Основные положения и модели теории самоорганизации И.Р.Пригожина. Использование их в экономике

 

Таблица 4

 

Динамика населения мира. (ООН, 1997 г.) 

 

 

Данные таблицы наглядно иллюстрируют и характеризуют быстрые темпы роста численности населения, дан прогноз на будущее. Здесь в полной мере отражены демографические показатели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биография ученого-экономиста С.П.Капицы

Прежде чем рассмотреть  синергетическую модель С.П.Капицы “Народонаселение Земли”, следует ознакомиться с биографией, научной деятельностью этого человека.

Сергей Петрович Капица (14 февраля 1928, Кембридж) — российский и советский учёный, телеведущий. Сергей Петрович Капица родился 14 февраля 1928 года в Кембридже (Великобритания). Принадлежит к династии русских учёных, сын лауреата Нобелевской премии П. Л. Капицы, внук А. Н. Крылова, русского математика и кораблестроителя, и внучатый племянник известного французского биохимика В. Н. Анри (Крылова), (старший брат А. П. Капицы. В 1935 году семья Капицы переезжает в СССР, и с этого времени Капица живёт в Москве. Учился в Московском авиационном институте. Свою научную деятельность начал в 1949 году. Работал в таких областях физики, как сверхзвуковая аэродинамика, земной магнетизм, прикладная электродинамика, физика элементарных частиц. С 1956 года Сергей Капица преподавал в Московском физико-техническом институте (МФТИ). В 1961 году стал доктором физико-математических наук. В 1965 году в этом же институте получил звание профессора. С 1965 года по 1998 года на кафедре физики преподавал общую физику студентам первых трёх курсов.В 1973 году Капица опубликовал книгу «Жизнь науки». Книга послужила предпосылкой к появлению телепередачи «Очевидное — невероятное». В том же году начал вести эту телепередачу, которая до сих показывается по телевидению. Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физических проблем им. П. Л. Капицы, профессор, автор 4 книг, десятков статей, 14 изобретений и 1 открытия. Создатель феноменологической математической модели гиперболического роста численности населения Земли. Президент Евразийского физического общества, член Европейской академии наук, член Совета при Президенте РФ по культуре и искусству. Член Римского клуба, президент междисциплинарного дискуссионного клуба “Никитский клуб учёных и предпринимателей России”, член Манчестерского литературного и философского общества. Лауреат премии Калинги (ЮНЕСКО), лауреат Государственной премии СССР (за организацию телепередачи «Очевидное — невероятное»; 1980), лауреат премии РАН за популяризацию науки. Заместитель председателя Российского Пагуошского комитета при Президиуме РАН с 1987 года, участник Пагуошского движения учёных с 1977 года, член  Пагуошского совета в 1987—1997 годах.

Вклад этого  известного ученого в научную  деятельность велик, ведь его работы и по сей день остаются в  центре внимания, вызывают интерес со стороны  других научных деятелей.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные положения  теории С.П.Капицы

Население мира –  глобальная система

Возможность рассмотрения населения  мира как системы, как единого  и целостного объекта, традиционно  отрицалась в демографии. Демографы  в народонаселении мира видели только сумму населения всех стран, не имеющую  смысла объективной динамической характеристики. Но в настоящее время,  можно утверждать, что наш Мир – целая динамическая система. И этому есть свои доказательства.

 Система – совокупность  элементов, которые образуют целое, имеющих взаимосвязь. В последние годы во многих социальных науках все шире стал применяться системный подход, в рамках которого человечество рассматривается как "целеустремленная самоуправляющая система". Ключевым понятием для системы является взаимодействие. Именно взаимосвязанность и взаимозависимость современного мира, обусловленные транспортными и торговыми связями, миграционными и информационными потоками, объединяют всех в единое целое и дают неоспоримые возможности рассматривать сегодня мир как глобальную систему. При обращении к понятию системы следует различать замкнутые системы, изолированные от внешних воздействий (например, Солнечную систему), и открытые, в которые извне поступают энергия, вещество и информация, участвующие во взаимодействиях внутри системы. Открытой является рассматриваемая нами система. Для открытых систем характерно то, что их состояние существенно не равновесно в отличие от замкнутых систем. Поэтому для развивающихся, в том числе путем самоорганизации, неравновесных систем рассматривается их эволюция в зависимости от времени. Так, для открытых систем в определенный момент времени характерны переходы в новое состояние. Таким образом, демографический переход в системе человечества следует трактовать именно как неравновесный фазовый переход. Благодаря статистическим данным, возможно определить главную переменную для человечества – численность населения мира. Таким образом, исследование и моделирование развития человечества основано на введении понятия демографической системы.

