Математическое моделирование в экологии:
Историко-методологический анализ

Светлой памяти Василия Васильевича Налимова посвящают авторы эту книгу. Как никто другой, Василий Васильевич сознавал ограниченность возможностей и непрочность результатов любого научного исследования. Но он умел соединить это понимание с оптимистическим взглядом на вещи, согласно которому научное исследование становится не менее, а более интересным, если оно не выходит таким, каким было изначально задумано.

Математическое моделирование в экологиии: Историко-методологический анализ

В данной книге речь идет о математических моделях экологии типа известной системы дифференциальных уравнений для динамики численностей хищников и жертв. Убеждение в том, что подобные модели описывают какие-то существенные черты реальных экосистем, широко распространено.

Авторы книги исследуют это убеждение примерно так же, как Сократ исследовал мудрость своих сограждан, и со сходными результатами. Но чтобы избежать печальной участи Сократа, конкретным рассмотрениям экологических моделей предпосылается вводная часть общего характера (главы 13), из которой вытекает, что мудрость, по-видимому, вообще недостижима, в том числе и для научных исследований. После конкретной историко-методологической части (главы 47) следует заключительная глава 8, которая показывает, что экологам вообще не на что обижаться: жизненно важные для нашей цивилизации области техники или технической физики математизированы принципиально не лучше, чем экология.

Для научных работников и преподавателей в области истории и философии науки, а также для студентов и аспирантов биологических специальностей, желающих ознакомиться с реальным положением дел в области математизации экологии.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Российскому гуманитарному научному фонду, финансовая поддержка которого сделала возможным написание и публикацию этой книги, а также издательству «Языки русской культуры» за заботливое редактирование рукописи.


 
Математическое моделирование в экологиии: Историко-методологический анализ Москва: «Языки русской культуры», 1999.
 
Исследование и издание осуществлено при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (РГНФ).
Проекты 97-03-04095 и 99-03-16110.

Оглавление

Предисловие

Неформальное введение: путь Сократа

Глава 1. Понятие минимально необходимой философии науки
1.1. Минимальная философия

1.2. Некоторые исторические обстоятельства
1.3. Проблемы преподавания минимальной философии
1.4. Предлагаемое решение

Глава 2. Экология и эсхатология
2.1. Различные значения слова «экология»

2.2. Энергетическая проблема
2.3. Чернобыльская катастрофа
2.4. Идеологическое осмысливание происшедшего
2.5. Проблема «наука и общество» у Л. Н. Толстого

Глава 3. Колодки мышления
3.1. Пересадка философской терминологии на славянскую почву

3.2. Учение о колодках мышления
3.3 Колодка случайности
3.3.1. Критичность как черта российской ментальности

3.3.2. «Опыт элементарного анализа теории вероятностей»
3.3.3. Колодки статистической обработки измерений
3.3.4. Дальнейшая судьба теории ошибок

Глава 4. Откровение дифференциальных уравнений
4.1. Проблема колебаний обилия биологических видов

4.2. «Пророки», «апостолы» и «приходские священники» в науке
4.3. Пророки (А. Лотка и В. Вольтерра)
4.4. Схоластическая разработка откровений
4.5. Апостолы (Г. Ф. Гаузе и другие исследователи)
4.6. Пример деятельности приходского священника
4.7. Краткое резюме

Глава 5. Утешительный миф системного анализа экологических сообществ
5.1. Проблема моделирования реальных экосистем

5.2. Соотношение «ученый-общество» в недавнем прошлом
5.3. Имитационная модель Каспийского моря
5.3. Литературная дискуссия о возможностях математических моделей
5.4. К чему же мы пришли

Глава 6. Поиски порядка в хаосе
6.1. Красота нелинейной динамики

6.2. Вольтерровские циклы в новом обличье
6.3. Процессы размножения и гибели в экологических моделях
6.4. Нелинейная демографическая динамика
6.5. Скромная постановка реальных задач

Глава 7. Математико-статистическое приложение: современные возможности статистической обработки данных экспериментов по межвидовой конкуренции
7.1. Математическое моделирование динамики численностей при постановке реальных биологических экспериментов

7.2. Численный эксперимент
7.3. Оценка значения результатов

Глава 8. Математическая мистика в различных науках
8.1. Постановка вопроса

8.2. Математическая мистика в теоретической физике
8.3. Есть ли математическая мистика в технической физике
8.4. Сопоставление уровня математизации различных наук

Заключение

Литература


13
Показать комментарии (13)
Свернуть комментарии (13)

  • nikolay  | 29.07.2006 | 13:01 Ответить
    Хотелось бы обсудить с В.Н. Тутубалиным завтрашний день
    в планировании и обработке результатов экспериметов!!!

