Термодинамика объяснила стремление людей собираться в большие и сложные группы

Физики разработали модель, описывающую постоянное стремление человека в процессе развития формировать все более крупные и сложные по своей структуре группы. Оказалось, что движение в сторону групп со сложной иерархической архитектурой напрямую следует из желания равномерно распределить между людьми ресурсы естественного и антропогенного происхождения и свести к минимуму энергию, затраченную на их транспортировку, пишут ученые в International Journal of Energy Research.

Развитие сложных социальных систем определяется слишком большим количеством разных факторов различной природы — психологической, экономической или географической, — поэтому описать их поведение и динамику — крайне непростая задача. Решить эту проблему удается с помощью грамотного использования физических моделей, однако применить их можно, только если подобрать те параметры, которые оказывают максимальное влияние на систему, и те, которыми можно пренебречь. Если сделать это удается, то даже довольно простые физические модели позволяют объяснить сложные социальные явления.

Группа физиков из США, Турции и Бразилии под руководством Эдриaна Бежана (Adrian Bejan) из Университета Дьюка предложила подобным образом смоделировать процесс постепенной организации человечества с течением времени во все более крупные и сложные по своей структуре группы. Для этого ученые использовали термодинамическую модель, учитывающую несколько основных принципов, по которым происходит перераспределение населения с течением времени. Во-первых, в рамках этой модели движение может происходить только под действием внешних причин. Основными из таких причин служат недостаток ресурсов, еды или топлива, а также необходимость доступа к транспортным системам (например, водному или воздушному транспорту), которые позволяют облегчить перемещение этих ресурсов. Во-вторых, передвижение группами всегда легче и эффективнее, чем передвижение поодиночке — это касается и движения людей, и транспортировки ресурсов. В-третьих, потребление топлива пропорционально уровню доходов.

За основу модели развития структуры общества (от относительно равномерного распределения по поверхности к сложным иерархическим системам, которые представляют, например, современные города) ученые использовали модель течения реки, которая благодаря слиянию друг с другом сначала небольших ручейков, а потом — все более и более крупных речек постепенно превращается в широкую полноводную реку.

Аналогичной моделью можно описать и стремление людей собираться во все более крупные и сложные группы за счет стремления поддерживать жизнедеятельность и делать это более эффективно с точки зрения потребления ресурсов и энергии. Одним из стимулов к подобному развитию стало неравномерное распределение ресурсов естественного и антропогенного происхождения. В качестве примера ресурса, который используется человеком на протяжении всего развития общества, ученые приводят горячую воду. Постепенный переход к системам централизованного нагрева воды и повышение эффективности систем ее транспортировки в этом случае иллюстрируют увеличение размеров системы и переход от радиальной к сложной разветвленной архитектуре.

В рамках предложенной физической модели можно описать постепенную кластеризацию сначала в небольшие группы, в которых все элементы связаны с единым центром, а затем — переход к более сложным системам, с увеличивающимся количеством разветвлений. В этом развитии можно обнаружить несколько переходов между различными типами структур, которые соответствуют переходам между различными типами социально-экономического устройства общества: от собирательства и охоты к сельскому хозяйству и промышленному производству.

Кроме экономических переходов и промышленных революций такая система позволяет описать, например, и инновации. В рамках модели инновации — это предоставление доступа к ресурсам для все большего количества людей. На окончательной стадии развития и внедрении всех инноваций в такой системе доступ ко всем возможным ресурсам распределен равномерно между всеми людьми. Ученые отмечают, что такая же модель может использоваться для исследования социального взаимодействия в группах животных.

Для описания крупных групп животных нередко используют физические модели, изначально разработанные для совсем других систем. Например, недавно физики описали структуру гнездовых колоний королевских пингвинов с помощью модели двумерной жидкости, в которой взаимодействие между элементами аналогично взаимодействию неполярных молекул. А группа математиков объяснила поведение пешеходов и выбор ими траектории с помощью теории игр.

Александр Дубов