Teoriile morfologice cu aplicatii in structura si dinamica sistemelor teritoriale

Teoriile morfologice cu aplicatii in structura si dinamica sistemelor teritoriale

Pentru a intelege mai bine dinamica foarte complicata a sistemelor teritoriale, expunerea chiar succinta a principalelor teorii morfologice este utila, cel putin prin faptul ca fascinatia lor va suscita un interes crescand mai ales in randul tinerilor specialisti.

Configuratia unui sistem teritorial si uneori chiar structura sa globala, imbracand o anumita forma, nu sunt altceva decat epifenomene ce apar ca inconsistente. In realitate, atat forma generala a acestuia, cat si diferentierile morfologice interne sunt rezultatul aparitiei unor discontinuitati. Forma se cristalizeaza pe un fond, mai mult sau mai putin omogen, si exprima prezenta unei discontinuitati in structura unui mediu. Astfel de discontinuitati, ignorate total de fizica, trezesc interesul matematicienilor, care vad in discontinuitate un caz limita al continuitatii. Forma, ca notiune fundamentala calitativa este libera diversitate, practic nedeformabila. Prin faptul ca forma nu pare a fi cuantificabila, ca nu poate creste sau nu se poate reduce, ca nu i se cunoaste principiul conservarii, s-a emis ideea ca orice investigare stiintifica precisa este sortita esecului.

La baza acestor teorii sta conceptul de complexitate, dezvoltat de J.P. Dupuy[i], care a promovat convergenta modelizatoare a realitatii de catre mai multe stiinte: biologia si autoorganizarea, fizica si structurile sale disipative, sistemica si principiul ordinii prin zgomot, economia si critica rationalitatii. Aceste idei au fost aprofundate in cadrul a numeroase colocvii, unele finalizand-se cu lucrari importante[ii]

Ultimele doua sute de ani abunda in concepte si curente, clar sau ambiguu definite, care au dominat lumea stiintifica. Printre primele idei foarte bine formulate, cu aplicabilitate in sistemele spatiale se numara cele ale lui Laplace. Acesta era adeptul teoriei conform careia starea prezenta a Universului este efectul starii sale anterioare si cauza celei care va urma. Aceasta insemna ca aproape nimic nu este incert, totul avand in spate o explicatie foarte clara, care se regaseste in structura starii actuale. Ideea a fost si inca este aplicata in stiintele care analizeaza spatiul geografic sub diferitele sale forme de organizare. Prima bresa in acest determinism evident a facut-o Heisenberg care a formulat principiul incertitudinii. Conform acestui principiu, daca nu este posibil a fixa pozitia si viteza unei particule in continuum-ul spatiu-timp, cu atat mai dificil este de a demonstra locul ocupat de marile corpuri ale Universului, fara o oarecare probabilitate. Intrucat nici sistemele teritoriale nu sunt deloc simple este normal a pune la indoiala eventuala regasire a tuturor elementelor unei structuri viitoare in structura actuala.

Realitatea teritoriala se confrunta cu fenomene foarte disproportionate in raport cu cauzele care le produc, ceea ce scapa rationalismului stiintific clasic. De aceea au aparut si s-au dezvoltat alte idei precum cele legate de ordine prin zgomot sau de complexitate[iii]. Unul dintre cei mai de seama cercetatori ai complexitatii este Edgar Morin, pentru care aceasta este cantitatea extrema de interactiuni si interferente stabilite intre elementele unei entitati, punandu-ne in dificultate prin limitele reduse ale capacitatii noastre de prelucrare. In acelasi timp, prin complexitate intelegem si o mare doza de incertitudine, de nedeterminare si de intamplare.

