Складність: декодуючи глибокі подібності

Платон і Аристотель уособлюють два типи вчених: тих, які бачать подібності, закономірності та універсалії, і тих, які звертають увагу насамперед на відмінності, варіації, специфіку, пише Філіп Болл для видання Nature.
Обидві точки зору, потрібні, але значною мірою вони залежать від дисциплінарної та культурної моди. Мабуть, не є перебільшенням тезу, що фізики акцентують на першому підході, а біологи – на другому.
Джеффрі Вест, фізик-теоретик і колишній глава Інституту Санта-Фе, Нью-Мексико – мекки міждисциплінарних досліджень, – дотримується платонівського підходу. У книзі «Масштаб: універсальні закони зростання, інновацій, стабільності і темпу життя в організмах, містах, економіках і компаніях» (опубліковано 10 травня 2017 р.) він пояснює математичні залежності між величиною природних і штучних систем – живих організмів, міст, компаній, економік і їх властивостями, які можна припустити за їх розміром: слон – це багаторазово збільшена миша, Нью-Йорк – Санта-Фе в більшому масштабі, а Walmart – гігантська версія місцевої продуктової крамниці.
Що означає «збільшена»? У слонів немає хутра і вибрисов. А в Нью-Йорку немає хмарочосів з саманної глини. Математичні відносини систем проявляються в тому, що можна назвати продуктивністю або метаболізмом, – в темпах створення багатства або споживання енергії. Ключове тут те, що цей зв’язок не є лінійним. Завдяки феномену економії масштабу (чим більша система, тим менше вона споживає енергії на одиницю розміру) Нью-Йорк виробляє вдвічі менше викидів вуглецю в атмосферу на душу населення, ніж у Санта-Фе, хоча, порівняно з розслабленим і екологічним Санта-Фе, Нью-Йорк здається брудним і перенаселеним. Як наслідок, відносини масштабу підпорядковуються степеневому закону: параметр збільшується пропорційно розміру, піднятого до деякого ступеня. Канонічним прикладом цього закону є пропорційна залежність метаболізму від маси тіла в степені¾.
Аналогічні закони діють і в містах: розмір міста визначає (серед іншого) темп життя в ньому. Кожен може в цьому переконатися, крокуючи ділової П’ятій авеню в Нью-Йорку в годину пік або прогулюючись неквапливими вулицями Санта-Фе в стилі пуебло. І це повністю підтверджує статистика. Як пише Вест, у великих містах «хвороби поширюються швидше, бізнес відкривається і вмирає частіше, комерційні трансакції здійснюються швидше і навіть люди ходять по вулицях швидше». Відомо, зокрема, що середня швидкість руху пішохода в містах-мільйонниках майже вдвічі більше, ніж в містечках з населенням у кілька тисяч.
Для живих організмів, однак, залежність розміру та швидкості реакцій є зворотною: чим менше тварина (за дуже незначними винятками), то і живе вона в більш швидкому темпі і вмирає раніше. Дві характеристики живих істот – кількість серцевих ударів і тривалість життя – налаштовані настільки точно, що їх відносини для всіх тварин (від карликової землерийки до кита) майже завжди є постійним: життя триває приблизно 1 млрд серцевих ударів. В «Масштабі» Вест аналізує також неминучі закони зростання, старіння і смерті, які характеризують як живі, так і штучні системи.
Якщо вас захоплюють такі закономірності, то в глибині душі ви платоніком. Якщо ж при згадці про них ви скептично знизуєте плечима, відчуваючи, що вони дуже мало розповідають, наприклад, про карликових землерийок і причини економічного процвітання Шанхаю, то ви в душі аристотелианец. Критики не упускають випадку вказати, що унивесальные закони масштабування не розповідають нам нічого цікавого про кожну конкретну систему.
Ця критика довгий час була спрямована проти тих, хто стверджує, що прості математичні системи управляють поведінкою складних систем, починаючи від біолога Дарсі Томпсона і його книги «Про зростання і формою», яка побачила світ ще сто років тому. Однак протягом останніх десятиліть у біології й соціальних науках накопичилося багато доказів того, що прості закони визначають складні процеси динаміки, форми і зростання. Починаючи з 1980-х, впливовим у цій сфері досліджень був Інститут Санта-Фе, який надихав дослідні хаби від Сінгапуру до Арізони, Амстердама і Вени.
Однак такий широкий погляд на закономірності людських систем досить повільно входив у мейнстрімну науку, а його відсутність породило багато негативних наслідків. Вузький фокус на результативності, продуктивності, прибутку і кількісних показниках породив побічні ефекти у вигляді нестійкого економічного зростання, зруйнованого навколишнього середовища та зміни клімату. Цю точку зору вже висловлювали, але Верт повторив її з особливою ясністю.
Він стверджує: хоча термодинамічні індикатори – сумарна кількість енергії в системі та показник ентропії – мають центральне значення для соціально-економічного прогресу, дискусія про них майже не фігурує в підручниках з економіки. «Як не дивно, такі концепти, як енергія й ентропія, пропускна здатність і метаболізм, так і не стали частиною загальновизнаною економічної теорії», – пише автор. Окремі економісти, які в своїх роботах враховують такі ідеї, як, наприклад, Джуліан Саймон і Пол Ромер, стверджують: людська винахідливість вирішить будь-які проблеми. Ідеї, проте, самі собою є продуктами складних соціальних систем – вони залежать від інститутів, можливостей, рівності, свободи і духовного здоров’я суспільства.
Сліпа віра в інновації часто поєднується з неправильним розумінням або навіть запереченням вартості необмеженого зростання, зокрема зміни клімату. У кращому випадку, такі питання відкидають під килим як крайнощі, недоліки ринку, «ложки дьогтю» в економічній звітності. Економіка, уражена такими підходами, є навіть не поганий наукою. Це псевдонаука.
Аналогічно часто трактують і міста, як ніби вони механічні тіла, чий дизайн можна як завгодно міняти. Однак ще теоретик урбаністики Льюїс Мемфорд писав, що міста – це живі організми, які постійно пристосовуються і розвиваються. Вест також підкреслює ідеї іншого урбаніста – Джейн Якобс, яка ще в 1950-1960-е захищала органічний підхід до градопланированию і ідею самоорганізації, що тепер займає центральне місце в науці про складних системах.
Вест далекий від думки, що універсальні закони розміру і росту можуть розповісти все, що може бути сказано про складні системи. Але «Масштаб» – грандіозний міждисциплінарний синтез темами, які він вивчав протягом десятиліть, – подає приклад їх значущості в екології, природному та людському світах.