Заемайки се с темата за енергиините преобразуватели (устройствата и методите чрез които оползотворяваме един или друг вид енергия), не можем да ги поставим извън контекста на оръдията на труда и тяхното развитие, защото освен като външни органи, оръдията на труда трябва да се разглеждат и като преобразуватели на енергия, било на тази запасена в мускулите на използващия ги, било и енергията на съвсем различни енергоизточници. В този контекст е удобно да изследваме качествата на първите сечива, употребявани от хората и нашите прародители още в предисторията, защото, както ще открием по долу, тези качества се проявяват в най явна форма именно в тези най ранни оръдия на труда.

Наблюденията на най висшите живи примати и археологическите данни говорят, че първите сечива са били предмети от природата, случайно добили качеството на сечиво — тояги, необработени камъни, бедренни кости или челюсти на други животински видове. Доколко можем да наречем подобни предмети сечива или оръдия на труда? Всъщност не можем, ако разгледаме употребата на тояга или някакъв друг предмет от съвременните най близки родственици на човека или поставим откритите археологически находки в контекста на употребата им от прародителите ни, не можем да определим, че съответния предмет не предполага някаква конкретна повторяема дейност, каквато представлява употребата на всяко оръдие на труда, също така не можем да разграничим конкретния предмет от всички други сходни предмети, неупотребявани от хората. С други думи употребяваните временни (можем да използваме и израза моментни) сечива нямат специфични свойства, отделящи ги от аналогичните им предмети продукт на естествените природни процеси и се употребяват за конкретно възникналата ситуация, така както се употребява ландшафта, флората и фауната от всеки друг животински вид. Така като първо оръдие на труда можем да определим единствено ръчната каменна брадва (или каменен клин), представляващ едностранно заострен камък (тук можем да забележим, че първото явно (което ясно можем да различим, като такова) оръдие на труда вече се е явило и предмет на същия) с големина подходяща за захващане. Тук е време да се спрем на анатомията на палеохората за да разберем и какви нови качества придобиват, използвайки оръдия на труда от гореописания вид. Ако се вгледаме във физиологичния строеж на висшите примати и го сравним с този на другите видове обтаващи с тях Земята то най ярката разлика която можем да забележим е липсата на специализирани органи, за манипулация със заобикалящата ги среда (подчертавам, че става въпрос за момент в който мозакът не е бил добил все още качествата, чрез които се отделяме от останалия животински свят днес). Докато всеки друг вид се е специализирал, предвид спецификите си, то във висшите примати липсват мощни челюсти с големи кучешки зъби, способни да разкъсват тъкани и раздрoбяват кости, липсват ярко изразените зъби-резци на гризачите, плоските и с голяма площ кътници на тревопасните, липсват специални органи за изкопаване и изтръгване на корени и т.н. Сам по себе си висшия примат има малки възможности за манипулация със средата, а от там се проявява и неговата силна зависимост от условията в нея. Кога и как нашият прародител преминава към употреба на сечива тук няма да се спирам (въпреки, че е един много интересен въпрос), а ще премина директно към момента в който той се е превърнал в същество способно да изработва и употребява оръдия на труда. В този момент нашия прародител се е превърнал в свръхживотно (ако приемем, че е започнал употребата на сечива в досъзнателната си фаза, т.н. “инстинктивен труд”), свръхживотно съчетаващо качествата на всички сухоземни видове висши гръбначни, чрез добиването на външен универсален орган. Орган способен да разкъсва, раздробява, реже и рови, способности определени от особените качества на сечивата, които започнал да използва и дал възможност на нашите прародители да заемат всички ареали и всички сухоземни екологични ниши. За да стане всичко това е било необходимо съчетаването на определени качества в сечивата, качества запазили се в една по неявна форма в цялата следваща история на развитието на оръдията на труда и дали нови свойства на вида ни, неприсъщи на никой друг вид на нашата планета.

