Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Исследование'
В статье рассмотрено понятие конкурентоспособности продукции и основные подходы к оценке конкурентоспособности товара. Проведена оценка конкурентоспо...полностью>>
'Методичні рекомендації'
Оновлення змісту освіти, структури, методів, організаційних форм навчання української мови спрямоване на створення оптимальних умов для піднесення ефе...полностью>>
'Рабочая программа'
Профессиональная деятельность юриста, независимо от того, где он работает – в суде, адвокатуре, прокуратуре либо ином государственном или общественно...полностью>>
'Документ'
В соответствии со статьей 6.2 Федерального закона от 23 августа 1996 г. № 127-ФЗ «О науке и государственной научно-технической политике», подпунктом ...полностью>>

С. П. Капица Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерк теории роста человечества. Москва 1999 Эта книга (2)

Главная > Книга
Сохрани ссылку в одной из сетей:

3.3 Гиперболический рост населения мира

Приведенные расчеты показывают, что ни линейный, ни экспоненциальный рост не могут описать развитие человечества за сколько нибудь значительное время. Демографические данные за много поколений свидетельствуют, что рост человечества хорошо укладывается только на гиперболическую кривую (см. рис. 1.1). В этом случае скорость роста пропорциональна квадрату полного числа людей. Переход к следующей степени зависимости скорости роста от числа людей, по сравнению с экспонентой, может показаться формальным шагом. Однако более глубокое рассмотрение показывает, что именно такая зависимость не только отвечает данным демографии за продолжительное время, но и обладает всеми свойствами, которым должен удовлетворять системный подход, поскольку в ней проявляется взаимодействие, охватывающее всех людей на Земле.

Рис 3.3 Гиперболический рост в линейном и логарифмическом масштабах:

A: N=100/(T1-T), B: N=104(T1-T). T1 -- особая точка обострения роста, момент, в котором население стремится к бесконечности. На шкале логарифмов T1 как 0 не отображается

Зависимость скорости роста от квадрата численности населения существенно нелинейная и не аддитивная, и потому применима только ко всему населению Земли, а не к отдельной стране или региону. Математически это выражается в том, что квадрат суммы всегда больше суммы квадратов слагаемых.

Гиперболический рост, описываемый степенной функцией, обладает еще одним существенным свойством -- такое развитие динамически самоподобно, причем его логарифмическая скорость постоянна, и на двойной логарифмической сетке такой рост изображается прямой линией (рис. 3.3). Так если население выросло в 10 раз, то и время, отсчитываемое от определенного момента, соответственно изменилось в 10 раз. Легко видеть, что линейный рост обладает этим же свойством, а экспоненциальный -- нет. В последнем случае при изменении численности в 2 раза время изменяется на время удвоения, а не в 2 раза.

Рост по гиперболе обращается в бесконечность по мере приближения к моменту расходимости -- особой точке для функции роста. Именно это соответствует наступлению демографического взрыва и отвечает, так называемому, режиму с обострением. В реальных условиях в этой области вступают в силу факторы, ограничивающие рост.

Анализ данных демографии приводит к простой формуле:

N = C/(T1-T) = 186 / (2025-T) млрд, (3.1;П.4)

где N -- число людей на Земле в момент времени T; T1 -- критическая дата от Рождества Христова; C -- постоянная с размерностью [человекогоды].

Здесь и далее в скобках с буквой П указаны номера формул в Приложении, посвященном математической теории.

Однако принятие квадратичного закона, приводящего к гиперболической кривой роста, обращающейся в бесконечность за конечное время, смущало многих исследователей. Из формулы (3.1) следует, что критическое время расходимости очень близко, и если тенденция роста, имевшая место до 1965 г., сохранится, такое время наступит в T1=2025 г. Это обстоятельство привело к тому, что некоторые (одни -- с юмором, а другие -- с ужасом!) увидели в описании демографического взрыва предвестника конца света [52].

Но указанный гиперболический рост приводит к абсурдному результату и в далеком прошлом, поскольку 20 млрд лет тому назад уже должно было бы быть 10 человек, несомненно космологов, которые могли бы наблюдать сотворение Вселенной. Очевидно, гиперболический закон роста имеет ограниченную область применения, и это то, чего от подобных степенных законов следует ожидать. Исходя из этого и следует установить границы роста числа людей по гиперболе как в прошлом, так и в будущем.

Рис. 3.4 Прохождение странами демографического перехода

1 -- Швеция, 2 -- Германия, 3 - СССР (Россия), 4 -- США, 5 -- Маврикий, 6 -- Шри-Ланка, 7 -- Коста-Рика, 8 -- Модель. Данные графиков сглажены. Ср. с рис. 10.1.

