1 00:00:01,571 --> 00:00:03,586 В детстве я каждое лето 2 00:00:03,610 --> 00:00:06,992 улетал из родной Канады в гости к бабушке и дедушке 3 00:00:07,016 --> 00:00:08,816 в Индию, в город Мумбаи. 4 00:00:09,157 --> 00:00:12,291 В Канаде лето довольно умеренное: 5 00:00:12,315 --> 00:00:15,976 средняя температура днём около 22 градусов по Цельсию 6 00:00:15,996 --> 00:00:18,666 или 72 градусов по Фаренгейту, и не слишком жарко. 7 00:00:19,276 --> 00:00:22,315 А вот в Мумбаи очень жарко и влажно, 8 00:00:22,339 --> 00:00:25,557 хорошо за 30 градусов по Цельсию или за 90 градусов по Фаренгейту. 9 00:00:26,364 --> 00:00:27,950 Прилетая туда, я спрашивал себя: 10 00:00:27,974 --> 00:00:32,384 «Как можно жить, работать и спать в такую погоду?» 11 00:00:33,539 --> 00:00:37,185 К тому же в доме у бабушки и дедушки не было кондиционера. 12 00:00:37,768 --> 00:00:40,593 И, несмотря на все мои старания, 13 00:00:40,617 --> 00:00:43,371 я так и не смог уговорить их его приобрести. 14 00:00:44,220 --> 00:00:47,315 Но ситуация меняется, причём очень быстро. 15 00:00:47,914 --> 00:00:52,255 Сегодня на работу систем охлаждения уходит 17 процентов 16 00:00:52,279 --> 00:00:54,652 используемого электричества во всём мире. 17 00:00:54,676 --> 00:00:57,070 К ним относятся и кондиционеры, 18 00:00:57,084 --> 00:00:59,891 которых мне так отчаянно не хватало во время летних каникул, 19 00:00:59,895 --> 00:01:03,505 и холодильные системы, которые не дают нашей еде испортиться 20 00:01:03,529 --> 00:01:04,760 в супермаркетах, 21 00:01:04,784 --> 00:01:08,624 и системы промышленных масштабов для поддержания центров обработки данных 22 00:01:08,624 --> 00:01:09,624 в рабочем состоянии. 23 00:01:09,624 --> 00:01:13,109 На все эти системы приходится восемь процентов 24 00:01:13,133 --> 00:01:15,383 глобальных выбросов парниковых газов. 25 00:01:15,823 --> 00:01:17,434 Но вот что не даёт мне покоя: 26 00:01:17,458 --> 00:01:22,379 к 2050 году расход электроэнергии на охлаждение может вырасти в шесть раз, 27 00:01:22,403 --> 00:01:26,684 главным образом из-за более широкого распространения в странах Азии и Африки. 28 00:01:27,284 --> 00:01:28,982 Я видел это своими глазами. 29 00:01:29,006 --> 00:01:32,164 Почти в каждой квартире в районе, где живёт моя бабушка, 30 00:01:32,188 --> 00:01:34,212 теперь есть кондиционер. 31 00:01:34,236 --> 00:01:37,283 И, конечно же, это хорошо 32 00:01:37,307 --> 00:01:40,006 для здоровья, самочувствия и работоспособности 33 00:01:40,030 --> 00:01:42,675 жителей жарких стран. 34 00:01:43,831 --> 00:01:47,774 Но в глобальном потеплении наибольшую тревогу вызывает то, 35 00:01:47,798 --> 00:01:50,393 что чем больше нагревается наша планета, 36 00:01:50,417 --> 00:01:52,729 тем больше нам нужны системы охлаждения, 37 00:01:52,753 --> 00:01:56,512 которые сами по себе являются крупными источниками выбросов парниковых газов. 38 00:01:57,236 --> 00:02:00,569 В итоге может образоваться порочный круг, 39 00:02:00,593 --> 00:02:02,051 и системы охлаждения 40 00:02:02,075 --> 00:02:05,062 сами станут одним из крупнейших источников парниковых газов 41 00:02:05,086 --> 00:02:06,428 к концу XXI века. 42 00:02:06,735 --> 00:02:07,913 В худшем случае 43 00:02:07,937 --> 00:02:10,931 к 2100 году нам нужно будет каждый год тратить 44 00:02:10,961 --> 00:02:14,269 более 10 триллионов киловатт-часов электричества только на охлаждение. 