До възникването на употреба на оръдия на труда, енергията на мускулите на рода Homo е можело да бъде употребена единствено за преместване, счупване, късане и изравяне на сравнително малки и малко предмети от околната среда, въпреки относителната универсалниост на физиологията на този род, предопределена от всеядноста му, самата универсалност довела до такова еволюционно развитие при което енергията на организма била разпределена равномерно в мускулните тъкани на индивидите, което от своя страна водело до по малко възможности за видовете манипулация с предмети. Първото оръдие на труда разширило тази възможност по два начина. Каменната брадва-клин, появила се в мустерската епоха представлява едностранно заострен кремък или кварцит, другата страна на която била оформяна (или избирана) с удобна за хващане форма. Заостреният режещ ръб позволявал концетриране на енергията на удара в малко място, а материала на сечивото, твърда нееластична каменна порода позволявала концетрацията на енергия във времето. Удара с подобно сечиво върху кост (или друг материал) концентрирал мускулната енергия на служещия си с това оръдие индивид в малко място, предвид правилото на площите, при което упражненото налягане между предмети е обатнопропорционално на квадрата на контактуващите повърхности, и за кратко време, предвид дългото ускоряване на каменния клин по пътя към удара и малкия момент в който се отдава енергията му, поради липсата на значителни деформации в каменната порода, което позволило получаването на въздействия върху околните предмети, немислими за физиологията на ранните хоминиди. Освен концентриране на енергията при конкретната употреба на сечивото можем да забележим, че имаме и концентриране на енергията на индивида от един по дълъг период, през който е изработвано и самото сечиво (след като самото «оръдие на труда се явило и предмет на труд»). Така можем да разграничим две важни качества на първите оръдия на труда, а именно способността им да концентрират енергия в пространството и тази да концентрират енергия във времето, тези качества довели до придобиване на нови свойства от системата индивид-оръдие на труда и й позволили да въздейства върху цялата система на живата материя и част от неживата, което довело до широко разпространение на прадедите ни във всички ареали можещи да му осигурят прехрана и условия за съществуване, от екваториалните зони, тропиците до умерените ширини. С течение на времето тези две качества на оръдията на труда се изменяли с усъвършенстване на изработката на сечива, настъпила специализация на каменните сечива в зависимост от дейността за която били предназначени, започнали да се изработват освен камменни клинове-брадви и ножове, стъргала, шила, добавила се дървената ръкохватка и т.н. концентриращи енергията на мускулите на индивидите по добре в конкретните задачи, започнали да се използват каменни породи от по дълбоки залежи (неолитните кремъчни рудници в Граймс Грейвс, Норфолк, Великобритания) с по високи якостни характеристики, позволяващи по доброто концентриране на енергията във времето (повишавайки мощността на оръдията на труда). Но още преди да се постигне максимума на тази технология (да се добави дървената дръжка удължаваща рамото на брадвата и да се достигне до каменните породи с най-високи якостно характеристики) прародителите ни открили нов начин за преобразуване на енергията, но вече извън ограничениятя на собствената си физиология — огънят.

Огънят

Огънят безспорно е едно от най големите открития на предисторическата епоха и макар с него ранните хоминиди да са се сблъсквали през цялата си жизнедейност, за начало на употребата му можем да приемем момента в който нашите прародители се научили да го контролират, а най вероятно и да го добиват. Тук няма да се спираме на спора относно кой е бил първия начин на добиване на огъня, дали от естествено избухнали пожари (което действително е малко вероятно) или като страничен продукт от обработката на кремъци (искрите изхвърляни при ударите, по време на обработката на сечивата), а ще се прехвърлим на момента в който прародителите ни са били способни да добиват огън. Добиването на огъня от своя страна станало възможно едва след натрупването на достатъчно опит в управлението на процесите и технологиите по използването на сечивата осигуряващи концентриране на механична енергия, дали удар на кремък в кремък (или други породи, като железен пирит и т.н.) или търкането на дървено свредло в парче дърво и двата начина изискват познания за специфични процеси от обработката и употребата на сечивата, от предшестващия огъня етап. От друга страна огънят се явил средство за концентриране на енергия, акумулирана от биосферата, по същите два начина, описани по горе за механичната енергия, от една страна чрез концентрирането на биомаса на малко място, каквото представлява огнището, от друга чрез оделянето на запасената в биомасата енергия за по малко време отколкото самата енергия е акумулирана. Така площа на огнището е десетки до стотоци пъти по малка от площа на листната маса, оползвотворяваща слънчевите лъчи, така както и времето за изгаряне на определено количество биологично гориво е десетки до стотици пъти по малко от времето за натрупване на същото количество биомаса, оползотворявайки енергията на слънчевата светлина. По този начин огънят се явил вече като свъхсечиво, така както първите каменни сечива се явили свръхорган за първите си ползватели, той позволил обработката не само на заобикалящата хората биосфера но и достъпната в съвсем малка степен до тогава сфера на неживата природа. Огънят позволил получаванео на материлаи които почти не присъствали в естествената среда, като при това еволюцията в технологията на употребата му ясно указва как промяната на качествата му водела пряко и до промяна на свойствата на системата човек-огън.

