Дмография — доклад реферат (Капица)

С.П. Капица

Сколько людей жило, живет и будет жить на земле.

Предисловие

Человечество впервые за миллионы лет переживает эпоху крутого перехода к новому типу развития, при котором взрывной численный рост прекращается и население мира стабилизируется.

Данная книга посвящена опыту количественного исследования развития человечества.

Обсуждение последствий быстрого роста населения и его возможных ограничений привлекало многих исследователей. Начало подобных работ восходит еще к Мальтусу. Мальтус быть может впервые обратился к математическому моделированию для объяснения основных факторов, управляющих ростом населения. Им был сформулирован популяционный принцип согласно которому рост человечества, следующий геометрической прогрессии, будет опережать линейно растущее производство пищи. В результате прирост населения ограничивается недостатком пищевых ресурсов.

1.1 Постановка проблемы

Для того чтобы полнее охватить наше развитие, мы обратимся ко всему пути человечества, который оно прошло в течение более чем миллиона лет. При таком широком подходе, когда речь идет о громадных промежутках времени и всех людях, населяющих планету, невольно возникает вопрос, почему это важно для каждого из нас, для страны и города, где мы живем. В настоящее время стремительных изменений мир проходит через демографический переход — превращение, никогда прежде не переживавшееся человечеством.

1.2 Статистическая природа проблемы

Опыт количественного исследования основан на том, что человечество может рассматриваться как система, как один объект. Поэтому при обобщенном подходе необходимо обращаться к усредненным характеристикам общества. Естественно, имея дело с очень большим числом людей, со сложной системой, части которой находятся на разных уровнях развития производительных сил и культуры, существенно понять возможность обращения к средним характеристикам и усредненным представлениям о тех процессах, которые в ней происходят. Некоторые трудности связаны с тем, что при этом возникает впечатление о потере понимания причин происходящего, поскольку частные механизмы поглощены при их усреднении.

При таком феноменологическом подходе, естественно, сглаживаются все частные различия стран и регионов, однако со все большей четкостью проступают общие закономерности развития.

1.3 От качественного к количественному анализу

Количественный подход оказалось возможным реализовать обратившись к представлению об истории человечества, как о процессе развития системы.

В случае населения есть один параметр, который универсален и единственным образом описывает состояние человечества — его численность.

Мы увидим, что как раз численность населения мира выражает суммарный результат всей экономической, социальной и культурной деятельности, составляющей историю человечества.

1.4 Демографический взрыв и переход

Динамику роста мы каждодневно видим по числу детей в семье и жителей города или деревни, в которых живем. Неустанно увеличивающееся население мира требует все больше пищи и энергии, минеральных ресурсов, что вызывает возрастающее давление на биосферу планеты. Поэтому очень существенно найти и исследовать общие закономерности роста населения планеты и на этой основе дать оценку тенденций развития.

Рис 1.1 Население мира от 2000 г. до Р.Х. до 3000 г. [59]

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.

В настоящее время наиболее существенно то, что человечество переживает демографический переход.

Это явление состоит в резком увеличении скорости роста популяции, сменяющемся затем столь же стремительным ее падением, после чего население стабилизируется в своей численности. Этот переход уже пройден, так называемыми развитыми странами, и теперь подобный процесс происходит в развивающихся странах.

1.5 Методы демографии

Но из всех наук об обществе именно демография более всего имеет дело с числами, с количественным описанием населения. Демография представляет нам конкретные данные о числе людей, их распределении по возрасту и полу, статистике рождений и смертей, миграции населения во всех странах. Для расчета роста населения в демографии развиты мощные численные методы, позволяющие в линейном приближении экстраполировать рост на одно — максимум два поколения вперед. При этом мир разбивается на регионы и страны, следующие определенным сценариям роста.

Рис 1.3 Связи факторов, определяющих рост популяции

1—здравоохранение, 2—длительность жизни, 3—плодовитость, 4—детская смертность, 5—детоубийство, 6—рождаемость, 7—стерильность, 8—брачность, 9—пренатальный контроль рождаемости, 10—оптимальное детское жизненное пространство, 11—женская занятость, 12—групповая мобильность, 13—размер группы, 14—стандарт жизни, 15—социокультурная система и образование, 16—производящая технология, 17—продуктивность, 18—ресурсы, 19—диета, 20—потенциальный максимум популяции, 21—миграция, 22—территория, 23—плотность населения, 24—профессиональная смертность, 25—милитаризм, 26—популяция, 27—материнская смертность, 28—война, 29—болезни и эпидемии, 30—убийство стариков, 31—дорепродуктивная численность, 32—мужчины и 33—женщины репродуктивного возраста, 34—естественная смертность, 35—пострепродуктивная численность

На этой сетевой диаграмме введены коэффициенты, описывающие связи между разными факторами, определяющими результирующий рост населения. Коэффициенты определены на основании обследования 216 регионов 51 развивающейся страны. Однако трудно представить, что, введя все эти усредненные параметры в компьютер, можно с достаточной достоверностью предсказать воспроизводство населения.

