желания найти одно полное и исчерпывающее определение живого. Понятно, что на данном этапе нашего развития и понимания окружающей нас природы вряд ли это возможно.

Заметим, что кроме упомянутых выше ученых этими проблемами занимались и многие другие. Так, еще в 1886 г. Л. Больцман сделал первую попытку найти принципиальное отличие жизни именно с физических позиций. Он писал: «Всеобщая борьба за существование — это борьба за отрицательную энтропию, становящуюся доступной при переходе от пылающего Солнца к холодной Земле».

Его идеи были развиты с учетом новых достижений для каждого времени такими крупными учеными, как В.И. Вернадский,

413

Л,А. Чижевский, К,А. Тимирязев, НА. Умов, Э. Бауэр, Л. Бриллюэн, И.Р. Пригожин, М. Эйген, H.H. Моисеев, С.Э. Шноль, и в результате трудов этих ученых и работ современных исследователей складывается та парадигма, в рамках которой в настоящее время ведутся поиски физической сущности жизни и ее происхождения. Заметим, что общая теория жизни, по-видимому, не может быть создана только в рамках биологии или физики, необходимо целостное современное естествознание, так как целостность является признаком сущности жизни.

14.5. Физическая модель демографического развития СП. Капицы

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

А.Б. Мигдал

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

М. Азбель

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 кризи-

414

са и законов развития человечества [10]. 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 СП. Курдюмов, E.H. Князева, Г.П. Малинецкий, а по демографии особенно СП. 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,

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

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 СП. 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 СП. Капица, с Земли никто еще не улетел! Число людей N становится параметром порядка по Хакену, что позволяет описывать процесс изменения народонаселения дифференциальным уравнением роста

где к = 67000 является константой его модели.

415

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 Ν, а квадрату числа людей Ν2. 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 СП. Капице оно зависит от

416

характерного параметра — среднего времени жизни человека (поколения), равного τ = 42—25 годам, и времени наступления момента обострения T1 = 2025 лет:

где Τ — текущее время.

С.П. Капица вводит также понятие системного исторического времени Те= Т— Тe которое в терминах неравновесной термодинамики открытых систем Пригожина можно считать внутренним временем такой системы; Те — 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.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Это явление СП. 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 Вто-

417

рой мировой войне1 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 СП. Капицы является решение «обратной» задачи: по закону изменения численности 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 100000 (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 СП. 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, жиз-

1Всего в двух мировых войнах, локальных международных конфликтах и гражданских войнах ХХ в. погибло 120—140 млн человек [128].

418

ни на Земле — 3,5 — 4,0 · 109 лет, существованию человеческого рода — 106 лет, всей человеческой цивилизации — 104 лет. Исторические процессы идут в режиме с обострением и приводят к сокращению длительности исторических фаз. Как указывалось в [10, 62, 68, 69], «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

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.