Биосфера и техносфера как самоорганизующиеся системы эволюционно-синергетической парадигмы

Первое из них касается вопроса "каким образом"? На начальном этапе биологической эволюции жизни на Земле, который продолжался около двух миллиардов лет, был "сконструирован" элементарный кирпичик биологического строительного материала - клетка, универсальность которой поразительна. Каждая клетка - будь то клетка инфузории-туфельки, мышцы млекопитающего, листа растения, слизистой железы червя, брюшного узла насекомого и т.п. - содержит одни и те же составные части: ядро с его отшлифованным до предела молекулярных возможностей аппаратом наследственной информации, энзиматическую сеть митохондрий и др. 
В то же время один из фундаментальных законов биоэволюции состоит в непосредственности ее (эволюции) действий. Ибо в эволюции каждое изменение служит только сегодняшним задачам приспособления. Поэтому тем более удивительна та исходная "дальновидность", которую проявила Природа, создав уже в прологе к многоактной "драме" видов строительный материал, обладающий ни с чем не сравнимой универсальностью и пластичностью.

Конструкторские методы техноэволюции совершенно иные. Человек развивал технологию, отбрасывая одни ее формы, чтобы перейти к другим. Будучи относительно свободным в выборе строительного материала, имея в своем распоряжении высокие и низкие температуры, газы, жидкости и твердые тела, человек мог на первый взгляд совершить больше, чем биоэволюция, обреченная иметь дело лишь с тепловатыми водными растворами, со сравнительно скудным набором "кирпичиков", плавающих в архейских морях и океанах. Но Природа сумела "выжать" из столь ограниченных возможностей буквально все, что было возможно. В результате биотехнология по сей день превосходит человеческую, инженерную технологию, поддерживаемую всеми ресурсами коллективно добытого человеческого знания. Иначе говоря, универсальность наших технологий пока остается очень невысокой. До сих пор техноэволюция движется в направлении, как бы противоположном биологической, создавая устройства узкой специализации.

Другое важное различие техно- и биоэволюции связано с моральными аспектами. Негативные последствия техноэволюции не вызывают сомнений, что дает повод утверждать, например, что атомная энергия попала в руки человека преждевременно, что развитие космонавтики требует огромных расходов, усугубляющих и без того несправедливое распределение глобального дохода на Земле. Искусство, поглощенное технологией, следует законам экономики, обнаруживая явные признаки девальвации и инфляции. Иными словами, техноэволюция несет больше зла, чем добра; человек оказывается в плену того, что сам и создал, уменьшая по мере увеличения своих знаний возможности распоряжаться своей судьбой. 
Однако вряд ли необходимо доказывать, что любую технологию можно использовать и на благо, и во вред. Поэтому "осуждение" техноэволюции как источника вселенского зла следует заменить пониманием того, что эпоха, не знавшая регулирования человеческой деятельности приближается к концу. Именно моральные каноны должны определять дальнейшие начинания, играть роль авторитетных советников при выборе из ряда возможностей, предоставляемых их внеморальным производителем - технологией. Технология дает лишь средства, хороший или дурной способ их употребления - это уже наша заслуга или вина.

Все это означает, что научно-технический прогресс и духовная культура человека являются взаимообусловленными, взаимозависимыми факторами. Именно в связи с этим одним из главных направлений глобального развития человеческого общества сейчас является переход к единой культуре, что можно следует представлять как новое слияние ее компонентов, которое, однако, по сравнению с синкретической культурой первобытного человека должно произойти на гораздо более высоком уровне.

8. "Пределы роста" техногенных цивилизаций

Первые попытки исследования поведения современного общества как сложной самоорганизующейся системы, пронизанной многочисленными нелинейными положительными и отрицательными обратными связями между составляющими ее компонентами и находящейся под воздействием тех или иных глобальных "регуляторов", были предприняты в начале 1968 года небольшой группой ученых, программистов, экономистов, промышленников, известной под названием "Римский клуб". Работа группы велась в рамках исследовательского проекта "Сложное положение человечества" и была направлена направленного на рассмотрение комплекса проблем, затрагивающих людей всех стран: нищета среди изобилия, деградация окружающей среды, утрата доверия к социальным институтам, бесконтрольный рост городов, необеспеченность занятости населения, отчуждение молодежи, отрицание традиционных ценностей, а также инфляция и другие финансовые и экономические кризисы. Эти и другие проблемы, кажущиеся несвязанными частями "мировой проблематики", обладают тремя общими характеристиками: в той или иной степени они имеют место во всех странах, включают в себя технические, социальные, экономические и политические элементы и, что важнее всего, оказывают влияние друг на друга.