Следует предположить, что в далеком прошлом скорость роста не могла быть меньше одного человека, вернее гоминоида, за поколение или характерное время . Этого простого предположения оказалось достаточно для того, чтобы дать оценку начала процесса образования человечества 4-5 млн лет тому назад. Развитие происходит до тех пор, пока скорость роста не становится столь большой, что система больше не может развиваться в таком самоускоряющемся режиме. Фактор, который должен быть снова учтен, есть время , характеризующее жизнь человека -- его репродуктивную способность и продолжительность жизни. Этот фактор проявляется при прохождении через демографический переход -- процесс, характерный для всех популяций, который хорошо виден на примерах как развитых стран, так и развивающихся, в частности, представляющих регионы Африки, Азии и Южной Америки [73] (рис 3.4).

Существенно отметить, что скорость роста проходит именно через максимум, а не устанавливается на своем наибольшем значении. По мере того как скорость роста уменьшается, население Земли выходит на плато и стабилизируется. Hаселение мира в целом четко следует такому развитию в результате суммирования переходов в отдельных странах и регионах. При этом ограничение обязано именно пределу скорости роста, а не отсутствию ресурсов. Это будет справедливо до тех пор, пока наше воздействие на окружающую среду не приведет к глобальным по своим масштабам последствиям, которые уже в следующем приближении могут повлиять на развитие человечества.

Введенное характерное время определяется внутренней предельной способностью системы человечества и человека к росту. Эта постоянная, равная  =45 годам, определяется из анализа глобального демографического развития и дает масштаб времени, к которому следует относить процессы, происходящие в системе человечества. Характерное время "время человека" проявляется как в начале развития, ограничивая минимальную скорость роста, так и при демографическом переходе, указывая на предельную скорость роста. Значение этого времени весьма удовлетворительно отражает некоторую среднюю временную характеристику для жизни человека, хотя это число получено из обработки демографических данных как характеристика глобального демографического перехода, а не привнесено из опыта жизни, которому оно вполне отвечает, практически совпадая с современным значением среднего возраста человека.

Переход к разделу>>>1.1>>>1.2>>>1.3>>>1.4>>>1.5>>>1.6

3.4 Закон квадратичного роста

Поскольку основное развитие обязано квадратичному закону роста, имеет смысл подробнее остановиться на его природе и происхождении. Скорость квадратичного роста, приводящего к росту по гиперболе, может быть представлена в виде

N/t = N2/K2,    (3.2; П.13)

где введено время t=T/, которое измеряется в условных поколениях  =45 годам, а K= (C/)0.5 = 64000 -- безразмерная константа роста.

Это число занимает центральное место в теории роста, определяя все основные соотношения, возникающие при описании системной динамики человечества, являясь, в терминах синергетики, масштабным параметром. Следует отметить, что числами порядка K105 определяется эффективный размер группы, в которой проявляются коллективные признаки когерентного сообщества людей. Таким может быть оптимальный масштаб города или района большого города, обладающего, как правило, системной самодостаточностью. В популяционной генетике величины такого порядка определяют численность устойчиво существующего вида или популяции, занимающей определенный ареал и экологическую нишу. Иными словами, это число является масштабом сообщества, имеющего генетическую или социальную природу.

Уравнение (3.2) в каждый момент времени приравнивает скорость роста к развитию, которое является функцией состояния системы и выражается через квадрат численности всего населения. Смысл этой зависимости в том, что она определяется коллективным состоянием системы и выражается числом парных связей в системе населения мира, всей совокупностью процессов, участвующих в развитии. Так рост эффективно определяется взаимодействием, зависящим от объема знаний и информационных связей, которые играют основную роль в этом процессе.

Определенная таким образом скорость роста не зависит явно от внешних условий и определена только собственными системными характеристиками -- параметрами K и . Само системное развитие динамически самоподобно и его внутренние закономерности со временем не меняются, сохраняя автомодельность роста. Только тогда, когда прирост населения на протяжении поколения или характерного времени  становится сравнимым с самой численностью населения мира, возникает критический переход к другому закону роста и как следствие -- переход к стабилизированной численности населения Земли. В этом следует видеть внутреннюю, системную природу демографического перехода. Существенно подчеркнуть, что этот фундаметальный закон роста описывает рост человечества до перехода за все время развития при неизменных его характеристиках, которые в первом приближении не эволюционировали.