В случае человечества оказывается трудным, а по существу, невозможным, дать подходящее описание роста путем сведения поведения сложной системы к процессам, происходящим на более элементарном уровне. Это происходит и потому, что такие понятия, как рождаемость и смертность, далеко не элементарны, а на феноменологическом уровене обобщают в вероятностных и статистических показателях множество факторов. Наконец, в сложной системе все связи и взаимодействия большей частью нелинейны и не допускают суммирования и тем самым введения линейных причинно-следственных связей, т.е. непосредственного перехода от частного к общему.

1.6 Сложность системы и уровень агрегации данных

Альтернативой может быть только последовательно системный метод, когда все население Земли рассматривается как эволюционирующая и самоорганизующаяся система, существенно нелинейная в своем поведении. Иными словами, для осуществления такой программы необходим переход на следующий уровень интеграции по сравнению с тем, что принят в демографии при описании отдельных стран и регионов.

2.2 Взаимодействия в системе населения

Понятие системы пришло из механики, где оно имеет точный и определенный смысл.

При обращении к понятию системы следует различать замкнутые системы, изолированные от внешних воздействий (например, Солнечную систему, объем газа или атом), и открытые, в которые извне поступают энергия, вещество и информация, участвующие во взаимодействиях внутри системы. Открытой является рассматриваемая нами демографическая система.

Так, для открытых систем в определенный момент времени характерны переходы в новое состояние, переходы вполне аналогичные фазовым переходам в замкнутых, равновесных системах. Таким образом, мы увидим, что демографический переход в системе человечества следует трактовать именно как неравновесный фазовый переход.

Для того, чтобы выяснить роль факторов роста населения, обратимся к основному уравнению демографииуравнению баланса населения страны. В любой момент времени рост населения страны или региона можно представить как сумму трех слагаемых:

Прирост = Рождения — Смерти ± Миграция

причем прирост, рождаемость и смертность обычно выражают в процентах или в единицах на 1000 населения в год.

Если мы просуммируем рост для всех стран и регионов мира, то окажется, что все миграционные потоки уравновесятся и их сумма точно обратится в ноль. Поэтому для демографической системы мира в уравнении баланса населения останется только два слагаемых, что существенно упрощает задачу.

Рассматривая устойчивый рост населения страны, можно с достаточной уверенностью предсказать его численность через 5 или 10 лет. Действительно, за это время население увеличится на 7-15%, еще меньше составит миграция населения, и можно предвидеть с определенной степенью вероятности, что в течение этого срока не наступит война или другая катастрофа. Происходит это потому, что рассматриваются малые, по сравнению с общей численностью населения, изменения. Однако экстраполяция населения на поколение вперед требует уже большей осмотрительности и множества оговорок.

Что же является причиной роста и тем более предвидимого резкого изменения роста человечества? Мы, несомненно, имеем дело с саморазвитием системы и его пределом. Более того, человечество проходит через демографический переход, который, подобно атмосферному фронту, приведет к резкому изменению режима развития, переходу в новое состояние для всего человечества.

Как показывает само название, в сложных системах часто возникает порядок, симметрия в развитии.

2.6 О междисциплинарных исследованиях

Прежде чем рассматривать результаты теории роста человечества, обратимся к двум простым моделям — линейного и экспоненциального роста. В настоящее время (в 2009 г.), при населении мира в 6,8 млрд и приросте в 85 млн в год, линейный рост (рис. 3.1, A), экстраполированный в недавнее прошлое, приводит к тому, что 6,8.109:85.106 = 70 лет тому назад (в год рождения автора) все должно было бы начаться с нуля! Таким образом, линейная экстраполяция может дать удовлетворительные результаты на один — два года, но в наше время демографического перехода продление ее даже на поколение не допустимо ни в прошлое, ни в будущее.

Следующий шаг при рассмотрении закона роста числа людей был сделан Мальтусом. Основной вывод Мальтуса, а также его последователей, состоял в том, что рост населения будет ограничиваться производством пищи и ресурсами.

Подход Мальтуса, развитый Медоузом, оказался неверным, в первую очередь, потому, что в нем не учитывался системный характер развития.

3.3 Гиперболический рост населения мира

Приведенные расчеты показывают, что ни линейный, ни экспоненциальный рост не могут описать развитие человечества за сколько нибудь значительное время. Демографические данные за много поколений свидетельствуют, что рост человечества хорошо укладывается только на гиперболическую кривую. В этом случае скорость роста пропорциональна квадрату полного числа людей.

Рис 3.3 Гиперболический рост в линейном и логарифмическом масштабах:

A: N=100/(T1-T), B: N=104(T1-T). T1 — особая точка обострения роста, момент, в котором население стремится к бесконечности.
На шкале логарифмов T1 как 0 не отображается

Рост по гиперболе обращается в бесконечность по мере приближения к моменту расходимости — особой точке для функции роста. Именно это соответствует наступлению демографического взрыва и отвечает, так называемому, режиму с обострением. В реальных условиях в этой области вступают в силу факторы, ограничивающие рост.