    Заранее благодарен

    Николай
    Ответить
  • BBR  | 10.01.2007 | 19:18 Ответить
    6.3 (http://elementy.ru/lib/430230/430262): "Возможности биологической экспериментальной техники выросли не столь существенно, в частности, подсчет численностей видов принципиально остается таким же, как и во времена Гаузе"

    Вопрос: а почему бы не подсчитывать число особей программным путем? Взять каплю между стекол, сфотографировать с нужным разрешением и обработать изображение? Мне кажется что достаточно алгоритмов распознавания образов, которые можно адаптировать под эту задачу.
    Ответить
  • Александр Орлов  | 17.01.2007 | 11:30 Ответить
    О публикациях первого из авторов:
    http://forum.orlovs.pp.ru/viewtopic.php?t=390
    http://forum.orlovs.pp.ru/viewtopic.php?t=391
    Ответить
  • Igor_k  | 18.05.2007 | 00:47 Ответить
    Книга оставляет двойственное впечатление. С одной стороны,
    рассказанные истории весьма поучительны. С другой стороны,
    роль мистики в науке сильно преувеличена, а к выводам автора
    стоит относиться с разумной осторожностью. Все же ядерные реакторы
    работают куда надежнее, чем модели экосистем, и даже прогнозы
    погоды не всегда плохи. Проблемы в аксиоматической теории поля
    не останавливают развития физики высоких энергий.
    И метод наименьших квадратов здорово работает, если помнить
    известное правило: garbage in - garbage out.
    Конечно, мы не знаем,
    как происходят творческие прорывы при решении задачи, но
    вместо того чтобы называть их научной мистикой, можно их
    исследовать и учиться их достигать. Конечно, пока не умеем,
    но пробовать можно, есть общеизвестная литература, книги Пойа например.
    Так что, уважаемый читатель, бди !
    Ответить
    • NS > Igor_k | 31.05.2007 | 14:48 Ответить
      "Все же ядерные реакторы работают куда надежнее, чем модели экосистем"

      Мне кажется, вы сравниваете совершенно разные вещи. В процессе изучения многомерных (многофакторных/систем с многими степенями свободы) систем, которые можно выделить в общей картине мироздания, всегда происходит некоторый откат к простым моделям. Так наука переходит в технологию.

      С этой точки зрения, ядерные реакторы - это технологическая отрыжка науки, а экосистемы - ее объект изучения. И естественно, что искуственно упрощенная научная модель работает надежнее, чем реальная природная система, до понимания реальных закономерностей которой нам, как до Луны пешком.
      Ответить
      • Igor_k > NS | 31.05.2007 | 18:47 Ответить
        Согласен, технические системы куда проще биологических, потому
        и изучены лучше и работают надежнее. Но автор, как я понял,
        утверждает, что они изучены одинаково плохо? С этим я и не согласен.
        Я думаю, это автор так читателя подначивает.

        Непознанные (не описываемые опытом специалистов) области
        есть даже в такой модели, как шахматы.
        Доказательство - то, что компутер Каспарова
        обыгрывает. В компьютере некие части модели есть, а в разуме
        эксперта, чемпиона мира, их нет, и ситуация необратима. Вот
        вам и пределы человеческого разума. Но мы же не будем говорить,
        что шахматы изучены так же плохо, как экологические системы?
        Ответить
        • NS > Igor_k | 01.06.2007 | 14:20 Ответить
          Тут мы с вами коснулись очень интересной темы.

          Дело в том, что известный нам мир можно определить, как сумму внешних проявлений систем со сравнимыми уровнями сложности. Ну, и все нижележащие системы, конечно включены сюда же.

          Так вот, наука, хоть и не изучила досконально даже шахматы, но в принципе может это сделать. А вот системы, сложность которых превосходит наши возможности на порядки, мы не может ни изучить, ни даже представить. По одной простой причине - они не принадлежат нашему миру (не в метафизическом смысле, а в чисто практическом).