La inceputul anilor '60 se afirma pentru prima data principiul ordinii prin zgomot, pentru a contracara efectele neproductive ale ordinii naturale. Biologul H.Atlan, inspirat de ideile lui H. von Foerster, fondeaza o noua conceptie si anume aceea a hazardului organizator. In esenta este vorba despre fenomene ordonate, care apar in urma unor procese de turbulenta si de fluctuatii haotice. Toate dezbaterile ulterioare demonstreaza posibilitatea fondarii unui dialog intre oamenii de stiinta pe baza raportului ordine/dezordine/organizare. Lupta de idei, pe taramul organizarii si complexitatii este deosebit de stransa, si se desfasoara pe parcursul deceniului IX, in principal, intre cei patru mari titani ai stiintei complexitatii: R. Thom. I. Prigogine, H. Atlan si E. Morrin. Locul sagetilor este luat de argumente extrem de fine si pline de substanta. Daca pentru primii trei responsabili de originea lumii sunt hazardul, zgomotul, fluctuatiile, intamplatorul, pentru Edgar Morrin realitatea apare ca o conjunctie a ordinii si dezordinii, iar ideea de ordine este mai puternica decat aceea de lege. Dezordinea in conceptia acestuia nu este o notiune simetrica ordinii, ci este un macroconcept. Actuala revolutie stiintifica a reusit sa realizeze faimoasa tetragrama, insemnand articularea conceptuala a ordinii, dezordinii, interactiunii si organizarii. Numai aceasta perspectiva poate oferi cheia unei intelegeri mai bune a realitatii, care se complica de la o zi la alta. Evident ca nu exista sisteme teritoriale complexe care sa fie guvernate in exclusivitate de logica, pentru ca acestea nu ar oferi nici un element nou, deosebit. In acelasi timp nu exista nici sisteme teritoriale aflate sub imperiul haosului, incapabile sa se organizeze, pentru ca acestea nu ar avea nici-o finalitate, nu ar fi apte de creatie. Prin urmare numai o cunoastere prin prisma tetragramei lui Morrin ne-ar putea pune in fata unei abordari realiste a unor sisteme de asemenea complexitate

Analizand sub diferite aspecte formele pe care le iau diferite fenomene naturale s-au putut fundamenta cel putin cinci teorii fundamentale, a caror arie de aplicabilitate creste de la un an la altul, datorita nonconformismului si efervescentei pe care le-a produs in lumea stiintifica. Aceste teorii sunt urmatoarele: teoria catastrofei, teoria fractalelor, teoria structurilor disipative, teoria haosului si teoria formei urbane.

Teoria catastrofei. Rene Thom[iv], parintele acestei teorii, spunea ca una din problemele centrale ale spiritului uman este cea a succesiunii formelor. Oricare ar fi natura finala a realitatii, nu putem afirma ca Universul este un haos, ci dimpotriva acesta este o miscare permanenta a nasterii, dezvoltarii si distrugerii formelor. Obiectul oricarei stiinte este de a prevedea aceasta evolutie a formelor si de a o explica pe cat posibil. Teoria catastrofei ofera o metoda generala de studiu a schimbarilor discontinue, a salturilor calitative.

Extinderea rapida a teoriei s-a datorat fara indoiala si denumirii, care impingea spre ideea distrugerii omenirii prin fenomene catastrofale. R. Thom foloseste insa termenul de catastrofa pentru a arata ca atunci cand o variatie continua a cauzelor produce o variatie discontinua a efectelor avem de-a face cu acest fenomen. Deci, ideea centrala este aceea a discontinuitatii. Pentru el oricarei discontinuitati fenomenologice i se poate asocia o catastrofa. Era vorba desigur de o distrugere relativ brusca a unei entitati sau schimbarea fundamentala a acesteia.

In particular, teoria catastrofei este o subteorie care apartine teoriei bifurcatiei, ce presupune existenta in evolutia unui fenomen pe o anumita traiectorie a mai multor puncte de bifurcatie, de unde acesta trebuie sa aleaga o cale din cel putin doua[v]. Alegerea traiectoriei catastrofiste depinde de mai multe cauze interne si externe. In esenta, catastrofa este o idealizare a le carei limite sunt clar exprimate. Fondul perceptiv uman pe care se bazeaza aceasta teorie este opozitia continuu/discontinuu. Exista multe cazuri in istoria evolutiei sistemelor teritoriale, mai ales puternic antrpoizate, cand traiectoria aleasa a fost total nefavorabila. In unele cazuri insa au fost si "catastrofe pozitive", cand am asistat la o schimbare radicala, cu efecte benefice pentru sistemul teeritorial respectiv, schimbare generata de factori geografici particulari.

