Гиперболический рост населения Земли и эволюция человека

Фантастическая сборка

Описание фантастической сборки «мыслящего» компьютера, приведенное ниже, позволит создать наглядный образ построения иерархической сети четвертого ранга.

Представим себе мастера «отверточной сборки», собирающего «мыслящий» компьютер. Работа заключается в копировании имеющихся «рабочих станций» универсальными блоками с последующей установкой копий в сеть. Пусть количество компьютеров на момент начала работы равно десяти и все они связаны сетью – каждый с каждым.

Рабочий день начинается по звонку и длится ровно восемь часов. Мастер может контролировать производительность своего труда по часам на стене цеха. Прежде всего, определим, что такое рабочий цикл.

Рабочий цикл – это процесс копирования сети, который начинается по звонку и заканчивается тогда, когда будут скопированы все компьютеры, которые были в сети на момент начала рабочего дня. Цикл может быть пустым, когда не собирается ни одного нового компьютера, но есть и такой, в процессе которого число их удваивается.

Рабочее задание заключается в выполнении рабочего цикла ровно за восемь часов. Приступая к работе, мастер имеет десять «нескопированных» компьютеров. По ленте конвейера в асинхронном режиме поступают универсальные сборочные блоки, «носители сознания» – до сборки пустые, готовые к загрузке «порции сознания».

Асинхронность подачи означает, что как только мастер снимает блок с ленты, сенсорные датчики включают шаговый двигатель, лента сдвигается на одну позицию, и следующий блок уже ждет своей очереди. Каждый компьютер состоит из некоторого фиксированного числа идентичных блоков; пусть это число будет равно 65536.

Кроме того, он связан сетевым кабелем со всеми другими компьютерами. К началу работы имеется девять сетевых связей, входящих в каждый компьютер сети. Узел – это устройство внутри компьютера, к которому сходятся связи, соединяющие его с другими компьютерами; с узлом связана информация о каждом конкретном компьютере, им же определяется индивидуальность «мыслящего» компьютера.

Можно также считать, что это его информационный и управляющий центр. У каждого компьютера сети имеется только один узел. Дополнительно можно положить, что все сетевые кабели каждого из десяти компьютеров сходятся в одной точке, которая является узлом сети, узлом, который управляет информационными потоками и с которым связана индивидуальность растущей сети.

Мастер берет (блок за блоком) десять блоков с ленты конвейера и подключает их поочередно к каждой из девяти связей, подведенных к узлу первого компьютера, а затем и к самому этому узлу. Затем он дает им некоторое время на считывание информации (сознания) и переносит все десять блоков в новый компьютер, который стоит на сборке, но пока к сети не подключен. За первый цикл удается скопировать сто блоков.

Если скопированы все компьютеры в сети, а новый, одиннадцатый, так и не собран (общее число блоков собираемого компьютера меньше 65536), то мастер заканчивает рабочий день, – этот рабочий цикл оказался пустым. На следующий день все повторяется снова.

И таких дней, когда не удается собрать, будут сотни. И вот, наконец, число блоков в новом компьютере достигает значения 65536. Мастер устанавливает его в сеть и соединяет со всеми остальными. Работы по сборке и установке в сеть одиннадцатого компьютера завершены. Сборка следующего потребует меньше циклов, т. к. число связей у каждого компьютера сети возросло на единицу.

Далее, работы продолжаются во все ускоряющемся темпе. И вот наступает такой день, когда удается собрать компьютер с нуля за смену. Как только это происходит, алгоритм сборки дополняется следующими правилами:

1. Дочерний компьютер после установки в сеть помечается как не подлежащий копированию в данном цикле.

2. Процесс сборки нового компьютера начинается с копирования того компьютера сети, на котором была закончена сборка предыдущего, т. е. он копируется дважды.

3. Рабочий цикл заканчивается, если после установки в сеть очередного дочернего компьютера новый компьютер из остатка нескопированных собрать не удается.

Вот такая хлопотная у мастера работа. Но давайте еще более ее усложним. Пусть теперь универсальные блоки, из которых собраны все компьютеры сети, в конце концов, выходят из строя, т. е. имеют время наработки на отказ. Причем ремонту они не подлежат. Оперативная замена вышедших из строя блоков становится приоритетной задачей мастера. И только тогда, когда у него появляется свободное время, продолжаются работы по наращиванию сети.

