Em um novo estudo de acesso aberto que publiquei com meu falecido colega Kostya Trachenko, da Queen Mary University of London, proponho uma equação matemática não linear surpreendentemente simples que unifica 12.000 anos de crescimento da população humana e aponta para futuros sombrios caso as crises ambientais globais se intensifiquem.

A pesquisa, publicada na revista Chaos, Solitons & Fractals , introduz um modelo não linear de "feedback de taxa" para o crescimento populacional global que eu originalmente desenvolvi com Trachenko em um contexto diferente, ou seja, a física de materiais desordenados, como vidros e sólidos amorfos.

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Mostramos agora que a mesma matemática pode reproduzir muitos dos principais padrões de crescimento populacional observados ao longo dos últimos 12.000 anos, desde o período Neolítico até a era moderna.

Ao contrário dos modelos demográficos clássicos que tratam o crescimento como exponencial ou logístico, nossa nova estrutura pode alternar naturalmente entre múltiplos regimes históricos usando um único parâmetro. Em alguns períodos, a população humana expandiu-se lenta e constantemente; em outros, o crescimento acelerou explosivamente. De acordo com nossa derivação, essas mudanças podem emergir da mesma dinâmica não linear subjacente.

Nosso modelo também revisita uma das previsões mais famosas da ciência populacional: o cenário do "fim do mundo" proposto em 1960 por Heinz von Foerster e seus colegas, que extrapolaram matematicamente que a população mundial tenderia ao infinito por volta de 2026.

A humanidade evitou essa trajetória à medida que as taxas de fertilidade diminuíram globalmente, mas nosso novo estudo argumenta que a matemática subjacente ao crescimento descontrolado ainda pode reaparecer sob certas condições.

Para testar a teoria, comparamos nossa equação (às vezes também chamada de equação de Trachenko-Zaccone) com dados populacionais empíricos de diversas eras históricas. Descobrimos que o modelo reproduz com sucesso tanto as fases de crescimento "exponencial comprimido", como a rápida expansão da era industrial, quanto o regime mais lento de "exponencial estendido" que caracteriza o crescimento populacional global desde cerca de 1970.

A parte mais instigante do nosso artigo explora cenários futuros hipotéticos. Em nossa análise de base, a tendência global atual não produz uma singularidade catastrófica como a prevista por von Foerster e colaboradores, porque o parâmetro que a rege permanece em um regime estabilizador.

No entanto, também modelamos o que poderia acontecer se grandes crises ambientais impusessem abruptamente limites severos à capacidade de suporte da Terra, por meio de colapso climático, pandemias, conflitos ou escassez de recursos.

Considerando uma hipótese deliberadamente conservadora, no pior cenário possível, de que a capacidade de suporte sustentável da Terra caia repentinamente para cerca de 2 bilhões de pessoas, nosso modelo prevê um rápido declínio da população global, com a humanidade potencialmente reduzida à metade por volta do ano de 2064.

No artigo, enfatizamos que não se trata de uma previsão, mas sim de um cenário matemático ilustrativo que visa demonstrar a sensibilidade da dinâmica populacional a mudanças ambientais ou sociais abruptas. Ressaltamos que a trajetória atual permanece relativamente estável e não implica um colapso iminente.

Além da demografia, acreditamos que este trabalho pode ser interessante para importar ideias da física da matéria condensada para a ciência populacional. As mesmas estruturas matemáticas usadas para descrever como a dinâmica atômica em vidros relaxa ao longo do tempo parecem capazes de descrever como as sociedades humanas crescem, se estabilizam e, potencialmente, se desestabilizam ao longo dos séculos.

De acordo com nossa análise, a estrutura matemática oferece uma maneira compacta de explorar futuros possíveis, desde a estabilização sustentável até o crescimento descontrolado ou o colapso repentino, dentro de uma linguagem matemática unificada.

Esta história faz parte do Science X Dialog , onde pesquisadores podem compartilhar descobertas de seus artigos científicos publicados. Visite esta página para obter informações sobre o Science X Dialog e como participar.