Tag: copaci

De ce prăpastia dintre bogaţii şi săracii lumii trebuie să existe în continuare şi de ce timpul pare să treacă mai repede sunt doar câteva dileme, printre altele, la care legea constructală, lansată de fizicianul Adrian Bejan, răspunde. Profesor la Universitatea Duke din Statele Unite, a primit numeroase distincţii, inclusiv medalia Benjamin Franklin, acordată în trecut şi unor cercetători precum Stephen Hawking şi Nikola Tesla. Subliniază însă că nu aceste recunoaşteri îi aduc fericirea.

„Sunt la fel ca şi înainte. Sunt fericit fiindcă mă distrez cu ideile”, răspunde Adrian Bejan în interviul acordat Business MAGAZIN, întrebat ce înseamnă distincţiile numeroase primite de-a lungul timpului pentru lucrările sale în domeniul fizicii. Profesor universitar de inginerie mecanică la Universitatea Duke din Carolina de Nord – specializat pe studiul termodinamicii, transferului căldurii, designului naturii, evoluţiei fizicii – Adrian Bejan s-a numărat, în 2001, în rândul primilor 100 cei mai citaţi autori în domeniul ingineriei din toată lumea. Este autorul a 30 de cărţi, a 600 de publicaţii, a primit 18 doctorate onorifice de la universităţi din 11 ţări, iar anul trecut i-a fost acordată şi medalia Benjamin Franklin pentru inginerie mecanică, pentru legea constructală, acordată anterior şi altor fizicieni celebri.

Articolele din presa internaţională îl descriu pe profesorul Adrian Bejan drept un cercetător care „pune la îndoială convenţiile şi autoritatea şi crede în conexiunile dintre teme şi discipline diferite”.

Popularitatea sa se leagă mai ales de invenţia unui principiu din fizică denumit „legea constructală a evoluţiei şi organizării”, despre care el spune că are o aplicabilitate vastă în viaţă şi societate şi oferă o mai bună înţelegere a funcţionării lumii. Legea constructală descrie un principiu de design din natură: sistemele de flux, de toate felurile – oameni, râuri, copaci, plăci tectonice, pieţe – toate funcţionează la fel, dintr-un anumit punct de vedere. Pentru a supravieţui, toate aceste sisteme trebuie să se adapteze liber şi să acomodeze curenţii care le traversează, iar toate evoluează urmând un tipar vascular.
„Nu am idee, s-a întâmplat, iar pasiunea a crescut de-a lungul timpului”, răspunde Adrian Bejan la întrebarea legată de modul în care s-a născut pasiunea pentru fizică. A studiat timp de 11 ani la liceul Vasile Alecsandri din Galaţi – pe care îl descrie drept excepţional din punctul de vedere al atragerii şi producţiei de talente, profesori şi elevi. „Mă descurcam bine la ştiinţe, dar îmi plăceau şi botanica, zoologia, geografia şi istoria.” De ce? Explică, simplu: „Fiindcă îmi plăcea să desenez – copaci, animale, hărţi ale reliefului şi hărţi ale ţărilor”.

„Cine sunt se datorează în întregime părinţilor (tatălui, de profesie veterinar, mamei, farmacistă – două minţi libere educate în anii 1920 şi 1930), brutalizaţi de regimul comunist dar care au stat neclintiţi în faţa acestuia”, îşi descrie el baza evoluţiei ulterioare. La 12 ani, mama i-a oferit drept cadou de Crăciun cartea „Istoria fizicii” de Max von Laue. „Încă am această carte, pentru că-mi aminteşte de adevărul că ideile bune sunt în continuă morfogeneză. Nu sunt fixe, ca marxismul. Dimpotrivă. Sunt atât de bune, că-l invită pe ascultător să le pună la îndoială, să le îmbunătăţească, să le schimbe.” Adrian Bejan a crescut în perioada comunismului în România şi a reuşit să scape de acest regim devenind jucător profesionist de baschet; a studiat însă şi arta.

Despre experienţa lui anterioară, ca artist şi sportiv, spune: „Sunt cine am fost, cu excepţia faptului că acum sunt mai bun. Sunt creatorul teoriei fizicii legate de evoluţia sportivă, precum şi a evoluţiei designului (desen, arhitectură)”.

Mai târziu, în Statele Unite a studiat la Massachusetts Institute of Technology. A început să lucreze la teoria care l-a făcut cunoscut în toată lumea după ce şi-a început cariera de profesor la Universitatea Duke, pe care o descrie drept „o oază de libertate şi, mai amplu vorbind, de talent”.