Teoria fractalilor. Teoria a fost fondata de matematicianul Benoit Mandelbrot[vi], care si-a propus sa studieze numai o familie de forme, formele fractale. Denumirea vine de la cuvantul "fractus", care inseamna a sparge, a face bucati, a zdrobi in segmente neregulate. Deci, fractal inseamna fragmentat, fractionat, neregulat, intrerupt[vii]. Una din caracteristicile principale ale oricarui obiect fractal este dimensiunea sa fractala, care este un numar ce cuantifica gradul de neregularitate si de fragmentare al unei structuri geometrice sau al unui obiect din natura.

Fractalul este o structura geometrica ori un obiect natural care combina trei caracteristici:

a)     partile au aceeasi forma sau structura ca si intregul, chiar si in cazul cand acestea au scari diferite putand fi si usor deformate;

b)     forma sa este extrem de neregulata, fie extrem de de intrerupta sau fragmentata, oricare ar fi scara la care se face observatia;

c)     contine elemente distinctive ale caror scari pot fi foarte variabile.

Printre exemplele cele mai cunoscute de fractali sunt: multimea triadica a lui Cantor, pulberile lui Cantor, curba lui von Koch si sita lui Sierpinski. Acestea sunt exemple care au la baza fragmentarea succesiva, pastrandu-se forma initiala a unei drepte, a patratului, fulgului de zapada si, respectiv, a unui triunghi echilateral[viii]

In analiza sistemelor teritoriale teoria fractalilor a fost si este utilizata fiind aplicata cu deosebire in analizele intra-urbane, mai ales acolo unde exista o foarte clara ierarhie a strazilor, precum si in studiile intreprinse asupra sistemelor de asezari, care evident se fragmenteaza dupa caracteristici, ce pot fi asimilate unei dimensiuni fractale. Printre cele mai valoroase contributii in domeniu se detaseaza lucrarile lui Pierre Frankhauser[ix] si Andre Dauphine, lucrarile ultimului fiind foarte utile aprofundarii acestei teorii in analizele teritoriale mult mai complexe[x]

Teoria structurilor disipative. Spre deosebire de celelalte teorii prezentate, aceata teorie nu se refera la forme in general, ci la procesele de auto-organizare, respectiv la ceea ce a denumit fondatorul teoriei, "procesele cooperante"[xi]. In comparatie cu structurile de echilibru (care se mentin dupa ce au fost create fara a primi energie din exterior), structurile disipative nu pot exista decat pe baza fluxurilor de materie si de energie care le conecteaza la mediul lor.

Structurile disipative sunt caracteristice sistemelor care functioneaza departe de echilibru, cand relatiile dintre componente sunt nelineare. Teoria structurilor dispative reprezinta un concept multidisciplinar, care permite aplicarea sa si in sistemele teritoariale heterogene. Se au in vedere 3 elemente: sistemul de valori care determina comportamentul tipic al societatilor inteligente, incluzand durabilitatea; principiul comutabilitatii relatiilor om-mediu; conceptul de utilitate[xii]. Din punct de vedere al analizelor stiintifice aceasta teorie are semnificatii multiple: reprezinta un nou pas catre cunoasterea sistemelor complexe mediu-economie-societate, pune noi probleme ca cele de echilibru dinamic, autoorganizare, bifurcatie s.a.; se deschide accesul la metode bine inserate in aceasta teorie, favorizeaza patrunderea spiritului de analiza din domeniul fizicii si chimiei in domeniul analizelor teritoriale

Un exemplu evident in acest caz este cel al orasului, care fara indoiala poate fi considerat un organism teritorial cu structuri disipative. Orice sectionare a fluxurilor de intrare, de exemplu va determina o perturbare totala a echilibrului anterior existent numai pe baza acestor fluxuri. In plus, orasul nu se bazeaza numai pe fluxurile de masa si de energie, ci si pe cele de informatie, ceea ce ii atribuie caracteristici deosebite ca structura disipativa. In interiorul orasului au loc o multime de procese cooperante, acele procese care determina optimizarea relatiilor dintre zonele functionale, dintre structurile orasului in ansamblul sau.

