Анатолий Васильевич Молчанов
Население Земли как растущая иерархическая сеть
Ошибочность демографического императива Капицы как причинного закона
Представление о том, что зависимость показателей глобального развития от численности отражает непричинную связь – кажется вполне разумным. Численность населения мира, несомненно, важнейший показатель развития, но трудно себе представить, чтобы она сама по себе в причинно-следственном смысле, как некое «растущее количество», была способна вызывать экономический, технологический рост и вообще какое-либо развитие.
В физикалистской теории Капицы численность населения Земли – это один из целого ряда показателей, характеризующих состояния демографической системы. Причем характеризующих ее в том же самом смысле, в каком температура, концентрация и давление характеризуют состояние термодинамической системы.
При этом численность считается главным показателем и ее рост, подобно росту температуры в термодинамической системе, объявляется причиной роста в режиме с обострением всех других показателей глобального развития.
А когда с системой в результате такого неограниченного (в теории) роста этих показателей на ограниченном промежутке времени происходят неизбежные качественные изменения, то наступает фазовый или демографический переход. В этом суть демографического императива Капицы.
Согласно нашей гипотезе, численность населения мира в эпоху гиперболического роста также самый главный показатель развития[198]. Но это именно показатель, а не движущая сила этого развития и связь его с другими показателями не причинно-следственная, а функциональная, сопутствующая.
Во второй половине ХХ века при жизни одного поколения численность населения мира удвоилась. Росла она в основном за счет стран Азии, Африки и Латинской Америки. А не за счет стран Европы и Северной Америки, уже прошедших переход или находящихся в его процессе.
Взрывной рост численности населения мира в этих странах, лидерах цивилизации, ощущался слабо или вообще никак не ощущался, но именно их развитие потребовало львиную долю прироста мирового энергопотребления, именно они обеспечили основной прирост мирового ВВП и т. д. Так что сама по себе растущая численность населения планеты, очевидно, не может вызывать рост показателей глобального развития[202].
Кроме того, не следует забывать, что принцип демографического императива Капицы работает лишь в эпоху гиперболического роста. Во время глобального демографического перехода, длительность которого ничтожно мала в сравнении с эпохой роста, и в эпоху за переходом – действие императива «голого количества» по непонятным причинам заканчивается.
На вопрос, почему это так? – Демографическая теория Капицы ответа не дает. Объяснять такое положение дел вступлением Мир-системы в какой-то непонятный «фазовый» переход, как это делает С.П. Капица, представляется совершенно бессмысленным. Для такого физикализма нет никаких оснований.
Более того, вряд ли растущая численность могла быть даже причиной роста собственной скорости. Возьмем, например, связь между числом всех живущих и годовым мировым энергопотреблением N<—>ΔЕ. Ее нельзя, очевидно, считать простой причинно-следственной связью. «Все человечество в целом» слишком сложная система, и такой подход представляется ущербным.
Действительно, обе эти величины: энергопотребление и численность зависят от множества самых разнообразных причин. И при анализе этих причин бывает непонятно даже, что является причиной, а что следствием. Более того, временами то и другое меняются местами, т. е. бывает неясно, то ли рост численности вызывает рост энергопотребления, то ли растущее энергопотребление влияет на рост численности.
Такая симметрия связи во времени, когда одно из событий не предшествует другому, ее обратимость, т. е. возможность перестановки переменных местами, говорит о том, что связь эта сопутствующая. Аналогичные выводы можно сделать и для других показателей глобального развития.
Иначе говоря, по нашему мнению, и здесь мы расходимся с С.П. Капицей, для которого зависимости показателей глобального развития от численности на рис. 1 предыдущего параграфа – это причинные, опосредованные законы, растущая численность человечества сама по себе не может считаться причиной роста и развития.
На наш взгляд, существует неоткрытый и поныне причинный закон, определяющий не только гиперболический рост численности населения Земли, но и синхронный гиперболический рост ряда других показателей глобального развития. Именно он и порождает пакет функциональных законов на рис. 1.
* * *
Связь между мировым естественным приростом и численностью ΔN<—>N отличается от связи других показателей развития с численностью тем, что численность полностью определяется естественным приростом или скоростью своего роста. Действительно, чтобы найти ее значение в каждый текущий момент времени достаточно сложить приросты за предыдущие годы или проинтегрировать скорость роста по времени.