Анализ данных демографии приводит к простой формуле:

N = C/(T1-T) = 186 / (2025-T) млрд,

В 2009 г. — расчетно 11,6 млрд. (реально 6,8 млрд)

где N — число людей на Земле в момент времени T; T1 — критическая дата от Рождества Христова; C — постоянная с размерностью [человекогоды].

Из формулы следует, что критическое время расходимости очень близко, и если тенденция роста, имевшая место до 1965 г., сохранится, такое время наступит в T1=2025 г.

Но указанный гиперболический рост приводит к абсурдному результату и в далеком прошлом, поскольку 20 млрд лет тому назад уже должно было бы быть 10 человек, несомненно космологов, которые могли бы наблюдать сотворение Вселенной.

Существенно отметить, что скорость роста проходит именно через максимум, а не устанавливается на своем наибольшем значении. По мере того как скорость роста уменьшается, население Земли выходит на плато и стабилизируется.

3.4 Закон квадратичного роста

3.6 Pезюме результатов математических расчетов

Демографический переход занимает 2t =90 лет и заканчивается соответственно в T1+t =2050 г. В феноменологической теории развития человечества момент наступления демографического перехода рассматривается как глобальное явление, охватывающее все страны мира. При этом очевидно, что демографический переход в каждой стране происходит не отдельно и независимо, а является частью общего глобального процесса.

В соответствии с моделью начало мирового демографического перехода можно отнести к T1-t = 1960 г., конец к T1+t = 2050 г., так что длительность перехода составляет 2t = 90 лет. Для С демографического перехода начинается эпоха C — переход к стабилизированному пределу.

В критическом 2005 г. население мира достигнет половины предельной величины N1=0,5pK2=6,5 млрд РОВНО 6,45 (!!!), а скорость роста населения достигнет максимума

(3.10)

что соответствует относительной скорости роста

. (3.11; П.11)

За время демографического перехода население увеличивается в M=3 раза,

4.4 Сравнение модели с прогнозами демографии

Поучительно сравнение расчетов модели с прогнозами демографии на ближайшее будущее. Математическая модель указывает на асимптотический переход к пределу в 13±1 млрд. К концу XXI века население мира должно достичь 12 млрд, а 90% предельной численности, равной 10,7 млрд, следует ожидать к середине XXI века.

Эти данные можно сравнить с расчетами ООН [70] и Международного Института прикладного системного анализа (IIASA) [72, 78, 79]. Прогноз ООН основан на суммировании ряда сценариев для рождаемости и смертности по девяти регионам мира и доведен до 2150 г. По оптимальному сценарию ООН население Земли к этому сроку выйдет на постоянный предел 11,6 млрд, который затем

Близость, если не тождественность, результатов, полученных совершенно разными путями, создает уверенность в прогнозе не только тенденций роста населения мира в предвидимом будущем, но и выхода на конкретный ожидаемый предел численности. Принципиальная важность таких выводов очевидна.

7.4 Стабилизация населения мира и ее последствия

Существенен вывод о стабилизации населения мира после демографического перехода.

Основной вопрос состоит в переходе от количественного к качественному росту

К выводу об общей крупномасштабной устойчивости процесса роста населения Земли можно прийти, обращаясь к представлениям о демографических циклах. Таким образом, основной рост населения мира на всем протяжении развития представляется устойчивым, четко следующим по траектории гиперболического роста. Однако в двух случаях мировая система испытала существенные возмущения глобального масштаба, которые дают представление об устойчивости основной траектории роста.

К нам ближе всего мировые войны XX в.. На рис.7.2 показано поведение мировой демографической системы от 1900 до 1980г., когда она вернулась на прежнюю траекторию роста, практически за 20 лет компенсировав потери на 10% за 40 лет войн. Подчеркнем, что за это время население Земли удвоилось. В этом соотношении самого крупного по своим абсолютным масштабом катаклизма видно, насколько постоянен и неотвратим процесс глобального роста человечества, когда потери в отдельных странах не отражают мирового процесса развития.

8.3 Глобальная устойчивость в будущем

В прошлом менялся климат, поднимался и опускался на сотню метров уровень океана, наступали ледники, мигрировали народы и исчезали культуры, цивилизации, но развитие было неуклонным, подчиняясь демографическому императиву. Сегодня нам скажут, что человечеству грозит перенаселение и страшный мор, супеp-спид, моральный и финансовый кризисы общества или, наконец, в Землю попадет астероид, как это, по-видимому, и было 65 млн лет тому назад. Hе отрицая таких апокалипсических сценариев, можно лишь напомнить, что с ними человечество жило со времени появления мировых религий и эсхатологических учений. Более того, распространение таких взглядов усиливается в эпохи кризиса и перемен, обобщая на судьбы человечества бренность жизни человека, стоящего перед неизбежностью собственной смерти.