Ключевые идеи книги: Масштаб: универсальные законы роста, инновации, устойчивости и темпа жизни для живых организмов, городов, компаний и национальных экономик. Джеффри Уэст

Оригинальное название:

SCALE: The Universal Laws of Growth, Innovation, Sustainability, and the Pace of Life in Organisms, Cities, Economies and Companies

Автор:

Geoffrey West

Тема:

Обязательное чтение

Правовую поддержку обеспечивает юридическая фирма AllMediaLaw

www.allmedialaw.ru

Введение

Киндл-издание озаглавлено короче, но с большим вызовом: «МАСШТАБ: универсальные законы жизни и смерти». Такой размах обычно и привлекает читателя и настораживает: не достигается ли универсализм за счет крайнего упрощения? Пусть в своей отрасли автор выдающийся профессионал, но кто охватит новейшие сложные достижения многих наук?

Однако вынесенные на обложку отзывы свидетельствуют: эту книгу приветствуют как достойный Нобелевской премии прорыв научной мысли, путеводитель для каждого, кто желает понимать окружающий мир, и в то же время как увлекательное, почти детективное чтение. Среди прочитавших – математик Стивен Строгац (автор книги «Удовольствие от Х»), удостоенный титула пэра астроном Мартин Рис, мировые авторитеты в области исторических и социально-экономических исследований Нассим Талеб, Ниал Фергюсон, Ричард Флорида и знаменитый писатель Абрахам Вергезе.

Институт Санта-Фе (SFI) более 30 лет занимается междисциплинарными исследованиями сложных адаптивных систем, к числу которых относятся живые организмы и их взаимодействие, экологическая среда, город, язык. Джеффри Уэст был одним из создателей и первых руководителей SFI. Он уже более тридцати лет занимается поисками универсальных законов распределения энергии в сложных системах, динамикой их рождения, роста и умирания.

Речь не идет о той «Теории всего», о которой мечтают многие физики: свести все разнообразие явлений на макро- и микроуровне к одному уравнению, позволяющему предсказать поведение любых объектов. Напротив, выстраиваемые в этой книге универсальные законы описывают явления в разнообразии, определяют лишь «идеальную кривую», а не реальные параметры, которые всегда отличаются от среднего.

Универсальные законы охватывают динамику сложных систем, от живого организма до человеческого общества. Рост живых существ, поддержание жизни и умирание рассматриваются с точки зрения физических законов расхода энергии и доставки необходимой энергии в каждую точку инфраструктурной сети, из которой состоит организм.

Осмыслив эти принципы, читатель не только поразится красоте единства мира, но и поймет несколько важных повседневных правил – например, почему детей нужно одевать зимой теплее, чем взрослых, или как рассчитать детскую дозу лекарства.

Основные принципы, разобранные применительно к организму (масштабирование и экспоненциальный рост), экстраполируются на общество, в котором, в отличие от живого организма, обнаруживается потенциал неограниченного роста.

Однако безграничный рост вызывает и ряд проблем: сумеет ли человек найти неиссякаемые источники энергии? Выдержит ли человечество и планета ускоряющийся темп инноваций? Осознаем ли мы, насколько критичным может оказаться незначительное изменение некоторых факторов, например, температуры окружающей среды?

Книга не дает готовых ответов на эти тревожные вопросы, но – что важнее – она помогает более точно их сформулировать, осознанно следить за социальными и экологическими процессами, понимая преимущества и слабости общечеловеческого «организма».

1. Масштабирование живых существ

Организмы любого класса (как животные, так и растения) подчиняются законам масштабирования, то есть одинаковые соотношения массы предполагают пропорциональное соотношение других параметров (частоты сердцебиения, скорости метаболизма и т. д.) и существует возможность экстраполировать эти параметры и предсказывать их изменения только на основании увеличения/уменьшения массы.

Масштабирование живых существ происходит аллометрически, с изменением пропорций, морфологии и эффективности работы систем. Более того, масштабирование живых существ происходит не линейно, а по экспоненте.

Например, теплоотдача организма зависит от площади его поверхности, а запас тепла – от объема. Площадь поверхности и объем соотносятся как квадрат и куб, то есть при увеличении объема в 8 раз площадь поверхности увеличивается всего вчетверо. Вот почему маленькие дети мерзнут больше взрослых, а слону не перегреться помогают большие уши, увеличивающие поверхность его тела.

Аллометрия (греч. allos – другой и metron – мера) – неравномерный рост частей тела (в более широком смысле – различие пропорций у организмов с разными размерами). Аллометрия может быть отрицательной (например, замедленный рост головы у ребенка) и положительной (например, рост рогов у жвачных животных). Аллометрия выражается изменением как пропорций тела, так и темпов развития различных органов, то есть гетерохронией.

Наиболее важный показатель – интенсивность метаболизма – изменяется сублинеарно с коэффициентом 3/4 (закон Клейбера) – то есть при увеличении объема тела на четыре порядка потребность в пище возрастает лишь на три порядка.

Человеку весом до 100 кг нужно 2000 калорий в день. Крупному млекопитающему весом в тысячу тонн требуется не 20 000 000 (2000 х 10 000) калорий в день, а всего 2 000 000.

Один из важнейших практических выводов – необходимость корректировки доз лекарства и в целом выводов, сделанных на основании экспериментов с мышами, когда эти результаты экстраполируются на человека.

Слон, получивший в эксперименте дозу ЛСД, рассчитанную линейно, на основании соотношения массы его тела с массой тела мыши, погиб от передозировки.

Сублинеарное масштабирование метаболизма охватывает все виды физиологических процессов как у животных, так и в растениях: скорость роста, частоту сердцебиений, высоту ствола, число листьев, продолжительность жизни и т. д. Различные параметры изменяются с различной экспонентой (от -1/4 до 3/4), но общим является экспонентное сублинеарное масштабирование и ключевое число 1/4.

Например, экспонента по росту – 3/4, по площади сечения аорты и ствола дерева – 1/4, для серого и белого вещества мозга – 3/4, для частоты сердцебиений – 1/4, то есть частота сердцебиения снижается при увеличении массы животного, темп жизни замедляется, а продолжительность жизни возрастает.

Установленной эмпирически и подтвержденной законом Клейбера «магии числа 4» – ключевой роли показателя степени 1/4 и его производных – автор книги и его сотрудники по институту Санта-Фе нашли физико-математическое объяснение в особенностях живого организма, который сверх трех измерений объема обладает также измерением сетей – кровеносных сосудов, нервной системы и множества других.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.