Т. е. численность N(t) является «накопленной во времени» переменной и полностью определяется в причинно-следственном смысле суммой естественных приростов за все время роста. Чего не скажешь о самом годовом естественном приросте ΔN, который в случае многопричинного роста зависит не только от текущей численности N, но и от множества других факторов.
Если считать связь ΔN<—>N в соответствии с принципом демографического императива Капицы причинной «в обоих направлениях» (ΔN—>N, N—>ΔN), то она представляет собой нелинейную положительную обратную связь (НПОС) и полностью определяет демографический рост, который является в таком случае автокаталитическим, самоускоряющимся процессом. Однако связь ΔN<—>N, так же как зависимость между численностью населения Земли и ежегодным мировым энергопотреблением ΔЕ<—>N, может и не быть причинно-следственной.
Логика здесь хотя и несколько иная, но в целом похожая. Значение мирового естественного прироста в каждый момент времени есть величина случайная, зависящая от множества причин. (Мировой естественный прирост есть сумма приростов стран, народов… т. е. подсистем Мир-системы, в сумме составляющих систему «все человечество в целом».) Это множество причин прироста включает подмножество, непосредственно связанное с численностью населения мира.
Оно и задает причинную связь N→ΔN (численность→прирост). С другой стороны, численность населения Земли целиком и полностью определяется динамикой изменения глобального естественного прироста во времени. Т. е. причинная связь ΔN→N существует по определению.
Учитывая сложность связи ΔN<—>N, возможно даже, ее непознаваемость, ее симметрию во времени разумно предположить, что она не является причинно-следственной. Тем более, что такие же точно выводы можно сделать и для других показателей глобального развития таких, например, как мировое энергопотребление и мировой энергопотенциал ΔЕ<—>Е.
Здесь может быть такое возражение. Если считать связь ΔN<—>N причинно-следственной, то все остальные зависимости на рис. 1 предыдущего параграфа, как мы уже отмечали ранее, могут быть выведены из принципа демографического императива Капицы. Однако такой подход требует слишком много допущений, принять которые не представляется возможным:
Во-первых, постулируется закон квадратичного роста (1) как причинный закон, во что поверить, как мы покажем далее, – совершенно невозможно.
Во-вторых, сам принцип демографического императива в своем количественном выражении – это уже отдельный постулат. Причем постулируется именно квадратичная зависимость дифференциальных показателей глобального развития от численности; почему это так – непонятно.
В-третьих, в соответствии с принципом демографического императива Капицы, связи между показателями глобального развития и численностью должны быть причинно-следственными. Иначе какой же это императив! (Если подразумевать под демографическим императивом функциональную непричинную связь между численностью и важнейшими показателями глобального развития, то такому императиву будет равносилен, например, энергетический императив. Почему тогда именно численность, а не энергопотребление считается в теории Капицы ведущей переменной?)
Гораздо проще отказаться от представления о демографическом императиве, заменив его гипотезой синхронного гиперболического роста основных показателей глобального развития. Такой подход эстетически более привлекателен и прекрасно согласуется со всеми имеющимися данными.
* * *
Каков же итог? Принцип демографического императива Капицы в его первом варианте: рост численности населения мира в эпоху гиперболического роста не зависел ни от каких ресурсов и (причинно) определялся только самой численностью является ошибочным, поскольку закон квадратичного роста выражает функциональную, непричинную связь.
Принцип демографического императива в его втором, более сильном варианте говорит о том, что рост показателей глобального развития в эпоху гиперболического роста не зависел в первом приближении ни от каких ресурсов, а (причинно) определялся только растущей численностью населения Земли.
Но и в таком виде он также представляется ошибочным, поскольку все связи между показателями глобального развития и численностью на рис. 1 предыдущего параграфа являются сопутствующими, а не причинно-следственными, как того требует принцип Капицы.
Следствия гипотезы синхронного гиперболического роста основных показателей глобального развития
Отказ от демографического императива Капицы как причинного закона позволяет по-новому взглянуть на явление мирового демографического перехода. О чем говорит принцип демографического императива? О том, что существует ведущая переменная – численность населения Земли, которая «задает тон», т. е. воздействует на все важнейшие показатели развития, и воздействие это носит причинно-следственный характер.