 

 

 

 

Связь синергетики  и модели С.П.Капицы

Труд С.П.Капицы основан  на принципах синергетики и  модель носит название синергетической. Поэтому невольно возникает вопрос: “Какую  же роль играет синергетика в данной модели”. Вообще, синергетика - наука о самоорганизации в природе и обществе, согласованное взаимодействие людей. Основоположником синергетики является Г.Хакен. Основа синергетики - термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн. Синергетика – это также наука о сложных системах, которой и является рассматриваемая нами демографическая система мира. С позиций синергетики открываются возможности поиска универсальных принципов самоорганизации и коэволюции (целостного устойчивого развития) сложных систем. А такого рода знание исключительно важно для конкретного моделирования эволюционных процессов и катастрофических ситуаций в экономике и экологии, в политике и социальной сфере, и несомненно для решения такой проблемы, как рост численности населения Земли.

Синергетический подход к  исследованию процессов роста народонаселения  Земли описывает человеческую популяцию  как единую распределенную нелинейную открытую диссипативную систему. Динамика эволюции такой системы определяется действием двух основных факторов. Во-первых, это нелинейный источник, выражающий открытый характер социальных систем (взаимодействие с окружающей средой, потребление внешних по отношению  к системе ресурсов для развития системы), а во-вторых, наличие в  них нелинейных положительных обратных связей (кумулятивных эффектов). Это  фактор, создающий и поддерживающий неоднородности в системе, фактор самовлияния, самовоздействия, самоусиления социальных процессов. Важную роль здесь играет понимание взаимодействия, где главную роль в развитии человеческой цивилизации играли парные контакты между людьми: мужчина - женщина, правитель - правитель, ученик - учитель, слуга – господин и т.п. Парные взаимодействия еще играют существенную роль, однако на смену им пришли взаимодействия коллективные, когда благодаря средствам массовой информации, компьютерным сетям, новейшим средствам связи и транспорта в общении могут принимать участие десятки и сотни людей. Это ведет к существенному увеличению степени нелинейности системы, и переход к новым соотношениям между источником и диссипацией, между производством и распространением информации, материальных ценностей, людей представляет собой сущность нынешнего переломного периода в развитии человечества.

Таким образом, применение принципов  коэволюции сложных систем, законов  развития нелинейных открытых сред, правил построения на них сложных эволюционирующих структур позволит сформировать новый конструктивный подход к решению глобальных проблем, стоящих перед современной наукой, перед всей человеческой цивилизацией.

 Отметим, что синергетический подход в демографии опирается на тот факт, что человечество на протяжении более миллиона лет своей эволюции росло по гиперболическому закону, согласно которому численность народонаселения земного шара в первой четверти XXI в. должна была бы обратиться в бесконечность. Синергетический подход также расширяет научное видение мира, дополняя его такими важнейшими элементами, как сложность, системность, целенаправленность. Синергетика открывает необычные стороны мира нелинейных диссипативных систем: его нестабильность и режимы с обострением (режимы гиперболического роста, когда характерные величины многократно, на много порядков возрастают за конечный, достаточно небольшой в масштабах всего периода эволюции системы промежуток времени), нелинейность и открытость (наличие в системе нескольких потенциальных структур-аттракторов - различных вариантов ее будущего: гибели цивилизации, распада сложных структур и т.д.), возрастающую сложность формообразований и способы их объединения в эволюционирующие целостности (законы коэволюции).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Математическая модель С.П.Капицы

Профессор Сергей Петрович Капица применил методы теоретической  физики в неожиданной сфере —  к проблемам демографии. Его доклад “Сколько людей жило, живет и будет жить на Земле” вызвал интерес не только коллег-физиков, но и других универсантов. Ученый вывел экспоненциальное уравнение, описывающее рост народонаселения, согласно которому скорость роста обратно пропорциональна квадрату народонаселения. Он также подсчитал, сколько всего жило людей на Земле за всю историю - примерно 100 млрд., что согласуется с расчетами других ученых.

 Профессор С.П.Капица вывел формулу, описывающую рост населения Земли. Кривая для роста населения всего мира выглядит так — после роста резкий спад. С.П.Капица назвал эту особенность “явлением демографического перехода”. Почему население Земли, которое так круто росло в последние сто лет, вдруг перестанет это делать? По его мнению, причина демографического перехода — информационный кризис. Он утверждал, что причиной будущего резкого снижения численности населения станет информационный кризис, связанный с непомерным увеличением информации, которое человек не сможет полностью переработать. Миллионы лет информационное взаимодействие лежало в основе быстрого роста человечества — темпами значительно более быстрыми, чем у животных. Потому что только у человека есть два способа передачи информации: через геном и через речь, культуру. Только человек откладывает свой репродуктивный период на 20—30 лет и тратит это время на обучение, образование, программирование ума. Для этого, по мнению С.П.Капицы, и нужны детские сады, университеты и Академия наук. Но теперь настает такой момент, когда мы, все человечество, не можем справиться с ростом информации — возникает информационный кризис. И как следствие — демографический переход. Причина демографического перехода в том, считает С.П. Капица, что человечество не может больше развиваться быстрее. Отметим, что при демографическом переходе коренным образом меняется соотношение между молодыми и старшими поколениями. У информации нет эквивалента, нет стоимости, она размножается очень быстро и без контроля, необратимо. Это новая экономика, построенная по принципу открытой системы.