Такое кооперативное взаимодействие результативно описывает всевозможные процессы экономической, технологической, социальной, культурной и биологической природы, где скорость размножения является лишь одним из факторов роста. Закон роста следует рассматривать как феноменологическое представление способности человечества к развитию, как свойство динамической системы. Для физика такое описание системы естественно и лежит в основе многих теорий. Однако подобный подход к описанию человечества требует не только своего обоснования, но и известных усилий со стороны тех, кто мало знаком с такими общими феноменологическими методами. Некоторым они могут показаться формальными и механистичными. Это связано в первую очередь с необходимостью отказа от редукционизма, от того, чтобы все представлять в виде элементарных и конкретных причинно-следственных связей, без обращения к поведению системы в целом.

При этом важно понять как происхождение, так и ограничения системного метода с тем, чтобы верно оценить его возможности. Более того, следует отметить, что определенные в обществоведении частные, технолого-экономические или социально-культурные демографические механизмы также носят феноменологический характер. Они в большинстве случаев выделены из-за удобства изучения, когда связи со всеми другими общественно значимыми факторами ограничиваются с целью определения главных черт рассматриваемых явлений на соответствующем уровне обобщения. Такой подход принципиально ограничен при описании поведения систем, где именно взаимозависимость, нелинейность сильносвязанных событий и механизмов заставляет искать другие -- интегративные -- принципы для описания поведения в течение длительного времени и на больших территориях.

Переход к разделу>>>1.1>>>1.2>>>1.3>>>1.4>>>1.5>>>1.6

3.5 Информационная природа роста

Отмеченный кооперативный закон роста в значительной мере является прямым выражением информационной природы развития. Распространение и передача из поколения в поколение информации -- знаний и технологий, обычаев и культуры, религии и, наконец, представлений науки -- есть то, что качественно отличает человека и человечество в своем развитии от животного мира [36, 41, 44].

В течение долгого детства, когда при овладении речью, обучении, образовании и социальном воспитании каждый ребенок учится быть человеком, определяется единственный, специфический для человечества способ развития и последующей самоорганизации. При этом информация передается во времени вертикально от поколения к поколению, путем социального наследования, и горизонтально -- в пространстве информационного взаимодействия. Физическим образом информационного обмена может быть поле, информационное поле знаний, охватывающее все человечество, которое служит мощным объединяющим фактором и связано с понятием сознания. Так коллективный опыт служит основой роста, обязанного информационному взаимодействию всех людей во всей Ойкумене -- территории проживания человечества -- и математически выраженного в виде зависимости от квадрата численности всего населения Земли.

Такая зависимость возникает потому, что при обмене и распространении информации происходит умножение числа ее носителей в результате разветвленной цепной реакции. Обмен и распространение информации отличаются от эквивалентного обмена ценностями, когда, например, при обмене невесты на стадо баранов общее число объектов обмена сохраняется. Разница удачно выражена в анекдоте о том, как хорошо обмениваться идеями: при этом каждый приобретает по идее, ничего не теряя. Очевидно, что распространение информации необратимо -- <слово не воробей, вылетит не поймаешь!> В то время как обмен товарами принципиально обратим.

Сейчас принято выделять информационную составляющую современной цивилизации. Но следует подчеркнуть, что человечество всегда было информационным обществом. Иначе трудно понять природу квадратичного роста, так отличающего человека от всех остальных животных. Именно благодаря информации уже очень давно, с самого начала появления человека, шел непрерывный процесс сапиентации -- развития способности к созданию, накоплению, передаче и использованию информации. Так что информационное общество появилось не после компьютеров и Гутенберга, иероглифов и языка, а на самой заре человечества, миллион лет тому назад. А Интернет и мультимедиа -- только последний эпизод в этой долгой истории, когда тысячи лет караваны и купцы, базарная площадь и деревенский колодец, мастера и монахи, барды и старцы, сидящие у семейного очага, служили той же цели -- передаче культуры, знаний и размножению информации.

Рис. 3.5 Рост населения мира на всем протяжении развития человечества:  = ln t', указывающее на логарифмическую цикличность роста (см. П. 41), - - - - показана зависимость (3.1), о -- настоящее время (см. рис. 4.2 и 4.5)

Поразительным свидетельством единства человеческого рода является наскальная живопись первобытного человека. Для автора незабываемым впечатлением было посещение знаменитой пещеры Альт Амиpа на севере Испании. Здесь нельзя не привлечь внимание к недавно открытой пещере Шове на юге Франции, где наиболее древние рисунки появились не менее 30 000 лет тому назад. Они и сегодня поражают нас выразительностью и точностью изображения давно исчезнувших зверей [45]. Обpазы и знаки, созданные для передачи современникам, дошли и до нас, подтверждая информационную составляющую природы человеческого бытия и культуры. Так прослеживается связь с эпохой палеолита, появлением шаманов и первых политеистических дорелигиозных представлений о мире зверей и охотников, сохранившихся и до нашего времени [46].