При таком подходе глобальный демографический переход как явление сложное, многофакторное, затрагивающее все сферы общественной жизни предстает, прежде всего, как кризис мировой демографической системы, неспособной продолжать дальнейший гиперболический рост. Все же остальные явления, происходящие в процессе перехода: социальные, экономические, политические – всего лишь следствия демографического кризиса.
Если же исходить из гипотезы синхронного, согласованного гиперболического роста показателей глобального развития, то такая же метаморфоза синхронно и в известной степени независимо происходит не только с численностью населения мира, но также и с другими важными показателями глобального развития: мировым энергопотреблением, количеством изобретений и открытий, показателями характеризующими темпы экономического роста и научно-технического прогресса.
Связи которых с численностью и между собой по причине их сложности нельзя описывать на языке простых причинно-следственных отношений. В результате этих синхронных, согласованных процессов в двадцатых – тридцатых годах XXI столетия должно произойти событие, по масштабам превосходящее неолитическую революцию, в результате которой стартовал взрывной гиперболический рост населения мира. Это событие называют по-разному: демографической сингулярностью, исторической сингулярностью, технологической сингулярностью, сингулярной точкой эволюции.
Поскольку все показатели глобального развития на рис. 1 зависят от времени гиперболически, каждый из них имеет свою точку сингулярности. Все эти точки, как мы уже отмечали ранее, не выходят за пределы «переходного периода» (2025 ± 20 гг.), во время которого и произойдет коренная ломка всех установившихся в течение тысячелетий законов развития.
Закончится эпоха экспоненциального роста (экспонента в конце роста, возможно, трансформируется в гиперболу) показателей технологического прогресса в области микроэлектроники по закону Мура, и компьютерные системы приобретут максимально возможную вычислительную мощность.
Удивительно, что момент этой так называемой технологической сингулярности также попадает в данный интервал. В этот же интервал вписывается и так называемая историческая сингулярность, сингулярность Дьяконова – Капицы, – предельная точка, к которой сходятся сокращающиеся по закону прогрессии циклы исторического развития.
Поэтому глобальный демографический переход это не только демографический феномен, не только смена способов воспроизводства и состава населения мира, но также и множество других кризисных явлений, лежащих в самых разных областях человеческой деятельности, где также произойдут кардинальные изменения.
Вряд ли можно считать правильным даже само название «демографический переход» для того краткого по историческим меркам периода мировой истории, длящегося менее ста лет, который разворачивается на наших глазах.
Действительно, во время демографического перехода прекращается рост не только численности населения мира, но также и целого ряда других важных показателей глобального развития. В момент его завершения начнет работать программа, обеспечивающая гомеостаз всех этих показателей, включающая гомеостаз мировой демографической системы.
Так что время перемен, которое ныне переживает человечество, правильнее было бы назвать, например, переходом к эпохе гомеостатического по одним и экстенсивного, поступательного (не циклического) по другим показателям бескризисного развития.
* * *
Еще одним следствием гипотезы синхронного гиперболического роста является устойчивость развития системы «все человечество в целом» по всем важным показателям глобального развития. Действительно, поскольку каждый из этих показателей в эпоху гиперболического роста рос так же, как численность, по закону квадратичного роста (пусть даже закон этот и не причинный), то развитие, эволюция и прогресс происходили независимо ни от каких ресурсов и вопреки возможным и даже реальным катастрофам.
Сам факт наличия этих функциональных, непричинных законов предполагает существование главной движущей силы эволюции, целеполагающей программы, единого причинного закона, благодаря которому и проявилось все это множество устойчивых сопутствующих связей. Такой устойчивостью роста обладает эмбрион, когда все стадии его развития реализуются в обязательном порядке независимо (в пределах допустимого) от окружающих условий и начального состояния.
Эмбриональное развитие, а затем и рост организма после рождения вплоть до достижения зрелости происходит в соответствии с пакетом инструкций, заложенных в его генотип. При этом реализуются различные программы, стартующие в строго определенные моменты времени; точность ограничена неким пороговым значением, превысив которое можно необратимо потерять в развитии.