Важнейшим этапом в развитии теоретической демографии, стала  феноменологическая теория С.П. Капицы. Вот дифференциальное уравнение, описывающее  зависимость скорости роста населения  Земли от его численности.

К –const (равная 67000);

Т – const (равная 42 годам);

Этот закон квадратичного  роста скорости, конечно же, равносилен гиперболическому закону роста численности. Благодаря этому, были получены новые результаты, касающиеся циклов исторического развития, подсчитано количество людей, когда либо живших на Земле. Также был установлен принцип демографического императива утверждающий, что рост численности населения на протяжении всей истории развития, зависел только от самой численности и никак не связан с какими либо другими внешними факторами. Феномен квадратичной зависимости скорости роста населения от его численности, С.П. Капица объясняет прямым выражением информационной природы развития, присущей только человеку. Константа К - это численность той группы людей, которая определяет характер коллективного взаимодействия. Константа Т - это время, определяемое внутренней предельной способностью системы человечества и человека к развитию. Скорость роста всецело зависит от состояния системы в данный момент, равное квадрату населения мира. Смысл закона квадратичного роста состоит в том, что развитие самоускоряется, и каждый следующий шаг использует все ранее накопленное человечеством, в первую очередь информацию, которая, несомненно, играет основную роль в таком процессе.

При обмене и распространении  информации происходит ее необратимое  умножение. Скорость гиперболического роста не зависит явно от внешних условий. Она определена только собственными системными характеристиками-параметрами K и Т.

Также С.П.Капица в своих  работах обобщил имеющиеся данные о численности народонаселения  в различные исторические эпохи. Оказалось, в частности, что существующий режим роста населения Земли  установился уже около миллиона лет назад, и, начиная с этого  времени, рост полной численности человеческой популяции с хорошей точностью  описывается гиперболическим законом (см. рис 1).

N = C0/(Tf – T) – закон роста полного числа людей

Рис. 1. Рост численности  населения Земли. Гиперболический  рост в двойном логарифмическом  масштабе графика представляется прямой линией. Начальный участок кривой описывает выход системы на автомодельный  асимптотический режим.

Момент обострения Tf, соответствующий  обращению правой части формулы  в бесконечность, оказался неожиданно близким: это 2010-2020 год.

Этот фундаментальный  факт вынуждает пересматривать привычное  мировоззрение. Оказывается, что процессы бурного роста, такие как возрастание  населения Земли, увеличение потока научной информации, происходят вовсе  не по экспоненте. Большинство процессов  лавинообразного роста происходят гораздо быстрее, в режиме с обострением, когда рассматриваемые величины хотя бы часть времени изменяются по закону неограниченного возрастания  за конечное время.

Таким образом, С.П.Капица делает важный вывод: человечество впервые за миллионы лет переживает эпоху крутого перехода к новому типу развития, при котором взрывной численный рост прекращается и население мира стабилизируется. Эта глобальная демографическая революция, затрагивающая все стороны жизни, требует новых междисциплинарных подходов для изучения мирового исторического процесса. В этой книге предлагается системный подход к развитию человечества, в основе которого лежит математическое моделирование его роста. Человечество представляется как открытая эволюционирующая система. Выясняется степень влияния внешних ресурсов на рост и развитие в предвидимом будущем. Теория привела к понятию коллективного взаимодействия, которое обусловливает связь развития человечества с ростом численности населения, а также его самоорганизацию. Универсальное взаимодействие специфично для людей и обязано обмену информацией, языку, природе сознания самого человека. Опираясь на данные демографии, он развивает феноменологическую математическую модель мирового демографического процесса, который ныне завершается демографическим переходом. Развитие человечества определяется глобальным взаимодействием, имеющим информационную природу. Рассматриваемая в книге количественная статистическая нелинейная теория роста населения Земли представляет интерес для антропологии и демографии, истории и социологии, для популяционной генетики и эпидемиологии, психологии, проблемы происхождения и эволюции человека, а также дает основание сделать некоторые качественные выводы о периодизации и устойчивости этого развития.