Românul care se distrează cu ideile

De ce prăpastia dintre bogații și săracii lumii trebuie să existe în continuare și 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 distincții, inclusiv medalia Benjamin Franklin, acordată în trecut și unor cercetători precum Stephen Hawking și Nikola Tesla. Subliniază însă că nu aceste recunoașteri îi aduc fericirea.

„Sunt la fel ca și înainte. Sunt fericit fiindcă mă distrez cu ideile”, răspunde Adrian Bejan în interviul acordat Business MAGAZIN, întrebat ce înseamnă distincțiile 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, evoluției fizicii – Adrian Bejan s-a numărat, în 2001, în rândul primilor 100 cei mai citați autori în domeniul ingineriei din toată lumea. Este autorul a 30 de cărți, a 600 de publicații, a primit 18 doctorate onorifice de la universități din 11 țări, iar anul trecut i-a fost acordată și medalia Benjamin Franklin pentru inginerie mecanică, pentru legea constructală, acordată anterior și altor fizicieni celebri.

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

Popularitatea sa se leagă mai ales de invenția unui principiu din fizică denumit „legea constructală a evoluției și organizării”, despre care el spune că are o aplicabilitate vastă în viață și societate și oferă o mai bună înțelegere a funcționării lumii. Legea constructală descrie un principiu de design din natură: sistemele de flux, de toate felurile – oameni, râuri, copaci, plăci tectonice, piețe – toate funcționează la fel, dintr-un anumit punct de vedere. Pentru a supraviețui, toate aceste sisteme trebuie să se adapteze liber și să acomodeze curenții 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 Galați – pe care îl descrie drept excepțional din punctul de vedere al atragerii și producției de talente, profesori și elevi. „Mă descurcam bine la științe, dar îmi plăceau și botanica, zoologia, geografia și istoria.” De ce? Explică, simplu: „Fiindcă îmi plăcea să desenez – copaci, animale, hărți ale reliefului și hărți ale țărilor”.

„Cine sunt se datorează în întregime părinților (tatălui, de profesie veterinar, mamei, farmacistă – două minți libere educate în anii 1920 și 1930), brutalizați de regimul comunist dar care au stat neclintiți în fața acestuia”, își descrie el baza evoluției 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 amintește 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 îmbunătățească, să le schimbe.” Adrian Bejan a crescut în perioada comunismului în România și a reușit să scape de acest regim devenind jucător profesionist de baschet; a studiat însă și arta.

Despre experiența lui anterioară, ca artist și sportiv, spune: „Sunt cine am fost, cu excepția faptului că acum sunt mai bun. Sunt creatorul teoriei fizicii legate de evoluția sportivă, precum și a evoluției 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 și-a început cariera de profesor la Universitatea Duke, pe care o descrie drept „o oază de libertate și, 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 și nu merge niciodată în vacanță.

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

Aplicată economiei, legea constructală a fizicianului român este cuprinzătoare și controversată în același timp. Aceasta spune că cei mai bogați oameni ai lumii și diferențele dintre ei și 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 bogați oameni dețin nu mai puțin de 47% din averea lumii, cu o avere individuală care pornește de la 871.000 de dolari. Totodată, primii 10% dintre bogații lumii dețin 85% din averea globală.

Chiar dacă mulți ar vrea ca acest decalaj să fie redus și 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 mișcarea tuturor lucrurilor – atât sociale, cât și politice și economice – e determinată de sisteme ramificate, precum cele ale ramurilor de copaci sau ale sistemului vascular.

Inegalitatea în funcție de avere este una care a divizat din cele mai îndelungate timpuri specia umană. Existența acestei inegalități, explică profesorul, datează de la începuturile civilizației moderne, cu origini în Egiptul Antic, Europa Renascentistă, secolul al XVIII-lea din Franța, blocul estic sovietic și chiar din perioada Statelor Unite moderne. „Nu există un subiect mai fierbinte în contextul politic actual, după cum ne reamintesc mișcările populiste de astăzi. Celebrăm progresul economic continuu, dar liderii de peste tot sunt preocupați că doar o mică parte din populație poate să se bucure de acesta.” Așadar, 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.

„Totuși, puțini realizează că evoluția înspre inegalitate este un fenomen natural, la fel ca gravitația sau fluxul unidirecțional dinspre căldură înspre frig (a doua lege a termodinamicii), iar acest lucru creează o discuție despre cum să lupți împotriva inegalității 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 discuția despre cum să ne deplasăm înspre evoluția unei societăți 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 educație, regula legii, instituții religioase și asociații între colegi și vecini.”

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

Odată ce un sistem natural se mișcă, trebuie să se miște în continuare și continuă să evolueze înspre o eficiență energetică mai mare, înspre un set de obiective.

Pe măsură ce sistemele evoluează și devin mai eficiente, devin și mai complexe. De ce? Fiindcă alăturarea și mișcarea (fluxul) împreună necesită mai puțină putere decât mișcarea lor individuală. Aceleași legi ale fizicii explică motivele pentru care sistemele fluviale evoluează într-o serie de afluenți care își varsă apele într-un râu principal. Organizarea se întâmplă, e naturală.