Растущая численность делящихся клеток от стволовых до специализированных и есть главный показатель развития уже только потому, что ее легко связать с возрастом каждого растущего организма. Но численность эта не есть причина всех тех свойств, которые организм приобретает в процессе роста от зачатия до вступления в половую зрелость.
Иначе говоря, связь показателей развития растущего организма с числом его клеток или с возрастом – связь непричинная, сопутствующая, а истинная причина роста и развития заключена в пакете изначально заложенных в этот организм генетических программ. То же самое можно сказать и о связи, существующей между численностью населения мира в период гиперболического роста и показателями глобального развития.
* * *
Свойство живого, заключающееся в его жизнестойкости, называется эквифинальностью. Термин возник в эмбриологии и означает, по определению, способность развивающейся системы достигать финальных состояний независимо от начальных условий и состояния среды.
Основоположник системного подхода Людвиг Берталанфи называл живые системы эквифинальными именно в связи с их способностью достигать одинакового результата независимо (в пределах допустимого) от начальных условий.
Об устойчивости роста и развития человечества, подчиненного демографическому императиву, пишет С.П. Капица (по нашему мнению, речь здесь идет об эквифинальности роста и развития человечества как системы):
«В прошлом менялся климат, поднимался и опускался на сотню метров уровень океана, наступали ледники, мигрировали народы и исчезали культуры, цивилизации, но развитие было неуклонным, подчиняясь демографическому императиву. Сегодня нам скажут, что человечеству грозит перенаселение и страшный мор, супеp-спид, моральный и финансовый кризисы общества или, наконец, в Землю попадет астероид, как это, по-видимому, и было 65 млн лет тому назад. Hе отрицая таких апокалипсических сценариев, можно лишь напомнить, что с ними человечество жило со времени появления мировых религий и эсхатологических учений.
Более того, распространение таких взглядов усиливается в эпохи кризиса и перемен, обобщая на судьбы человечества бренность жизни человека, стоящего перед неизбежностью собственной смерти. Сегодня наука с большим основанием не только обсуждает эти вызовы, но и отвечает на них, предлагая в каждом случае выход из таких тупиков. Даже астероид можно, при мобилизации должных ресурсов, отвести от Земли. Поэтому в наше время стремительных перемен следует расширить горизонт видения и, обращаясь к явлениям прошлого, с разных сторон охватить глобальный процесс роста человечества на уровне опыта обобщенного подхода, предоставляемого историей, демографией и развитой феноменологической теорией» [1].
Парадоксальная устойчивость роста численности населения Земли – это устойчивость роста всего лишь одного из целого ряда подобных показателей глобального развития, которые росли гиперболически и синхронно с главной переменной.
При этом демографическая и социальная система «все человечество в целом» растет и развивается как единый организм так, как если бы она имела управляющую систему, обеспечивающую ее гомеорезис (гомеорезис – это динамический гомеостазис, т. е. поддержка устойчивости, надежности динамического процесса) и продвигающую человечество к какой-то неведомой цели.
Во всяком случае, независимость развития от ресурсов и вообще от любых внешних условий, т. е. его эквифинальность, является важнейшим аргументом, свидетельствующим против любых катастрофических сценариев развития цивилизации на ближайшие десятилетия.
Писатель футуролог Алексей Турчин в книге «Война и еще 25 сценариев конца света» описывает множество рисков, которые, по его мнению, могут погубить человечество. При этом катастрофизм Турчина носит ярко выраженный физикалистский характер:
«В основе большинства сценариев глобальной катастрофы лежит «цепная реакция» – иначе говоря, самоусиливающиеся процессы с нерегулируемой положительной обратной связью. Цепная реакция позволяет с помощью малых воздействий прийти к мощным изменениям: достаточно создать условия для возникновения самоусиливающегося процесса».
Примером неработающей положительной обратной связи может служить феномен неизменности среднегодовой температуры поверхности Земли в течение сотен миллионов лет. На это обращает внимание венгерский физик теоретик Г. Маркс:
«Температура поверхности Земли определяется тремя факторами – потоком солнечной энергии, отражательной способностью Земли (альбедо) и пропусканием земной атмосферы. Малейшее понижение среднегодовой температуры ведет к увеличению снежного покрова и, как следствие, к понижению альбедо, что ведет к дальнейшему ее понижению. Повышение же температуры приводит к увеличению содержания углекислого газа и водяных паров в атмосфере, что вследствие парникового эффекта еще более ее повышает. Т. е. в обоих случаях имеется самоусиливающийся процесс с положительной обратной связью.