45 00:02:14,846 --> 00:02:17,711 Это половина всей нашей электроэнергии сегодня. 46 00:02:18,198 --> 00:02:19,348 Только на охлаждение. 47 00:02:20,862 --> 00:02:24,777 Но этот же факт указывает нам на удивительную возможность. 48 00:02:25,444 --> 00:02:30,013 Повышение производительности каждой системы охлаждения на 10–20 процентов 49 00:02:30,037 --> 00:02:33,521 может значительно снизить выброс парниковых газов, 50 00:02:33,545 --> 00:02:36,010 как сегодня, так и к концу века, 51 00:02:38,080 --> 00:02:41,629 и может помочь нам избежать того самого порочного круга. 52 00:02:42,928 --> 00:02:46,608 Я учёный и часто размышляю о свете и тепле. 53 00:02:46,632 --> 00:02:50,228 В частности, о том, как новые материалы позволяют изменить ход 54 00:02:50,252 --> 00:02:52,268 этих основных природных явлений так, 55 00:02:52,292 --> 00:02:54,934 как раньше считалось невозможным. 56 00:02:55,315 --> 00:02:57,728 И хотя ещё во время своих летних каникул я понимал, 57 00:02:57,752 --> 00:02:59,696 как много значит охлаждение, 58 00:02:59,720 --> 00:03:01,983 на самом деле я стал работать над этой проблемой 59 00:03:02,007 --> 00:03:06,013 из-за головоломки, о которой узнал лет шесть назад. 60 00:03:07,149 --> 00:03:12,766 Как древние люди создавали лёд в пустыне? 61 00:03:13,894 --> 00:03:16,830 Это ледяной дом, 62 00:03:16,854 --> 00:03:20,481 он же «яхчал», который находится на юго-западе Ирана. 63 00:03:21,006 --> 00:03:24,760 Во всём Иране десятки руин таких домов, 64 00:03:24,784 --> 00:03:28,474 также есть свидетельства подобных строений и в других странах Ближнего Востока 65 00:03:28,498 --> 00:03:29,712 вплоть до Китая. 66 00:03:30,228 --> 00:03:33,418 Люди, много веков назад работавшие в этом ледяном доме, 67 00:03:33,442 --> 00:03:35,926 заливали воду в резервуар слева 68 00:03:35,950 --> 00:03:39,022 ранним вечером, на закате солнца. 69 00:03:39,046 --> 00:03:40,855 А потом происходило невероятное. 70 00:03:41,442 --> 00:03:44,204 Несмотря на то, что температура воздуха была выше нуля, — 71 00:03:44,228 --> 00:03:47,926 скажем, пять градусов по Цельсию или 41 градус по Фаренгейту, — 72 00:03:47,950 --> 00:03:49,484 вода замерзала. 73 00:03:50,724 --> 00:03:54,859 Получившийся лёд вынимали рано утром 74 00:03:54,883 --> 00:03:57,518 и откладывали на хранение в здание справа 75 00:03:57,542 --> 00:03:59,478 для использования в летние месяцы. 76 00:04:00,133 --> 00:04:02,852 Возможно, вы и сами наблюдали нечто подобное, 77 00:04:02,876 --> 00:04:06,328 если замечали, как в ясную ночь на земле образуется иней, 78 00:04:06,352 --> 00:04:09,097 даже если температура воздуха намного выше нуля. 79 00:04:09,121 --> 00:04:10,281 Но постойте. 80 00:04:10,305 --> 00:04:14,036 Как же вода замерзала при температуре воздуха выше нуля? 81 00:04:14,487 --> 00:04:16,413 Возможно, дело в испарении, 82 00:04:16,437 --> 00:04:19,752 но одного испарения мало, чтобы превратить воду в лёд. 83 00:04:20,064 --> 00:04:22,150 Должно быть, воду охладило что-то другое. 84 00:04:22,761 --> 00:04:25,309 Подумайте, как пирог остывает на подоконнике. 85 00:04:25,619 --> 00:04:29,230 Чтобы пирог остыл, его тепло должно уходить туда, где холоднее. 86 00:04:29,254 --> 00:04:31,158 А именно — в окружающий его воздух. 