Откритото огнище позволило получаването на такива материали като керамиката, медта и бронза. Всъщност технологията в добива на керамика, която е пряко следствие от наблюденито върху изменението на глинестия материал на пода на древните огнища, довела до откриването и на добива на металите (най ранната едрозърнеста керамика се получавала от глинести породи, съдържащи голямо коичество от други минерали, натрупвани в наносните слоеве на реките в продължение на стотици хиляди години, изпичането на подобен конгломерат явно често е водело и до отделянето на златото, медта и/или директно бронза от такъв материал, за това може би говори и факта, че първото приложение на металите е изработката на съдове, култови фигурки и др. подобни, приложение съвпадало с приложението на керамиката, предколумбовите индиански цивилизации познавали добива на злато, мед и бронз, но последните не били използвани за изработка на сечива а основно за изработване на съдове и култови предмети). В технологията на употреба на огъня можем да проследим същия градиент на промени, какъвто вече наблюдавахме в технологията на употреба на каменни сечива, по отношение на повишаване на концентрацията на енергия по място и по време. След откритото огнище била открита пещта в която времето за изгаряне на горивото се съкратило, което довело до получаването на по високи температури, които позволили получаването на материали недостъпни за предхождащата я пиротехнология, каквито например са желязото, хоросана и стъклото. По късно всеки етап от усвояването на пиротехнологията водел до достъпа до все повече нови материали от прработката на неживата природа – въвеждането на духало в пеща и с предварителното овъгляване на горивния материал дали възможност за получаване на стомана и чугун, на стъкла с по изразени свойства (прозрачност, твърдост и износоустойчивост); употребата на минерални горива, концентрирали слънчевата енергия в продължение на хиляди милиони години, позволила преработката на по голяма част от околната среда на човека, но вече чрез неявната форма на огъня — електричеството. Огънят сам по себе си се явява окислителен процес при който един елемент от състава на горивото отдава част от електроните си, от външния слой на електронната си обвивака, на друг елемент (в разглеждания случай кислорода от въздуха), при което най външния слой на електронната обвивка на последния се доизгражда, така електричеството се явява опосредствана химическа реакция в която гориво и окислител са разделени между краищата на проводника по който тече ток. Открита и използвана в началото като пряк химически процес в галваничните елементи, масовата употреба на електрическа енергия се наложи като процес на преобразуване от топлинна в механична и най накрая в електрическа енергия, макар и да концентрира употребяваната енергия в най голяма степен (в тънката искра на газовия разряд траеща няколко наносекунди) то очевидно е, че при всяка трансформация от един тип в друг се губи значителна част от запасената първоначално енергия във входящите вещества (гориво и окислител). Днес сме свидетели на края на развитието на пиротехнологията, при който отново се завръщаме към директното преобразуване на химичната в електрическа енергия, тук трябва да отбележим, че края в развитието не означава и край в употребата на тази технология. Все пак огънят като сечиво, във всичките си форми, позволил на хората да обработват цялата своя околна среда на планетата си и да се настанят върху всички съществуващи ареали, тази обработка е била и е свързана с извличането на съществуващите на Земята елементи и комбинирането им в желани вещества с желани свойства, но днес също сме свидетели и на началото на развитието на нов начин за преобразуване на енергия — ядреният (тук включваме както реакциите на деление така процесите на сливане и радиоктивния разпад), който позволява освен преобразуване на веществата преобразуване на изграждащите ги елементи и получаване на нови такива несъществуващи на земята и в естествени условия.