Printre caracteristicile de baza ale structurilor disipative se numara globalitatea, la ordinea macroscopica, contribuind nenumarate unitati microscopice, faptul ca sunt traversate de fluxuri de materie si energie, care mentin sistemul respectiv departe de echilibru si ruperea simetriei, care este interpretata ca o intrerupere a stabilitatii termodinamice a sistemului respectiv. Toate aceste caracteristici se regasesc in dinamica anumitor tipuri de sisteme teritoriale, precum cele profund antropizate (oras mare, spatiu industrializat). In cazul orasului, aspectul sau global este rezultatul a numeroase procese interne care se petrec la nivel de microscara si care au ca rezultat microstructuri foarte diferite si cu functiuni precise. Acestea se integreaza dupa legi de agregare fizica si sociala, creind un oras cu un specific dat. Pentru a exista, in aceasta forma, orasul este permanent traversat de fluxuri energetice, de materie si informationale, care dupa ce se disipeaza in procese interne, "se reunesc" pentru a crea alte fluxuri relativ concentrate, de iesire. In sfarsit, ca urmare a unor fluctuatii interne sau a unor interventii externe masive (prin aport suplimentar exagerat - investitii masive, de exemplu - sau printr-o reducere brusca a fluxurilor de intrare), are loc o rupere a simetriei in procesele interne, ceea ce determina o indepartare de echilibrul dinamic stabilit anterior in sistem.

Teoria haosului. Fundamentata de James York[xiii], in anul 1975, teoria haosului reprezinta un alt mod de a analiza si interpreta "formele" si in special a formelor neregulate. Dar primele cercetari in domeniul teoriei haosului, fara a fi denumita insa, sunt mult mai vechi. Astfel, se remarca faptul ca in anul 1967 Stephen Smale[xiv] construise un exemplu de sisteme dinamice cu divergenta exponentiala a traiectoriilor, sistem care a fost considerat, in mod gresit, incapabil de a descrie un proces fizic real. In anul 1971 David Ruelle (in colaborare cu Floris Takens)[xv] prin modelul instalarii turbulentei in hidrodinamica reuseste sa experimenteze, in esenta, teoria haosului, teorie care va cunoaste nenumarate aplicatii ulterioare in fizica, economie, biologie si geografie. In acelasi timp ei introduc pentru prima data notiunea de atractor straniu, care nu este altceva decat un fractal, caracterizat prin dimensiuni fractionare sau neintregi. Originea acestor atractori stranii nu a putut fi insa definita. 

Importanta care a fost acordata turbulentei de catre fizicieni, banuind ca in spatele acesteia se ascunde ceva mai mult decat un banal proces o atesta preocupari mult mai vechi in a o studia. Era evident ca aceasta reprezenta o forma a haosului, observabila, dar foarte greu de descifrat. Printre preocuparile importante legate de aplicarea teoriei haosului in studiul sistemelor teritoriale, trebuie mentionate lucrarile lui Dauphine A.[xvi], Dollfus O.[xvii], Dastes Fr.D.[xviii], Pumain D.[xix] si altii. Avantajul acestei teorii este acela ca ofera calea intelegerii unor fenomene aparent dezordonate si haotice. Teoria haosului a avut o extindere foarte rapida, ca de altfel si teoria catastrofei, pe de o parte datorita continutului lor deosebit de tentant in domeniul analizei dinamicii sistemelor, iar pe de alta parte datorita "socului" pe care l-a produs asupra lumii stiintifice.