87 00:04:32,180 --> 00:04:34,490 В это трудно поверить, 88 00:04:34,514 --> 00:04:39,890 но тепло от воды из резервуара уходит в холод космоса. 89 00:04:42,085 --> 00:04:43,807 Как же это возможно? 90 00:04:44,434 --> 00:04:48,006 Как и большинство природных материалов, вода из резервуара 91 00:04:48,030 --> 00:04:50,180 отдаёт своё тепло в качестве света. 92 00:04:50,506 --> 00:04:53,323 Это явление называется тепловым излучением. 93 00:04:53,792 --> 00:04:58,260 Даже сейчас мы все отдаём тепло в форме инфракрасного излучения 94 00:04:58,284 --> 00:05:00,212 друг другу и окружающему миру. 95 00:05:00,608 --> 00:05:03,077 Мы можем наглядно представить этот процесс 96 00:05:03,101 --> 00:05:06,347 на съёмках с тепловых камер, как на этом изображении. 97 00:05:06,744 --> 00:05:09,006 Итак, тепло от воды из резервуара уходит 98 00:05:09,030 --> 00:05:10,712 вверх по атмосфере. 99 00:05:11,379 --> 00:05:13,474 Молекулы в атмосфере 100 00:05:13,498 --> 00:05:16,053 поглощают часть этого тепла и отдают его обратно. 101 00:05:16,077 --> 00:05:19,899 По сути, это и есть парниковый эффект, который в ответе за глобальное потепление. 102 00:05:20,435 --> 00:05:22,958 Но вот самое главное, что нужно понимать. 103 00:05:22,982 --> 00:05:26,182 Атмосфера не поглощает всё тепло, 104 00:05:26,577 --> 00:05:29,511 иначе на нашей планете было бы гораздо жарче. 105 00:05:29,982 --> 00:05:31,490 На определённых длинах волн, 106 00:05:31,514 --> 00:05:34,966 а именно в диапазоне между восемью и 13 микронами, 107 00:05:34,990 --> 00:05:38,752 наша атмосфера имеет так называемое окно прозрачности. 108 00:05:39,402 --> 00:05:44,919 Благодаря этому окну часть тепла из инфракрасного света 109 00:05:44,943 --> 00:05:48,276 фактически улетучивается, унося с собой тепло воды из резервуара. 110 00:05:48,895 --> 00:05:52,665 А улетучивается оно туда, где очень, очень холодно: 111 00:05:53,633 --> 00:05:55,601 в холод верхних слоёв атмосферы 112 00:05:55,625 --> 00:05:57,299 и ещё дальше, в открытый космос, 113 00:05:57,323 --> 00:06:01,133 где температура доходит до -270 градусов по Цельсию 114 00:06:01,157 --> 00:06:03,877 или -454 градусов по Фаренгейту. 115 00:06:05,242 --> 00:06:08,606 Получается, что наш резервуар с водой отдаёт в небо больше тепла, 116 00:06:08,630 --> 00:06:10,401 чем получает от неба в ответ. 117 00:06:10,425 --> 00:06:11,575 И именно поэтому 118 00:06:11,599 --> 00:06:14,615 в резервуаре более низкая температура, чем в его окружении. 119 00:06:16,035 --> 00:06:19,551 Этот эффект известен как ночное охлаждение 120 00:06:19,575 --> 00:06:20,975 или радиационное охлаждение. 121 00:06:21,369 --> 00:06:24,823 Климатологи и метеорологи всегда считали его 122 00:06:24,847 --> 00:06:27,447 очень важным природным явлением. 123 00:06:28,879 --> 00:06:30,371 Обо всём этом я узнал, 124 00:06:30,395 --> 00:06:33,037 когда заканчивал писать диссертацию в Стэнфорде. 125 00:06:33,061 --> 00:06:37,490 Я был поражен кажущейся простотой этого метода охлаждения, 126 00:06:37,514 --> 00:06:38,780 а также весьма озадачен. 127 00:06:39,284 --> 00:06:41,484 Почему мы этим не пользуемся? 128 00:06:42,744 --> 00:06:45,625 В предыдущие десятилетия учёные и инженеры 129 00:06:45,649 --> 00:06:46,887 исследовали эту идею. 130 00:06:46,911 --> 00:06:50,199 Но обнаружилась как минимум одна большая проблема. 