Возникает вопрос: раз блоки ломаются, то как же сеть сохраняет себя? Дело в том, что в ней изначально заложена программа резервного копирования (это одна из ее базовых функций). Это резервное копирование она производит периодически в себя же, а информация о каждом блоке равномерно (голографически) распределяется по всей сети. Так что при установке нового блока она загружает в него то же сознание, каким обладал его предшественник до поломки. Спустя время, вдвое превышающее среднее время наработки на отказ, 99 % блоков заменены, а сеть регенерировала и пребывает в добром здравии.

Продолжая далее усложнять процесс, отменим асинхронную подачу блоков. Пусть теперь лента конвейера крутится непрерывно, а количество блоков, поступающих в единицу времени, – случайная величина. Кроме того, представим себе, что блоки поставляет производитель, на заводах которого работают люди (поставщики) некой мифической страны. Эти люди связаны между собой тысячами социальных связей. Этот социальный конгломерат представляет собой множество, состоящее из подмножеств, охватывающих различное количество людей.

Причем эти подмножества могу пересекаться. Можно начать этот длинный ряд так: люди науки, работники искусства, служители религии, исповедующие какую-то форму религии, члены различных политических партий (ну как же можно о них забыть!), просто обыватели с их приземленными интересами (их большинство); сюда же входят всяческие клубы по интересам: любители музыки, домашних животных, спортивные болельщики, поклонники разных модных течений и т. д., и т. п.

И еще одно фантастическое предположение. Допустим, что мастер кроме, собственно, сборки сети параллельно анализирует ситуацию в социуме, так сказать, держит руку на пульсе. Для этого он связан незримым информационным каналом с каждым из поставщиков.

Задача мастера – выполнить рабочий цикл за фиксированный промежуток времени, причем блоков для работы ему требуется все больше и больше. Повлиять на скорость их производства он может только через подсознание каждого поставщика, совершенно незаметно для последнего, т. к. мысли, пришедшие из подсознания, тот воспринимает как свои собственные. Используя весь банк информации о социуме, мастер просчитывает всевозможные варианты его развития и выбирает те из них, которые обеспечат ему нужную скорость поставки.

И все это для того, чтобы обеспечить выполнения главного закона сборки: постоянство времени рабочего цикла. Затем он закладывает в подсознание социума ту информацию, которая обеспечит ему реализацию выбранного сценария.

И последнее: пусть сеть собирает себя сама, т. е. мастер – это сама растущая сеть, индивидуальность и сознание которой связано с узлом этой сети. Гипотетическая страна – это Мир-система, а универсальный блок – это каждый обладающий сознанием человек, которого сеть использует как ресурс. (Просто «Матрица» какая-то!) Как будет показано нами далее, рост численности населения Земли можно напрямую связать с процессом этой фантастической сборки.

Основные определения

Приведем элементарные определения, которые легко поймет и ученик старших классов, но без которых невозможно уяснить суть предлагаемой гипотезы. Центральное место в теории занимает сеть. Под сетью будем понимать граф, в котором все узлы соединены между собой ненаправленными отрезками: «каждый с каждым». Например, сеть, состоящая из пяти узлов, содержит десять связей.

Рис. 1. Сеть, состоящая из пяти узлов, число связей равно 10.

Гармоническая сеть содержит число узлов, равное двойке в некоторой целой степени – 2n, например: 2,4,8,16… (n = 1,2,3,4…).

Рис. 2. Гармоническая сеть, содержащая 8 узлов; число связей равно 28.

Совершенная сеть содержит число узлов, равное двойке, в показателе которой стоит тоже двойка в степени R: 22^R. Где R – ранг сети. Например: 2,4,16,256,65536… (R = 0,1,2,3,4…).

Рис. 3. Совершенная сеть второго ранга, содержащая 16 узлов; число связей равно 120.

Совершенная иерархическая сеть (СИС) ранга R – это совершенная сеть, узлы которой (назовем их клаттерами) – это СИС ранга R − 1. Чтобы рекурсия заработала введем СИС наименьшего ранга: самый нижний уровень иерархии, атом сетестроения. Это сеть ранга нуль, состоящая из двух узлов, соединенных связью. В дальнейшем будем считать, что за каждым узлом сети ранга нуль закреплен ее носитель-человек.