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

„Așadar, fizica și economia sunt două fațete ale aceleiași monede. Același flux ierarhic al sistemelor este responsabil pentru amândouă”, explică el. Astfel, își continuă profesorul explicația în eseul său, ierarhia – mai multe râuri mici tributare aceluiași râu  ale căror ape ajung în mări și, în cele din urmă, în oceane – există fiindcă acesta este modul în care sistemul va prospera.

Totuși, pe măsură ce un sistem devine mai complex, apa nu va circula niciodată prin canale de aceeași 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 și abia apoi înspre o autostradă. „Ierahia se întâmplă”, concluzionează profesorul.

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

„Inegalitatea – după cum pare uneori – este imposibil să fie ștearsă, iar cele mai dramatice încercări de a o șterge, precum experimentele comuniste și socialiste de atunci și chiar și 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 societății oportunitatea să joace un rol într-un sistem economic care va deveni mai complex și mai eficient de-a lungul timpului, doar că atunci când facem acest lucru ar trebui să ne amintim că legile fizicii guvernează mișcarea tuturor sistemelor.

Ierarhii direct proporționale cu complexitatea organizației

Legea constructală se aplică însă și altor sisteme sociale și economice. Un exemplu este organizarea socială, fenomenul organizării fiind unul care a stârnit curiozități ale oamenilor de secole întregi, fiind un fenomen complex cu o serie de manifestări diverse: de la orașe, guverne, economie, business, alianțe, transport, comunicații și așa mai departe. Descrieri ale acestor manifestări sunt extinse și utile, fiind responsabile pentru numeroase volume de literatură și 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 reflecție a realității fizice (bio și nonbio) care necesită mai puțină putere (energie utilă, combustibil, mâncare) pentru a mișca o unitate dintr-o cantitate înspre o cantitate mai mare”, explică Adrian Bejan.

El a ilustrat predictibilitatea organizării și evoluției acesteia prin intermediul a două modele de mișcare într-o singură zonă, unele inanimate (albii ale râurilor, generate de numeroase reguli constructale) și altele animate (distribuția apelor încălzite pentru folosirea lor în așezările umane).

Concluzia la care a ajuns este că mișcarea devine mai ierarhică pe măsura creșterii mărimii și complexității arhitecturii respective. Distribuția 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 rețea ca o plasă, în loc de o arhitectură ramificată asemeni unui copac; totodată, chiar și în modele de design cu o egalitate impusă ierarhia persistă. Această rețea teoretică dezvăluie de asemenea înțelesul inovației 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 și noile tehnologii

De la trenduri economice, creșterea populației, răspândirea cancerului sau adoptarea de noi tehnologii, anumite configurații par în mod inevitabil să se răspândească.

O nouă tehnologie, de pildă, începe cu o rată de acceptare mică, aceasta fiind urmată de o creștere explozivă, urmată de o încetinire, numai pentru a se opri înainte de a „lovi zidul”, explică profesorul Adrian Bejan. Ilustrată grafic, această curbă de creștere 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 populațiilor biologice, a reacțiilor chimice, a contaminanților, a limbilor, a informațiilor și activității economice. „Am demonstrat că acest tipar poate fi prezis în întregime ca un sistem de curgere natural.”

Curba S – cunoscută și drept funcție sigmoidă – reprezintă designul natural al sistemelor de flux. În exemplul noilor tehnologii, după un ritm de acceptare încet la început, creșterea poate fi imaginată mișcându-se rapid înspre canale stabilite din piață.

„Aceasta este ascensiunea abruptă a S-ului.” Pe măsură ce tehnologia se maturizează, și ritmul de penetrare a acesteia încetinește, orice creștere sau flux se mișcă în afara canalelor inițiale de penetrare într-un mod mai scurt și mai încet.

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

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 tendința să ne concentrăm pe neobișnuit (pe surpriză) și nu pe timpul prezent și 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 observații simple: „Timpul măsurabil «pe ceas» nu reprezintă același lucru cu timpul perceput de mintea omului”.

Astfel, spune Bejan, „timpul minții” este alcătuit dintr-o secvență de imagini, reflecții din natură, care hrănesc stimulii organelor senzitive. Rata la care sunt percepute schimbările imaginilor mentale descrește odată cu vârsta, din cauza unor proprietăți fizice care se schimbă odată cu vârsta: frecvența mișcărilor ochilor, dimensiunea corpului în acord cu acea curbă S, degradarea anumitor părți ale corpului etc. O nealiniere între imaginile timpului mental și timpul propriu-zis stă la baza explicațiilor acestui fenomen din literatură care e trup și suflet cu legea constructală și cu fizica.

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

Mai multe teorii, o singură lege

Legea constructală este legea fizicii responsabilă de fenomenul evoluției (configurație, formă, design) în natură a sistemelor de curgere animate sau neanimate. Această lege, aparținând 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 locomoției animalelor, a arhitecturii albiilor râurilor, teoria constructală a creșterii fulgilor de zăpadă, a respirației etc.

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

Astfel, „legea constructală este legea fizicii responsabilă de fenomenul evoluției (configurație, formă, design) în natură, modul în care sisteme de curgere animate și 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 curenților care circulă în cadrul acestuia”.

Legea constructală descrie astfel concepte ale vieții, evoluției, designului și performanței în fizică, care este „cea mai amplă arenă științifică”, potrivit profesorului Adrian Bejan.

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