131 00:06:50,879 --> 00:06:53,751 Эффект назван «ночным охлаждением» не просто так. 132 00:06:54,109 --> 00:06:55,283 Почему же? 133 00:06:55,307 --> 00:06:57,676 Всё дело в одной мелочи под названием Солнце. 134 00:06:58,157 --> 00:07:00,617 Чтобы поверхность могла охладиться, 135 00:07:00,641 --> 00:07:02,815 она должна быть под открытым небом. 136 00:07:02,839 --> 00:07:04,467 Но в середине дня, 137 00:07:04,491 --> 00:07:07,641 когда нам больше всего хочется чего-нибудь холодного, 138 00:07:07,665 --> 00:07:10,561 на небе, к несчастью, светит солнце. 139 00:07:10,585 --> 00:07:12,731 А солнце так нагревает большинство материалов, 140 00:07:12,761 --> 00:07:15,222 что полностью нейтрализует охлаждающий эффект. 141 00:07:16,409 --> 00:07:18,417 Мы с коллегами много думаем о том, 142 00:07:18,441 --> 00:07:20,553 как строить материалы 143 00:07:20,577 --> 00:07:21,989 в очень малых масштабах, 144 00:07:22,013 --> 00:07:25,339 чтобы находить новое и полезное применение свету — 145 00:07:25,363 --> 00:07:28,353 в масштабах меньше, чем длина волны самого света. 146 00:07:28,377 --> 00:07:29,957 С помощью открытий из науки 147 00:07:29,981 --> 00:07:33,109 под названием нанофотоника, или исследование метаматериалов, 148 00:07:33,133 --> 00:07:36,633 мы поняли, что у нас впервые появилась возможность 149 00:07:36,657 --> 00:07:37,830 сделать это днём. 150 00:07:37,854 --> 00:07:40,754 Для этого я разработал многослойный оптический материал, 151 00:07:40,784 --> 00:07:42,891 показанный на этом изображении из микроскопа. 152 00:07:42,911 --> 00:07:46,196 Он более чем в 40 раз тоньше человеческого волоса. 153 00:07:46,220 --> 00:07:48,738 И он может делать две вещи одновременно. 154 00:07:49,169 --> 00:07:50,994 Во-первых, он отдаёт своё тепло 155 00:07:51,018 --> 00:07:54,820 именно туда, где оно лучше всего рассеивается в атмосфере. 156 00:07:54,844 --> 00:07:56,977 Наша цель — окно в космос. 157 00:07:57,519 --> 00:08:00,950 Во-вторых, он не нагревается на солнце. 158 00:08:00,974 --> 00:08:03,374 Он отлично отражает солнечный свет. 159 00:08:04,315 --> 00:08:07,049 Впервые я протестировал этот материал на крыше Стэнфорда, 160 00:08:07,049 --> 00:08:08,815 которую вы видите на экране. 161 00:08:09,339 --> 00:08:11,720 Я оставил там устройство на несколько минут, 162 00:08:11,744 --> 00:08:14,815 а когда подошёл к нему, 163 00:08:14,839 --> 00:08:17,633 то в считанные секунды понял, что оно работает. 164 00:08:17,657 --> 00:08:18,815 Как? 165 00:08:18,839 --> 00:08:20,466 На ощупь оно было холодным. 166 00:08:21,395 --> 00:08:26,053 (Аплодисменты) 167 00:08:26,862 --> 00:08:30,846 Просто подчеркну, насколько это странно и нелогично: 168 00:08:30,870 --> 00:08:32,600 этот и другие подобные ему материалы 169 00:08:32,624 --> 00:08:35,529 остывают, если вынести их из тени, 170 00:08:35,553 --> 00:08:37,913 несмотря на то, что на них светит солнце. 171 00:08:37,937 --> 00:08:40,620 Здесь показаны результаты самого первого эксперимента, 172 00:08:40,644 --> 00:08:43,383 где материал оставался на пять градусов по Цельсию 173 00:08:43,407 --> 00:08:46,683 или на девять градусов по Фаренгейту, холоднее температуры воздуха, 174 00:08:46,707 --> 00:08:49,521 хотя находился под прямыми солнечными лучами. 175 00:08:50,855 --> 00:08:53,990 Метод изготовления этого материала, который использовали мы, 176 00:08:54,014 --> 00:08:56,548 на самом деле уже существует в крупных масштабах. 