Носитель сети обеспечивает ее эволюцию, рост и функционирование. В чем разница между узлом и носителем? Узел сети ранга нуль (или узел-носитель) в приложении этой модели к процессу роста населения Земли есть величина постоянная, тогда как носитель-человек – это живущий и обладающий сознанием человек, временно «прикрепленный» к узлу и постоянно сменяющийся в процессе ее роста. (Далее, для краткости изложения будем отождествлять узел сети ранга нуль и ее носителя-человека.)

Каждый узел сети ранга нуль также представляет собой иерархическую сеть, истоки которой теряются в глубинах микромира, но в данной упрощенной модели считаем его бесструктурной, неопределяемой через нижние уровни и неделимой далее структурной единицей иерархической сети. Пример: если ранг сети равен трем (R = 3), то СИС содержит 256 носителей или 16 клаттеров; каждый ее клаттер – это СИС ранга 2, содержащая 4 клаттера ранга 1, каждый из которых, в свою очередь, содержит два клаттера ранга 0, каждый из которых включает два носителя.

Гармоническая иерархическая сеть (ГИС) ранга R – это гармоническая сеть, узлами которой являются СИС ранга R. Несовершенная иерархическая сеть или просто иерархическая сеть ранга R – это сеть, сетеобразующий клаттер которой – это СИС ранга R, а общее число ее клаттеров не равно двойке в некоторой степени (т. е. она не является гармонической).

Число носителей в клаттере ИС назовем весом клаттера, а полное число клаттеров в сети – ее размером. Например, ИС ранга 4 (R = 4), состоящая из десяти клаттеров, имеет размер, равный десяти, а каждый ее клаттер имеет вес, равный 65536.

Будем считать, что максимальный размер иерархической сети данного ранга равен весу ее клаттера. (Т. е. при достижении максимального размера иерархическая сеть становится совершенной.) Так, совершенная сеть четвертого ранга содержит 65536 клаттеров и 655362 = 4 294 967 296 носителей. Это число равно весу клаттера пятого ранга.

Растущая ИС – это ИС, число клаттеров которой растет согласно некоторому алгоритму. Рост сети будем связывать с операцией копирования сетью самой себя, т. е. с ее самокопированием. Процесс самокопирования сети может быть представлен в виде последовательности циклов.

Цикл – это такой этап самокопирования сети, когда копируются все клаттеры, имеющиеся в сети на момент входа в него. Копирование происходит с помощью носителей. Носители служат также для поддержания узлов сети и связей между ее клаттерами (принимаем, что один носитель способен поддерживать только один узел или только одну связь). В нашей модели узел сети – это сеть, не имеющая ранга, связанная с носителем-человеком. Алгоритм копирования выбираем следующий:

1. Рост сети начинается с двух клаттеров.

2. Связи и узлы растущей сети копируются носителями: один носитель – на связь клаттера, один – на его узел.

3. Когда число откопированных носителей становится равным числу носителей в сетеобразующем клаттере, собирается новый клаттер. Затем он устанавливается в сеть, т. е. прокладываются связи между ним и другими клаттерами сети. В очередь на копирование в текущем цикле такой новоиспеченный клаттер уже не ставится.

Рост сети идет в ускоряющемся темпе, т. к. число связей каждого сетеобразующего клаттера увеличивается на единицу после установки в нее очередного дочернего клаттера. Такой рост условно можно разделить на три этапа:

1. Рост от двух клаттеров до корня квадратного из веса сетеобразующего клаттера.

2. Дальнейший рост ИС до совершенной.

3. Репликация − предельная операция самокопирования, когда собираются копия полученной совершенной сети.

Затем между полученной СИС и ее копией прокладывается связь и стартует сеть более высокого ранга. Поясним все это на примере. Пусть сеть с весом сетеобразующего клаттера, равным 65536, т. е. сеть четвертого ранга, начинает свой рост с двух клаттеров. Копируем носителями узел каждого клаттера и входящую в него связь. Связь одна, узел всегда один.

