Alfred James Lotka
Alfred James Lotka (2 marca 1880, Lwów, Galicja Wschodnia – 5 grudnia 1949, Red Bank, New Jersey) był amerykańskim naukowcem, który działał w dziedzinach takich jak matematyka, chemia (szczególnie chemia fizyczna i biofizyka), ekonomia, statystyka oraz demografia. Specjalizował się w dynamice i energetyce populacji, a także stworzył model interakcji międzygatunkowych drapieżnik-ofiara, znany jako równanie Lotki-Volterry (opracowane niezależnie przez A.J. Lotkę oraz V. Volterrę). Lotka jest również uznawany za pioniera bibliografii statystycznej.
Życiorys
Urodził się w 1880 roku we Lwowie, wówczas część Galicji. Jego rodzicami byli Jacques oraz Marie (z domu Doebely) Lotka, amerykańscy misjonarze. W 1901 roku uzyskał licencjat na University of Birmingham, a następnie kontynuował studia z zakresu chemii na Uniwersytecie w Lipsku w latach 1901-1902.
Od 1902 roku osiedlił się w Stanach Zjednoczonych. W 1909 roku zdobył stopień M.A. w dziedzinie fizyki na Cornell University, a w 1912 roku uzyskał tytuł Sc.D. na Birmingham University.
Po przybyciu do USA pracował w następujących miejscach:
- 1902-1908 – General Chemical Company (chemik),
- 1909-1911 – U. S. Bureau of Standards (fizyk, asystent),
- 1911-1914 – redakcja Scientific American (redaktor dodatku),
- 1914-1919 – General Chemical Company,
- 1922-1924 – Johns Hopkins University (wolontariat),
- 1924-1948 – Metropolitan Life Insurance Company (1924-1933 – inspektor, 1933-1948 – główny inspektor badań matematycznych).
W latach 1938–1939 pełnił funkcję przewodniczącego Population Association of America, a w 1942 roku objął przewodnictwo w American Statistical Association. Zmarł w Red Bank, New Jersey w grudniu 1949 roku.
Tematyka badań
Już podczas studiów chemicznych w Lipsku Lotka zajmował się matematycznym modelowaniem w teorii ewolucji oraz demografii. Uogólnił istniejący model ludności zastojowej, tworząc model ludności ustabilizowanej, w którym kierunek i wielkość zmian liczebności populacji można określać za pomocą właściwego współczynnika przyrostu naturalnego (znanego jako współczynnik Lotki) o stałej wartości, dodatniej lub ujemnej. Jego książka „Elements of Physical Biology” (1925) uznawana jest za wprowadzenie do zastosowania matematyki w biologii i naukach społecznych. Opracowane przez niego matematyczne modele ewolucji, uwzględniające aspekty energetyczne, odzwierciedlają jego fizykochemiczne podejście do tego procesu.
Wśród jego prac znajdują się m.in. prawo produktywności naukowej (prawo Lotki), modele epidemiologiczne dotyczące malarii, a także najbardziej znany ekologiczny model drapieżnictwa Lotki-Volterry. Model rozprzestrzeniania się malarii stworzony w 1923 roku został udoskonalony przez Mac-Donalda w 1959 roku i wciąż cieszy się uznaniem wśród epidemiologów. Lotka uznawany jest również za prekursora w dziedzinie ekonomii ekologicznej i biofizycznej, która rozwijała się w latach 70. i 80. XX wieku, m.in. dzięki pracom Oduma i innych.
Jego model dynamiki liczebności populacji w warunkach drapieżnictwa był stosowany do różnych gatunków, w tym do matematycznego opisu wahań liczebności populacji zająca śnieżnego i rysia kanadyjskiego, które były obserwowane przez Ch.S. Eltona i Mary Nicholson w Kanadzie. Chociaż przez długi czas był to klasyczny przykład zastosowania modelowania w ekologii, według badań L.B. Keitha i współpracowników (1984), cytowanych przez Charlesa Krebsa (2001), wahania liczebności populacji ofiary są związane z cyklicznymi zmianami dostępności pożywienia, a zmiany w liczbie drapieżników stanowią dodatkowy czynnik.