Teoria formei urbane. Dezvoltata de G. Ritchot si colaboratorii sai dupa anul 1977 aceasta se vrea o teorie generala asupra asezarii umane si organizarii spatiului geografic. Prima sa formulare s-a facut intr-un studiu intreprins asupra patrimoniului imobiliar al orasului Montreal de catre un grup de cercetatori de la Universitatea din Montreal, printre care si Ritchot[xx]. Acesta aprofundeaza conceptul, ulterior, in capitolul "Premisele unei teorii a formei urbane" intr-o lucrare pe care o publica in colaborare[xxi]. Astazi teoria se dezvolta in directiile deschise de structuralismul dinamic al lui R. Thom si J. Petitot, precum si de semiotica structurala a lui A.J. Greimas.

Pornind de la lucrarile lui R. Thom, Petitot a desprins trei directii fundamentale: posibilitatea de a extinde principiul fizic de determinare a obiectivitatii la fenomenele morfologice si structurale (din biologie, semio-lingvistica, geografie); posibilitatea de a desprinde legi ale formei si posibilitatea de a defini obiecte corelative ale descrierilor si de a investiga constrangerile impuse limbajului prin organizarea fenomenologica a manifestarii. Structuralismul dinamic se bazeaza pe doua idei forta: a) orice structura este o morfologie nascuta dintr-o dinamica interna; b) orice morfologie este un sistem de discontinuitati calitative aparute intr-un spatiu abstract.

Bazat pe aceste idei generale, Ritchot enunta trei principii epistemologice de baza pentru geografia structurala:

a)     necesitatea de a admite formele si nu numai fortele, pentru a explica diversitatea fenomenelor geografice;

b)     pertinenta de a subsuma diversitatea empirica a fenomenelor geografice sub unitatea sintetica si rationala a unui obiect teoretic, construit in termeni de forme. Aceasta alegere a obiectului morfologic asigura atat unitatea interna a geografiei, cat si autonomia sa in raport cu alte discipline;

c)     specificitatea structurala si dinamica a acestui obiect teoretic, ceea ce presupune definirea unui sistem al discontinuitatilor calitative, care structureaza spatiul geografic in forme abstracte, definind pozitia si colocalizarea formelor concrete.

Conceptul de forma abstracta se refera la un sistem de discontinuitati calitative, care se disting intr-un sistem teritorial. Notiunea de asezare umana, introdusa in geografie de catre Vidal de la Blache, este analizata totdeauna empiric, reductionist si atomist. Aceasta notiune inseamna orice localizare, care marcheaza stabilirea provizorie sau definitiva a oamenilor si care se inscrie in peisaj prin caravane, cabane, case si dependintele lor. Astfel asociata la un ansamblu de forme concrete care se aglomereaza din aproape in aproape, pentru a forma, catune, sate, orase s.a.m.d., asezarea umana s-ar localiza intr-un spatiu geografic redus la o simpla intindere amorfa, diferentiata de la exterior prin actiuni reciproce ale fortelor naturii si ale fortelor umane, orientate spre satisfacerea nevoilor subiectilor. In aceasta optica doctrinele determinismului si posibilismului au aparut pentru a transa raportul om-natura. Dar este vorba de un reductionism ontologic, dupa care potentialitatile si constrangerile naturii determina cauzal peisajul cultural.

Geografia umana standard propune sisteme conceptuale a caror aparenta evidenta face inteligibila problema raporturilor spatiale intre formele concrete. Ea nu poate sa ataseze aceasta chestiune decat la un hazard evolutiv. Aceasta intrucat, pe de o parte, dinamica unei asezari umane se regaseste in principiile presupuse de empiristi si reductionisti, iar pe de alta parte formele abstracte care organizeaza asezarea umana au la baza postulate utopice, ca modele spatiale peste care se ssuprapun forme arhitecturale. Reducand formele arhitecturale la efectele unei mecanici a nevoilor, omul transformand natura prin munca, geografia umana placheaza nivelul morfologic pe nivelul economiei.

