马尔萨斯模型

更新时间:2024-02-18 22:41

马尔萨斯模型来自于英国经济学家托马斯·罗伯特·马尔萨斯于 1798 年发表的《人口原理》。在书中马尔萨斯指出,人口按几何级数增长,而生活资源只能按算术级数增长,二者之间的矛盾导致饥荒、战争和疾病的周期性爆发。马尔萨斯人口论的提出有其一定的历史背景和历史局限性。用马尔萨斯模型通常指人口的指数增长

人口的指数增长

马尔萨斯的人口理论的主要观点、历史背景在词条 “马尔萨斯主义” 中有较为详细的阐述。本词条主要从数学模型的角度去论述。马尔萨斯的人口论指出:在没有生存资源限制的情况下,人口或生物种群的数量成指数增长。例如:用一个公比为 2 的等比数列的模型,人口的增长规律是

1,2,4,8,16,32,64,128,256,……

而用斐波那契数列的模型(公比为黄金分割比 (1+√5)/2 ≈ 1.618),人口的增长规律是

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,……

这些模型的共同特征是人口数量在单位时间内增长的百分比 r 是一定的。写成一个微分方程的形式,设 t = 0 时刻的人口数量为 N0,则 t 时刻的总人口 Nt 满足

马尔萨斯认为,人口长期不受控制的指数增长的速度十分惊人,生存资源的增长速度将无法满足众多人口的生存需要,从而产生一系列人口问题,严重时甚至会爆发饥荒、战争和疾病来除去资源与环境无法承受的过剩人口

Logistic 模型

马尔萨斯人口论自其提出以来,就一直是一个备受争议的理论。例如:在资源环境的限制下,人口还能否做指数爆炸式的增长呢?假设资源环境能承受的人口数量为 K,则可以建立一个逻辑斯谛方程

这个方程将得出仅在人口 Nt << K 时,增长 Nt ~ N0 ert 才是指数的。当 Nt 接近 K 时,人口的增长明显受到天花板 K 的压制。虽然 Nt > K 时确实会出现人口的负增长,但不过是平稳地趋近于平衡水平 K,而并不会发生马尔萨斯所担心的灾难性人口锐减的行为。右图给出了 K 随时间缓慢线性增加时,人口 Nt 从不同的初条件 N0 以不同的生育率 r 增长的数值模拟结果。最终人口 Nt 都达到了跟随 K(灰线)的线性增加行为。

那么是不是说由于生存资源 K 的算术级增长,人口 Nt 实际上并不能长期持续地指数增长,而是也会适应 K 变为算术级增长,所以马尔萨斯其实在杞人忧天地担心一个伪命题

延迟 Logistic 模型

出现以上问题的关键在于 Logistic 模型虽然考虑了资源环境对人口增长的制约因素,但忽略了人口动力学本身具有很大的延迟性。例如环境资源充沛时,生育率较高,但新生出来的孩子并不会像成人一样消耗很多生存资源。而等到这些过度生育的孩子都长大以后,生存资源才开始不堪承负。如果在 Logistic 方程的基础上增加一个时间延迟的效应,则有

以上方程称作延迟 Logistic 模型 (delayed Logistic model)。对以上方程做数值模拟,固定延迟时间 τ(代表一代人的时间),仍令资源 K (灰线)随时间缓慢线性增加,从相同的初条件 N0<<K 按不同的生育率 r 演化,得到的结果如右图1。发现仅在生育率 r 较小的时候(蓝线),人口增长的行为接近于无延迟的 Logistic 模型给出的结果,跟随资源 K 做线性增长。而当生育率 r 提高以后,人口的增长出现振荡(绿线、黄线),但振幅逐渐衰减。进一步提高生育率 r 将导致振幅越来越大(红线),人口的演化陷入了过度生育和大量死亡的怪圈,与马尔萨斯描述的情形相符。

可见,出现马尔萨斯陷阱的一个重要因素是人口动力学的延迟性。这使得资源环境对人口增长的制约往往是滞后的。过度生育发生在先,而资源不足的后果要一代人以后才表现出来,导致了人口并不一定能适应资源的线性增长,而可能是周期性地过度增长和锐减。需要有计划的预防性人口政策才能摆脱马尔萨斯陷阱,正确处理好人口与资源环境之间的关系。

历史局限性

需要指出的是,任何社会学理论都有其历史的局限性。马尔萨斯的《人口论》也是如此。在马尔萨斯的时代,贫困和温饱问题,过度生育和资源不足的问题,以及频繁爆发的饥荒、战争和疾病不断困扰着人们。而人类社会工业化、现代化以后,随着人均 GDP 的不断提高,人口出现的老龄化少子化趋势,成为了人口政策制定面对的新问题和新挑战。特别是劳动力人口、工业人口,以及人口的受教育程度等因素如何影响科技进步人口红利的发挥,将改变人口、资源与发展之间的关系,因而需要新的理论和模型来指导实践。

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