177 00:08:56,903 --> 00:08:58,250 Поэтому я очень обрадовался, 178 00:08:58,260 --> 00:09:01,125 ведь мы не только делаем что-то классное, 179 00:09:01,149 --> 00:09:06,202 но у нас появилась возможность сделать что-то по-настоящему полезное. 180 00:09:07,204 --> 00:09:09,117 Отсюда следует ещё один важный вопрос. 181 00:09:09,141 --> 00:09:11,728 Как эта идея помогает экономить электроэнергию? 182 00:09:11,752 --> 00:09:15,410 Мы считаем, что наша технология напрямую помогает сэкономить электроэнергию, 183 00:09:15,434 --> 00:09:17,093 повысив производительность 184 00:09:17,117 --> 00:09:20,180 нынешних кондиционеров и холодильных систем. 185 00:09:20,561 --> 00:09:22,940 Для этого мы сделали панели жидкостного охлаждения, 186 00:09:22,950 --> 00:09:24,315 как те, что показаны здесь. 187 00:09:24,339 --> 00:09:27,006 По форме эти панели похожи на солнечные нагреватели, 188 00:09:27,030 --> 00:09:29,950 но их функция противоположна — они пассивно охлаждают воду 189 00:09:29,974 --> 00:09:32,041 с помощью нашего специального материала. 190 00:09:32,815 --> 00:09:35,275 Затем в эти панели можно встроить конденсатор, 191 00:09:35,299 --> 00:09:37,867 который есть почти в каждой системе охлаждения, 192 00:09:37,891 --> 00:09:41,024 чтобы улучшить её общую производительность. 193 00:09:41,367 --> 00:09:43,263 Наш стартап, SkyCool Systems, 194 00:09:43,287 --> 00:09:47,161 недавно закончил полевые испытания в Дэвисе, Калифорния, что показано здесь. 195 00:09:47,649 --> 00:09:48,831 В этой демонстрации 196 00:09:48,855 --> 00:09:51,903 мы показали, что можем улучшить производительность 197 00:09:51,927 --> 00:09:54,851 этой системы охлаждения в поле на целых 12 процентов. 198 00:09:55,474 --> 00:09:56,728 В следующие год–два 199 00:09:56,752 --> 00:10:00,656 мне не терпится увидеть наш первый выход на массовый рынок 200 00:10:00,680 --> 00:10:03,823 в области и кондиционеров, и холодильной техники. 201 00:10:04,260 --> 00:10:07,847 Возможно, в будущем мы сможем встраивать такие панели 202 00:10:07,871 --> 00:10:11,180 в более мощные системы охлаждения, 203 00:10:11,204 --> 00:10:14,006 тем самым снизив расход электроэнергии на две трети. 204 00:10:14,030 --> 00:10:17,688 И, быть может, мы дойдём до того, что изобретём систему охлаждения, 205 00:10:17,702 --> 00:10:20,275 для работы которой вообще не потребуется электричество. 206 00:10:20,966 --> 00:10:22,482 В качестве первого шага к этому 207 00:10:22,506 --> 00:10:24,363 мы с коллегами в Стэнфорде 208 00:10:24,387 --> 00:10:26,413 продемонстрировали, что с лучшей техникой 209 00:10:26,437 --> 00:10:31,006 можно поддерживать температуру, более чем на 42 градуса по Цельсию 210 00:10:31,030 --> 00:10:32,418 ниже температуры воздуха. 211 00:10:33,165 --> 00:10:34,315 Спасибо. 212 00:10:34,339 --> 00:10:38,394 (Аплодисменты) 213 00:10:39,196 --> 00:10:40,347 Только представьте — 214 00:10:40,371 --> 00:10:43,774 что-то очень холодное в жаркий летний день. 215 00:10:45,927 --> 00:10:50,410 И хотя я очень рад тому, чего мы можем добиться в охлаждении, — 216 00:10:50,434 --> 00:10:53,688 и, я думаю, нам ещё многое предстоит сделать, — 217 00:10:53,712 --> 00:10:57,180 как учёного, меня привлекает более глубокая возможность, 218 00:10:57,204 --> 00:10:59,220 которая отражается в этой работе. 