Масштаб . Универсальные законы роста, инновации, устойчивости и темпа жизни для живых организмов, городов, компаний и национальных экономик

Краткое содержание книги
Читается за 25 минут, оригинал — 18 ч

Киндл-издание озаглавлено короче, но с большим вызовом: «МАСШТАБ: универсальные законы жизни и смерти». Такой размах обычно и привлекает читателя и настораживает: не достигается ли универсализм за счет крайнего упрощения? Пусть в своей отрасли автор выдающийся профессионал, но кто охватит новейшие сложные достижения многих наук?

Однако вынесенные на обложку отзывы свидетельствуют: эту книгу приветствуют как достойный Нобелевской премии прорыв научной мысли, путеводитель для каждого, кто желает понимать окружающий мир, и в то же время как увлекательное, почти детективное чтение. Среди прочитавших — математик Стивен Строгац (автор книги «Удовольствие от Х»), удостоенный титула пэра астроном Мартин Рис, мировые авторитеты в области исторических и социально-экономических исследований Нассим Талеб, Ниал Фергюсон, Ричард Флорида и знаменитый писатель Абрахам Вергезе.

Институт Санта-Фе (SFI) более 30 лет занимается междисциплинарными исследованиями сложных адаптивных систем, к числу которых относятся живые организмы и их взаимодействие, экологическая среда, город, язык. Джеффри Уэст был одним из создателей и первых руководителей SFI. Он уже более тридцати лет занимается поисками универсальных законов распределения энергии в сложных системах, динамикой их рождения, роста и умирания.

Речь не идет о той «Теории всего», о которой мечтают многие физики: свести все разнообразие явлений на макро- и микроуровне к одному уравнению, позволяющему предсказать поведение любых объектов. Напротив, выстраиваемые в этой книге универсальные законы описывают явления в разнообразии, определяют лишь «идеальную кривую», а не реальные параметры, которые всегда отличаются от среднего. 

Универсальные законы охватывают динамику сложных систем, от живого организма до человеческого общества. Рост живых существ, поддержание жизни и умирание рассматриваются с точки зрения физических законов расхода энергии и доставки необходимой энергии в каждую точку инфраструктурной сети, из которой состоит организм. 

Осмыслив эти принципы, читатель не только поразится красоте единства мира, но и поймет несколько важных повседневных правил — например, почему детей нужно одевать зимой теплее, чем взрослых, или как рассчитать детскую дозу лекарства.

Основные принципы, разобранные применительно к организму (масштабирование и экспоненциальный рост), экстраполируются на общество, в котором, в отличие от живого организма, обнаруживается потенциал неограниченного роста. 

Однако безграничный рост вызывает и ряд проблем: сумеет ли человек найти неиссякаемые источники энергии? Выдержит ли человечество и планета ускоряющийся темп инноваций? Осознаем ли мы, насколько критичным может оказаться незначительное изменение некоторых факторов, например, температуры окружающей среды? 

Книга не дает готовых ответов на эти тревожные вопросы, но — что важнее — она помогает более точно их сформулировать, осознанно следить за социальными и экологическими процессами, понимая преимущества и слабости общечеловеческого «организма».

1. Масштабирование живых существ

Организмы любого класса (как животные, так и растения) подчиняются законам масштабирования, то есть одинаковые соотношения массы предполагают пропорциональное соотношение других параметров (частоты сердцебиения, скорости метаболизма и т. д.) и существует возможность экстраполировать эти параметры и предсказывать их изменения только на основании увеличения/уменьшения массы.

Масштабирование живых существ происходит аллометрически, с изменением пропорций, морфологии и эффективности работы систем. Более того, масштабирование живых существ происходит не линейно, а по экспоненте. 

Например, теплоотдача организма зависит от площади его поверхности, а запас тепла — от объема. Площадь поверхности и объем соотносятся как квадрат и куб, то есть при увеличении объема в 8 раз площадь поверхности увеличивается всего вчетверо. Вот почему маленькие дети мерзнут больше взрослых, а слону не перегреться помогают большие уши, увеличивающие поверхность его тела.

Аллометрия (греч. allos — другой и metron — мера) — неравномерный рост частей тела (в более широком смысле — различие пропорций у организмов с разными размерами). Аллометрия может быть отрицательной (например, замедленный рост головы у ребенка) и положительной (например, рост рогов у жвачных животных). Аллометрия выражается изменением как пропорций тела, так и темпов развития различных органов, то есть гетерохронией.

Наиболее важный показатель — интенсивность метаболизма — изменяется сублинеарно с коэффициентом 3/4 (закон Клейбера) — то есть при увеличении объема тела на четыре порядка потребность в пище возрастает лишь на три порядка.

Человеку весом до 100 кг нужно 2000 калорий в день. Крупному млекопитающему весом в тысячу тонн требуется не 20 000 000 (2000 х 10 000) калорий в день, а всего 2 000 000. 

Один из важнейших практических выводов — необходимость корректировки доз лекарства и в целом выводов, сделанных на основании экспериментов с мышами, когда эти результаты экстраполируются на человека.

Слон, получивший в эксперименте дозу ЛСД, рассчитанную линейно, на основании соотношения массы его тела с массой тела мыши, погиб от передозировки.

Сублинеарное масштабирование метаболизма охватывает все виды физиологических процессов как у животных, так и в растениях: скорость роста, частоту сердцебиений, высоту ствола, число листьев, продолжительность жизни и т. д. Различные параметры изменяются с различной экспонентой (от -1/4 до 3/4), но общим является экспонентное сублинеарное масштабирование и ключевое число 1/4. 

Например, экспонента по росту — 3/4, по площади сечения аорты и ствола дерева — 1/4, для серого и белого вещества мозга — 3/4, для частоты сердцебиений — 1/4, то есть частота сердцебиения снижается при увеличении массы животного, темп жизни замедляется, а продолжительность жизни возрастает.

Продолжение — на Smart Reading
Зарегистрируйтесь на Smart Reading и получите доступ к этому и ещё 800 пересказам нонфикшен-книг. Все пересказы озвучены, их можно скачать и слушать фоном. Фрагмент озвучки:
Первые 7 дней доступа — бесплатно.

Понравился ли пересказ?

Ваши оценки помогают понять, какие пересказы написаны хорошо, а какие надо улучшить. Пожалуйста, оцените пересказ:

Читайте также