, още по-странна, колкото повече се доближава до реалността. Какво се случва, когато магическото стане реално? Когато хората летят във въздуха, когато книгите светят с безкрайно знание, когато енергията е безгранична? Неизменната тръпка на технологията е, че има моменти, в които тя изисква от нас да погледнем встрани от нейните външни фактори – от конфликтните минерали, емисиите, шума, моделите, поддържани от реклами, които изсмукват вниманието ни, унищожават поминъка на производителите на култура и изкривяват политиката – и да се насочим към едно чудотворно или просто реализуемо бъдеще.
Сега живеем на ръба на всичко това. Ще победят ли ваксините вируса? Ще се появят ли технологичните алтернативи на изкопаемите горива достатъчно бързо, за да се ограничат страданията – и може би крайният апокалипсис – от изменението на климата? Обещанието на технологията е възможността всички нейни малки нововъведения, тези чудеса, които стават обичайни, да се превърнат в голямата магия на продължаващия на земята живот.