În prezent, fizicianul Adrian Bejan lucrează în majoritatea timpului: 2/3 din timp – „muncă de toate felurile”, spune el –, 1/3 din timp doarme şi nu merge niciodată în vacanţă.

O altă părere despre cei 1% cei mai bogaţi oameni ai lumii

Aplicată economiei, legea constructală a fizicianului român este cuprinzătoare şi controversată în acelaşi timp. Aceasta spune că cei mai bogaţi oameni ai lumii şi diferenţele dintre ei şi săraci există nu din cauza unei erori a sistemelor economice, ci pentru că trebuie să existe.

Potrivit celui mai recent raport al Credit Suisse, 1% cei mai bogaţi oameni deţin nu mai puţin de 47% din averea lumii, cu o avere individuală care porneşte de la 871.000 de dolari. Totodată, primii 10% dintre bogaţii lumii deţin 85% din averea globală.

Chiar dacă mulţi ar vrea ca acest decalaj să fie redus şi să fie creată o societate bazată pe egalitate, potrivit lui Adrian Bejan, acest lucru este imposibil, din punctul de vedere al fizicii. După cum reiese dintr-un eseu al său, inegalitatea socială este inevitabilă, prin prisma legii constructale. Aceasta fiindcă mişcarea tuturor lucrurilor – atât sociale, cât şi politice şi economice – e determinată de sisteme ramificate, precum cele ale ramurilor de copaci sau ale sistemului vascular.

Inegalitatea în funcţie de avere este una care a divizat din cele mai îndelungate timpuri specia umană. Existenţa acestei inegalităţi, explică profesorul, datează de la începuturile civilizaţiei moderne, cu origini în Egiptul Antic, Europa Renascentistă, secolul al XVIII-lea din Franţa, blocul estic sovietic şi chiar din perioada Statelor Unite moderne. „Nu există un subiect mai fierbinte în contextul politic actual, după cum ne reamintesc mişcările populiste de astăzi. Celebrăm progresul economic continuu, dar liderii de peste tot sunt preocupaţi că doar o mică parte din populaţie poate să se bucure de acesta.” Aşadar, observă Adrian Bejan, ne preocupă modul în care putem să oferim celor care nu au o oportunitate egală pentru a se alătura celor care au.

„Totuşi, puţini realizează că evoluţia înspre inegalitate este un fenomen natural, la fel ca gravitaţia sau fluxul unidirecţional dinspre căldură înspre frig (a doua lege a termodinamicii), iar acest lucru creează o discuţie despre cum să lupţi împotriva inegalităţii sau dacă aceasta poate fi combătută.”

Totodată, constată Adrian Bejan în eseul său, această inegalitate oferă o oportunitate. „Dacă ne gândim la inegalitate ca la un fenomen fizic, acesta poate să documenteze discuţia despre cum să ne deplasăm înspre evoluţia unei societăţi care să îi conecteze pe cei cu buzunare mici spre arhitecturile de flux mare care domină totul de la copaci la corpul omului, la livrare, înspre folosirea unor unelte precum libertatea, accesul la educaţie, regula legii, instituţii religioase şi asociaţii între colegi şi vecini.”

Profesorul Adrian Bejan explică toate aceste lucruri astfel: legile fizicii guvernează modul în care lucrurile se mişcă şi nimic nu se mişcă dacă nu este împins. „Impulsurile vin din putere, puterea vine de la combustibil pentru maşini şi din mâncare pentru animale.”

Odată ce un sistem natural se mişcă, trebuie să se mişte în continuare şi continuă să evolueze înspre o eficienţă energetică mai mare, înspre un set de obiective.

Pe măsură ce sistemele evoluează şi devin mai eficiente, devin şi mai complexe. De ce? Fiindcă alăturarea şi mişcarea (fluxul) împreună necesită mai puţină putere decât mişcarea lor individuală. Aceleaşi legi ale fizicii explică motivele pentru care sistemele fluviale evoluează într-o serie de afluenţi care îşi varsă apele într-un râu principal. Organizarea se întâmplă, e naturală.

Cu cât este mai mare curentul, cu atât animalul şi vehiculul sunt mai eficiente decât unul mai mic, chiar şi unul mai complex. Prin urmare, mişcarea de pe parcursul vieţii unei economii, de pildă, va deveni mai complexă pe parcursul timpului. Cantitatea de combustibil consumată de populaţie este direct proporţională cu averea anuală, respectiv cu PIB-ul.

„Aşadar, fizica şi economia sunt două faţete ale aceleiaşi monede. Acelaşi flux ierarhic al sistemelor este responsabil pentru amândouă”, explică el. Astfel, îşi continuă profesorul explicaţia în eseul său, ierarhia – mai multe râuri mici tributare aceluiaşi râu  ale căror ape ajung în mări şi, în cele din urmă, în oceane – există fiindcă acesta este modul în care sistemul va prospera.