          С этой точки зрения ваше сравнение шахмат с экосистемами не совсем правомерно. Это все-таки системы разного качества. И различие между ними не сводится к количественным параметрам, так же как различие между живым и неживым мозгом не сводится только к биохимии или электрохимии.

          А что они изучены одинаково плохо - с этим и я не согласен. Не верю, что авторы настолько примитивны :)
          Ответить
    • lav > Igor_k | 17.06.2008 | 19:16 Ответить
      Профессор Тутубалин давно известен оригинальнымим высказываниями. Еще в своем учебнике матстатистики лет 30 назад он писал, что эта самая статистика занимается вещами сугубо идеальными, не имеющими никакого отношения к грубому материальному миру, обработке экспериментальных данных и т.п. Мне кажется, это такое интеллектуальное кокетство. Сам-то он прекрасно знает, что если бы никакого применения матстатистики к практике не было, то ни ему, не другим статистикам зарплату никто бы платить не стал... Хотя всякое бывает. Поминаемого тут Налимова к старости-то эвон как заколбасило, когда он в какю-то секту вступил..
      Ответить
  • alexpo  | 12.04.2008 | 13:38 Ответить
    Цитата: "...теология, и атомная энергетика, и экология (и прочие науки)...".
    Я просто в восторге от приравнивания теологии и атомной энергетики. Грош-цена такой философии.
    Правда, мне очень интересно было бы что-нибудь услышать о математизации теологии, или о математическом моделировании в ней :).
    Математизация технических наук не меньше чем теоретических. Просто при создании технических трудов математика сводится к простым инструкциям (формулам), понятным исполнителям, не имеющих научной и теоретической подготовки. Но если окунуться в историю вопроса... Например, инструкцию по построению атомного реактора можно написать вообще не касаясь ядерной физики.
    Ответить
    • lav > alexpo | 17.06.2008 | 23:29 Ответить
      Да, как говориться, глубокая философия на мелких местах. Прежде чем разводить философию, неплохо бы авторам подучить историю. Например, на Льва Толстого с его рассказом "Как в городе Париже починили дом" наехали совершенно зря. Это реальный факт, связанный с ремонтом Дома инвалидов в Париже. Толстой информацию почерпнул из газетной заметки и пересказал для детей. А тут сразу "нелепо по технической сути"... бла-бла-бла
      Ответить
  • saabmount  | 28.10.2011 | 23:54 Ответить
    "Авторы книги исследуют это убеждение примерно так же, как Сократ исследовал мудрость своих сограждан, и со сходными результатами"

    Напомним читателям, что результатом многолетних изысканий Сократа (по-видимому и Тутубалина) стала пропозиция: "Я знаю, что я ничего не знаю".