При этом Г. Маркс особо подчеркивает тот факт, что все три фактора от которых зависит температура, меняются со временем, причем различным образом, т. е. положительная обратная связь является стохастической, нерегулируемой (Для гомеостаза необходим непрерывный мониторинг.) Тем не менее температура на поверхности Земли в течение четырех миллиардов лет сохраняется с точностью до 10 %. В условиях положительной обратной связи это требует механизма внешней регулировки. Как же она осуществляется?
Баланс температуры зависит от пропускания атмосферы, которое определяется ее химическим составом, регулируя который можно стабилизировать температуру. При этом состав атмосферы не может меняться произвольным образом, т. к. для поддержания жизни нужен вполне определенный состав. В современной атмосфере Земли, химический состав поддерживается очень точно. Г. Маркс приводит такой пример. Концентрация кислорода в наше время составляет 21 %, если бы она была ниже на 10 %, то не горела бы даже сухая древесина. (При этом не будем забывать какое огромное значение имел огонь для эволюции человека в прошлом и процессы горения без которых не обходится большая часть энергодобывающих технологий в наше время.) Если бы концентрация кислорода была всего на 25 % больше, то горели бы даже сырая трава и лес под дождем, т. е. биосфера вообще не смогла бы существовать.
Но проблема даже не в том, как установилось подобное сочетание параметров (что совершенно непонятно и удивительно), а в том как оно поддерживается в течение сотен миллионов лет. Ведь кислород постоянно воспроизводится в земной атмосфере в процессе фотосинтеза и выводится из нее вследствие процессов горения, дыхания и выветривания. При этом каждую тысячу лет атмосферный кислород полностью обновляется. Какой механизм обеспечивает постоянство концентрации кислорода? Маркс замечает в связи с этим, что термическая и химическая стабильность земной атмосферы скорее похожа на чудо, чем на необходимость.
И вот теперь самое главное – во всех этих рассуждениях не принимался во внимание фактор жизни. По мысли Маргулис и Лавлока именно жизнь выполняет роль регулирующего механизма. Она сама регулирует химический состав и температуру нижних слоев атмосферы. Жизнедеятельность биоты, т. е. всех организмов растительного и животного происхождения, с одной стороны, зависит от состояния биосферы, а, с другой стороны, воздействует на все химические и физические процессы в окружающей среде и, в частности, на процентное содержание атмосферных газов, регулирующих температуру Земли. Например, потепление ведет к росту биомассы, для которой необходим углекислый газ. Снижение процентного содержания углекислоты в атмосфере ведет к уменьшению парникового эффекта и к похолоданию. Существует множество таких регулирующих обратных связей, многие из них не изучены, о некоторых мы даже не подозреваем, причем все они изменяются с течением времени» [22].
Согласно концепции Геи Лавлока, гомеостаз биосферы обеспечивался во все времена эквифинальностью процесса ее эволюции. Эквифинальность здесь означает способность динамической регулирующей системы использовать множество существующих и меняющихся связей в биосфере для обеспечения постоянства среднегодовой температуры и других важных управляемых переменных гомеостаза.
Именно благодаря гомеостазу на планете образовалась жизнь, стала возможной ее эволюция в течение миллиардов лет пока, наконец, не появился человек, появился и всего за несколько тысяч лет социального развития создал ноосферу.
Ноосфера – это результат эволюции биосферы, последняя и высшая ступень в ее развитии. После демографического перехода, происходящего благодаря множеству до конца не изученных причин, «выйдет на полку», стабилизируется (предположительно, в рамках гипотезы) ряд важных показателей глобального развития.
Дальнейшая эволюция станет новым витком спирали, когда будет сохраняться уже гомеостаз ноосферы – высшей стадии развития биосферы; сохраняться благодаря множеству возникающих и исчезающих регулирующих связей самой разнообразной природы. Процесс будет длиться тысячи лет до тех пор, пока в недрах эволюционирующего человечества не возникнет новый вид, средой обитания которого будет уже вся Солнечная система.