Totuşi, pe măsură ce un sistem devine mai complex, apa nu va circula niciodată prin canale de aceeaşi mărime. La fel ca o albie sănătoasă de râu sau un copac bine nutrit, un sistem eficient de transport într-o societate populată va include câteva drumuri de pământ care conduc spre altele mai mari şi abia apoi înspre o autostradă. „Ierahia se întâmplă”, concluzionează profesorul.

Câteodată însă, legile naturii determină sistemele să supravieţuiască în moduri pe care noi nu le dorim. O economie complexă în creştere, precum cea globală, în care trăim acum, produce inevitabil inegalităţi care cresc, pe măsură ce populaţia cere mai multă egalitate. Prin intermediul guvernelor reprezentative, putem să lansăm legi care să încline sistemul înspre egalitate. Educaţia, sistemul de sănătate şi filantropia ajută. Pe măsură însă ce timpul trece, inegalitatea va reapărea, la fel şi furia, constată profesorul.

„Inegalitatea – după cum pare uneori – este imposibil să fie ştearsă, iar cele mai dramatice încercări de a o şterge, precum experimentele comuniste şi socialiste de atunci şi chiar şi de astăzi, conduc la cele mai tragice rezultate. Iar în câteva zile, ierarhia reapare.” Profesorul subliniază că acest lucru nu ar trebui să ne împiedice să acordăm fiecărui membru al societăţii oportunitatea să joace un rol într-un sistem economic care va deveni mai complex şi mai eficient de-a lungul timpului, doar că atunci când facem acest lucru ar trebui să ne amintim că legile fizicii guvernează mişcarea tuturor sistemelor.

Ierarhii direct proporţionale cu complexitatea organizaţiei

Legea constructală se aplică însă şi altor sisteme sociale şi economice. Un exemplu este organizarea socială, fenomenul organizării fiind unul care a stârnit curiozităţi ale oamenilor de secole întregi, fiind un fenomen complex cu o serie de manifestări diverse: de la oraşe, guverne, economie, business, alianţe, transport, comunicaţii şi aşa mai departe. Descrieri ale acestor manifestări sunt extinse şi utile, fiind responsabile pentru numeroase volume de literatură şi ale departamentelor academice care sunt devotate studiului organizării sociale.

„Cu ajutorul legii constructale am arătat de ce ajung indivizii să trăiască (să se mute) împreună, să se organizeze. Organizarea este o reflecţie a realităţii fizice (bio şi nonbio) care necesită mai puţină putere (energie utilă, combustibil, mâncare) pentru a mişca o unitate dintr-o cantitate înspre o cantitate mai mare”, explică Adrian Bejan.

El a ilustrat predictibilitatea organizării şi evoluţiei acesteia prin intermediul a două modele de mişcare într-o singură zonă, unele inanimate (albii ale râurilor, generate de numeroase reguli constructale) şi altele animate (distribuţia apelor încălzite pentru folosirea lor în aşezările umane).

Concluzia la care a ajuns este că mişcarea devine mai ierarhică pe măsura creşterii mărimii şi complexităţii arhitecturii respective. Distribuţia poate fi făcută în mod uniform (cu mai multă egalitate) prin impunerea unor canale identice distribuite uniform într-o zonă. Fluxul arhitectural devine astfel o reţea ca o plasă, în loc de o arhitectură ramificată asemeni unui copac; totodată, chiar şi în modele de design cu o egalitate impusă ierarhia persistă. Această reţea teoretică dezvăluie de asemenea înţelesul inovaţiei din punctul de vedere al fizicii: „Este schimbarea unui tip de design local care facilitează curgerea pe parcursul unui teritoriu întreg locuit de cei care se mută în mod organizat”.

S-ul şi noile tehnologii

De la trenduri economice, creşterea populaţiei, răspândirea cancerului sau adoptarea de noi tehnologii, anumite configuraţii par în mod inevitabil să se răspândească.

O nouă tehnologie, de pildă, începe cu o rată de acceptare mică, aceasta fiind urmată de o creştere explozivă, urmată de o încetinire, numai pentru a se opri înainte de a „lovi zidul”, explică profesorul Adrian Bejan. Ilustrată grafic, această curbă de creştere în timp ia forma unui „S”. Fenomenul este atât de răspândit încât a generat numeroase cercetări ce par a nu avea nimic în comun – răspândirea populaţiilor biologice, a reacţiilor chimice, a contaminanţilor, a limbilor, a informaţiilor şi activităţii economice. „Am demonstrat că acest tipar poate fi prezis în întregime ca un sistem de curgere natural.”

