Теория. Методология
© 2003 г.
С. П. КАПИЦА
НАСЕЛЕНИЕ ЗЕМЛИ
И ПРЕДВИДИМОЕ БУДУЩЕЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ
КАПИЦА Сергей Петрович - доктор физико-математических наук, профессор (Институт физических проблем РАН).
Цель работы состоит в количественном и междисциплинарном исследовании роста населения Земли как эволюционирующей динамической системы. Развитая феноменологическая теория, опираясь на данные демографии и методы физики, в сочетании с представлениями антропологии и социологии, экономики и истории, открывает возможность для опыта построения общей теории развития человечества и ставит ряд методологических вопросов о природе человека и роли его разума и сознания в развитии общества.
В демографии рост населения Земли обычно описывается как суммарный рост регионов или стран мира. Однако, эту же проблему можно рассматривать, исходя из представлений о росте и развитии населения нашей планеты как самоорганизующейся системы. На основе такого подхода оказалось возможным предложить математическую модель для описания мирового демографического процесса, основанную на идеях синергетики1. Такое моделирование позволяет описать рост человечества на протяжении практически всей длительности нашей истории, дать оценки времени начала развития =4—5 млн. лет тому назад и числа людей когда-либо живших =100 млрд. В рамках модели также описываются крупные периоды, выделенные историей и антропологией структуры, социально-экономические и технологические циклы роста. На основе развитых представлений сделаны выводы о предвидимом будущем, когда численность населения мира стабилизируется на уровне =10-12 миллиардов, для которых и следует обсуждать условия устойчивого развития.
В настоящее время образ все возрастающего и безудержного роста населения, если его наивно экстраполировать в будущее, приводит к тревожным прогнозам и даже апокалиптическим сценариям глобального будущего человечества. Однако, существенно то, что ныне человечество переживает демографический переход. Этот общий для всех стран исторический переворот состоит в начальном резком возрастании скорости роста популяции страны, сменяющегося затем столь же стремительным ее уменьшением, после чего население стабилизируется в своей численности. Результатом этой революции станет новый режим развития человечества. Демографический переход уже пройден так называемыми развитыми странами, и теперь, всего на 50 лет позднее, он произойдет в развивающихся странах. Переход сопровождается ростом производительных сил и перемещением значительных масс населения из сел в города, а при его завершении наступает глубокое изменение возрастного состава населения.
1 Капица С П. Феноменологическая теория роста населения Земли // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. № 1. С. 63-80; Он же. Общая теория роста населения Земли. М.: Наука, 1999.
N, млн
Т, годы
Население мира от 2000 до Р.Х. до 3000 г. Предел роста = 12 миллиардов: 1 - население мира с 2000 г. д.н.э., 2 - гиперболический рост и режим с обострением, характеризующий демографический взрыв (1), 3 - демографический переход, 4 - стабилизация населения, 5 - Древний мир, 6 -Средние века, 7 - Новая и 8 - Новейшая история. Т - чума 1348 года. ° - 2000 г. Заметим, что на полулогарифмической сетке экспоненциальный рост изображается прямой. На графике роста по мере приближения к демографическому переходу в 2000 году видно сжатие исторического времени развития.
В этом исследовании представления демографии, в первую очередь демографический переход, будут интерпретироваться с помощью понятий современной нелинейной механики и синергетики. Методы последней - науки о сложных системах - предоставляют такую возможность и могут ввести в традиционные гуманитарные области новые понятия для наук о человеке и обществе, имеющие практическое значение для политики и истории.
Население мира рассматривается как система, как единый и замкнутый объект, характеризуемый полным числом людей, и свойства которого определяются внутренними взаимодействиями. Взаимосвязанность и взаимозависимость современного человечества, обусловленная транспортными и торговыми связями, миграционными и информационными потоками, дает возможность рассматривать сегодня мир как глобальную систему. Для населения Земли как замкнутой системы не следует учитывать миграцию, вносящую свой вклад в баланс населения отдельной страны или региона, поскольку в масштабе планеты эмигрировать пока просто некуда. Биологически все люди принадлежат одному виду Homo sapiens, у них одинаковое число хромосом - 46, отличное от всех других приматов, а все расы способны к смешению и социальному обмену. Местом обитания человечества служат все удобные для этого части Земли, однако по своей численности мы превышаем сравнимых с нами по размерам и питанию животных на пять порядков - в сто тысяч раз. На протяжении последних сотен тысяч лет человек биологически мало изменился, и развитие, и самоорганизация человечества происходили в социальной сфере при сапиентации человека, обязанное его высокоразвитому мозгу и сознанию. Теперь, когда деятельность человека приобрела планетарный масштаб, со всей остротой стал вопрос о нашем влиянии на окружающую при-
роду, и именно поэтому очень существенно понять, какими факторами определяется рост числа людей на нашей планете.
