14.5. Физическая модель демографического развития с.П. Капиц

ы

История естествознания — это история попыток объяснить раз­нородные явления общими причи­нами.

А. Б. Мигдал

Ученый в России делает, что можно и как нужно. Ученый на Западе делает, что нужно и как можно.

М. Ачбел

ь

Вопрос об изменении численности людей на Земле является также одним из глобальных вопросов человечества, как по взаи­модействию человека с природой, так и по своим социальным последствиям. Широкий круг процессов и явлений, связанных с существованием человека и его деятельностью, является произ­водным от основного вопроса: сколько людей живет, жило и бу­дет жить на Земле? Поэтому проблема роста народонаселения наряду с «вечными» вопросами загадки происхождения и разви­тия жизни безусловно является предметом анализа в современ­ном естествознании.

Долгое время в описании демографического развития господ­ствовала широко известная теория Мальтуса, согласно которой рост численности населения происходит по закону геометриче­ской прогрессии. Заметим, что эта модель давала возможность в социологическом плане обосновывать целесообразность войн и других катастроф (природных и созданных человеческими стара­ниями, геноцид, авторитарный режим и т.д.), приводящих к уменьшению числа людей и тем самым снижающих экологиче­скую нагрузку на ту среду, в которой человек живет.

Однако в последние годы в связи с развитием идей и методов синергетики появились новые модели демографического кризи­са и законов развития человечества [10, 85]. Согласно этим пред­ставлениям демографическая проблема может быть рассмотрена как открытая и эволюционирующая система. Большой вклад в разработку этих вопросов и в целом в синергетику внесли отече­ственные ученые С.П. Курдюмов, Е.Н. Князева, Г.П. Малинец- кий, а по демографии особенно С.П. Капица.

Это обусловлено тем, что в условиях возрастания общей не­устойчивости мирового развития, усиления информационных потоков в обществе, усиления неопределенности, глубинной не­стабильности и роста хаотичности в общественном сознании, культуре, знаниях и в науке (что мы и наблюдаем в современном искусстве, массовой культуре и философии) именно новый ме­тодологический подход синергетики к сложным самооргани­зующимся системам и процессам позволяет построить правиль­ный вектор развития.

Человечество как раз и представляет такую сложную самоор­ганизующуюся систему, к которой применимы законы синерге­тики. Кроме того, в наше время ускоряющегося развития вы­явление законов организации и коэволюции сложных биологи­ческих, экологических и социальных систем приобретает особое значение в связи с тем, что у человечества сейчас уже нет време­ни определить организацию мира методом проб и ошибок. Надо искать кратчайшие пути, и синергетика это позволяет сделать.

О развитии системы человечества как целого можно судить по изменению отдельных параметров, которые описывают ее ди­намику. В феноменологической модели С.П. Капицы на основе имеющегося значительного фактического, демографического, антропологического и исторического материала человечество рассматривается как единое целое, и в качестве ключевого пара­метра развития его как системы выбирается количество людей N. При этом не требуется учитывать пространственное распределе­ние людей на Земле, их миграцию и т.д. Действительно, как отме­чает С.П. Капица, с Земли навсегда никто еще не улетел! Число людей N становится параметром порядка по Хакену, что позво­ляет описывать процесс изменения народонаселения дифферен­циальным уравнением роста

dN ₌ № dt к² '

где к = 67 ООО является константой модели Капицы.

Числами порядка к ~ 10⁵ определяется эффективный размер группы, в которой проявляются коллективные призна­ки когерентного сообщества людей. Например, таким может быть оптимальный масштаб города или района большого города, обладающего системной самодостаточностью, или численность устойчиво существующего вида или популяции, занимающей определенный ареал или экологическую нишу. Таким образом, в общем смысле параметр к отражает масш­таб сообщества, имеющего генетическую или социальную природу.

Особенность этого уравнения — квадратичная нелинейность роста. Предполагается, что рост биологических особей обуслов­лен естественным механизмом увеличения их числа путем поло­вого размножения и поэтому зависит от числа встреч пар осо­бей, парными столкновениями с возможным порождением. Кроме того, сохранение исходных взаимодействующих тел пос­ле столкновения создает возможность последующих не­однократных столкновений. Поэтому скорость роста населения пропорциональна не числу людей N, а квадрату числа людей Л². Как мы отмечали, это уже нелинейный закон изменения пара­метра. Оказалось, что зависимость числа людей N от времени описывается гиперболой, которая имеет асимптоту около 2010— 2025 гг. Заметим также, что нелинейный рост привел к демогра­фическому взрыву, людей стало больше, чем сравнимых с ними животных.

По существу, это новый количественный закон историческо­го развития, известный в синергетике как развитие системы в режиме с обострением. Оказалось, что большинство процессов лавинообразного роста (биологические процессы, некоторые процессы в экономике, увеличение потока информации, в том числе и возрастание численности населения Земли) происходят не по экспоненциальному закону, а гораздо быстрее, когда пара­метры системы хотя бы часть времени неограниченно возраста­ют за конечное время, а это и есть знакомые нам режимы с обо­стрением в различных физических и математических моделях. Анализ демографических данных за много поколений показал, что рост численности населения описывается только гиперболи­ческой кривой.

Существенным признаком такой гиперболической модели яв­ляется время обострения t. Согласно С. П. Капице оно зависит от характерного параметра — среднего времени жизни человека (поколения), равного т = 25—42 годам, и времени наступления момента обострения Ту= 2025 лет:

Т_х-Т

где Т — текущее время.