    RIP, академик Тутубалин...
    Ответить
  • Лайма2001  | 05.03.2013 | 18:37 Ответить
    Читая эту книгу, вернулась назад в 75-95 годы, когда с друзьями (физики, математики, биологи с университетским образованием, прекрасными способностями и широким кругозором) ходили в байдарочные, велосипедные и прочие походы, а вечерами у костра занимались трепом на околонаучные темы. Все это и представлено в данной книге. Тема обсуждения не важна сама по себе. Главное- привлечь внимание, описать парадоксальную ситуацию, иногда просто поделиться прочитанным, не отказав себе в удовольствии позлословить. Интересно, что из такого трепа выводы делались, причем также в духе выводов, сделанных в конце глав этой книги. выводы получаются в общем-то достаточно общие и тривиальные. А за возвращение в молодость - спасибо!
    Ответить
  • guryan  | 20.10.2014 | 11:48 Ответить
    Строго говоря, математика вовсе не является наукой, а всего лишь кратким и довольно примитивным языком, которым описать даже простую окружность можно только очень приблизительно.
    А почти религиозный, благоговейный трепет научного сообщества, перед математическими символами, оказал науке медвежью услугу, превратив её в некое подобие астрологии и хиромантии, со своими шаманами, прорицателями и толкователями.
    Стремление вывести из манипуляций абстрактными математическими символами и формулами некие физические истины, привело к изобретению понятий, не совместимых с законами природы. Математикой, как кратким языком, можно описать какое-либо явление, но объяснить его она не в состоянии и создаёт только иллюзию понимания.
    В отличии от математики, в природе не существует ничего отрицательного или мнимого, поэтому в ней нет и не может быть никакой антиматерии. Положительный и отрицательный заряды – это просто противоположные свойства материи, аналогичные, например, прозрачности и непрозрачности веществ.
    И при объединении материальных объектов с противоположными свойствами, эти свойства просто объединяются, либо компенсируя, либо усиливая друг друга. В противном случае, любые взаимодействия веществ с противоположными свойствами приводили бы к полной аннигиляции, как их фи-зическому исчезновению, что противоречит второму началу термодинамики.
    В природе нет ни интегралов, ни квадратных корней, ни синусов. Потому что все это – даже не какие-то физические величины, а всего лишь отношения этих величин. И уже лет через сто потомки будут покатываться со смеху над такими "научными" перлами, как бозоны Хиггса, черные дыры, ручки Уиллера, коты Шредингера, гравитационные коллапсы и прочие порождения примитивного сознания.
    Как сказал однажды Эйнштейн, математика – это единственный способ провести самого себя за нос. И сам же по уши в это вляпался… Гравитационный коллапс и аккреция, как поднятие самого себя за волосы. Большой взрыв, как творение материи из ничего.
    Молекулярно-кинетическая теория и теория струн, как образчики вечного двигателя и множество других абсурдных и бессмысленных гипотез, выведенных из математических преобразований, мало чем отличающихся от библейских сказок и сочинений фантастов, со временем навсегда исчезнут из науки.
    Ведь неудивительно, что теория большого взрыва, как божественное творение материи из ничего, с большой охотой была признана религиозными мракобесами Ватикана.
    Нельзя отрицать того, что математически можно посчитать насколько увеличится длина железной линейки при миллионе градусов, но обсуждать при этом её свойства могут разве что умалишённые, потому что ни при такой температуре она просто не существует.
    Однако, несмотря на это, псевдоучёные на полном серьёзе описывают, например, черные дыры, как будто уже пощупали их собственными руками, говорят об аккреции, как падении материи самой на себя, как будто видели это где-то воочию.
    Описания различных парадоксов, необъяснимых эффектов и явлений, якобы существующих в природе лавиной льётся с экранов большинства телеканалов и уже превратилось в доходный бизнес на невежестве обывателей и так не сильно обременённых способностью к мышлению. И самое страшное, что даже в среде учёных невежество уже достигло такой сте-пени, что многие из них верят в бога, а некоторые даже и не скрывают этого.
    Более того, в некоторых учебных заведениях уже дела-ются поползновения учредить кафедры богословия. И я не удивлюсь, что в скором времени дойдёт очередь и до возрож-дения святейшей инквизиции. Учёные и сами уже давно пре-вратились в толкователей результатов математических преоб-разований, подобно астрологам, предсказывающим людские судьбы по рисунку расположения звёзд на небе, совершенно не понимая, что эти явления несопоставимы и подчинены со-вершенно разным законам.
    Умение фантастически наукообразно трактовать ре-зультаты манипуляций математическими формулами, считает-ся признаком неординарного ума и нестандартного мышле-ния, недоступного простому смертному. Создав себе божка по имени "математика", учёные уже несколько столетий водят себя за нос, даже не подозревая этого.
    Зная, что дважды два – четыре и нагромождая друг на друга массу многоэтажных формул, легко написать вполне научную статью о каком-либо физическом явлении, даже не понимая его физического смысла и, тем не менее, создав в гла-зах обывателя иллюзию высокой научности.
    И эту иллюзию легко подкрепить простой проверкой математических выкладок обратным действием – разделив че-тыре на два. Потому что любые математические доказатель-ства представляют собой тавтологии, укладывающиеся в про-стую формулу: "дважды два равно четырём, потому что четы-ре, делённое на два, равно двум". И вот на подобных тавтоло-гиях выстроены практически все, так называемые научные теории.
    Публикуясь в своих рецензируемых научных изданиях, куда закрыт доступ свежей мысли и бесконечно подсчитывая, кто кого перецитирует, научное сообщество превратилась в секту посредственностей, состоящую в основном из людей, умеющих лишь виртуозно манипулировать цифрами, особо
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»