§4. Бифуркация

§4. Бифуркация
Этим термином сейчас обозначают поворотные пункты развития, подчеркивая ситуацию выбора, возможность нескольких вариантов дальнейшего хода событий, потерю устойчивости предшествующего состояния. Понятие бифуркации, родившееся в математике, сейчас используют политологи, социологи, психологи, экономисты и, разумеется, философы.

В математике бифуркация имеет простой и ясный смысл. Это понятие ввел Якоби и использовал Пуанкаре для обозначения изменения числа решений или потери их устойчивости для уравнений определенного типа. Наглядный пример бифуркации дает классическая задача об изгибе прямоугольной балки. Представим себе балку, на которую кладется все больший груз. До некоторого критического значения нагрузки балка сохраняет прямолинейную форму, а затем прогибается вправо или влево. Направление изгиба зависит от случайных факторов, например, от порыва ветра. Заметим, что в момент прогиба балки ее исходное состояние стало неустойчивым и появились два новых в его окрестности. Такие бифуркации называют мягкими (см. рис. 4a). Можно сказать, что поначалу они не слишком отличаются от эволюционного развития, когда есть только одни путь.

Но бывают и другие бифуркации – жесткие, когда система скачком переходит в новое состояние (см. рис. 4b). Такое произойдет, если в описанном примере разгружать криволинейную балку, деформированную против естественного изгиба. В этом случае балка может скачком изменить направление изгиба.

Рис. 4. Бифуркационная диаграмма, возникающая в задаче о прогибе балки

На сплошных кривых лежат устойчивые состояния системы, на пунктирных – неустойчивые. a) случай идеальной балки и пример мягкой бифуркации; b) исходно изогнутая балка: при уменьшении нагрузки и движении по нижней ветви может произойти жесткая бифуркация и катастрофический скачок на другую ветвь (показан стрелкой).

Типичные признаки бифуркации – чувствительность к малым воздействиям вблизи точки бифуркации (малые причины могут иметь большие следствия) или, что то же самое, система становится предельно уязвимой. Неустойчивость предшествующего состояния (если параметр – это время, то тезис "завтра будет примерно так же, как и сегодня" уже не работает). Возможность катастрофических скачков – конечного отклика на бесконечно малые воздействия.

Именно такие явления математики называют катастрофами, а теорию, изучающую их, – теорией катастроф. Понятно, что "катастрофы" такого сорта описывают очень малую часть реальных катастроф. Арсенал концептуальных и математических моделей, используемых в теории риска, сейчас значительно шире.

Представление о бифуркации, вошедшее в социальные науки и философию, радикально изменило взгляд на мир. В христианской традиции считалось, что род людской движется от начальной катастрофы к финальной, от изгнания из Рая к Апокалипсису. Путь в целом предопределен, а отдельные судьбы могут быть разными в зависимости от добродетелей мирян и их приверженности догматам церкви. В Средневековье была очень популярна идея предопределенности событий. Согласно ей никакой неоднозначности нет – все случится именно так, как предписано.

Рис. 5. Пример бифуркационной диаграммы

При изменении параметра l происходят бифуркации – изменение числа и устойчивости стационарных состояний, в которых может находиться система. При изменении параметра она "совершает путешествие" по бифуркационной диаграмме. В точках бифуркации l1, l2, l3, l4, где система "выбирает" свой путь, она оказывается особенно чувствительна к внешним воздействиям

Ньютон и Дарвин рассматривали Творца как создателя Вселенной. Ее они мыслили как своеобразные часы, которые заводит Бог, предоставляя далее им идти естественным путем. При этом человек оказывался в роли пассивного наблюдателя, в лучшем случае, исследователя, способного постигнуть величие Божьего замысла. Сейчас представление о развитии системы связано с образом движения по бифуркационной диаграмме. Причем движение по однозначным регулярным участкам чередуется с точками бифуркации, ситуациями выбора (см. рис. 5). С этих позиций все чаще анализируют исторические, психологические и социальные процессы.

Наше время, с легкой руки Ласло Эрвина, часто называют эпохой бифуркации, в которой предшествующая траектория теряет устойчивость, резко возрастает опасность глобальных катастроф, и требуется выбирать новый путь развития. Подчеркнем, что стратегический выбор, который делает наша цивилизация, является не только ответственным, но и сложным.

