Математик-демограф из Львова основал две науки и "доработал" теорию Дарвина

2 марта исполнилось 140 лет со дня рождения Альфреда Джеймса Лотки - математика, биофизика, демографа, химика, статистика, основателя новых наук - экономической демографии и математической экологии, автора теории стабильного населения, первым в мире предложившего "цифровую" модель динамики популяций и введшего интегральное уравнение воспроизводства населения.

Математическая модель для антивирусов

Помните социолога Томаса Мальтуса?! Того, который, среди прочего, призвал не подавать нищим? На том основании, что их количество будет расти, и они будут посягать на еду, что, из-за неконтролируемого "размножения" бедноты, может привести к голоду.

Чарльз Дарвин пошел дальше, распространив тезис взаимоотношений различных слоев людей на все живое! Появился термин "Борьба за существование".

В свою очередь, львовянин Альфред Лотка в начале ХХ века вывел из этого понятия математическую модель "Хищник - Жертва". Которая и сейчас применяется не только в биологии, но и в демографии, военном строительстве, экологии, медицине, при написании компьютерных антивирусных программ и т.д.

Конечно, эта модель не идеальна (мир - непредсказуем), но основные тенденции определяет надежно. Если коротко, суть ее такова: 

Без преобразования энергии одного источника (жертвы) в энергию другого (хищника) популяция последних исчезнет.
Классические уравнения Лотки - рис.1 - безубыточное колебание популяции во взаимодействии хищник-жертва; рис. 2 - более точная трактовка демпфирования колебаний. Фото: pnas.org

Такая же картина и в других сферах. Возьмем борьбу за окружающую среду. Хищник здесь - загрязнитель, а жертва - природа. Малые выбросы - справляется; при увеличенных - бистабильность (может выжить, может погибнуть); при огромных - наступает экологическая катастрофа.

Иными словами, математическая модель существует на все. Главное - уметь и желать ее применять.

Вольтерра - Лотка: кто хищник, а кто жертва?

Официально свое открытие львовянин сделал в 1925 году. Точнее, о нем узнал мир. А что было до этого?

Еще на рубеже XIX-XX веков Лотка, будучи студентом Бирмингемского университета (Англия), взялся разрабатывать новую науку: он ее называл физической биологией. А с 1902-го активно публиковал заметки "на тему". Именно в ходе "физическо-биологических" исследований ученый и вышел на математику. Описав с помощью уравнений динамику изменения популяции хищников и их травоядных жертв.

Но, к сожалению, ученый принадлежал к когорте "одиночек" и поэтому не имел ни связей, ни поддержки в научной среде. А свои "экзерсисы" публиковал в малоизвестных и малотиражных изданиях.

Ситуация изменилась в 1920 году, когда на одну из публикаций обратил внимание известный американский биолог Раймонд Пирл. Он помог коллеге напечатать очередную статью в ведущем интеллектуальном журнале США "Труды Национальной академии наук". Именно в ней Лотка изложил сенсационный тезис: 

"Взаимодействие растений и травоядных приводит к бесконечному циклическому колебанию в обоих популяциях".

Расширив его впоследствии до обобщающих рамок "Хищник - Жертва" (1925).

К аналогичному выводу пришел и итальянец Вито Вольтерра, о чем публично объявил... годом позже. Он тоже занимался проблемой давно, но подбирался к открытию не со стороны биологии, а математики. И, кстати, отдадим должное, первенство соперника-львовянина не оспаривал. Однако неизменно уточнял: "Моя работа - полнее".

Казалось, никаких "разночтений" по приоритетности быть не могло. Однако Лотку поддерживал только Раймонд Пирл и еще несколько американских ученых рангом ниже. А за итальянца единым фронтом выступило мировое математическое сообщество. Результат: авторами уравнения признали обоих. Маленькая деталь: первой указали фамилию итальянца.😫

Альфред Лотка (1880–1949) и Вито Вольтерра (1860–1940), авторы знаменитой модели, описывающей взаимодействие хищника и жертвы. Фото с сайтов diglib.princeton.edu и scienzaa2voci.unibo.it
Уравнения Лотки и Вольтерры предусматривают связанные колебания в популяциях хищника и жертвы. Фото: wikipedia.org

Интересные факты

  • Альфред Лотка как ученый дебютировал книгой "Элементы физической биологии" (1925).
  • Мертон Роберт, социолог (США): "Асимметрия распределения абсолютного числа опубликованных статей лучшим образом описывается "законом обратной пропорциональности" научной продуктивности Альфреда Лотки, который утверждает, что число ученых с n-публикациями обратно пропорциональна n2".
  • Альфред Лотка - автор косвенного метода вычисления продолжительности поколения, среднего интервала времени, разделяющего поколения родителей и детей. Ввел интегральное уравнение воспроизводства населения.
  • Владимир Вернадский, естествоиспытатель, философ: "Мысль не есть форма энергии. Вопрос этот до сих пор научно не доказан. Его задал впервые... математик и биофизик Альфред Лотка. Но решить его не смог".
  • Глубоко исследовал влияние случайных факторов на экологическую систему.
  • В соавторстве с Луи Дублином издал книгу "Денежная ценность человека" (1930).
  • Существует официальный термин "Уравнение Вольтерры - Лотки" (он является эталонным) и полуофициальный - "Коэффициент Лотки" (истинный коэффициент естественного прироста населения).

Из досье Альфреда Лотки

Фото: wikipedia.org

👶Родился 2 марта 1880 года во Львове (тогда - Лемберг Австро-Венгерской империи).

👨‍🎓Учился в Бирмингемском (Англия), Лейпцигском (Германия), Корнельском (США) университетах.

👨‍💼В первом десятилетии ХХ века переехал в США, где жил и работал до конца жизни:

- в Национальном бюро стандартов,

- редактором "Scientific American Supplement" (1911-1914),

- преподавателем в университете Джона Хопкинса (1922-1924),

- руководил математическими исследованиями в Статистическом бюро нью-йоркской Metropolitan Life Insurance Company (1924-1947).

😎Президент Американской ассоциации по народонаселению (1938-1939).

😉Президент Американской статистической ассоциации (1942).

☝Член Международного союза по научному изучению населения.

💀Умер 5 декабря 1949 года в Нью-Йорке (США).

Прикол на тему

С точки зрения травы, корова - хищник!

Николай Сухомозский, Надежда Аврамчук
Для публикации комментариев нужно авторизоваться!
Через социальные сети
Через почту
Вы
укр
рус
© 2018 «Йод.Медia». Все права защищеныРазработано Wander Black
Мы собираем и используем cookie для того, чтобы формировать достоверную статистику и делать контент интересным для каждого из наших читателей. Что такое cookie-файлы, как их включить / выключить, вы можете прочитать здесь.Редакция уважает авторское право, поэтому, если хотите перепечатать любой наш материал, напишите нам.
Поиск
Войти
Через социальные сети
Через почту