Математическая модель роста населения земли
В основе модели лежит предположение об автомодельности развития, что выражается в масштабной инвариантности этого процесса, когда рост с большой точностью и на значительном отрезке времени описывается степенным законом:
.. С 200 ...
* = Т\-Т = 2025—Тмлрд. (1)
где С = 200 миллиардов - постоянная с размерностью [человек х годы], а время Т выражено в годах от н.э. Эта формула математически и физически корректно описывающая процесс самоподобного развития, следующий гиперболическому закону, рост, известный в физике как режим с обострением.
Фактор, который не учтен в (1), есть время, характеризующее жизнь человека -его репродуктивную способность и продолжительность жизни. Если ввести, как микроскопический параметр феноменологии характерное для жизни человека время т можно исключить особенность при Т1:
йИ = N = С ^ С (2)
йТ С (т 1_ т)2 (т1- Т)2 + т2
Интегрируя (2), решение (1) может быть продолжено в предвидимое будущее, за пределы особенности при Т1, которое сдвинется в прошлое на 25 лет:
С (Т1 - Т\ N = С аге^(-^т-) (3)
Значения новых постоянных, определенные с точностью нескольких процентов,
С = 172 млрд, Т1 = 2000 г, т = 45 лет и К = ^ = 62000
получаются на основе сравнения (3) с демографическими данными. Полученные асимптотические решения описывают рост человечества в течение трех эпох. Первая -наиболее продолжительная эпоха А антропогенеза, начинается с линейного роста, переходящего затем в гиперболический режим эпохи В. В эту эпоху до перехода рост пропорционален квадрату населения мира, и она завершается взрывным развитием и режимом с обострением - эпохой С демографического перехода с последующей стабилизацией населения мира. В теории основной динамической характеристикой системы становится безразмерная константа К = 62000 для численности группы людей, определяющей коллективный характер того взаимодействия, которым описывается рост на всем протяжении развития человечества.
Взаимозависимость и нелинейность сильно связанных событий и механизмов заставляет искать интегративные принципы для описания поведения системы. В феноменологическом уравнении скорость роста приравнивается выражению, определяющему развитие, которое дает меру сетевой сложности динамической системы или некое эффективное поле, действующее в системе человечества. Квадратичный рост не аддитивен и не линеен, и его нельзя применять для отдельного региона, а только для всего населения планеты.
При квадратичном росте развитие опирается на всю ранее накопленную человечеством информацию, которая играет основную роль в развитии. При обмене и распространении информации, в отличие от эквивалентного обмена в экономике происходит ее необратимое умножение. Распространение и передача путем цепной реакции ин-
формации - технологий и знаний, обычаев и культуры, религии и, наконец, науки есть то, что качественно отличает человека и человечество в эволюции. Долгое детство человека, овладение речью, обучение, образование и воспитание, когда размножение задерживается на 20, а теперь и на 30 лет для формирования личности, ума и сознания, определяют специфический для человечества способ развития и самоорганизации.
Механизм культурного наследования, с помощью которого происходит передача следующим поколениям приобретенных признаков, качественно отличает социальное наследование у человека от генетической эволюции у всего остального животного мира. Скорость гиперболического роста не зависит явно от внешних условий и определена только собственными системными характеристиками - параметрами К и т. Когда скорость прироста на протяжении поколения становится сравнимой с самой численностью населения мира, то возникает критический переход к стабилизации численности населения Земли.
Сравнение теории с данными антропологии и демографии
Эпоха В гиперболического роста охватывает палеолит, неолит и исторический период. За этот важнейший отрезок времени длительностью 1,6 миллиона лет, число людей еще раз выросло в К раз. Ко времени наступления демографического перехода при Т1 - т = 1955 г., население Земли составило уже 3 млрд., а к 2000 г. - середине демографического перехода, население достигнет 6 млрд., половину от И^ = пК2 = 12 млрд. В таблице 109 = 1 млрд. и 106 = 1 млн.
В каменном веке человечество расселилось по всему земному шару, причем во время плейстоцена происходило до пяти оледенений, а уровень мирового океана изменялся на сотню метров. При этом перекраивалась и география Земли, соединялись и вновь разъединялись материки и острова, а человек, гонимый изменениями климата занимал все новые и новые земли, когда его численность сначала медленно, но затем с нарастающей скоростью росла. В тех случаях, когда наступал длительный разрыв в популяциях, в мировом сообществе происх
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.