В поисках общей теории роста человечества

В поисках общей теории роста человечества
Анатолий Васильевич Молчанов

«Общая теория роста человечества» – так назвал свою книгу выдающийся популяризатор науки и ученый С.П. Капица. Может ли такая теория вообще быть сформулирована и если да, то на каких принципах она должна быть основана? Существует несколько моделей, претендующих на звание «Общей теории роста населения Земли», разработанных российскими учеными: С.П. Капицей, А.В. Коротаевым, А.В. Подлазовым, автором этой книги, другими исследователями. Критическому анализу всех этих моделей посвящена первая часть этой книги. Анализу псевдонаучных изысканий А.Д. Панова и А.В. Коротаева на тему сингулярности – посвящена вторая ее часть. Будет дан ответ на вопрос: может ли сингулярность человеческой истории, или сингулярность гиперболы Фёрстера, считаться также и сингулярностью Большой истории?

Анатолий Молчанов

В поисках общей теории роста человечества

Предисловие

Наше исследование касается проблем, связанных с парадоксальным, никак не вписывающемся в современную научную парадигму, гиперболическим ростом населения Земли. В кратком введении опишем этот удивительный рост – то, как он был открыт и как первоначально интерпретирован.

Прежде чем приступать к критике существующих теорий, рассмотрим вопрос о том, может ли закон квадратичного роста, согласно которому при удвоении численности прирост возрастает в четыре раза, соответствовать какому-либо реальному репродуктивному процессу. Аргументы, доказывающие невозможность такого роста как автокаталитического процесса, мы изложим в главе «Законы роста численности изолированных популяций».

Затем обсудим все логически возможные теории гиперболического роста, главное внимание уделив недостаткам тех из них, что построены на законе квадратичного роста как на причинном законе. И, наконец, в главе «Критика» представим критический анализ всех имеющихся гипотез, объясняющих феномен роста населения Земли, сосредоточившись на наиболее известных моделях Капицы, Коротаева и Подлазова. В качестве альтернативы этим редукционистским моделям рассмотрим сетевую модель, связь между численностью населения Земли и ее приростом в которой не считается причинной.

Отдельная и очень важная тема, которой мы коснемся в первой части этой книги, – это связь роста численности и развития. Она, так или иначе, присутствует во всех существующих теориях. В модели Капицы она представлена в форме демографического императива Капицы: растущая численность населения мира, согласно этому принципу, является причиной прогрессивного развития. В модели Коротаева гиперболический рост населения Земли вызывается ростом числа изобретений и открытий, которое  пропорционально численности. Модель Подлазова основывается на предположении о том, что этот аномальный рост определяется числом накопленных жизнесберегающих технологий и численностью. В сетевой модели численность населения мира в период гиперболического роста выступает в качестве количественного показателя роста и развития человечества как системы.

Во второй части этой книги будет представлен подробный анализ псевдонаучных изысканий на ниве Большой истории физика А.Д. Панова и историка А.В. Коротаева. Будет рассмотрена статья Панова  «Кризис планетарного цикла универсальной истории», а также другие его публикации, в которых Панов предсказывает «кризис-кризисов» Большой истории в первой половине XXI века с «четырехмиллиардолетней историей накопления противоречий» и связанный с этим кризисом возможный конец земной цивилизации. А также статья Коротаева  «Сингулярность XXI века в контексте Большой истории: математический анализ», в которой автор пытается дать математическое обоснование  апокалиптическим предсказаниям Панова.

Поскольку это критическое исследование носит доказательный характер, то совсем без математики не обойтись. И она, хотя и в очень незначительном количестве, здесь присутствует. Причем вполне элементарная, доступная для понимания даже десятикласснику, как максимум студенту первого курса технического Вуза. Тем не менее все математические выкладки и формулы, представленные в тесте, можно без всякого ущерба для понимания опустить.

Введение

Загадка гиперболического роста

Все человечество в целом обладает некой общностью, которую историки могли бы надеяться постичь так же глубоко, как им удается постичь то, что объединяет группы меньшего размера.

    Уильям Макнилл, «Мифстория» (Mythistory)

Все началось в начале 60-х годов прошлого столетия со статьи немецкого инженера Хейнца фон Фёрстера и его коллег П. Moрa и Л. Амиот, опубликованной в журнале «Science», которая называлась «День страшного суда: пятница 13 ноября 2026 года». Анализируя большой объем демографических данных от начала новой эры до 1960 года по методу наименьших квадратов, они выяснили, что зависимость численности населения Земли от времени хорошо аппроксимируется степенной функцией с показателем n = ?1.

Причем точность, с которой был определен показатель n, получилась очень высокой: доверительный интервал оказался равным всего одной сотой! Так впервые обнаружилось, что население Земли (не страны и народы в простой их совокупности, а все человечество в целом!) представляет собой систему, растущую в соответствии с простейшим гиперболическим законом.

Рис 1. Закон гиперболического роста населения Земли; C = 187 млрд лет — постоянная Фёрстера; Т

= 2026 г. — точка сингулярности гиперболы Фёрстера.

Статья привлекла внимание ученых всего мира. Согласно формуле на рис. 1 численность человечества 13 ноября 2026 года должна будет устремиться к бесконечности. Но не только апокалиптический результат этого исследования вызывает удивление. Уже сам факт гиперболического роста населения Земли, и мы в дальнейшем это покажем, приводит к неизбежному выводу: человечество на протяжении последних двадцати столетий представляло единую, взаимосвязанную (каждая часть – с каждой), растущую систему. Поверить в такую системность очень трудно и для ее объяснения авторами была привлечена модная в то время теория игр:

«Однако то, что может быть правильным по отношению к элементам, которые из-за отсутствия между ними адекватной коммуникации должны принимать участие в соревновательной игре с (почти) нулевой суммой выигрыша, может быть неправильным для элементов, обладающих системой коммуникации, которая дает им возможность образовывать коалиции, пока все элементы не оказываются столь сильно связаны между собой, что все население с точки зрения теории игр может рассматриваться в качестве единого игрока, ведущего игру, в которой в роли второго игрока-оппонента выступает природа»[3 - Foerster, Mora, and Amiot 1960.].

Формула Фёрстера была уточнена немецким физиком С. Хорнером. Полученная им простая зависимость описывает с удивительной точностью рост населения мира в течение многих тысяч лет [2].

Рис 2. Гипербола Хорнера: зависимость численности населения Земли от начала неолита до второй половины ХХ века.

С момента открытия закона роста населения Земли прошли десятилетия, однако загадка этого «аномального» гиперболического роста так и остается неразгаданной.

«Томас Роберт Мальтус (1766–1834) вошел в историю благодаря книге «Опыт о законе народонаселения, или изложение происшедшего и настоящего действия этого закона на благоденствие человеческого рода», анонимно опубликованной в 1798 году. В этом труде он утверждал, что численность населения, если тому не возникает помех, возрастает в геометрической прогрессии. И, как выяснилось позже, это действительно так, для всех видов от амебы до слона в условиях избытка ресурсов.

Для всех, кроме человека. Данные палеодемографов показали, что в течение последних двух миллионов лет численность населения росла гораздо быстрее. И результаты налицо: нас в десять тысяч раз больше, чем наших ближайших родственников, человекообразных обезьян. Почему? И что с этим законом произойдет дальше? Это фундаментальные вопросы мировой динамки, антропологии, демографии. Передний край»[4 - Компьютерра № 27–28 от 1 августа 2007 года.].

Гиперболического роста просто не должно было быть: колонии бактерий так не растут, популяции животных так не размножаются. Не вызывает также доверия объяснение этого роста «информационным взаимодействием всех людей Ойкумены», которое предложил С.П. Капица.

Для того, чтобы почувствовать сколь необычным, парадоксальным был этот рост на протяжении всей истории развития человечества нужно изобразить его график без применения логарифмического масштаба. Представим себе стандартную малогабаритную квартиру. Оклеим ее стену миллиметровой бумагой. Ширина 4 метра, высота 2,5 метра. Масштаб по горизонтали: один миллиметр – 1000 лет, один сантиметр – 10 000 лет, один метр – 1 миллион лет.

Масштаб по вертикали: один миллиметр – 5 млн человек (население Петербурга), сантиметр – 50 млн человек (немного меньше половины населения России), метр – 5 миллиардов человек (несколько меньше населения Земли в 2000 году – 6,5 млрд). Род Homo появился примерно 2 млн лет тому назад, его численность была в то время ~ 100 тысяч.

В момент начала неолита (8 тысяч лет до н. э.), с которого начался форсированный рост популяции, ее численность была примерно равна 10–15 миллионам. Начало координат поместим посередине стены внизу у пола, ось N направим вверх. Начинаем строить график с левого нижнего угла.

На протяжении двух метров «кривая» почти не отрывается от плинтуса и достигает в момент начала неолита высоты всего 3 мм. Затем на отрезке 11 мм она вздымается на высоту двух метров. График здесь столь крут, что его можно считать вертикалью. И далее, без всяких промежуточных стадий, эта «вертикаль» переходит в «горизонталь».

Можно ли представить себе что-нибудь более парадоксальное? (Рост населения Земли за последние 200 тысяч лет хорошо иллюстрирует ролик, который в 2016 году разместил в сети американский музей естественной истории[2 - https://www.youtube.com/watch?v=PcwCJHT4Onk (https://www.youtube.com/watch?v=PcwCJHT4Onk)].)

Примерно 2 млн лет тому назад по непонятным причинам нарушилось «прерывистое равновесие» и на сцене эволюции появился род Homo. Затем начался рост его численности. Рост этот был сначала чрезвычайно медленным. Проходили десятки и сотни тысяч лет, а скорость его, хотя и увеличивалась, но оставалась очень небольшой. К моменту начала неолита, т. е. без малого за два миллиона лет, численность популяции достигла значения равного 10–15 млн человек.

Затем что-то произошло – никто не знает в чем настоящая причина неолитической революции, но с этого момента начался взрывной рост. Всего за десять тысяч лет численность населения Земли выросла примерно в тысячу раз. Этот рост хорошо аппроксимируется гиперболой, что было установлено в 1960 году Фёрстером и его коллегами. Причем где-то к 2026 году эта гипербола должна будет «убежать» на бесконечность. Чего естественно не произойдет по причине внутренних, системных ограничений.

Они связаны с величиной среднего числа рождений в расчете на одну женщину, т. н. показателем фертильности и со средней продолжительностью жизни – различных для разных времен, стран и регионов. В связи с неизменностью закона роста на протяжении тысячелетий возникает еще один вопрос. Пока системные ограничения не вступили в силу, рост был гиперболическим – это факт.

В таком случае, если бы учет численности населения мира велся и в древние времена, то гиперболу Фёрстера могли бы обнаружить за тысячу лет до Фёрстера. А из этого следует, что гиперболический рост, связанный с развивающейся наукой, техникой, технологией, со всеми прочими достижениями ноосферы, – был не более и не менее, как запланирован.

Во второй половине XX века на фоне растущего благосостояния человечество вступило в демографический переход. За ничтожное по историческим меркам время – 0.1 мм на графике – взрывной рост численности «мгновенно» прекращается, происходит ее стабилизация на некотором предельном значении.

Поскольку демографический переход длится примерно сто лет, то в масштабе всей эволюции Homo sapiens скорость роста численности претерпевает разрыв. Но почему, пусть замедляющийся, рост не может быть продолжен? (То, что будет выход на плато, следует из демографии стран, уже прошедших свой локальный переход.)

Ведь «несущая способность Земли» может «вынести» более 15 миллиардов человек. Но нет, численность стабилизируется по разным оценкам на величине 8–12 млрд человек. Причины такой стабилизации, да еще для всего человечества в целом, совершенно непонятны. Разные эксперты – называют разные причины.

Следует отметить, что для понимания парадоксов роста нужно не только объяснить гиперболический рост. Важно понять суть трех знаковых событий (их причину): начало роста, неолитический скачок и демографический переход. Ни одна из теорий, в том числе и феноменологическая теория Капицы, ответа на эти вопросы не дает.

Особенно непонятна устойчивость гиперболического роста. История знает примеры, когда численность населения мира драматически сокращалась на десятки процентов: так, в 1343 году треть населения Европы вымерло от чумы, но быстро восстановилась до «планового» значения, задаваемого эмпирической гиперболой.

Проходили тысячелетия – человек менялся, эволюционировал как вид, развивались технологии, изменялся уклад жизни, росла ее продолжительность, а закон роста оставался неизменным. Почему? Ничем иным, иначе как чудом, это не назовешь.

Загадка начала роста и первых его этапов

Примерно два миллиона лет тому назад численность первых представителей рода Homo была порядка ста тысяч. Именно с этого момента и начался, как считает С.П. Капица, беспрецедентный гиперболический рост. Численность других, сопоставимых с человеком видов, исключая домашних животных, выше предела в сто тысяч никогда не поднимается.

Но до чего же ничтожен был этот рост на первых его этапах! За миллион лет численность первых архантропов выросла всего лишь в два раза: от 100 до 200 тысяч. За это время сменилось порядка 50 тысяч поколений, и в среднем численность популяции возрастала на два человека за поколение.

Случайные колебания этой численности представляли собой «шум», который, несомненно, многократно превосходил «полезный сигнал» в два человека за поколение. Как такой тренд сохранялся в течение миллиона лет – совершенно непонятно. Но именно благодаря ему зависимость численности от времени всегда возвращалась на «плановый» уровень, задаваемый гиперболой демографического роста.

Можно ли этот феномен чрезвычайно медленного роста объяснить появлением и развитием примитивного сознания наших предков, сообщность которых в отсутствии языка и каких-либо других средств передачи и хранения информации не представляла собой системы ни в каком смысле слова?

Загадка неолитической революции

Термин «неолитическая революция», введенный в науку английским археологом В.Г. Чайлдом в 1925 году, завоевал широкую популярность. Неолитическая революция представляла собой тот выдающийся исторический рубеж в истории человечества, когда от охоты и собирательства произошел переход к земледелию, скотоводству и оседлому образу жизни.

Земледельческий труд все прочнее привязывал человека к земле. Именно оседлый образ жизни стал причиной возникновения долговременных поселений с прочными жилищами, появлению домашних животных, письменности, института семьи, новых технологий. И, в конечном счете, он же привел и к стремительному росту численности населения мира.