Сложное положение человечества как раз и заключается в том, что человек может понять эту проблематику и, тем не менее, несмотря на имеющийся у него значительный объем знаний и опыта, не понимает исходных причин, значимости и механизма взаимодействия множества составляющих ее компонентов и вследствие этого, не способен выработать эффективные контрмеры. Поэтому отдельные компоненты проблемы продолжают рассматриваться без осознания того, что целое не является простой суммой своих частей и что изменение одного элемента означает изменение и других.

Участники "Римского клуба", пожалуй, впервые применили методологию системного анализа и технику компьютерного моделирования к столь сложному объекту, каким является мировое сообщество в масштабе всей Земли. Конечно, исследователи должны были ограничить себя, рассмотрев далеко не все возможные связи, которые могут существовать в реальном обществе, поэтому их идеализированная "модель мира" включает в себя только пять факторов, в наибольшей степени определяющих уровень жизни и научно-технического прогресса:

- численность населения,

- сельскохозяйственное производство (продукты питания),

- добыча природных ресурсов,

- промышленное производство

- загрязнение окружающей среды.

Все эти параметры в настоящее время подвержены так называемому экспоненциальному росту. Более того, современные стратегии научно-технического прогресса как раз и направлены на неограниченный рост большинства из указанных параметров (за исключением загрязнения окружающей среды).

Особенностью экспоненциального роста является его резкое ускорение: ведь основным свойством элементарной экспоненциальной функции является то, что ее производная, определяющая скорость изменения функции, численно равна значению самой функции. С точки зрения теории системного моделирования динамических процессов оказывается, что любая экспоненциально растущая величина так или иначе связана с каким-то контуром положительной обратной связи.

Наряду с контурами положительной обратной связи, существуют контуры отрицательной обратной связи, когда, наоборот, имеется некоторая причина, уменьшающая динамическую переменную со скоростью, пропорциональной мгновенному значению этой изменяющейся переменной. Такое уменьшение описывается экспоненциальной функцией с отрицательным показателем.

Во многих случаях возможно одновременное действие обоих контуров обратной связи: и положительного, и отрицательного. Например, это может быть динамика численности населения, когда контур положительной обратной связи определяется рождаемостью, а отрицательной обратной связи - смертностью населения. Зависимость численности населения от времени в этом случае описывается формулой, где - численность населения в год переписи, и - показатели рождаемости и смертности населения соответственно. Наиболее важным для дальнейшего является то, что эти показатели обычно не остаются постоянными, а сами зависят от различных факторов, охваченных положительными и отрицательными обратными связями.

В качестве примера такого опосредованного влияния рассмотрим рис. 15.1, на котором показано несколько контуров обратной связи, отражающих взаимосвязь численности населения, промышленного капитала, капитала сектора услуг и ресурсов. Часть продукции промышленного производства составляют товары, используемые в качестве капитала в секторе услуг - дома, школы, больницы, банки, а также установленное в них оборудование. Объем производимого на базе этого капитала услуг, деленный на численность населения, дает усредненное значение производства услуг на душу населения. Этот показатель определяет уровень системы здравоохранения и, следовательно, смертность населения. В сектор услуг помимо этого входят система образования и система изучения и разработки методов контроля над рождаемостью. Таким образом, производство услуг на душу населения оказывает влияние на рождаемость. Изменение выпуска промышленной продукции на душу населения также оказывает заметное влияние (хотя обычно после длительного запаздывания) на многие социальные факторы, которые в свою очередь оказывают влияние на рождаемость. На выпуск каждой единицы продукции промышленного производства расходуется определенное количество невозобновляемых ресурсов из резервных запасов. По мере постепенного снижения резервных запасов добыча одного и того же объема ресурсов из земных недр требует все более крупных затрат капитала и, таким образом, приводит к снижению производительности капитала, т. е. к необходимости использования возрастающих объемов капитала для производства заданного объема конечной продукции.

Рис. 15.1 является лишь малым фрагментом "модели мира", исследованной членами "Римского клуба". Кроме того, в отличие от этого рисунка, где показаны лишь "качественные" связи, компьютерное моделирование "модели мира" производилось на основе научно-обоснованных количественных характеристик всех включенных в рассмотрение связей, которые, кроме того, могут проявляться с запаздыванием.

Результаты компьютерного моделирования поразили самих исследователей, так как практически все возможные "стратегии" управления мировой динамикой приводили к катастрофическим последствиям в XXI веке. В частности, в так называемой "стандартной" модели развития мира, когда предполагается, что в будущем не произойдет никаких изменений ни в системе общечеловеческих ценностей, ни в механизме функционирования глобальной системы "население - капитал" (этот механизм уже работает на протяжении ста

Рис. 15.1. Контуры прямой и обратной связи в "модели мира"

последних лет), а начальное состояние модели (численность населения, капитал, загрязнение окружающей среды и другие) и градиенты его роста задаются равными их значениям в 1900 году, крах мировой системы произойдет, в конце концов, из-за истощения невозобновляемых природных ресурсов (рис.15.2).

