Найдутся ли ответы? - [22]
Математика
На надгробии Якоба Бернулли, одного из представителей известной швейцарской семьи математиков, высечено изображение спирали с надписью: Eadem mutata resurgo (Вновь возрождаюсь — изменяясь). Задача о непрерывном образовании спиральных циклов при развитии Природы связана с поиском оптимальных «жизненных маршрутов». До появления вычислительных машин и специальных методов программирования эта задача решалась с трудом. Задачу можно сформулировать как периодическое отыскание пути из точки 1 в точку N за минимально короткий промежуток времени. Появление каждого нового узла открывает дополнительные возможности движения. Кружки представляют собой узлы, связанные сетью «дорог», причем время на передвижение из одного узла в другой известно для каждой пары. Традиционный подход — перебрать все возможные варианты. Однако если число узлов равно хотя бы 11, то число возможных путей из 1 в N узел без возвращения в уже пройденный достигнет 10 тыс. Если число узлов растет, то набор вариантов будет увеличиваться столь стремительно, что необходимо отказаться от метода перебора. Живые организмы не занимаются перебором, они производят оценку и выбор. Способ решения задачи за малое время состоит в локальном поиске короткого пути с использованием динамического программирования. Суть его: «Поступай наилучшим для данной ситуации образом— выигрыш на каждом участке даст общий выигрыш на всем пути». Сила этой стратегии состоит в том, что она объединяет минимизацию времени с локальным движением в пространстве, используя классическое вариационное исчисление. Недостаток заключается в том, что в некоторых случаях может оказаться, что, ограничив зону локального анализа, мы можем пропустить более выгодный, но маловероятный вариант. Такова жизнь!
Биология
Известно, что многоплодная беременность — довольно частое явление. По-видимому, она имеет некоторую расовую специфику. В Нигерии, например, из каждых 1000 беременностей в 45 случаях в среднем рождается 2 и более младенца, в США — в среднем в 11,1, в Японии — в 6,4. С появлением ультразвуковой диагностики беременности удалось установить, что на начальной стадии многоплодная беременность явление более частое. Однако в период с 6-й по 14-ю неделю беременности по неизвестным причинам в ряде случаев происходит исчезновение конкурирующих зародышей, и дальше идет развитие только одного оставшегося плода. Если конкурирующие зародыши не исчезли до 14-й недели, то развивается многоплодие и рождаются близнецы. Известно, что поглощение зародыша организмом женщины случается и при одноплодной беременности. При этом беременность спонтанно прерывается, что в ряде случаев сопровождается кровотечением. Детали и причины такого поведения женского организма пока полностью- не известны.
О влиянии внутренних генетических и внешних физико-химических факторов на процесс развития зародышей говорят эксперименты, проведенные с оплодотворенными яйцеклетками позвоночных животных в культуре ткани. Зародыш через несколько часов после оплодотворения яйцеклетки представляет собой шарик, состоящий из трех слоев клеток. Если клетки его наружной поверхности (эктодермы) удалить и поместить в питательную среду, то они превращаются в клетки кожи. Однако если их привести в контакт с клетками среднего слоя (мезодермы), то часть из них дифференцируется и, делясь, превращается в нервную пластинку — зачаток будущего спинного и головного мозга. Долгое время считалось, что только влияние клеток мезодермы управляет перерождением клеток в нервные. Однако недавно установлено, что не все клетки экзодермы готовы к такому перерождению. Был даже выделен фрагмент ДНК, экспрессия которого необходима для дифференцировки клеток. Таким образом, как и следовало ожидать, программа перерождения и развития находится в самих экзодермальных клетках, а мезодерма лишь дает физико-химический сигнал к началу запуска этой программы. Химический носитель этого сигнала выясняется.
Социология
Попытки объяснения механизмов общественной жизни предпринимались в эпоху античности. В XIX и начале XX века в социологии выделился ряд самостоятельных направлений — географическое, демографическое, биологическое и другие. Все эти направления дополняют друг друга, описывая различные стороны социальных процессов.
Компьютерные банки данных социологических опросов и переписей населения дают ключ к прогнозам изменения различных групп населения как для всей планеты в целом, так и для локальных групп в городах и поселках. В промышленно развитых странах количество городских жителей быстро растет, однако общая численность населения стабилизировалась и, по имеющимся оценкам, к 2025 г. возрастет незначительно — с 1,2 млрд. до 1,4 млрд. человек. Население развивающихся стран, возможно, удвоится и будет составлять 6,8 млрд. человек, причем основной прирост произойдет в городских районах. После этого прирост населения будет падать.
Изменение возрастного состава жителей в молодых городах имеет ярко выраженный волновой вид на плоскости «возраст жителей — время развития города» (левый рисунок). Период этих волн определяется репродуктивным временным интервалом смены поколений 25–27 лет и продолжительностью жизни людей. Наличие таких волн приводит в ряде случаев к сложным социальным явлениям. Если город — закрытая для миграции населения система, то для полного исчезновения волн потребуется не менее 160–200 лет. Это своего рода временная возрастная демографическая память о начальных условиях «высадки» пионеров-поселенцев с близкими возрастами. На правом рисунке приведена прогнозируемая динамика роста городского населения по группам стран. Черным отмечены разность численности сельского и городского населения. Предполагается, что к 2025 г. во всем мире городское население по всем группам стран будет превышать сельское.