С.П. Капица вводит также понятие системного историческо­го времени Г_е = Т — 7\, которое в терминах неравновесной тер­модинамики открытых систем Пригожина можно считать внут­ренним временем такой системы; T_t — параметр модели — вре­мя, за которое население растет в е = 2,72 раза. Резкое возрастание численности населения, называемое демографиче­ским взрывом, является для таких систем неравновесным фазо­вым переходом. По расчетам в рамках такой модели к 2025— 2070 гг. рост населения достигнет своего максимального значе­ния (асимптотически приблизится к нему) в 14 млрд человек и стабилизируется.

Это явление С.П. Капица называет демографическим пере­ходом. Заметим, что в предлагаемой гиперболической (с квадра­тичной нелинейностью) закономерности роста народонаселе­ния содержится возможность неустойчивости, смены циклов, и в том числе демографических кризисов, что хорошо укладыва­ется в представления о динамике эволюции сложной самоорга­низующейся системы. Интересно отметить еще одну общую черту теории самоорганизующихся систем и рассматриваемой модели. Предложенная закономерность роста оказывается спра­ведливой для всей истории человечества и действует длительное время.

Все неустойчивости развития человеческого общества через войны, эпидемии, катастрофы, приводящие к резкому умень­шению численности людей, отражаются на кривой роста лишь как малые отклонения от общей закономерности: проходит не очень большое историческое время, и численность восстанавли­вается. Проявляется рассмотренный ранее принцип устойчиво­го неравновесия, согласно которому система развивается, оста­ваясь устойчивой. Квадратичная нелинейная зависимость роста оказывается неустойчивой лишь относительно момента обо­стрения. Огромные по нашим меркам потери людей во время чумы в XIV в. (в Европе погибло до 50% населения) или во Вто­рой мировой войне¹⁴ самим режимом роста восстанавливаются, и кривая роста оказывается устойчивой по отношению к этим флуктуациям.

Если эта модель реальна, то у человечества появляется истори­ческий шанс закрепиться в своей экологической нише в природе на разумном уровне численности в 14 миллиардов. Это, конечно, не «золотой миллиард», к которому нас призывают экологи, что обсуждалось 10 лет назад на конференции в Рио-де-Жанейро по устойчивому развитию. Сейчас на Земле уже более 6 миллиардов человек (считается, что 12 октября 1999 г. появился 6-миллиард­ный житель Земли). Доказательством справедливости модели С.П. Капицы является решение «обратной» задачи: по закону из­менения чиЬленности людей в этой модели рассчитать, когда же «это все началось» и сколько людей было «вначале».

Ориентировочный расчет показал, что «начало» человеческой истории датируется ~ 4,5 млрд лет назад, а число людей состав­ляло около 100 ООО (тысяча стоянок по сто человек на нашей прародине — в юго-восточной части Африки), что совпадает с данными современной антропологии о начале антропогенеза. Любопытно отметить, что модель С.П. Капицы позволила оце­нить число людей, когда-либо живших на Земле, — со времени начала антропогенеза и до 2005 г. — около 90 млрд человек.

Согласно теории режимов с обострением, примененной к развитию человечества, в настоящее время темп течения време­ни в процессе роста населения имеет особенность, описываемую гиперболическим законом, и важен процесс прохождения этой особенности в глобальном демографическом переходе, в Кото­ром мы сейчас, согласно этой модели, находимся. Оказывается, что ход исторического времени (внутреннего времени для чело­вечества как системы) протекает неравномерно. Режим с обострением как бы управляет временем, ускоряет его. Происхо­дит глобальное ускорение мирового развития, что подтверждает­ся историческими этапами развития общества: древний мир су­ществовал около 2500 лет, средневековье порядка 1000 лет, а на­ше новое время длится около 300 лет

.В целом же временные интервалы развития процессов во Все­ленной и на Земле по современным представлениям таковы: Вселенной — 2 ■ 10¹⁰ лет, Солнечной системе — 5 • 10⁹ лет, жиз­ни на Земле — 3,5 — 4,0 • 10⁹ лет, существованию человеческого рода — 10⁶ лет, всей человеческой цивилизации — 10¹⁵ лет. Ис­торические процессы идут в режиме с обострением и приводят к сокращению длительности исторических фаз. Как указывалось в [10, 85, 91—94], «1 миллион лет в палеолите оказывается эквива­лентным 40 годам в наше время, т.е. по сути жизни одного поко­ления». Предложенная количественная статистическая нелиней­ная теория роста затрагивает и другие вопросы, например, кол­лективное взаимодействие людей, влияние окружающей среды и ресурсов на человеческое общество, энергопотребления челове­чеством (оказалось, что суммарное потребление энергии также пропорционально N², т.е. происходит нелинейно!), что позволя­ет сделать прогнозы о пространственном и временном распреде­лениях населения Земли в будущем и развить далее концепцию устойчивого развития.

Развитые представления согласно С. П. Капице имеют, таким образом, более глобальное значение, чем просто демогра­фическая модель развития человечества. Это связано с тем, что в настоящее время человечество проходит критическую эпоху смены парадигм развития. Происходящий период означает за­вершение обширной эпохи при глубоком изменении параметров развития человечества в исключительно короткие исторические сроки. Поэтому можно считать, что модель С.П. Капицы, опи­сывающая совершенно другой, по сравнению с более ранними моделями, механизм роста населения Земли, хорошо согласуется с представлениями современного естествознания.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОС

Ы

7. Какие элементарные эволюци­онные факторы Вы знаете?

8. Каков физический смысл акси­ом биологии?

9. Можете ли Вы сформулировать основные признаки живого? Дайте оп­ределение жизни.

10. Какова модель демографиче­ского взрыва?

На какой основе можно опи­сать развитие живых и неживых сис­тем? Как это сделать

?

ЛИТЕРАТУРА

4, 5, 8-10, 14, 15, 23, 24, 40, 50, 57, 58, 62, 63, 65, 67, 91, 114, 124, 161, 172-175, 195, 201, 202.