За цикл копируются 4 носителя. Всего потребуется 65536/4 = 16384 цикла, чтобы собрать первый клаттер. После установки его в сеть имеем три клаттера, за цикл копируются уже 9 носителей. Всего циклов будет 7282. Получаем четыре клаттера. И так далее. Процесс идет с нарастающей скоростью. Когда размер сети дорастет до 256 клаттеров – это корень квадратный из 65536 – впервые за цикл с нуля будет собран клаттер.

Дальнейший рост ИС носит взрывной характер. Если до этого момента сеть проходит 42142 цикла, то после него ее рост до совершенной, т. е. от 256-ти до 65536-ти клаттеров происходит всего за 255 циклов. Все это, конечно, строго доказывается.

И, наконец, растущая сеть достигает совершенства, предложенный алгоритм ее роста не может больше работать (дальнейшая прокладка связей между клаттерами становится невозможной), поскольку все 65536 носителей в сетеобразующем клаттере оказываются занятыми: 65535 − на связи, один − на узел клаттера.

Тогда и наступает очередь операции репликации, когда происходит копирование полученной совершенной сети по правилу «клаттер в клаттер», т. е. с установкой cкопированных клаттеров в новую сеть. В нашей модели, как и в модели Капицы, демографический переход, который соответствует операции репликации Сети человека, занимает два цикла характерного времени. В таком случае полное число циклов сети 65536 равно: 42142+255+2 = 42399. Сеть 4 294 967 296 (65536 в квадрате) стартует с двух клаттеров.

Демография

Предложенная нами математическая модель роста населения Земли может показаться плодом больного воображения. Возможно, существует другая, более адекватная ее формулировка. Но эта математика работает, т. е. правильно описывает рост, даты, циклы, она предсказывает, она проверяема – а только это и важно для подлинно научной теории по Карлу Попперу.

В защиту подобной точки зрения отсылаем читателя к популярному изложению квантовой электродинамики в книге Ричарда Фейнмана «Странная теория света и вещества», где автор на пальцах объясняет сложнейшую интерпретацию квантовой механики как интеграла по траекториям.

Здесь важно то, и Фейнман это подчеркивает, что описание движения частиц на языке «стрелочек и часов» ничуть не хуже, чем с помощью комплекснозначной волновой функции. Результат получается один и тот же. И этот результат проверен тысячами опытов. Но почему частицы ведут себя столь странным образом, отмечает Фейнман, – не понимает никто.

Развивает эту идею принцип моделезависимого реализма, предложенный Стивеном Хокингом. Согласно этому принципу, любая теория или картина мира представляет собой модель (как правило, математической природы) и набор правил, соединяющих элементы этой модели с наблюдениями. Причем моделей, описывающих данное конкретное явление, может быть несколько.

Если каждая из них соответствует наблюдениям, то нельзя сказать, что какая-то из них более реальна, чем другая. Здесь важно только то, насколько они отвечают наблюдениям. В одной ситуации можно использовать одну модель, в другой – другую. Хокинг и Млодинов подчеркивают, что не существует для нас, людей, какой-то абсолютной реальности и если мы выбираем данную конкретную модель, то выбираем и связанный с ней взгляд на реальность. Среди множества моделей (и реальностей) удобно выбирать:

A. Наиболее простую (или «изящную»).

B. Содержащую мало произвольных или уточняющих элементов.

C. Согласующуюся со всеми существующими наблюдениями и объясняющую их.

D. Дающую подробные предсказания результатов будущих наблюдений (если предсказания не подтверждаются – модель отвергается) [65].

Наша демографическая теория и демографическая теория Капицы, в отличие от всех прочих, удовлетворяет всем этим условиям. Но наша теория, хотя и изоморфна феноменологической теории Капицы, но значительно ее проще. Кроме того, она делает больше проверяемых предсказаний, следовательно, на наш взгляд, предпочтительнее.

Действительно, описанный выше рост сети 65536 в точности соответствует росту численности населения Земли. Необходимо только постулировать следующие положения:

1. Время цикла растущей сети есть величина постоянная на всех стадиях ее роста.

2. Каждый обладающий сознанием человек, независимо от пола, возраста, расы… независимо от его месторасположения в пространстве является носителем сети. Прирост численности таких людей за цикл соответствует приросту числа клаттеров.

3. Сеть управляет социумом, воздействуя на общественное подсознательное. Сама же сеть отождествляется с суперсознанием, которое управляет человеческим социумом с помощью целого арсенала средств, который еще предстоит изучить.