Рост человечества, описываемый математической моделью на всем пути его развития, показан в двойном логарифмическом масштабе на рис. 3.5. По оси ординат отложена численность N, начиная с одного человека. Подчеpкнем, что число людей -- величина существенно положительная. По оси абсцисс отложено время T в годах, отсчитываемое от T1=2005 г. Здесь возникает характерная трудность: поскольку время может быть и отрицательным, то ноль на этом графике исключен, и время, точнее его логарифм, для отрицательных значений откладывается влево, а для положительных значений -- вправо. Удаление нуля и его окрестности соответствует тому, как в модели исключается особенность роста при демографическом взрыве и pегуляpизуется режим обострения при прохождении области перехода.

Таким образом все развитие человечества можно разбить на три эпохи: A -- эпоха раннего антропогенеза длительностью 3 млн лет, эпоха it B -- взрывного развития, продолжающегося 1,6 млн лет, и начавшаяся ныне эпоха C -- стабилизации населения мира. На графике приведены оценки населения мира, данные разными авторами, обобщенные Бирабеном [59] и Коэном [121] (см. табл. 4.1), и оценка 105, данная Коппенсом.

Логаpифмическое отображение наглядно показывает сжатие времени по мере приближения к T1, где хорошо видна периодичность демографических циклов, которая рассмотрена ниже, в пятой главе. Пеpиоды, отмеченные целочисленными значениями , соответствуют основанию натуральных логарифмов e, но весь график построен на сетке десятичных логарифмов.

Hа графике выражению (31) и гиперболическому росту в течение эпохи B соответствует прямая, которая в очень далеком прошлом -- 20 млрд лет тому назад -- отсекает точку, отвечающую 10 космологам, а на оси ординат -- значение постоянной C. Следует обратить внимание на то, что начальная эпоха A и эпоха C демографического перехода имеют одинаковый вид, следующий из динамической сопряженности времени и численности. Однако эпоха A длилась 3 млн лет, а демографический переход в начале эпохи C -- меньше 100 лет.

На графике все степенные законы -- законы автомодельного развития -- описываются прямыми линиями, что указывает на постоянство логарифмической относительной скорости роста, поскольку все точки на прямой не выделены одна относительно другой. Этим демонстрируется инвариантность автомодельного роста как постоянство обобщенной скорости при самоподобном процессе развития. Двойное логарифмическое представление роста численности человечества не только удобно, но и соответствует динамическим свойствам глобальной демографической системы, развитию и периодизации всей истории человечества. Соответствие наглядных математических образов отвечает физическим системным характеристикам населения Земли и указывает на полноту и непротиворечивость такого описания.

Все сделанные предположения и полученные результаты позволяют прийти к утверждению о единстве развития человечества как целого и рассматривать его как некую мировую структуру, глобальный суперорганизм, охваченный общим информационным взаимодействием. Это утверждение возникает как существенный вывод из всей рассматриваемой концепции.

В заключение заметим, что, обращаясь к данным демографии, антропологии и истории, автор придерживался общепринятых представлений и моноцентрической гипотезы о происхождении человека.

Переход к разделу>>>1.1>>>1.2>>>1.3>>>1.4>>>1.5>>>1.6

3.6 Pезюме результатов математических расчетов

Результаты расчетов выражаются через основную константу роста K=64 000 и эффективную длительность жизни поколения  =45 года (П.8), принятую в модели за естественную единицу времени в расчетах. Константа роста K служит как масштабным множителем для коллектива людей, так и постоянной, определяющей все основные соотношения в модели. Подробности всех расчетов приведены в Приложении.

Все расчеты сделаны с той точностью, которая определяется исходными данными и приближениями самой теории. Во всяком случае, автор избегает того превышения точности, с которым представлены большинство данных демографии.

Самая ранняя и наиболее продолжительная эпоха линейного роста A началась

T0 = T1 - 0.5K = 4,5 млн лет тому назад    (3.3; П.20)

и ее длительность можно оценить

TA=K =2,9 млн лет. (3.4)

К концу эпохи A население достигнет

NA,B=K tg1=100 000 чел. (3.5)

Следующая, эпоха гиперболического роста B, продолжается (0,5-1)K =4,5-2,9=1,6 млн лет (3.6)

и заканчивается за  =45 лет до критической даты T1=2005 г. в 1960 г. при населении мира, равным 0,25K2=3,22 млрд.