Curba S – cunoscută şi drept funcţie sigmoidă – reprezintă designul natural al sistemelor de flux. În exemplul noilor tehnologii, după un ritm de acceptare încet la început, creşterea poate fi imaginată mişcându-se rapid înspre canale stabilite din piaţă.

„Aceasta este ascensiunea abruptă a S-ului.” Pe măsură ce tehnologia se maturizează, şi ritmul de penetrare a acesteia încetineşte, orice creştere sau flux se mişcă în afara canalelor iniţiale de penetrare într-un mod mai scurt şi mai încet.

„Mi-ar plăcea să folosesc metafora degetelor care se întind pentru a reprezenta creşterea iniţială invazivă cu plasarea unei mănuşi peste acele degete, ca reprezentare a etapelor laterale de consolidare mai lentă. E ca şi cum ar exista două vieţi – prima este lungă şi rapidă, în timp ce a doua este de distanţă scurtă şi înceată. Designul începe cu o invazie rapidă, urmată de o consolidare înceată. Apoi trendul se loveşte de un zid invizibil, dar previzibil”, explică Bejan.
Această teorie arată că nu există o coincidenţă – ambele sunt manifestări ale tendinţei constructale naturale care caracterizează sistemele de flux pentru a genera tipuri de design aflate într-o evoluţie care le permite să curgă (să evolueze), să se răspândească şi să colecteze mai uşor.

De ce unele zile trec mai greu decât altele?

„De ce pare că timpul trece mai repede pe măsură ce îmbătrânim? Care sunt legile fizicii care stau la baza impresiei că unele zile trec mai greu decât altele? De ce avem tendinţa să ne concentrăm pe neobişnuit (pe surpriză) şi nu pe timpul prezent şi monoton?”, sunt alte câteva întrebări cărora legea constructală le oferă un răspuns.  Adrian Bejan spune că a descoperit elementele din fizică ce răspund la aceste întrebări, în urma unor observaţii simple: „Timpul măsurabil «pe ceas» nu reprezintă acelaşi lucru cu timpul perceput de mintea omului”.

Astfel, spune Bejan, „timpul minţii” este alcătuit dintr-o secvenţă de imagini, reflecţii din natură, care hrănesc stimulii organelor senzitive. Rata la care sunt percepute schimbările imaginilor mentale descreşte odată cu vârsta, din cauza unor proprietăţi fizice care se schimbă odată cu vârsta: frecvenţa mişcărilor ochilor, dimensiunea corpului în acord cu acea curbă S, degradarea anumitor părţi ale corpului etc. O nealiniere între imaginile timpului mental şi timpul propriu-zis stă la baza explicaţiilor acestui fenomen din literatură care e trup şi suflet cu legea constructală şi cu fizica.

Ce face în continuare cu timpul său omul care îl percepe atât de raţional? Planurile nu fac parte din viaţa sa: „Obiectivul meu este să continui”.

Mai multe teorii, o singură lege

Legea constructală este legea fizicii responsabilă de fenomenul evoluţiei (configuraţie, formă, design) în natură a sistemelor de curgere animate sau neanimate. Această lege, aparţinând profesorului Adrian Bejan, a fost formulată în anul 1996.

Există mai multe teorii constructale – una pentru fiecare fenomen natural la care cineva se poate gândi. Spre exemplu, teoria constructală a locomoţiei animalelor, a arhitecturii albiilor râurilor, teoria constructală a creşterii fulgilor de zăpadă, a respiraţiei etc.

„O lege, mai multe teorii, la care se adaugă faptul că manifestaţiile legii în natură (peste tot) acoperă tot spectrul, bio şi nonbio. Legea fizicii uneşte cele două teritorii ale observaţiilor umane – la fel ca legea mecanicii (dinamică, legea lui Newton)”, explică profesorul Adrian Bejan.

Astfel, „legea constructală este legea fizicii responsabilă de fenomenul evoluţiei (configuraţie, formă, design) în natură, modul în care sisteme de curgere animate şi inanimate lucrează împreună“.

Legea constructală a fost formulată în 1996, după cum urmează: „Pentru ca un sistem de o dimensiune finită să persiste în timp (să existe), trebuie să evolueze liber într-un astfel de mod în care să faciliteze accesul curenţilor care circulă în cadrul acestuia”.

Legea constructală descrie astfel concepte ale vieţii, evoluţiei, designului şi performanţei în fizică, care este „cea mai amplă arenă ştiinţifică”, potrivit profesorului Adrian Bejan.

* Mai multe detalii despre Legea Constructală oferă profesorul Adrian Bejan în cartea „Fizica vieţii”, 2016