Teoria formei urbane se bazeaza pe doua premize principale:

a)     organizarea spatiala a asezarii umane este nascuta din deplasarea in spatiul geografic a unei structuri morfologice abstracte. In acest sens trebuie analizat modul in care discontinuitatile calitative (care nu sunt observabile, decat prin efecte) organizeaza spatiul geografic intr-un ansamblu de domenii culturale urbane si rurale. Aceste forme concrete care nu sunt reductibile la suma agregativa a partilor, sunt organizate de o structura imanenta nemateriala, o forma abstracta rezultand din principiul structural cunoscut: raporturile formale de dependenta leaga organic si sistematic partile de intreg. Rezulta din aceasta prima premisa un dublu statut al structurilor morfologice: ca forme abstracte de organizare, pe de o parte, si ca realizare concreta, exprimata prin forme arhitecturale.

b)     semnificatia este o dimensiune fundamentala, care intervine in morfogeneza asezarii umane. Aceasta semnificatie nu rezida numai din productie, ci mai ales din diferentierile calitative. De altfel, teoria formei urbane considera ca procesul de diferentiere a spatiului geografic in domenii morfologic structurate de discontinuitati calitative este producatorul de sens. Deci asezarile umane au o anumita semnificatie rezultand din raporturile de pozitie care se stabilesc in spatiul geografic.

Teoria formei urbane si-a definit un algoritm generator de forme de asezare umana, un parcurs morfogenetic, care cuprinde patru nivele structural-ierarhice: nivelul imaginatiei antropolgice, nivelul dinamicii de proprietate a teritoriului, nivelul structurarii abstracte a spatiului geografic si nivelul dinamicii de utilizare a terenurilor. Acest parcurs morfogenetic permite definirea clara a dimensiunilor antropologice, politice, geografice si economice, care sunt implicate in morfogeneza asezarii umane, oferind, totodata, nenumarate elemente pentru o reflectie profunda asupra capacitatii si formelor de utilizare a acestei teorii in abordarea analitica a sistemelor teritoriale in ansamblul lor.

Desi teoria formei urbane a aparut deosebit de seducatoare, prin modul in care pune de acord realitatea teritoriala cu reprezentarea mentala anterioara, prin modul de structurare a ideilor, totusi nu a fost aplicata decat in putine cazuri concrete. Aceasta in primul rand prin lipsa unor tehnici concrete de aplicare a conceptelor teoretice, adica prin lipsa unei metodologii bine puse la punct. Probabil ca cercetarile viitoare vor determina o aprofundare a acestei teorii si o crestere a ariei sale de aplicabilitate.

In concluzie, teoriile morfologice reprezinta abordari complementare ale lumii formelor. Teoria structurilor disipative formalizeaza procesele de organizare, care se nasc in medii discrete si mai ales in acelea compuse dintr-un numar mare de entitati elementare identice. Teoria catastrofei se ocupa de formele care se desfasoara pe un substrat al carui aspect este fundamental continuu. Teoria haosului sau a atractorilor stranii trateaza structuri neregulate haotice, iar teoria fractalilor ia in consideratie forme neregulate, deosebindu-se de celelalte prin absenta aproape completa a aspectelor de ordin dinamic. Teoria formei urbane face trecerea de la abstract la concret si invers prin intermediul subiectilor, gasindu-si un camp larg de aplicare in domeniul geografiei urbane si rurale. Cu toate deosebirile dintre ele aceste teorii exprima, in ansamblu, o atitudine noua in stiinta si anume fenomenologia, cu mari perspective de aplicare in domeniul stiintelor sociale, dar si in al acelor discipline care analizeaza din diferite unghiuri de vedere sistemul teritorial in toata complexitatea sa. De altfel, unele dintre elementele apartinand acestor teorii se vor regasi, sub diferite forme, partial in capitolele urmatoare.