219 00:10:59,760 --> 00:11:02,895 Мы можем использовать холодную тьму космоса, 220 00:11:02,919 --> 00:11:04,569 чтобы повысить эффективность 221 00:11:04,593 --> 00:11:07,847 всего на Земле, что связано с электроэнергией. 222 00:11:09,204 --> 00:11:12,521 В частности, я бы хотел поговорить о солнечных батареях. 223 00:11:12,934 --> 00:11:14,379 Они нагреваются на солнце, 224 00:11:14,403 --> 00:11:16,887 и чем горячее становятся, тем менее эффективны. 225 00:11:17,276 --> 00:11:21,153 В 2015 году мы показали, как определённые виды микроструктур 226 00:11:21,177 --> 00:11:22,724 поверх солнечной батареи 227 00:11:22,748 --> 00:11:25,592 помогают нам лучше использовать охлаждающий эффект 228 00:11:25,616 --> 00:11:29,315 и пассивно поддерживать более низкую температуру солнечной батареи. 229 00:11:29,708 --> 00:11:32,039 Это обеспечивает более эффективную работу батареи. 230 00:11:32,627 --> 00:11:35,595 Мы продолжаем изучать такие возможности. 231 00:11:35,619 --> 00:11:38,864 Мы задумываемся об использовании космического холода 232 00:11:38,888 --> 00:11:40,967 для экономии водных ресурсов. 233 00:11:41,316 --> 00:11:43,665 Или в работе автономных систем электроснабжения. 234 00:11:43,689 --> 00:11:47,856 Возможно, с этим холодом мы даже сможем напрямую создавать электроэнергию. 235 00:11:48,522 --> 00:11:51,475 Существует огромная разница в температурах между нами на Земле 236 00:11:51,499 --> 00:11:53,189 и в холодном космосе. 237 00:11:53,213 --> 00:11:55,305 Эту разницу, по крайней мере в теории, 238 00:11:55,305 --> 00:11:57,633 можно использовать в работе теплового двигателя, 239 00:11:57,633 --> 00:11:59,173 чтобы производить электричество. 240 00:11:59,967 --> 00:12:03,104 Тогда возможно ли изобрести ночное устройство, 241 00:12:03,124 --> 00:12:05,991 которое производило бы достаточно электроэнергии, 242 00:12:06,015 --> 00:12:07,919 когда солнечные батареи не работают? 243 00:12:07,943 --> 00:12:10,477 Возможно ли производить свет из тьмы? 244 00:12:11,872 --> 00:12:16,261 В сердце этой способности — возможность управлять 245 00:12:16,285 --> 00:12:19,396 тепловым излучением вокруг нас. 246 00:12:19,420 --> 00:12:22,220 Мы постоянно окутаны инфракрасным светом; 247 00:12:22,666 --> 00:12:25,118 подчинив его своей воле, 248 00:12:25,142 --> 00:12:28,062 мы бы коренным образом изменили потоки тепла и энергии, 249 00:12:28,092 --> 00:12:30,629 которые ежедневно пронизывают наш мир. 250 00:12:31,190 --> 00:12:34,531 Вместе с холодной тьмой космоса такая способность 251 00:12:34,555 --> 00:12:37,864 указывает на будущее, где наша цивилизация 252 00:12:37,888 --> 00:12:43,126 может более разумно управлять своим следом тепловой энергии 253 00:12:43,150 --> 00:12:44,950 в самых крупных масштабах. 254 00:12:45,904 --> 00:12:48,118 Я думаю, что в борьбе с изменением климата 255 00:12:48,142 --> 00:12:50,745 такая способность в нашем арсенале 256 00:12:50,769 --> 00:12:52,569 окажется жизненно необходимой. 257 00:12:53,428 --> 00:12:56,626 Итак, когда вы в следующий раз будете гулять по улице, 258 00:12:56,650 --> 00:13:02,994 конечно, восхищайтесь важностью солнца для самой жизни на земле, 259 00:13:03,018 --> 00:13:07,694 но не забывайте, что и остальному небу есть что нам предложить. 260 00:13:08,533 --> 00:13:09,684 Спасибо. 261 00:13:09,708 --> 00:13:13,818 (Аплодисменты)