Publikacje (wybór)
A.J. Lotka jest autorem lub współautorem ponad 220 publikacji, w tym:
- 1905 – Construction of Conic Sections by Paper-folding,
- 1907 – Relation Between Birth Rates and Death Rates,
- 1909 – Studies on the Mode of Growth of Material Aggregates, Cornell University,
- 1912? – Zur Systematik der stofflichen Umwandlungen mit besonderer Rücksicht auf das Evolutionsproblem,
- 1913 – A Natural Population Norm I & II, Washington Academy of Sciences,
- 1914 – An Objective Standard of Value Derived from the Principle of …,
- 1920 – On the True Rate of Natural Increase: As Exemplified by the Population of the United States (wsp. Louis Israel Dublin),
- 1921 – A Simple Graphic Construction for Farr’s Relation Between Birth-rate, Death-rate, and Mean Length of Life, American Statistical Association,
- 1922 – Natural Selection as a Physical Principle, National Academy of Sciences,
- 1922 – The General Conditions of Validity of the Principle of Le Chatelier, American Academy of Arts and Sciences,
- 1923 – Contributions to the Analysis of Malaria Epidemiology (wsp. F.R. Sharpe),
- 1924 – Probability-increase in Shuffling, and the Asymmetry of Time,
- 1927 – The Size of American Families in the Eighteenth Century,
- 1927 – The Components of Death Curves: An Analysis of Life Table Deaths by Causes (wsp. Louis Israel Dublin, Edwin William Kopf),
- 1927 – The Money Value of Life and Life Extension (wsp. Louis Israel Dublin),
- 1930 – The True Rate of Natural Increase of the Population of the United (wsp. Louis Israel Dublin),
- 1932 – Zur Dynamik der Bevölkerungsentwicklung, Gustav Fischer,
- 1932 – 人の貨幣価値 (wsp. Louis Israel Dublin),
- 1933 – Applications de l’analyse au phénomène démographique, Berger-Levrault
- 1934 – Principes, impr. Firmin-Didot,
- 1934 – Théorie analytique des associations biologiques, Tom 1, Hermann et cie, Uniwersytet Michigan,
- 1936 – Length of Life: A Study of the Life Table (wsp. Louis Israel Dublin), The Ronald Press Company,
- 1937 – Twenty-five years of health progress: a study of the mortality experience among the industrial policyholders of the Metropolitan Life Insurance Company 1911 to 1935 (wsp. Louis Israel Dublin), Statistical Bureau, Metropolitan Life Insurance Company,
- 1938 – The Mortality from the Principal Cardiovascular-renal Diseases (wsp. Louis Israel Dublin),
- 1939 – Contact Points of Population Study with Related Branches of Science, Bobbs-Merrill, College Division (reprinted 196-),
- 1940 – The Theory of Industrial Replacement: A Commentary …,
- 1946 – The money value of a man (wsp. Louis Israel Dublin, Mortimer Spiegelman), The Ronald Press Company,
- 1948 – Demographic Publications of A.J. Lotka, Tom 1, kompilacja artykułów opublikowanych przez A.J. Lotkę w latach 1907-1948,
- 1949 – Length of Life. A Study of the Life Table (Louis I. Dublin, Alfred J. Lotka, Mortimer Spiegelman), Nowy Jork,
- 1956 – Elements of mathematical biology, Dover Publications (ponowne wydanie Elements of Physical Biology z 1925),
- 1969 – Teoría analítica de las asociaciones biológicas, CELADE,
- 1973 – Demografía matemática: selección de artículos, Centro Latinoamericano de Demografía, Alfred James Lotka, CELADE (Organizacja).