Один из наиболее авторитетных футурологов А. Тоффлер так характеризует вставшие в связи с этим выбором проблемы: «помимо роста технологической мощи и возможностей, также возрастает количество вариантов выбора. Развитая технология позволяет создать избыток выбора товаров, культурных изделий, услуг, субкультов и образов жизни. В то же время избыток выбора становится характерной чертой самой технологии… Впервые столкнувшись с избыточным технологическим выбором, общество должно производить не единовременный, а комплексный отбор машин, технологий и систем. Оно должно выбирать так же, как личность выбирает свой образ жизни; оно должно принимать сверхрешения относительно своего будущего. Более того, так же как отдельный человек может осуществить разумный выбор между совершенно различными образами жизни, общество может сейчас осуществить выбор между различными культурными стилями. Это является новым фактором в истории. В прошлом культура возникала непреднамеренно. Сегодня мы впервые можем осуществлять этот процесс сознательно.»

Одним из главных критериев в этом выборе должно стать обеспечение устойчивости общества относительно природных, техногенных и социогенных бедствий и катастроф. Именно это является фундаментом, на котором можно строить все остальное. Без него здание нашей цивилизации может рухнуть.

Свойства мировой системы, как показывает анализ происходящих процессов и прогнозы, основанные на компьютерном моделировании, кардинально меняются. Мы стоим на пороге перемен, сравнимых по масштабу и значению с неолитической революцией. Если ранее скорость прироста населения Земли была пропорциональна квадрату его численности, то в течение ближайших десятилетий произойдет стабилизация темпов роста, а затем выход численности населения на предельное значение, по различным экспертным оценкам находящееся в диапазоне от 10 до 14 млрд человек Человечество проходит одну из главных бифуркаций в своей истории. Поэтому должны принципиально измениться цели развития, алгоритмы их достижения, духовная, социальная, экономическая сферы. Рождается новая реальность.

Глобальный демографический переход означает, что эра экстенсивного развития закончилась. Основным направлением развития должно стать улучшение качества жизни, повышение устойчивости развития общества, основным объектом инвестиций – "человеческий капитал". От того, насколько успешно цивилизация в целом и отдельные государства в частности смогут решить эти задачи, зависит их будущее. Эти задачи становятся проблемами стратегического планирования.

В мире как в самоорганизующейся системе возникли острые глобальные противоречия:

- между репродуктивными возможностями биосферы, способностью отрабатывать антропогенные воздействия, поддерживать гомеостаз, приемлемый для цивилизации, и стратегией использования биосферы, принятой мировым сообществом, целями его развития;

- между интересами нынешнего поколения, проводящего стратегию расширенного воспроизводства, и будущих поколений, которых такая политика лишает приемлемых стартовых условий;

- между "первым миром", потребляющим более 80% мировых ресурсов, и эксплуатируемым третьим, обеспечивающим его благосостояние и развитие

Очевидно, все эти проблемы самым тесным образом связаны со стратегией управления рисками.

Сложившаяся ситуация заставляет говорить не об отдельных проблемах, а о потере устойчивости той ветви бифуркационной диаграммы, которая определяет нынешнее развитие мирового сообщества. Нынешний "системный тупик", подводящий к радикальным переменам, к переходу в новую реальность, вице-президент США А. Гор удачно назвал кризисом «рыночно-потребительской цивилизации»

Человечество пока не может отказаться от большинства опасных технологий. Типичную ситуацию можно продемонстрировать на примере энергетики. За один год человечество сжигает такое количество ископаемого топлива, на производство которого природа затратила около миллиона лет. Общее потребление энергии в мире возросло с 21Ч1018 Дж в 1900 г. до 318Ч1018 Дж в 1988 г. Уголь, нефть и природный газ – невозобновляемые источники энергии – составляют 88% мирового энергетического бюджета. Остальное приходится в основном на ядерную энергию (во Франции эта доля близка к 70%. Альтернативные источники энергии на сегодняшний день серьезной альтернативы не представляют. Поэтому в обозримом будущем в этой сфере нам предстоит пользоваться плодами опасных технологий и сталкиваться с последствиями их применения.

