Nous pouvons nous attendre à ce que la loi de l'évolution organique prenne la forme qui l'accompagne à long terme avec la diminution d'une certaine fonction, analogue au potentiel thermodynamique, des paramètres définissant l'état physique du système dans son ensemble.
Alfred James Lotka était un mathématicien américain, chimiste physique et statisticien, célèbre pour ses travaux en dynamique des populations et énergétique. Biophysicien américain, Lotka est surtout connu pour sa proposition du modèle proie-prédateur, développé simultanément mais indépendamment de Vito Volterra. Le modèle de Lotka-Volterra reste la base de nombreux modèles utilisés dans l'analyse de la dynamique des populations en écologie.
Vie
Lotka est né à Lwów, Autriche-Hongrie actuellement en Ukraine, de parents d'origine polonaise-américaine. Ses parents, Jacques et Marie Doebely Lotka, étaient des ressortissants américains. Il a obtenu son B.Sc. en 1901 à l'Université de Birmingham, en Angleterre, il a poursuivi ses études supérieures en 1901-02 à l'Université de Leipzig, a reçu une maîtrise en 1909 à l'Université de Cornell et un D. Sc. à l'Université de Birmingham en 1912.
- Chimiste assistant pour General Chemical Company 1902-1908, 1914-1919
- Examinateur de brevets pour l'Office américain des brevets 1909
- Physicien assistant au National Bureau of Standards 1909-1911
- Rédacteur en chef du Scientific American Supplement 1911-1914
- Membre du personnel de l'Université Johns Hopkins 1922-1924
- Statisticien pour la Metropolitan Life Insurance Company, New York City 1924 jusqu'à sa retraite en 1948
En 1935, il a épousé Romola Beattie. Ils n'avaient pas d'enfants.
Il est mort à New York.
Travaux
Bien qu'il soit aujourd'hui surtout connu pour les équations de Lotka-Volterra utilisées en écologie, Lotka était un bio-mathématicien et un biostatisticien qui a cherché à appliquer les principes des sciences physiques aux sciences biologiques. Son principal intérêt était la démographie, qui a probablement influencé son choix professionnel de statisticien à la Metropolitan Life Insurance.
L'une des premières publications de Lotka, en 1912, a proposé une solution au deuxième modèle de paludisme de Ronald Ross. En 1923, il a publié une analyse approfondie en cinq parties et une extension de deux modèles de paludisme de Ross. La quatrième partie de la série, co-écrite par F. R. Sharpe, modélisait le délai d'incubation des agents pathogènes. Lotka a publié Elements of Physical Biology en 1925, l'un des premiers livres de biologie mathématique après On Growth and Form de D'Arcy Thompson. Il est également connu pour son point de vue énergétique sur l'évolution. Lotka a proposé que la sélection naturelle était, à sa racine, une lutte entre les organismes pour l'énergie disponible ; le principe de Lotka stipule que les organismes qui survivent et prospèrent sont ceux qui capturent et utilisent l'énergie plus efficacement que ses concurrents. Lotka a étendu son cadre énergétique à la société humaine. En particulier, il a suggéré que le passage de la dépendance à l'énergie solaire aux énergies non renouvelables poserait des défis uniques et fondamentaux à la société. Ces théories ont fait de Lotka un important précurseur du développement de l'économie biophysique et de l'économie écologique, avancées par Frederick Soddy, Howard Odum et d'autres.
Éléments de biologie physique
Pendant son séjour à Johns Hopkins, Lotka a terminé son livre Elements of Physical Biology 1925, dans lequel il a étendu le travail de Pierre François Verhulst. Son premier livre résume ses travaux antérieurs et organise ses concepts d'unité et d'universalité des lois physiques, rendant ses travaux accessibles aux autres scientifiques. Bien que le livre couvre une grande quantité de sujets, allant de l'énergétique de l'évolution voir ci-dessous à la nature physique de la conscience, l'auteur est principalement connu aujourd'hui pour l'équation de Lotka-Volterra de la dynamique des populations.
Énergétique de l'évolution
Ses travaux antérieurs se sont concentrés sur l'énergétique et les applications de la thermodynamique dans les sciences de la vie.
Lotka a proposé la théorie selon laquelle le concept darwinien de sélection naturelle pouvait être quantifié comme une loi physique. La loi qu'il a proposée était que le principe sélectif de l'évolution était celui qui favorisait la transformation du flux d'énergie utile maximum. L'écologiste des systèmes généraux Howard T. Odum a appliqué plus tard la proposition de Lotka comme une caractéristique centrale directrice de ses travaux en écologie des écosystèmes. Odum a appelé la loi de Lotka le principe du pouvoir maximal.
Démographie et santé publique
Le travail de Lotka en démographie mathématique a commencé en 1907 avec la publication d'articles dans la revue Science et American Journal of Science. Il a publié plusieurs dizaines d'articles sur le sujet au cours de plus de deux décennies, culminant avec Théorie Analytique des Associations Biologiques Analytical Theory of Biological Associations. La partie 1 de 45 pages, intitulée Principes, a été publiée en 1934 ; la partie 2 de 149 pages, intitulée Analyse demographique avec application particuliere a l'espece humaine, a été publiée en 1939 ; toutes deux par Hermann & Cie, Paris.
Bibliométrie
Dans le domaine de la bibliométrie, en particulier la partie consacrée à l'étude des publications scientifiques, Lotka est noté pour avoir contribué à la « loi de Lotka ». La loi, que Lotka a découverte, est liée à la productivité des scientifiques. Comme l'a noté W. G. Poitier en 1981 : « La distribution de Lotka est basée sur une loi du carré inverse où le nombre d'auteurs écrivant n articles est 1/n2 du nombre d'auteurs écrivant un article. Chaque domaine d'étude peut avoir associé un exposant représentant son taux spécifique de productivité des auteurs. » Le travail de Lotka a suscité des enquêtes supplémentaires, finissant par contribuer de manière importante au domaine de la scientométrie, l'étude scientifique des publications scientifiques.
Il s'est associé à Louis Israel Dublin, un autre statisticien chez Metropolitan Life, pour écrire trois livres sur la démographie et la santé publique : The Money Value of a Man 1930, Length of Life 1936, et Twenty-five Years of Health Progress 1937.
Distinctions
- Président de la Population Association of America 1938-1939
- Président de l'American Statistical Association 1942
- Vice-président de l'Union pour l'étude scientifique des problèmes de population
- Président du Comité national américain de l'Union
- Membre de l'American Public Health Association
- Membre de l'Institut de statistique mathématique
