Сергей Капица - Парадоксы роста. Законы глобального развития человечества

Основное свойство гиперболического, взрывного развития состоит в том, что скорость роста пропорциональна не первой степени численности населения, как при экспоненциальном росте, отражающем способность человека к размножению, а второй степени – квадрату численности населения мира. Это указывает на существенную закономерность, которую следует интерпретировать как кооперативный рост, описываемый квадратичным взаимодействием, пропорциональным ~ N 2.

Изменение показателя степени от единицы для экспоненциального роста к двум для гиперболического роста приводит к новому характеру роста и развития человечества. Это не уточнение ранее принятой модели, а появление качественно новой закономерности в описании роста популяции – в нашем случае всего человечества. Однако эту закономерность нельзя отождествлять с парным взаимодействием мужчины и женщины, потому что мы имеем дело со всеми связями, охватывающими все процессы взаимодействия в системе народонаселения мира.

Таким образом, настоящее исследование посвящено изучению всех последствий этого взаимодействия, которое аналогично взаимодействию Ван дер Ваальса в неидеальном газе. Оно хорошо изучено в молекулярной физике, а также в физике систем, состоящих из многих частиц. Так, процессы, зависящие от квадрата числа частиц, возникают при описании химических реакций второго порядка в химической кинетике. Эти процессы могут быть описаны как разветвленные цепные реакции, асимптотически приводящие к квадратичной зависимости скорости реакции от времени, на что автору указал Г.Б. Манелис. В качестве примера таких процессов с обострением приведем атомную бомбу, в которой в результате разветвленной цепной реакции происходит ядерный взрыв.

Квадратичный рост населения нашей планеты указывает на аналогичный, гораздо более медленный, но не менее драматичный процесс, когда обобщенная информация в результате цепной реакции умножается на каждом этапе роста, определяя тем самым нарастающие темпы развития населения во всем мире. В таких системах с сильной связью частиц в результате самоорганизации возникают коллективные степени свободы, и рост населения мира описывается уравнением:

где время dt = dT / τ измерено в единицах τ = 45 лет.

В этом нелинейном дифференциальном уравнении роста развитие выражено через квадрат полного числа людей на Земле в данный момент времени, отнесенного к квадрату константы K . Это уравнение роста лежит в основе всех развитых представлений о коллективном взаимодействии и следующих из этого выводов. Согласно развитому пониманию рост человечества происходит в результате кооперативного механизма умножения нашей численности. Причины этого могут быть разными, однако мы увидим, как коллективный механизм делает их эффективным средством при описании роста в масштабе всего человечества.

Поскольку мы обращаемся к феноменологическому описанию роста, конкретная интерпретация факторов роста уступает место общим свойствам эволюционирующих систем, развитых в теоретической физике. Однако модель самоподобного роста, следующая из формулы (2), имеет ограниченную область применения во времени в силу того, что это выражение – асимптотическое.

В физике под асимптотическим приближением понимают возможность пренебречь процессами, не оказывающими в этом приближении существенного влияния [14, 15]. Этот прием широко используется в физике, поскольку на основании качественных рассуждений часто возможно оценить, какими процессами можно пренебречь, и таким образом построить приближенную теорию. Более того, в физике практически все теории имеют такой характер, и в этом состоит глубокое различие между физикой и математикой.

Представьте себе такой диалог между физиком и математиком:

Физик: Раз 5 × 5 = 25 и 6 × 6 =36, то, следовательно, 7 × 7 = 47!

Математик: Это чудовищно и совершенно неверно, так как можно строго доказать, что 7 × 7 = 49.

Физик: Наверное, это так. Но ведь 7 × 7 = 47 почти верно, и для нашей задачи это уже годится!

Конечно, это карикатура, но в основе приближенных асимптотических методов, развитых для рассмотрения сложных систем в частности в синергетике, лежит учет различия процессов роста разного временного масштаба.

В основе приближенных асимптотических методов лежит учет различия процессов роста разного временного масштаба.

Применительно к человечеству это означает, что следует различать медленное, вековое глобальное развитие, сопоставимое с собственным масштабом времени при удалении в прошлое, и быстрые процессы, связанные с конкретными историческими событиями. Эти процессы ограничены во времени и пространстве и происходят в масштабе, соизмеримом с жизнью человека с характерным временем τ ~ 45 лет. В исторических науках на это влияние масштаба времени указывал Бродель:

Историки в последнее время стали выделять это различие в образах временных структур и связей. Первые относятся к долговременным, вторые – к кратковременным сущностям [6].

Быстрые процессы хаотичны и определяются случайными факторами, что ведет к стохастике конкретной истории. Эти процессы при их описании потребуют обращения к теории случайных процессов. С другой стороны, вековой процесс роста самоподобен и детерминирован. Иными словами, на всех стадиях автомодельного процесса его природа не меняется и усредненная относительная скорость роста остается неизменной. Для этого целесообразно обращаться к логарифмической скорости роста, что лучше видно на графике, построенном на двойной логарифмической сетке, где и время, и численность населения представлены логарифмами, адекватной рассматриваемой задаче (см. рис. 9).

На этом графике хорошо видно, как происходит смена режимов самоподобного роста и как преодолевается особенность роста в начале антропогенеза при T 0= 5–4 млн лет, когда линейный рост начался с одного человека и заканчивается особенностью роста при прохождении полюса при T 1= 1995 г. Вблизи этой особенности роста окрестность полюса, на жаргоне математиков, выколота.

Таким образом, рост определяет системное развитие, где движущим фактором автомодельного роста оказываются связи глобального сетевого сообщества, охватывающие все человечество эффективным информационным полем. Автомодельность, или самоподобие, роста, представляет существенное понятие в динамике развития. В случае процессов, протекающих во времени, оно означает общую неизменность, инвариантность характера движения. Поясним сказанное примерами, взятыми для наглядности из механики.