Джеффри Уэст - Масштаб. Универсальные законы роста, инноваций, устойчивости и темпов жизни организмов, городов, экономических систем и компаний

Непрерывный рост и связанное с ним все большее ускорение темпов жизни имеют важные последствия для всей нашей планеты, в особенности для городов, социально-экономической жизни и процесса глобальной урбанизации. До последнего времени промежутки между крупными инновациями значительно превосходили длительность продуктивной жизни человека. Даже на моем веку бессознательно предполагалось, что человек в течение всей своей жизни продолжает заниматься одним и тем же делом, опираясь на одни и те же знания и опыт. Теперь это не так; человек в среднем живет теперь значительно дольше, чем занимает интервал между крупными инновациями, особенно в развивающихся и развитых странах. Сейчас молодые люди, начинающие свою трудовую деятельность, могут ожидать, что в течение их жизни произойдет несколько крупных перемен, которые с большой вероятностью приведут к резким изменениям их профессиональной карьеры.

Все ускоряющийся темп изменений порождает сильную напряженность во всех аспектах городской жизни. Такое положение явно неустойчиво, и, если в этом отношении ничего не изменится, нас ожидают крупные кризисы и возможный крах всей ткани социально-экономической жизни. Стоящий перед нами вопрос ясен: сможем ли мы вернуться к чему-то близкому к той более «экологической» фазе, которую мы уже прошли, и удовольствоваться неким вариантом сублинейного масштабирования и связанных с ним естественных ограничений или стабильной конфигурации, не предполагающей роста? Возможно ли это в принципе? Можем ли мы получить живое, новаторское, творческое общество, основанное на создании новых идей и ценностей, по примеру лучших наших городов и общественных образований, или же мы обречены жить на планете городских трущоб, под угрозой абсолютного опустошения, как описано в романе «Дорога» Кормака Маккарти? [174]С учетом того, что города играют особую, уникальную роль первичного источника многих из наших нынешних проблем и продолжают служить движущей силой суперэкспоненциального приближения к потенциальной катастрофе, для достижения долгосрочной устойчивости существования на планете нам жизненно необходима численная, обладающая предсказательной силой научная основа для понимания их динамики, роста и развития. Возможно, еще более важно для нашего ближайшего будущего разработать эту теорию в рамках теории Великого объединения устойчивости , которая свела бы воедино многочисленные исследования, модели, базы данных, теории и рассуждения относительно глобального потепления, окружающей среды, финансовых рынков, рисков, экономических систем, здравоохранения, социальных конфликтов и мириад других характеристик человека в его роли общественного существа, взаимодействующего с окружающей средой.

С самого начала я подчеркивал, что фундаментальная философская система, определяющая направление многих из рассуждений, представленных в этой книге, основывается на парадигме, порожденной мировоззрением физики. Соответственно, одна из главных тем этой работы касается исследования того, в какой степени возможна разработка численного, обладающего предсказательной силой описания, основанного на общих основных принципах, не зависящих от индивидуальных особенностей конкретных систем. Один из фундаментальных постулатов точных наук состоит в том, что окружающий нас мир в конечном счете подчиняется неким универсальным принципам, и именно в этом контексте следует рассматривать законы масштабирования для систем высокой сложности – например, живых организмов, городов или компаний. Как я пытаюсь продемонстрировать, законы масштабирования отражают систематические закономерности, в которых проявляются глубинные геометрические и динамические структуры, из чего следует возможность создания численной научной теории таких систем. В самом крайнем случае эти законы хотя бы позволяют нам установить, до какой степени может быть применима такая методика.

Поиски великих объединений, синтезов, общих черт, закономерностей, идей и концепций, которые выходят за узкие пределы конкретных задач или дисциплин, – это один из главных побудительных мотивов ученых и науки в целом. Некоторые считают, что это определяющая характеристика вида Homo sapiens (человека разумного) вообще, проявляющаяся в наших бесчисленных верованиях, религиях и мифологиях, которые помогают нам сосуществовать с потрясающими тайнами Вселенной. Такие поиски синтеза и объединения продолжают быть одной из главных задач науки еще со времени ее возникновения, начиная с первых греческих философов, которые ввели, в частности, концепции атомов и элементов, фундаментальных кирпичиков, из которых состоит все остальное.

В число классических примеров великих объединений в современной науке входят законы Ньютона, показавшие нам, что на небесах действуют те же законы, что и на Земле, осуществленное Максвеллом объединение электричества и магнетизма, которое привнесло в нашу жизнь эфемерный эфир и дало нам электромагнитные волны, теория естественного отбора Дарвина, напомнившая нам, что мы в конце концов всего лишь животные и растения, и законы термодинамики, из которых стало ясно, что ничто не существует вечно. Каждое из этих открытий имело глубокие последствия, не только потому, что оно изменяло наши взгляды на мир, но и потому, что оно закладывало основы для технических достижений, благодаря которым мы получили тот уровень жизни, каким многим из нас повезло наслаждаться. Тем не менее все они в разной степени неполны. Более того, именно понимание границ их применимости и пределов их предсказательной силы, а также непрекращающиеся поиски исключений, нарушений и недостатков стимулируют дальнейшее развитие науки и появление новых идей, технологий и концепций.

Одна из наиболее важных научных задач, существующих в современной физике, – это поиск теории Великого объединения элементарных частиц и их взаимодействий, включая ее расширение, позволяющее понять устройство космоса и даже происхождение самого пространства-времени. Такая грандиозная теория должна быть основана на лаконичном наборе основополагающих принципов, выражаемых в виде математических формул, которые будут объединять и объяснять все фундаментальные силы природы, от гравитации и электромагнетизма до сильных и слабых ядерных взаимодействий, и включать в себя и законы Ньютона, и квантовую механику, и общую теорию относительности Эйнштейна. В ней должно быть объяснено происхождение всех фундаментальных величин – например, скорости света, наличие именно четырех измерений пространства-времени и массы всех элементарных частиц – и должны выводиться уравнения, управляющие развитием Вселенной от ее возникновения до образования галактик и вплоть до планетарного уровня, включая и саму жизнь. Работа над решением этой поистине замечательной и потрясающе грандиозной задачи в течение уже почти ста лет занимает тысячи исследователей и обходится в миллиарды долларов. Почти по всем возможным параметрам эти поиски, все еще далекие от достижения своей конечной цели, были чрезвычайно успешными: они привели, например, к открытию кварков, фундаментальных составных элементов материи, бозона Хиггса, бывшего причиной возникновения во Вселенной массы, черных дыр и Большого взрыва… не говоря уже о множестве Нобелевских премий [175].