Статистика показывает, что платить за это приходится всё дороже. Только за последние двадцать лет от стихийных бедствий и промышленных аварий пострадали более миллиарда человек, в том числе 5 млн погибли или были ранены. За это же время свои родные места из-за региональных конфликтов покинули 13 млн человек, из-за экологических причин – более 10 млн. В результате американской ядерной бомбардировки Нагасаки погибли и были ранены около 140 тыс. человек, в результате аварии на химическом заводе в индийском городе Бхопал – более 220 тыс. Опасные химические компоненты, необходимые при существующих технологиях, хранятся и перевозятся в количествах, составляющих порядка 108ё109 летальных доз

Происходит быстрый устойчивый рост ущерба от бедствий и аварий. В частности, число природных катастроф с высоким экономическим ущербом за 30 лет увеличилось в 4,1 раза. Это позволило ряду специалистов утверждать, что имеет место закон постоянного возрастания риска в условиях научно-технической революции и форсированного развития техносферы. На наш взгляд, такой ход событий не является неизбежным, а обусловлен неверной стратегией обеспечения гражданской защиты и устойчивости развития социума.

Встреча в Рио-де-Жанейро по глобальной проблематике в 1992 г. показала, что многие угрозы и опасные тенденции развития цивилизации осознаны. Но не настолько, чтобы мировое сообщество, и прежде всего страны первого мира, адекватно этим угрозам оплачивали свою безопасность и устойчивость своего развития. Однако, вероятно, ситуация будет быстро меняться.

Социологи, политологи, историки, экологи выделяют в развитии тех систем, которые они изучают, различные бифуркации, но имея в виду глобальную динамику, можно воспользоваться картиной глобальных бифуркаций, предложенной Н.Н. Моисеевым. Эта картина такова: «…возникновение жизни мне представляется грандиозной бифуркацией, т.е. кардинальной перестройкой структуры процесса земной эволюции (а может быть, и Универсума). В результате появилось новое русло эволюционного развития и новая форма организации материального мира с новой системой принципов отбора, но, как всякая реальная бифуркация, она происходила не мгновенно, а имела некоторую протяженность во времени…

Итак, где-то на границе верхнего палеолита и мезолита Человек свернул со столбовой дороги эволюции, свойственной всему остальному живому миру. Он предпочел перейти от чисто биологического развития к развитию общественных форм своего существования, пожертвовав собственным биологическим совершенствованием. Это был поворот в истории развития человечества – произошла первая фундаментальная общественная бифуркация, которую называют палеолитической революцией.

Итак, изменив характер своей эволюции по многим внешним признакам, человек в функциональном отношении еще долго оставался принадлежащим к животному царству. Его окончательное выделение из мира животных произошло в ходе другой бифуркации, в процессе эволюции вида Homo sapience, получившей название неолитической революции… В эпоху неолита люди в полной мере использовали свои новые возможности и мастерство. Появление копий и лука, дальнейшее развитие технологии обработки камня, создавшее возможности для производства каменного оружия, а также совершенствование методов коллективной охоты привели к тому, что австралопитеки стали гораздо быстрее, чем в предшествующие времена, уничтожать стада мамонтов и других крупных животных. Тем самым они существенно расширили свои резервы продуктов питания, но естественным последствием этого стало резкое увеличение количества населения степной и лесостепной части планеты. Возник первый глобальный экологический кризис… Однако люди сумели преодолеть экологический кризис и вышли из него победителями. Они изобрели сначала земледелие, а затем (вероятно, через несколько тысяч лет) и скотоводство. Экологическая ниша человечества существенно расширилась. Произошла вторая фундаментальная общественная бифуркация.

И вот, уже в наше время из-за отсутствия понимания необходимости предметного диалога между Природой и Человеком человечество снова оказалось на пороге не менее грозного экологического кризиса глобального масштаба, а значит, накануне возможной третьей фундаментальной бифуркации, в результате которой может произойти перестройка его экологической ниши с катастрофическими для нашего биологического вида последствиями.»

Итак, человечество находится в окрестности точки бифуркации. Отсюда становится понятно значение и роль усилий по прогнозированию, предупреждению и смягчению последствий природных, техногенных и социогенных бедствий и катастроф, а также государственных институтов, которые этим занимаются. Выбор дальнейшего пути, изменение алгоритмов развития, является сверхзадачей для всего человечества. Однако малые с глобальной точки зрения воздействия, которые вносят аварии, бедствия и катастрофы различной природы, в точке бифуркации могут оказаться очень существенными. Поэтому парировать такие воздействия, смягчать их становится все более важно. Это нужно также для того, чтобы дальнейший путь выбирался, насколько это возможно, разумно и взвешенно, а не диктовался быстрыми случайными переменными.