Новостная лента

Сложность: розкодовуючи глубокие сходства

14.05.2016

Платон и Аристотель олицетворяют два типа ученых: тех, которые видят сходства, закономерности и универсалии, и тех, которые обращаются внимание прежде всего на различия, вариации, специфику. Обе точки зрения, нужны, но в значительной степени они зависят от дисциплинарной и культурной моды. Пожалуй, не является преувеличением тезис, что физики акцентируют на первом подходе, а биологи на втором.

 

Джефри Вест, физик-теоретик и бывший глава Института Санта-Фе в Нью-Мексико – «мекки» междисциплинарных исследований, – придерживается платоновского подхода. В книге «Масштаб: универсальные законы роста, инноваций, стабильности и темпа жизни в организмах, городах, экономиках и компаниях» (опубликован 10 мая 2017 г.) он объясняет математические зависимости между величиной природных и искусственных систем – живых организмов, городов, компаний, экономик и их свойствами, которые можно предположить по их размеру: слон – это многократно увеличенная мышь, Нью-Йорк – Санта-Фе в большем масштабе, а Walmart – это гигантская версия местной продуктовой лавке.

 

Что значит «увеличенная»? У слонов нет меха и вібрисів. А в Нью-Йорке нет небоскребов из саманной глины. Математические отношения систем проявляются в том, что можно назвать производительностью или метаболизмом – темпах создания богатства или потребления энергии. Ключевым здесь является то, что эта связь не является линейным. Благодаря феномену экономии масштаба (чем больше система, тем меньше она потребляет энергии на единицу размера) Нью-Йорк производит вдвое меньше выбросов углерода в атмосферу на душу населения, чем в Санта-Фе, хотя, по сравнению с расслабленным и экологическим Санта-Фе, Нью-Йорк выглядит грязным и перенаселенным. Как следствие, отношения масштаба подчиняются степевому закона: параметр збільшуєть пропроційно до размера, поднятого к некоторому степени. Каноническим примером этого закона является пропорциональная зависимость метаболизма от массы тела в степени¾.

 

Аналогичные законы действуют и в городах: размер города определяет (среди прочего) темп жизни в нем. Каждый может в этом убедиться, шагая деловой Пятой fвеню в Нью-Йорке в час пик или прогуливаясь неторопливыми улицам Санта-Фе в стиле пуэбло. И это полностью подтверждает статистика. Как пишет Вест, в крупных городах «болезни распространяются быстрее, бизнес открывается и умирает чаще, коммерческие трансакции осуществляются скорее и даже люди ходят по улицам быстрее». Известно, в частности, что средняя скорость движения пешехода в городах-миллионниках почти вдвое больше, чем в городках с населением в несколько тысяч.

 

Для живых организмов, однако, зависимость размера и скорости реакций является обратной: чем меньше животное (с очень незначительными исключениями), то и живет она в более быстром темпе и умирает раньше. Две характеристики живых существ – количество сердечных ударов и продолжительность жизни – настроены настолько точно, что их отношения для всех животных (от карликовой землеройки до кита) почти всегда является постоянным: жизнь продолжается приблизительно 1 млрд. сердечных ударов. В «Масштабе» Вест анализирует также неизбежные законы роста, старения и смерти, которые характеризуют как живые, так и искусственные системы.

 

Если вас увлекают такие закономерности, то в глубине души вы платоніст. Если же при упоминании о них вы скептически пожимаете плечами, чувствуя, что они очень мало рассказывают, например, о карликовых землероек и причины экономического процветания Шанхая, то вы в душе аристотеліанець. Критики не упускают случая указать, что унівесальні законы масштабирования не рассказывают нам ничего интересного о каждую конкретную систему.

 

Эта критика долгое время была спрямовувана против тех, кто утверждает, что простые математические системы управляют поведением сложных систем, начиная от биолога Дарси Томпсона и его книги «О росте и форме», которая увидела мир еще сто лет назад. Однако в течение последних десятилетий в биологии и социальных науках накопилось много доказательств того, что простые законы определяют сложные процессы динамики, формы и роста. Начиная с 1980-х влиятельным в этой сфере исследований был Институт Санта-Фе, который вдохновлял исследовательские хабы от Сингапура до Аризоны, Амстердама и Вены.

 

Однако такой широкий взгляд на закономерности человеческих систем довольно медленно входил в мейнстрімну науку, а его отсутствие породило множество негативных последствий. Узкий фокус на результативности, производительности, прибыли и количественных показателях породил побочные эффекты в виде неустойчивого экономического роста, разрушенного окружающей среды и изменения климата. Эта точка зрения уже высказывалась, но Верт повторил ее с особой ясностью.

 

Он утверждает, что хотя термодинамические индикаторы – суммарное количество энергии в системе и показатель энтропии – имеют центральное значение для социально-экономического прогресса, дискуссия о них почти не фигурирует в учебниках по экономике. «Как не странно, такие концепты, как энергия и энтропия, пропускная способность и метаболизм, так и не стали частью общепризнанной экономической теории», – пишет автор. Отдельные экономисты, которые в своих работах учитывают такие идеи, как, например, Джулиан Саймон и Пол Ромер, утверждают, человеческая винахідність решит любые проблемы. Идеи, однако, сами по себе являются продуктами сложных социальных систем – они зависят от институтов, возможностей, равенства, свободы и духовного здоровья общества.

 

Слепая вера в инновации часто сочетается с неправильным пониманием или даже отрицанием стоимости неограниченного роста, в частности изменения климата. В лучшем случае такие вопросы отметают под ковер как крайности, недостатки рынка, «ложки дегтя» в экономической отчетности. Экономика, пораженная такими подходами, является даже не плохой наукой. Это – псевдонаука.

 

Аналогично часто трактуют и города, как будто они механические тела, чей дизайн можно как угодно менять. Однако еще теоретик урбанистики Льюис Мэмфорд писал, что города – это живые организмы, которые постоянно простосовуються и развиваются. Вест также подчеркивает идеи другого урбаниста Джейн Якобс, которая еще в 1950-1960-е защищала органический подход к градопланировании и идею самоорганизации, которая теперь занимает центральное место в науке о сложных системах.

 

Вест далек от мысли, что универсальные законы размера и роста могут рассказать все, что может быть сказано про сложные системы. Но «Масштаб» – грандиозный междисциплинарный синтез темам, которые он изучал в течение десятилетий, – подает пример их значимости в экологии, природном и человеческом мире.

 

 

Philip Ball

Complexity: Decoding deep similarities

Nature, 11/05/2017

Отреферировал Евгений Ланюк

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика