06.03.09 Воейков В.Л. Биология Бытия. Биологические основы глобального кризиса
06.03.09 Воейков В.Л. Биология Бытия. Биологические основы глобального кризиса
Братусь Б.С.: Мы присутствуем на очередном заседании общепсихологического семинара, но оно необычное, потому что это совместный семинар с учреждениями [совместный с семинаром Института синергийной антропологии под рукводством С.С. Хоружего и О.И. Генисаретского и Лабораторией нейрофизиологических основ психики Института психологии РАН, которой руководит Ю.И. Александров], которые возглавляют два замечательных ученых. Это профессор Сергей Сергеевич Хоружий — философ, математик, теолог, и профессор Юрий Иосифович Александров — психолог, психофизиолог, мыслитель. Сегодня у нас важная задача: впервые в семинаре мы обращаемся к глобальным биологическим проблемам в широком смысле этого слова — к биологии, как учению о жизни. И наш докладчик — Владимир Леонидович Воейков, замечательный профессор биологического факультета Московского университета. Я с удовольствием предоставляю ему слово.
Воейков В.Л.: Большое спасибо, Борис Сергеевич. Прежде чем начать, я хочу поздравить с 8-м Марта всех присутствующих тут дам, которые выглядят прекрасно, и я надеюсь, что сегодня не очень их огорчу. И еще хочу выразить свое удивление и благодарность присутствующим тут мужчинам, которые оторвались от подготовки к празднику и решили меня послушать. Это первое замечание.
Второе замечание, которое я хотел бы сделать, это жалоба — жалоба на Бориса Сергеевича [Братуся]. Дело в том, что название «Биология бытия» придумал не я. Мне позвонил Борис Сергеевич месяца полтора назад и сказал, что надо выступить на семинаре на тему: «Биология бытия». Я был сначала ошарашен, потому что, по большому счету, я себя к философам никак не отношу, хотя и философствую понемножку, как и все остальные нормальные люди, но философские концепты как — то от меня далеки. Но когда я подумал об этой теме и о тех не очень узких биологических проблемах, которыми я занимаюсь, то мне показалось, что можно что-то сказать на эту тему, если предварительно посмотреть в словарях, что подразумевается под словом «бытие», что в него входит. Общее представление у меня было, и потому я решил, что надо написать сочинение на заданную Борисом Сергеевичем тему.
Я отталкивался от вполне определенного понятия «бытия», с ним, конечно, многие из присутствующих не согласятся и дадут какое-то свое определение, но я выбрал такое, которое ближе мне как натуралисту, как естествоиспытателю: «Бытие — это реальность, существующая объективно независимо от сознания, воли и эмоций человека». А атрибуты бытия (названные в том источнике, которым я пользовался), согласно материалистической философии, это время, пространство, энергия, информация и вещество. Я биолог, и первый вопрос, который у меня возник: а где собственно предмет моего интереса? Относится ли этот предмет к атрибутам бытия? Или он возникает каким-то образом из совокупности всех сущностей? Иными словами, является ли жизнь атрибутом бытия? Или жизнь является чем-то таким, что происходит? И действительно, как вы знаете еще со средней школы, активнейшим образом, постоянно обсуждается вопрос о проблеме происхождения жизни. Значит, исходно жизни нет как таковой, а она каким-то образом происходит. Но я считаю неправильной постановку этого вопроса.
Я лично считаю, что жизнь является, может быть, даже самым первым атрибутом бытия. Жизнь как понятие находится в том же ряду, что и время, пространство, энергия, информация и вещество. Именно в этом ряду. Жизнь как сущность. Но, обо всех этих сущностях мы можем говорить только по тому, как они проявляются, то есть как жизнь «дана нам в ощущениях», как говорят философы, по тому, как мы ее ощущаем. И мы, биологи, изучаем эту жизнь по ее проявлениям, только изучая то, что в самом широком смысле этого слова можно назвать «живыми системами»: от клетки до биосферы. Есть люди с еще более широким философским взглядом, которые говорят, что и космос «живой» и так далее, но это уже не предмет исследования биолога.
Если спорить на тему о том, происходит ли жизнь или жизнь дана с самого начала как все остальные атрибуты бытия, то это уже вопрос мировоззренческий. То есть, ни доказать, ни опровергнуть его невозможно. Можно спорить о том, является ли энергия атрибутом бытия или она произошла из чего-то еще. Или пространство — это атрибут бытия, или оно произошло из чего — то? Можно спорить на эту тему, долго философствовать, но, так или иначе, любое научное исследование основывается на каких-то предпосылках.
Так вот, моя исходная предпосылка, по крайней мере та, на которой я основываюсь в своем изучении жизни во всех ее проявлениях, состоит в том, что не жизнь произошла, а происходят живые системы, которые мы изучаем. А что из себя представляют живые системы? Это некие сущности, которые находятся, как мы говорим, в «живом состоянии». Если посмотреть, что есть «живое состояние», то мы здесь тоже не встретим четкого определения в биологической литературе, даже достаточно высокого уровня. Но живое состояние, как правило, определяют по его проявлениям. Это размножение, обмен веществ, реактивность и т. д. Можно перечислить все проявления «живого состояния» и дальше изучать их независимо друг от друга, чем и занимается биологический факультет МГУ, на котором сегодня работает уже 30 кафедр, а на каждой кафедре по 3–5 лабораторий. И каждая занимается своим конкретным «проявлением», вплоть до «молекулярного» — отдельно взятой молекулы. Недавно мне тоже пришлось задуматься над вопросом: «живое состояние» — это активное или пассивное состояние? Вы скажите, что это вопрос странный, ведь живое активно, а мертвое, когда оно умирает, становится пассивным. Это, казалось бы, самоочевидно. Но из логики материалистического мировоззрения следует (как я сейчас покажу), что живые системы являются пассивными объектами, и мы, биологи, изучаем не активные, а изучаем пассивные системы. В то же время я убежден, что живые системы (и я сегодня постараюсь это доказать) — это активные, взаимодействующие, целенаправленно развивающиеся по объективным законам сущности. То есть, по большому счету, они представляют собой субъекты, а не объекты. Почему же для меня важно это противопоставление: являются ли живые системы активными, или являются они пассивными?
Давайте посмотрим на отличие живой системы от косной материи. Чтобы что-то проявляло какую-то активность, например, двигательную, для этого необходима энергия. Источники свободной энергии, то есть энергии, которая может превратиться в какую-то работу (самая простая форма работы — это движение), у машин и неживых систем лежат вне их структур. Неживые системы являются пассивными трансформаторами свободной энергии в работу. На схеме [на экране] слева показана модель — одна из тех моделей, на которой построена неравновесная термодинамика нобелевского лауреата Пригожина. Это ячейки Бенара.
Берется сковородка, на нее наливается тонкий слой воды и снизу подается тепло, создается определенный градиент тепла. Энергия по внешнему градиенту проходит через эту сковородку, и из воды начинают формироваться вот такого рода структуры. Идет то, что называется самоорганизацией. Эти структуры не фиксированы, они движутся, они как-то ведут себя, у них есть какое-то поведение, но стоит источник тепла отключить, и снова мы видим просто-напросто тонкий слой воды. Другими словами, эта самоорганизация, которую мы наблюдаем — также как и во многих других случаях процессов самоорганизации в природе — она осуществляется за счет внешнего источника свободной энергии, которая превращается в те или иные формы работы.
Теперь посмотрим, чему нас учат учебники биологии, начиная со средней школы. Вот справа картинка. Ее можно найти не только в Интернете, но и в любых учебниках биологии На ней мы видим, как существует биосфера.
Она существует за счет постоянного притока солнечной энергии. Солнышко светит на землю, есть поток этой энергии. Эта энергия — свободная энергия. Она поглощается фотосинтезирующими растениями. Растения, поглотив эту энергию, трансформируют ее в химическую работу по производству органических соединений. Часть энергии диссипирует, они превращают ее в тепло. Этими органическими соединениями питаются потребители — животные, что обеспечивает их активность. Часть этой энергии они снова превращают в тепло. Затем их отбросы потребляют уже самые разнообразные микроорганизмы, превращая ненужную животным органику снова в неорганику, и, таким образом, этот цикл крутится. Другими словами, приводной ремень биосферного цикла, как это нарисовано в любом учебнике, является внешним. Этот внешний поток энергии и осуществляет вращение всей жизни, всей экологии на земле. Без постоянного притока солнечной энергии биологические системы, согласно этой концепции, быстро погибнут.
Но жизнь, как мы прекрасно знаем, вездесуща. В последнее время стали все больше и больше изучать ту жизнь, которая чрезвычайно активна и сложно устроена — то есть это не какие-то анаэробные микроорганизмы, а активнейшие животные, — но которые обитают там, где нет ни света, ни кислорода, а температура окружающей среды лежит в диапазоне от 2 до 4 градусов по Цельсию. Такие животные обитают на дне океана, вплоть до Марианской впадины. Там существуют крупные живые организмы, которые, между прочим, и активнее, и даже по размерам крупнее, чем их ближайшие родственники, обитающие на поверхности. Солнца там никакого нет, а тем не менее жизнь процветает. Вполне возможно, что она там и зародилась (сейчас так считают уже многие ученые). И никакого солнечного света для того, чтобы эта жизнь существовала, не нужно. Эти животные не упали сверху на дно океана, а существуют там в течение всего периода, о котором нам что-либо известно. Так откуда они берут энергию? Откуда там энергия? Я забегаю вперед, но поясню. Они живут в жидкой воде, а вода жидкая потому, что есть небольшое количество тепла, достаточное для того, чтобы вода не была льдом, а оставалась жидкой. Это уже энергия. И эти живые организмы превращают небольшую энергию в чрезвычайно интенсивную, с помощью которой они осуществляют всю свою жизнедеятельность, ничуть не менее сложную, чем жизнедеятельность биоты, которую мы видим здесь, на поверхности, своими глазами.
Надо сказать, представление о том, что на дне океанов существует столь активная жизнь, появилось 25–30 лет тому назад. И потому до учебников это еще не дошло, а вовсе не из-за того, что биологи это проглядели. Они просто-напросто не знали и даже не подозревали об этом. Сейчас многочисленные подводные экспедиции все больше и больше изучают эту удивительную жизнь, которая там находится. Можно привести массу других примеров активной жизнедеятельности без внешнего двигателя — без такого внешнего градиента энергии, которая крутит всю систему. И это существование жизни там, где для него нет мотора снаружи, в частности, свидетельствует, что жизнь — действительно понятие фундаментальное. И для реализации принципа жизни нужен очень узкий, очень ограниченный круг условий.
Я мог бы долго говорить на эту тему, но Борис Сергеевич [Братусь] пригласил меня все-таки выступить на факультете психологии, а не на биологическом или физическом, или химическом факультете, где мне тоже приходится выступать. К психологии, я имею такое отношение. Мы с Борисом Сергеевичем написали одну книжку, где я рассматривал вопрос, связанный, правда, не с психологией, а с отношением науки и религии. И я стал думать, как можно говорить о биологии бытия, то есть о «реальности, существующей объективно, независимо от сознания, воли и эмоций человека» — так, чтобы было интересно всем, чтобы это затронуло, по крайней мере, эмоции присутствующих здесь людей. А затрагивает сегодня то, что у всех на слуху: так называемый «глобальный кризис». И вот я бы хотел, отталкиваясь от основных законов биологии, показать, что этот глобальный кризис и есть одно из проявлений фундаментальных законов в психологии. Собственно этому и будет посвящена основная часть моего выступления.
Но для того, чтобы говорить о том, что из себя представляют законы биологии и есть ли такие законы вообще, конечно, нужно найти что-то, что было сделано до нас. А сделано до нас было почти всё. Напомню вам высказывание Вернадского: «Если вы нашли что-то новое и интересное, обязательно ищите предшественников». Если вы не находите предшественников, то возникает вопрос, а не выдумали ли вы это новое и интересное? Существует ли оно в реальности? Предшественники всё знали, и нам нужно только это перевести на современный язык и сложить с другими нашими знаниями. Так вот, является ли фундаментальным понятие «жизни», то, что из себя представляют живые системы? Или живые системы, согласно учебнику биологии, это просто частный случай физики и химии? Есть физика и химия, и есть частные случаи, например, есть геофизика, есть биология. Это примерно одного ряда понятия. Так вот, был такой крупнейший ученый XX века Эрвин Симонович Бауэр. Можно было бы целую лекцию и не одну посвятить рассказу о нем и о том, что он сделал, но на это времени нет. И поэтому я просто здесь обозначу основные пункты, которые нам потребуются для следующего обсуждения.
В 1935 году в издательстве Всесоюзного института экспериментальной медицины в Ленинграде вышла книжка Эрвина Бауэра под названием «Теоретическая биология». В ней он сформулировал фундаментальные принципы или аксиомы, заложившие основу общей теории живой материи. Он создал теоретическую биологию, основанную на аксиоматическом принципе. Он выдвинул три постулата, три аксиомы, три принципа, как он их назвал, из которых уже могли следовать все проявления жизнедеятельности, что он и показал. И как любая другая теоретическая наука, основанная на аксиоматических принципах, это самостоятельная наука, а не раздел каких-то других наук. Например, современные и не очень современные физика и химия основаны на законах движения неживой материи.
Что же это за аксиомы Бауэра? Они нам понадобятся. Я не могу тут углубляться, только дам о них общее представление. Первая и основная аксиома, первый и основной постулат, то есть положение, которое может быть отвергнуто в том случае, если найдется что-то ему противоречащее, но оно не вытекает (на уровне аксиоматики) из чего-то предшествующего — это принцип устойчивого неравновесия: «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и постоянно выполняют работу за счет своей собственной свободной энергии против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях» (Э.С. Бауэр. Теоретическая биология. М-Л., 1935. С.43). Вот я здесь стою перед вами, и это явно неравновесная ситуация. Очевидно, лечь на диван носом к стенке было бы более равновесно. И для того, чтобы удержаться, чтобы не упасть, мне приходится непрерывно совершать какую-то работу, то есть работу против равновесия. Такой простейший пример. Определение того, что из себя представляет живая система, сводится к простому тезису: живые системы непрерывно работают, чтобы остаться живыми. Если они прекращают эту деятельность, то они перестают быть живыми. Вот собственно и все, что касается сущности живых систем. Другое дело, за счет чего они осуществляют эту работу? Откуда они берут энергию, чтобы постоянно оставаться в неравновесном состоянии? Это вопросы, которые требуют серьезного рассмотрения.
Вот слева и справа на экране картинки, которые все четко показывают. Не надо быть ни биологом, ни физиком, ни химиком, чтобы понять, что слева у нас представлен живой организм, а справа уже бывший живой организм. Ныне это костная материя сама по себе.
Итак, для того чтобы постоянно выполнять свою работу против равновесия и быть все время источником свободной энергии, надо эту свободную энергию откуда-то черпать, откуда-то получать и, более того, остановиться на этом нельзя. Для того чтобы живые системы продолжали существовать во времени непрерывно, требуются их рост и развитие. Из первого принципа устойчивого неравновесия, роста и развития напрямую не следует. Этот принцип говорит об актуальном состоянии каждой живой системы. Но если она будет только бороться против равновесия, то рано или поздно ее силы иссякнут, и она станет неживой. Таких систем много, но они интереса уже не представляют, это неживые системы. Для того чтобы жизнь сохранялась в форме живых систем и, более того, чтобы жизнь развивалась в форме живых систем, требуется непрерывное и постоянное увеличение их свободной энергии для осуществления внешней работы.
Что понимается под «внешней работой»? Это работа по извлечению из окружающей среды вещества и энергии и превращение их в свое неравновесное состояние. Если задуматься, никто нам галушки в рот не кидает. Это только у Гоголя такая ситуация описана. Для того, чтобы извлечь нечто из окружающей среды, необходимо сильно поработать, осуществить внешнюю работу. Если внешняя работа будет осуществляться без дополнительного бонуса, то опять же живая система превратится в неживую систему. Поэтому сам по себе факт существования живых систем, по крайней мере, в той области космоса, которая нам достаточно хорошо известна, требует осуществления принципа увеличивающейся внешней работы, принципа роста и развития. На самом деле, это принцип эволюции, и он определяет вектор движения живых систем на всех уровнях их существования. Вот это два принципа, которые нам нужны. Мы должны либо их принять, либо отвергнуть: что, мол, нет — если не осуществляет живая система роста и развития, все равно остается живой; если прекратила осуществлять работу против равновесия, все равно останется живой. Кто-то может высказывать такую точку зрения, что ж — вольному воля. Я же исхожу из того, что без этих принципов живой организации не существует.
Значит, это — основные биологические законы, я на эту тему читаю курс лекций. Как Сергей Сергеевич [Хоружий] попытался в прошлый раз изложить курс лекций за 15 минут, предварив основной материал, так и мне приходится идти примерно по тому же пути. И сейчас я перехожу от представления о фундаментальных биологических законах, заложенных Эрвином Бауэром, к основному вопросу: есть ли у глобального кризиса, в который вступило все сегодняшнее человечество, какие-то биологические предпосылки? Имеет ли этот глобальный кризис отношение к тем законам жизни, которые проявляются в живых системах? Думаю, ни у кого не вызывает сомнения, что человек и человечество как таковое — это тоже «живая система». По крайней мере, это система, отвечающая и первому, и второму принципу Бауэра: то есть она — неравновесная и постоянно совершает работу против равновесия; и это система (и человек, и человечество), которая растет и развивается, — отрицать этого нельзя.
Мы вступили сейчас в такое состояние, которое называют все «глобальный кризис». Ну, разговоры о глобальном кризисе в основном сводятся к обсуждению финансовых, экономических, социальных проблем, которые рано или поздно возникнут. Вот я вытащил из Интернета картинку, ярчайшим образом показывающую, что происходит — не просто с автомобилями (закрываются заводы или не закрываются), а с тем, без чего нам вообще трудно существовать, то есть с продуктами питания. Цены на нефть… простите, оговорился, цены на рис. Цены на нефть, я думаю, нас мало должны интересовать, а вот на рис и зерно должны интересовать намного сильней. И то, что произошло с мировыми ценами на рис и зерно, видно из этого графика [на экране]. С 2000 по 2006 год цены болтаются где-то в пределах стационарного уровня, и вдруг с 2008 года они взлетели в 5–6 раз. И это, конечно, есть проявление серьезнейшего глобального кризиса, затрагивающего то, на основе чего живет человек. Я просто привел один из примеров, чтобы напомнить о том, что сегодня подразумевается под глобальным кризисом в мировой литературе.
Откуда возник глобальный кризис? Откуда он появился? Сегодня можно прочитать массу обвинений в адрес тех — сих, пятых — десятых, конкретных личностей и отдельных государств, которые якобы спровоцировали глобальный кризис. На самом деле глобальный кризис был четко предсказан еще в 1960 году. Тогда в журнале «Science» была опубликована статься Хайнца фон Фёрстера, одного из основателей кибернетики второго порядка, под таким кричащим названием «Судный день: пятница, 13 ноября, 2026 года после Рождества Христова» (Foerster, H. von, P. Mora, and L. Amiot. 1960. Doomsday: Friday, 13 November, A.D. 2026. At this date human population will approach infinity if it grows as it has grown in the last two millennia. Science 132: 1291–1295). В этой статье Хайнц фон Фёрстер проанализировал кривую роста человечества на земле и пришел к выводу, что эта кривая растет не по экспоненциальному закону, как все думали, исходя из априорной теории Мальтуса (о том, что размножение — что человека, что бактерии — идет в геометрической прогрессии), а по закону, называемому «гиперболическим». Что значит «гиперболический закон»? А это значит, что если что-то увеличивается по гиперболическому закону, то в какой-то момент времени это что-то станет бесконечным по численности. И Фёрстер этот момент времени, когда человечество должно стать бесконечным по численности, подсчитал, получилось: пятница, 13 ноября 2026 года. Выходит, человечество погибнет не от голода, поскольку этот момент наступает очень быстро, а от давки. Это, естественно, чья-то шутка.
Что же такое «гиперболический закон» применительно к численности человечества? Тут приведены данные по числу людей на земле, причем речь идет о человечестве как о целостной системе, исключая миграции, увеличение численности в одном месте, уменьшение в другом и так далее.
Рис. 3. Корреляция между эмпирическими оценками динамики численности населения мира (в миллионах чел., 1000 — 1970 гг.) и кривой, генерируемой уравнением Х. фон Фёрстера
Точками показано, каким образом идет увеличение численности людей с рождества Христова до 2000 года. И, обратите внимание, эта та самая — то есть гиперболическая — кривая, которая стремится в бесконечность. Причем критическая точка совсем рядом от нас — в 2026 году. Ждать осталось недолго. Но ведь это абсурд! Абсурд, хотя бы уже потому, что этого не может быть, поскольку не может быть никогда. Математическая функция может уходить в сингулярность, а физически ни одни процесс бесконечностью никогда не кончается. Что-то должно круто измениться — это называется «система переходит в режим обострения» — для того, чтобы физическая система, может быть, видоизменившись, но осталась. Но то же самое относится и к живой системе, каковой является человечество: эта живая система должна очень сильно измениться. Фон Фёрстер пишет, что вблизи критического значения система как целое становится крайне неустойчивой, а наличие сингулярности — это тревожный сигнал того, что структура системы будет сломана. Этот гиперболический закон особенно ярко виден, если нарисовать график в обратных величинах. По вертикальной оси отмечать обратную величину к числу людей, а по горизонтальной годы. И тогда число людей растет-растет, а обратная величина падает-падает. Соответственно, в году 2025–2026 число людей должно стать бесконечным, [а обратная величина будет стремиться к «0»].
Фон Фёрстер опубликовал эту статью в 1960 году, и она вызвала мощнейший всплеск интереса к этой теме в 1961-62 годах. Его стали обвинять в том, что он не уважает товарище Мальтуса, что все эти цифры надерганы непонятно откуда, хотя он брал 24 независимых источника, чтобы эту численность нарисовать, и четко показал, что эти источники независимы. Но, так или иначе, все это дело забылось до начала 90-х годов, пока на него не обратил внимание всем нам хорошо известный замечательный физик Сергей Петрович Капица. Его внимание привлекли работы фон Фёрстера, и он стал исследовать проблему роста численности человечества более глубоко. Капица также такую же нарисовал кривую. Она приведена в его книге, опубликованной в 1999 году (С.П. Капица. Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерки теории роста человечества. М., 1999), хотя ряд его статей были опубликованы и раньше. Это такая же кривая как у Фёрстера, только с определенного рода перегибами.
Рис. 4. 1 — мировое население, 2 — режим с обострением, 3 — демографический переход, 4 — стабилизация населения, 5 — древний мир, 6 — средние века, 7 — новая и 8 — новейшая история, стрелка указывает на период чумы — «Черная смерть», кружок — настоящее время, двухсторонняя стрелка — разброс оценок численности населения мира при Р.Х. Предел населения Noo=12–13 млрд.
(Источник: С.П. Капица. Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерки теории роста человечества. М., 1999.)
Это не просто «гладкая» кривая. О чем она говорит? Вот была пандемия чумы в Европе, когда больше трети или чуть ли не половина населения вымерла. И численность уменьшилась, а потом она взяла и вернулась на ту же самую кривую. Если взять ХХ век, то по демографическим оценкам Капицы, в двух мировых войнах и вокруг них погибло порядка 300–400 миллионов человек — это еще один изгиб, и тем не менее, кривая снова вернулась на ту траекторию, по которой она двигалась до этого. И вот, согласно Сергею Петровичу Капице, 2025–2026 год — тот самый год, когда знаменатель этого простого уравнения превратится в ноль, и тогда численность человечества должна стать бесконечной, но это бессмысленно, а поэтому должно произойти некое событие. Оно называется демографическим переходом — это тот период, в котором мы сейчас живем, причем уже несколько десятилетий, не очень хорошо это замечая.
Что такое демографический переход? Это торможение. Это переход функции от одного закона к другому. Закон гиперболического роста прекратил свое действие. И, по данным Капицы, это произошло в 1964 году. В этом году относительный прирост населения достиг максимума, а дальше стал уменьшаться. А на границе последнего десятилетия ХХ века и первого десятилетия XI века и абсолютный прирост населения тоже стал уменьшаться. За 90-е годы ХХ столетия на земле родилось 874 миллиона человек, и за 2000-ые годы родится тоже 874 миллиона человек. То есть численность населения тоже будет расти, но темпы ее роста становятся совершенно не теми, какими они были не только последние две тысячи лет, но и, по уточненным данным, вообще с момента возникновения человечества. Тогда темпы роста вообще были очень медленные. Собственно, на этот факт и обратили внимание, потому что кривая перешла в режим с обострением. И сейчас на это обратили внимание.
Значит, демографический переход — это замедление абсолютного прироста населения, которое дальше начинает перерастать в явление, называемое депопуляцией. О депопуляции, я думаю, мы, живущие в России, много слышали, поскольку постоянно сообщается, что каждый год население Российской Федерации уменьшается на 700 000, на 1 000 0000 человек и т. д. — какой кошмар! Вообще говоря, ничего хорошего в этом нет, поскольку в России такая интенсивная депопуляции происходит по причине, связанной с малой продолжительностью жизни людей. Но на самом деле, депопуляция не есть только наша особенность. Просто мы обращаем на себя большое внимание, но не видим, что делается у соседей с точки зрения депопуляции. Чтобы это показать, я приведу некоторые графики.
Рис. 5. Общий прирост численности населения стран СНГ,
1950–2050 годы, средний вариант пересчета 2008 года, % в год
Источник: сайт Демоскоп. ру http://demoscope.ru/weekly/2009/0381/barom05.php
Это численность населения с 1950 года союзных республик бывшего Советского Союза. И вот здесь, синяя кривая — это население Российской Федерации. Изгиб тут произошел в 1992 году, оно стало уменьшаться. Вот, если не ошибаюсь, Казахстан, а вот Грузия. Там, правда, война, было очень резкое снижение, но потом кривая поднялась, а затем снова стала и продолжает снижаться. Во всех республиках, независимо от их численности, экономического потенциала, независимо ни от чего, идет их депопуляция. Сегодня численность продолжает нарастать только в трех бывших республиках — в Таджикистане, Туркменистане и Узбекистане.
Реплика: В Казахстане тоже растет.
Воейков В.Л.: Нет, там тоже депопуляция. Я взял данные с сайта Демоскоп. ру, это самые последние данные, которые приведены.
Реплика: Там была депопуляция, когда уезжали русские, а по новым данным население там растет.
Воейков В.Л.: Может быть, но давайте по этому поводу не особенно спорить, потому что речь идет о депопуляции как о явном проявлении феномена торможения роста, то есть это уже следующая ступень, следующее проявление. Так вот, если взять европейский континент или США, то там пока депопуляции не наблюдается по одной простой причине. Хотя там скорость размножения людей существенно ниже того, что требуется для простого воспроизведения (например, в Испании ниже, чем у нас: там 1,1 у нас 1,3 ребенка на семью), но благодаря очень большой продолжительности жизни там наблюдается некий стазис. А соотношение прироста и смертности населения как раз зависит от соотношения продолжительности жизни и скорости размножения. И сейчас главную роль играет продолжительность жизни. Рано или поздно средняя продолжительность жизни дойдет до своего предела, и тогда начнется депопуляция везде.
Это проблемы демографического плана, и они вытекают из закона роста человечества. Сергей Петрович Капица сформулировал демографический императив. Почему человечество растет по такому закону? Согласно его демографическому императиву, ведущая переменная демографического закона — численность людей. А почему она растет по гиперболическому закону? Потому что люди информационно взаимодействуют друг с другом, и это взаимодействие приводит к иному, а не к геометрическому или экспоненциальному росту. Экспоненциально растут только слабо связанные в целое системы, «взрыв» обычно идет по экспоненте, размножения бактерий в разбавленной среде идет по экспоненте, по геометрической прогрессии. А вот люди, в представлении Сергея Петровича Капицы, взаимодействуют друг с другом, и за счет этого информационного обмена их численность растет не экспоненциально, а в зависимости от квадрата числа людей. Людей было двое, а численность возрастает в 4 раза. Людей стало четверо, их численность возросла в 16 раз, стало 16, численность возросла в 162 раз и так далее.
Но не все исследователи, занимающиеся этой демографической проблемой, соглашались с Капицей в том, что пружиной динамики и стабилизации численности популяции, является информация. Если следовать этому закону, то человечество непрерывно росло и когда на земле был миллион человек, и 10 миллионов, и 100 миллионов человек, но тогда возникает вопрос, что это был за канал передачи информации, канал взаимодействия? Суть в том, что речь идет о целостной развивающейся системе. А в такой системе каждая ее часть должна знать о состоянии целого и вести себя в соответствии с состоянием целого. Значит, она должна получать об этом информацию. Но как? Это не очень ясно. И вот сравнительно недавно молодой сотрудник Института прикладной математики им. Келдыша Андрей Викторович Подлазов выдвинул более рациональное объяснение и геометрическому росту численности, и демографическому переходу, то есть торможению этого роста. Подлазов сформулировал «технологический императив». С чем он связан? Рост численности человечества становится гиперболическим за счет того, что продолжительность жизни людей возрастает. Статистически, если продолжительность жизни возрастает даже на небольшую величину, то происходит существенный рост численности. А возрастает она за счет того, что Подлазов назвал «жизнесберегающими технологиями». Он пишет: «Квадратичная зависимость скорости роста популяции от ее численности обусловлена тем, что остаются живы те, кто умер бы, не будь между ее членами эффективной взаимопомощи» И далее: «Человек стал человеком в тот момент, когда имеющихся жизнесберегающих технологий стало хватать для спасения в среднем хотя бы одного человека за поколение» (Подлазов А.В. Теоретическая демография как основа математической истории. М., 2000). Значит, чем больше развиваются жизнесберегающие технологии, тем нелинейнее, тем острее происходит увеличение числа людей на земле.
Первой жизнесберегающей технологией было овладение огнем. Это была первая или, по крайней мере, одна из первых таких технологий. Когда человек овладел огнем, стало меньше людей умирать по разным причинам. Они стали жить дольше, и у них появилось больше времени для того, чтобы изобретать новые жизнесберегающие технологии. Так одно цепляется за другое. Эти технологи могут возникать в разных местах независимо друг от друга и распространяться по популяции, потому что они являются жизнесберегающими. Согласно Подлазову: «Предел роста численности человечества, как и развитие жизнесберегающих технологий, определяется исключительно соотношением характерных биологических времен человека и размером популяции его предков». Другими словами, за счет чего должен произойти этот перелом? А за счет того, что обеспечить среднестатистическую продолжительность жизни людей выше 84 лет, по крайней мере на сегодняшний день, не удается. 84 года — это в Японии, но вряд ли они там обеспечат больше. Но даже если они дойдут и до 90, и до 100 лет, все равно это рано или поздно достигнет какого-то предела. Человечество станет расти до бесконечности, только если люди станут жить статистически бесконечно. Но это абсурд такой же, как и бесконечная численность людей.
Все эти технологии и вообще вся жизнедеятельность (собственно, с этого я и начал) требует энергии. Чтобы численность людей увеличивалась таким образом, необходимо (и для существования жизнесберегающих технологий тоже) наличие достаточного количества энергии.
И вот, в 1991 году появилась работа Джона Холдрена «Популяция и энергетическая проблема». Джон Холдрен — американский ученый в области энергетики и экологии, Обама [президент США] сейчас назначил его своим советником. Так вот, Джон Холдрен в этой работе обнаружил еще один очень интересный закон. Этот закон заранее вывести напрямую из чего-то трудно. Холдрен обнаружил следующее. Оказывается, количество энергии, которым владеет человечество и может использовать для осуществления той или иной работы (то есть свободной энергии) — оно с 1850 до 1990 года росло. И росло следующим образом: объем этой энергии увеличивался пропорционально квадрату численности людей. Именно: пропорционально не числу людей, а квадрату числа людей. Другими словами, если сравнить 1850 год и 1990 год, население выросло в 4,3 раза, а количество энергии, которой овладело человечество, выросло в 17 раз. То есть, объем энергии на каждого человека (понятно, что объем потребляемой энергии распределяется неравномерно по земле, но мы рассматриваем чисто статистические данные) увеличился пропорционально квадрату от числа людей. И, кстати говоря, если этот закон соблюдается, то демографический переход и дальнейшая депопуляция будет соответственно сказываться на том количестве энергии, которым владеет человечество. Между прочим, откуда в наше время весь этот шум и гам по поводу энергии? Не потому, что ее не хватает, а потому что прирост на душу населения стал осуществляться медленнее, чем раньше, и мы почувствовали этот — даже не дефицит, а как бы приближение дефицита.
Откуда же берется вся эта энергия? А берется она из того, что человек развивается. Что в 1700 году разве не было нефти, газа? Были. Пользовались ими люди? Практически не пользовались. Что случилось в 1850 году? Это середина индустриальной революции, когда люди сначала изобрели тепловые машины, затем появилось электричество, затем стали использовать нефть, газ, атомную энергию и так далее. Откуда все это берется? Все это есть. Но человек превращает связанную энергию, которой более чем достаточно, в свободную энергию для самого себя. Сам это все делает. И это абсолютно противоречит постулатам дарвиновской теории эволюции. Я имею в виду не неодарвинизм, который вообще никакая не теория, а дарвиновскую теорию эволюции, согласно которой человечество размножается в геометрической прогрессии, по Мальтусу, в условиях дефицита ресурсов. На самом деле, приведенные мной кривые показывают, что никакого дефицита ресурсов в принципе нет. Когда надо, мы начинаем эти самые ресурсы находить, извлекать энергию и превращать в то, что нам надо для продолжения нашей жизнедеятельности.
Это все еще введение. Пока что тут нет никакой биологии. Здесь есть демография, которой занялись физики. Между прочим, этих физиков многие демографы сильно клевали за то, что они «сели не в свои сани». Но на самом деле эти физики сделали замечательные вещи, хотя мне, как биологу, не все их высказывания близки, скажем так. Например, Иосиф Самуилович Шкловский в своей известной и замечательной книге «Вселенная. Жизнь. Разум» еще в 1980 году вспомнил работу Холдрена и опубликовал все эти данные. Он свято верил в мальтусовские законы и написал, что нынешний жизненный гиперболический закон увеличения народонаселения всего земного шара обусловлен не столько биологическими, сколько социальными факторами. К биологии это отношения не имеет. Капица пишет: «… в силу особенности развития человека и человечества, его особого пути, не следует переносить примеры остального животного мира и биоценозов на случай человека, развитие которого подчинено совершенно другим физическим, биологическим и социальным закономерностям». (П.С. Капица. Цит. соч. С.24) Подлазов тоже подходит к принципиальному различию между животными и человеком: «Животные могут использовать лишь те схемы коллективного поведения, которые заложены в них генетически, на уровне инстинктов, тогда как люди способны вырабатывать новые способы совместных действий по мере роста своей численности» (Подлазов А.В. Цит. соч.). И так далее.
Я, вообще-то говоря, верю в то, что вселенная едина, и ничто, что было раньше, не исчезает сегодня, а просто надстраиваются все новые и новые этажи. Нужно просто посмотреть, каким образом появились особенности человека из того, что ему предшествовало. И снова я возвращаюсь к принципу Бауэра — принципу увеличивающейся внешней работы, роста и развития, принципа эволюции. Человечество, да и каждый человек в отдельности (иначе он бы не развился), соответствует этому принципу. И этот принцип определяет вектор движения живых систем на всех уровнях их существования. До сих пор речь шла о человечестве, о людях, о геометрической прогрессии их роста и развития, которая характерна для них вследствие социальных и других причин. Но смотрите, вот кривая роста энергетики животных, если она наложена на время первой фиксации этих животных в палеонтологической летописи.
Рис. 6. Изменение энергетического обмена живых организмов в ходе биологической эволюции и на начальной стадии человеческой цивилизации: 1 — кишечнополостные, 2 — ракообразные, 3 — моллюски, 4 — рыбы, 5 — амфибии, 6 — насекомые, 7 — рептилии, 8 — млекопита ющие, 9 — неворобьиные птицы, 10 — воробьиные птицы, 11 — первобытный человек, 12 — человек, использующий огонь.
Такую работу провел Александр Ильич Зотин, замечательный биодемограф, биоэнергетик, к сожалению, он скончался какое-то время назад. Смотрите, что получается. Если мы посмотрим на период фанерозоя, то получается вот такая кривая роста энергетического прогресса. То есть, если мы посмотрим на изменение энергетических особенностей, которые характерны для представителей того или иного класса живых организмов, то мы увидим, что рост четко идет по гиперболическому закону. Значит, энергетический прогресс идет по гиперболическому закону. Но где там, в эволюционном процессе, человеческая социология? Кстати говоря, этот эволюционный процесс идет по особому закону — это номогенез или ортогенез, но никак не дарвиновская теория эволюции. Просто это реальные физические данные.
Недавно появилась совместная работа палеонтолога А.В.Маркова и историка, социолога А.В.Коротаева «Динамика разнообразия фанерозойских морских животных соответствует модели гиперболического роста» (Журнал Общей Биологии. 2007. № 1. С. 1–12). А в прошлом году вышла статья, которая говорит не только о морских, но и о наземных животных. Что здесь растет гиперболически? Растет родовое разнообразие, растут роды. Роды состоят из видов. Вообще говоря, «род», как считают многие биологи, это некоторая фикция, продукт биологической систематики. Род нельзя подержать в руках и вид тоже. Подержать в руках можно только представителей тех или иных видов. Но, оказывается, что и роды, которые состоят из видов, и виды, образуемые индивидуумами, то есть материальными субстанциями, также увеличиваются в своем числе точно по гиперболическому закону, и это в течение 600 млн. лет. Конечно, здесь есть некоторые колебания. Но, кстати, на кривой человеческого роста тоже видны колебания, но это не значит, что основной закон не соблюдается, просто в нем есть флуктуации.
Еще один пример совсем «из другой оперы». В предыдущей статье шла речь об эволюционном процессе по гиберпоболическому закону роста, который длится сотни миллионов лет. Коротаев и Марков находят этому объяснение, и в частности, очень похожее на объяснение этого закона для человечества, а именно: продолжительность жизни более молодых родов существенно превышает продолжительность жизни более ранних родов, и в связи с этим получается гиперболическая зависимость. Я порылся в литературе, и оказалось, что пока, к сожалению, биологи, ослепленные геометрической прогрессией роста по Мальтусу, везде и всюду осуществляют фитинг своих зависимостей, как правило, к экспонентам. Но оказалось, что есть ученые, которые находят гиперболы и в довольно краткосрочных процессах, как например, в таком [приведенном выше]. Если, не дай Бог, у человека онкологическое заболевание и его лечили химиотерапией или радиотерапией, то при таком лечении заодно выбивается вся его иммунная система. Эту систему надо восстановить. А восстанавливают иммунную систему, подсаживая человеку его собственные (или близкого родственника) стволовые клетки или клетки близкого родственника, которые стимулируют его костный мозг и сами размножаются. Тем самым, иммунная система создается почти на пустом месте, рост клеток начинается заново. Каков закон роста этих белых клеток, подсаженных человеку? Вот работа 2002 года на эту тему. После того, как подсадили эти клетки, в течение 7 дней не наблюдается вообще никакого роста. Потом идет вспышка роста. Это в двойных логарифмических координатах точное соответствие гиперболической кривой. Здесь рост происходит в системе, и он происходит именно таким образом. Этим примером я хочу сказать, что гиперболический закон роста не является прерогативой только человека. Он связан с какими-то более глубокими биологическими причинами существования такой формы роста.
Почему на этот факт биологи стали обращать внимание совсем недавно? Потому что есть всем хорошо известный пример роста и развития — эмбриональный. Мы все прекрасно знаем, что эмбриональный рост и развитие должны идти по какому-то закону, иначе просто не будет продолжения рода. И вот оказалось, что эмбрион растет и развивается не по гиперболическому, хотя тоже по нелинейному закону. И это не экспонента, а другая функция. Она называется «степенной функцией». Ели ее положить в обратных логарифмических координатах, то, как и в случае с гиперболическим законом, это будет прямая линия. Но в отличие от гиперболы, уходящей в бесконечность при приближении к точке предела, здесь, на графике роста массы эмбриона, степенная функция уходит в бесконечность только в бесконечном времени. Но мы знаем, что в бесконечность она никогда не уходит, поскольку в какой-то момент времени происходит рождение человека.
То, что закон эмбрионального роста соответствует степенной функции, было открыто еще в 1927 году нашим соотечественником великим эволюционистом Иваном Ивановичем Шмальгаузеном. Но степенная функция тоже требует своего объяснения. Почему рост эмбриона происходит по степенной функции? А происходит это, в частности, еще и потому, что когда эмбрион растет, то рост биомассы осуществляется не только во времени, но еще и в пространстве: увеличиваются размеры эмбриона. Но эмбрион — не гомогенная система, он состоит из органов, тканей, клеток и так далее. А как они растут? Оказывается, что при росте эмбриона по степенному закону все его части — органы, ткани и клетки— растут пропорционально логарифмам размеров друг друга и логарифму массы всей системы, то есть растут гармонично. Они тоже растут по аналогичному степенному закону. Что это значит? Это значит, что каждый отдельный орган растет так и до тех пор, пока растут другие органы, о которых он знает и пока растет весь организм, о котором он знает. Всё соответствует друг другу. И, в частности, это было показано Шмальгаузеном в 1927 году: здесь речь шла о том, как меняется масса каждой части в зависимости от того, как меняются массы других частей. Еще Джулиан С. Хаксли на таком экзотическом биологическом примере, как краб-скрипач, у которого одна клешня всегда несопоставимо больше чем другая, показал, что рост массы этой клешни зависит от роста массы тела краба по степенному закону, то есть это непропорциональный рост. Это так называемый аллометрический, а не изометрический закон роста, то есть не все растет в линейной зависимости друг от друга.
Вопрос: А все логарифмы соотносятся линейно?