В течение эпохи B скорость роста пропорциональна квадрату общего числа людей N, населяющих Землю

(3.7; П.15)

что приводит к гиперболическому росту

N=K2/(T1-T) = 186.109/(2025-Т). (3.8; П.4)

Демографический переход занимает 2 =90 лет и заканчивается соответственно в T1+ =2050 г. С демографического перехода начинается эпоха C -- переход к стабилизированному пределу, зависящему только от значения K:

N=K2 = 13 млрд. (3.9; П.18)

В критическом 2005 г. население мира достигнет половины предельной величины N1=0,5K2=6,5 млрд, а скорость роста населения достигнет максимума

(3.10)

что соответствует относительной скорости роста

. (3.11; П.11)

За время демографического перехода население увеличивается в M=3 раза, где M -- демографический мультипликатор Шене (П.43). В течение всего времени роста от T0=4,5 млн лет тому назад до T1=2005 г. на Земле прожило

P0.1 = 2K2 lnK = 90 млрд чел. (3.12; П.21)

На протяжении каменного века и исторической эпохи -- эпохи B -- отмечается ln K = 11 демографических циклов. В течение каждого цикла прожило соответственно

P = 2K2 = 8,2 млрд чел., (3.13; П.40)

а длительность цикла сокращалась от K/e = 1 млн лет в начале до  = 45 лет в конце эпохи B. Таким образом, масштаб исторического времени растягивается пропорционально древности, и мгновенное экспоненциальное время роста Te (эффективное время изменений) в период квадратичного роста равно

Te = T1 - T ,  (3.14; П.38)

время удвоения T2 = 0,7Te, а относительный рост составит

    (3.15)

Неолит приходится на середину логарифмической шкалы времени

   (3.16; П.20)

и к этому моменту прожила половина всех людей, когда-либо живших.

Перечисленные формулы показывают, как много цифр, характеризующих развитие человечества, можно извлечь с помощью всего лишь одной константы K и постоянной времени  , входящих в модель.

Глава 4.

Модель и данные антропологии и демографии

4.1 Модель и данные палеодемографии
4.2 Модель в историческое время
4.3 Число людей когда либо живших на земле
4.4 Сравнение модели с прогнозом демографии

В сложных вопросах здравому смыслу
следует руководствоваться результатами вычислений ;
формулы не раскрывают оттенков,
но с ними легче работать.
Борель

В главе сравнение результатов моделирования позволяет ввести в оборот представления антропологии, данные палеодемографии и современной демографии. Таким образом уточнятся основные положения теории и то, с какими данными соотносятся развитые представления, что приведет к сравнению результатов расчетов с прогнозами демографии по росту населения мира в предвидимом будущем.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. С. П. Капица Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерк теории роста человечества. Москва 1999 Эта книга (1)

    Книга
    1.1 Постановка проблемы1.2 Статистическая природа проблемы1.3 От качественного к количественному анализу1.4 Демографический взрыв и переход1.5 Методы демографии1.
  2. Глобальными и региональными процессами социального и экономического развития прогнозно-аналитический центр глобальная демография

    Закон
    Проблемы народонаселения, демографические характеристики ушедших эпох и их тенденции на будущее — это вопросы, которые не могут не волновать современных людей, не разучившихся размышлять над судьбой мира и региональных цивилизаций,
  3. Глобализации

    Документ
    Замысел этой книги рождался довольно-таки извилистым путем. Началось все с того, что однажды в телефонном разговоре приятель рассказал мне о книге двух редакторов «Шпигеля»1, из которой вытекает очевидность возврата «асоциального»
  4. │ Christof Gunzi H. Struktur und existenz. Гюнцль Кристофер Структура и Экзистенция

    Документ
    doc │ Michael A.De Budyon - Гитлер и Христос.txt │ Michael A.De Budyon. Гитлер и Христос.htm │ Pavla Jonssonov - Gender and Culture.doc │ Tragedy, Satyr-Play, and Telling Silence in Nietzsche's Thought of Eternal Recurrence.
  5. Прошлое на службе будущего (к вопросу о возможности прогнозирования на основе исторического опыта)

    Документ
    Подход к данной проблеме начинается с сакраментального вопроса: учит ли чему-нибудь история? На этот счет было и остается много сомнений. Нам же представляется, что в современных условиях, особенно российских, пустое занятие взирать

Другие похожие документы..