Перед этим запасы промышленного капитала возрастут до такого уровня, что для его эксплуатации потребуются колоссальные затраты ресурсов. Когда же эти ресурсы окажутся в основном израсходованными, цены на них начинают расти, поглощая основные потоки капитала. В результате этого уменьшается доля, идущая на инвестирование и обеспечение роста в других отраслях. Наконец, это инвестирование становится таким малым, что не может покрывать даже амортизацию капитала, и начинается крах промышленной производственной базы. Он тянет за собой системы производства услуг и сельского хозяйства,

Рис. 15.2. Динамика основных показателей в стандартной "модели мира": 1- невозобновляемые ресурсы; 2- производство продуктов питания на душу населения; 3- численность населения; 4- выпуск промышленной продукции на душу населения; 5- загрязнение окружающей среды; 6- общий темп смертности; 7- общий темп рождаемости; 8- производство услуг на душу населения в год (долларовый эквивалент)

которые стали зависимыми от производимых для них промышленностью факторов обеспечения производства. В течение короткого промежутка времени ситуация остается особенно серьезной из-за того, что население продолжает расти вследствие наличия запаздываний, определяемых его возрастной структурой и длительностью процессов социальной адаптации. В конце концов, численность населения снижается, когда темп смертности возрастает из-за недостатка продуктов питания и медицинских услуг. Этот крах наступит задолго до 2100 года.

Таким образом, можно сказать с определенной степенью уверенности, что в предположении отсутствия крупных изменений в существующей системе рост населения и промышленности обязательно прекратится не позже следующего столетия.

Но даже если в результате разведки новых, неучтенных в предыдущем расчете месторождений полезных ископаемых или освоения новых технических методов их добычи запасы ресурсов будут удвоены и, кроме того, появившиеся в результате научно-технической революции источники энергии (термоядерный синтез и др.) позволят осуществить крупные программы по переработке отходов производства и "замещению" ресурсов, то и такая модель мира с "неограниченными" ресурсами обречена на крах, который наступит в том же XXI веке из-за загрязнения окружающей среды.

Аналогичные результаты будут иметь место и при усилении контроля над загрязнением окружающей среды, но только ограничение роста мировой системы будет следствием истощения запасов орошаемых земель, в результате чего упадет производство продуктов питания и повысится смертность населения. И даже в самом оптимистичном расчете модели мира с "неограниченными" ресурсами, контролем над загрязнением окружающей среды, увеличенной производительностью в сельском хозяйстве и "идеальным" контролем над рождаемостью результат по-прежнему предсказывает прекращение роста и начало спада до наступления 2100 года.

Негласное предположение, которое стояло за всеми компьютерными расчетами, заключается в том, что населению и капиталу позволено расти до достижения ими "естественных" пределов. Это предположение лежит в основе принятой человечеством в настоящее время системы ценностей. Можно сказать, что преодоление ограничений является сегодня той культурной традицией, в соответствии с которой живет большинство людей. Как только эта "ценность" включается в модель, результатом становится такой режим поведения системы, при котором она в случае своего роста превышает предельно допустимые значения, вслед за чем наступает крах. Когда же мы вводим в модель научно-технический прогресс, который успешно снимает некоторые ограничивающие рост пределы или позволяет избежать какого-либо кризиса, система просто дорастает до другого предела, временно его превышает и вновь испытывает крах. В рамках предположения о том, что будет отсутствовать преднамеренное (сознательное) ограничения роста населения и капитала и что этот рост "сам выйдет на свои предельные уровни", не было найдено ни одного пакета стратегий, который позволил бы избежать режима краха системы.

Механизм возникновения режима краха системы, оказывается, достаточно прост. Вся сеть образующих мировую систему взаимозависимых контуров обратных связей пронизана запаздываниями во времени между причинами и их следствиями. Это естественные запаздывания, которые не могут быть изменены никакими нововведениями технического прогресса. Среди них можно назвать, например, запаздывание (с периодом около 15 лет) между рождением ребенка и временем, когда он может воспроизвести себя. Еще одно запаздывание имеет место между моментом выброса загрязнителя в окружающую среду и началом его ощутимого влияния на здоровье людей. Целая группа запаздываний имеет место вследствие того, что капитал нельзя мгновенно перенести из одного сектора системы в другой в ответ на изменившуюся картину спроса.