4. Численность населения Земли несколько больше числа носителей Сети человека (в среднем по времени эволюции примерно в k = 1.1 раз), поскольку не каждый живущий может считаться ее носителем. Исключение составляют дети до трех лет, люди, находящиеся в коме, состоянии клинической смерти, страдающие тяжелыми психическими заболеваниями.

При этом человек предстает, с одной стороны, как «носитель» иерархической сети. А, с другой – как индивидуум, обладающий собственным сознанием, причем сознание узла-носителя не подвластно ему и не контролируемо.

Сколь бы чудовищным ни казалось подобное представление, судить об истинности гипотезы нужно по ее соответствию экспериментальным данным. Но здесь все в полном порядке. Время цикла Сети человека в рамках нашей модели легко вычисляется и оказывается равным примерно 40 годам, что практически не отличается от постоянной времени Капицы. Она принимала у него значения в интервале 41–45 лет в процессе «эволюции» теории Капицы. Безразмерная константа К, смысл которой у С.П. Капицы остается неясным, варьируется им в интервале 62000 – 67000. Здесь же – это вес клаттера сети человека равный 216 = 65536.

Предлагаемая нами гипотеза имеет только одну постоянную τ = 40 лет, а значения всех важных для описания эволюции человека, мирового демографического и исторического процесса величин (дат и численности) вытекают из идеальной математической схемы. Сеть человека стартовала с двух клаттеров, что соответствует числу носителей равному 2·65536 = 131072.

Полное число циклов ее роста, согласно теории, равно 42399. Умножив эту величину на τ, получим 1,7 млн лет. Это время эволюции человека. Оба эти результата полностью соответствуют данным палеодемографии, согласно которым 2 млн лет назад численность популяции Homo sapiens составляла примерно 100 тысяч человек: подсчитано по числу стоянок первобытного человека на Африканском континенте.

К моменту начала неолита сеть прошла 42142 цикла и выросла до 256 клаттеров. Согласно теории в этот момент времени, 8 тысяч лет до н. э. (1982 − 255τ), численность населения Земли достигла значения 256·65536 = 16,8 млн человек, что также соответствуют историческим данным.

Взрывной гиперболический рост численности после неолита полностью объясняется теорией. Гипербола Хорнера сливается с теоретической гиперболой. В 1982 году сеть 65536 достигает совершенства, что соответствует числу носителей К2 = 655362 = 4,3 млрд человек – эволюция человека заканчивается. Последний цикл роста сети: 1942–1982 гг. приводит к удвоению населения мира, что соответствует и теории, и демографическим данным. Можно доказать, что сеть любого ранга на последнем цикле своего роста удваивает число носителей.

Демографический переход соответствует «операции репликации» сети человека. В результате этой операции будет построена стартовая конфигурация сети 5-го ранга, состоящая из двух клаттеров. Каждый из них будет содержать 232 = 4,3 млрд человек. Согласно модели Капицы и нашей модели, демографический переход занимает два цикла характерного времени: 2·40 = 80 лет. Драматизм ситуации заключается в том, что все мы находимся «внутри» первого цикла демографического перехода. В 2000 году население мира достигло значения 6,1 миллиардов человек, а скорость его роста – 87 миллионов в год и начался ее спад.

В 2019 году оно уже составляло 7,7 миллиардов при скорости роста 75 миллионов в год. Так как скорость роста продолжает уменьшаться, то для достижения численности предельного значения, равного 9,5 млрд (1,1·2·4,3 ≈ 9,5) и ее стабилизации на этом уровне, учитывая, что время роста сети «квантовано» и измеряется целым числом циклов, – демографической системе потребуется еще один цикл характерного времени.

Следовательно, при таком сценарии глобальный демографический переход закончится в 2062 году (1982 + 80 = 2062), после чего мировая демографическая система войдет в состояние гомеостаза, при котором численность населения Земли многие тысячи лет меняться практически не будет. (Рост сети пятого ранга, сети post Homo, так же как и рост сети человека на первых этапах ее роста, будет совершенно незаметен.)

Уравнение Капицы, описывающее гиперболический рост населения Земли, может быть получено из алгоритма растущей сети в предположении, что за цикл собирается количество клаттеров, значительно меньшее размера сети.

История