Използването на ядрена енергия позволява концентрирането на енергия отново по време и място, от една страна делящите се материали (уран, плутоний и т.н.) са продукт на милиарди години еволюция на вселената и звездите в нея, от друга позволяват невъобразимо концентриране на енергия в една частица така, че да станат достъпни процеси и материали неприсъщи на процесите и материалите на заобикалящата ни днес среда. Все пак очевидно е, че начините по които днес се преобразува ядената енергия са примитивни и обременени от доскорощния ни опит с манипулирането на средата, ядрената енергия се преобразува в топлинна, топлинната в механична и на края механичната в електрическа енертия, която както видяхме по горе е опосредствана химическа енергия, а в цялата тази верига отново се губи значителна част от потенциалната енергия запасена във входящите материали.

Бъдещето

В краткото изложение до сега проследихме градиента на промени в употребата на различни енергийни източници и преобразуватели на енергия, състоящ се във възможността за увеличаване на концентрацията на енергия във времето и пространството, даващ възможност за все повече начини за манипулиране с по голям брой обекти от околната среда. От своя страна по големия брой начини за манипулиране с по голям брой обекти от заобикалящата го средта, позволява по голям брой степени на свобода на човечеството като цяло, предвид увеличаванет на възможностите на движение на материя и информация през системата на човешката общност. Ако до сега човечеството е можело да оперира със наличната му материя, подреждайки атомите и в желани структури, то най вероятно следваща степен на свобода за опериране с материята е подредбата на градивните елементи на атомите в желани структури, процес в чието начало се намираме, предвид сравнително скорошното откриване на подходящ инструментариум с който такива операции биха били възможни. Увеличаването на възможността за манипулиране с количества информация, наглед не е свързано с гореразглежданите проблеми, но в действителност има връзка, на която тук няма да се спирам, но която също може да се проследи. Новите възможности за манипулиране с материята на вътреядрено равнище в процеса на развитието си биха открили перспективи пред получаването на произволни, ограничени единствено от физическите закони, комбинации на градивните елементи на ядрата на атомите и произволни комбинации, ограничени от същото, на самите атоми. Така хората биха имали възможност да заемат и да присъстват среда в която има наличие на произволна атомана материя, да я преобразуват и използват, а това би разширило възможностиите им за присъствие в произволна част на Вселената ни. По нататък в развитието си хората най вероятно биха имали възможност да преподреждат по финни структури на Вселената, като самото пространство (за подобни възможности вече добиваме някаква представа, но инструментите с които оперираме за сега не позволяват достигане на нужната концентрация на енергия).

Да се върнем към днешния ден, днес възгледите за бъдещото развитие на енергийните източници са свързани в по голяма степен с нуждите на вчерашния ден, усвояването на слънчевата енергия в различните и форми (пряко от лъчението му, под формата на вятърна, хидро, тази на биомаса или откриване на нови находища на минерални горива), както и трансформирането на ядрената енергия (на делене и сливане) в електрическа повече отговаря на инструментариума за преработка на наличната на Земята материя, които използваме вече няколко хиляди години, опитите за даването на приоритет на подобни технологии така повече са опити за удължаване на статуквото на пиротехнологията и свързаните с нея проблеми, отколкото опити за разрешаването на тези генетично заложени в тази технология такива. Най вероятно бъдещото развитие на енергетиката на оръдията на труда е съврзано с развитието на ядрените превръщания ( в по далечно бъдеще най вероятно и със субядрените), но повече с методите и за по прякото акумулиране, пренасяне на ядрена енергия(електричеството явно не е адекватна на потенциала й форма) и управлението на процесите й на въздействие върху материята, отколкото в усъвършенстването на методите за трансформацията й в електричество.

Мащабът на промените върху човечеството биха били съизмерими с мащабите на промяна наложени от усвояването и употребата на огъня, биха се променили от физиологията на хората до социалните им структури, като най вероятно темпът на тези промени ще е пропорционално по бърз на темпа на нарастналата способност на човек да оказва въздействие върху средата си, предвид незасегнатият проблем за пропорционална връзка между способност за концентрация на енергия в пространството и времето и способността за опериране с количества информация.