膨脹的城市

年輕時(shí)向往大城市的繁華，就像年老時(shí)向往故鄉(xiāng)的恬靜一樣，很難說(shuō)清為什么我在 18 歲時(shí)渴望來(lái)到北京讀書，也很難說(shuō)清父母為什么會(huì)忍住不舍極力將自己的獨(dú)生子送去大城市，但無(wú)數(shù)的家庭，就在這說(shuō)不清理中，勾畫出平凡家庭對(duì)美好生活的憧憬，伴隨著人們的憧憬，中國(guó)城鎮(zhèn)化率不斷提升，從國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，中國(guó)當(dāng)前的城鎮(zhèn)化率已經(jīng) 60%，而這并不是終點(diǎn)。1949年末常住人口城鎮(zhèn)化率僅10.64%，2011年末常住人口城鎮(zhèn)化率首超50%，2018年末常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)59.58％ —— from http://www.gov.cn/xinwen/2019-08/16/content_5421576.htm

圖1：中國(guó)城鎮(zhèn)化率變化趨勢(shì)

除了國(guó)家城鎮(zhèn)化率在不斷增加之外，單獨(dú)看每個(gè)城市，人口規(guī)模也在快速發(fā)展，并且這種城市的人口擴(kuò)張是全球性的。

圖2：全球不同城市人口增長(zhǎng)

在這些城市人口明顯的指數(shù)增長(zhǎng)背后，是各大都市用自己獨(dú)特的魅力，吸引了無(wú)數(shù)個(gè)平凡人，那么城市的魅力來(lái)自那里？大都市吸納人口是否有極限？經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城市規(guī)模有沒(méi)有關(guān)系？帶著這些問(wèn)題，我們?nèi)ヌ綄こ鞘械墓健?/p>

分形

在講述城市故事前，我們需要了解 “分形”，作為一個(gè)學(xué)術(shù)名詞，分形看似很陌生，但是作為一個(gè)生命，對(duì)這種復(fù)雜形狀應(yīng)該再熟悉不過(guò)了。我們體內(nèi)的血管，樹(shù)木的枝干，樹(shù)葉的紋路，無(wú)一不是分型，那些粗看分支與仔細(xì)觀察分支的分支形狀相似的形狀就是大自然賦予生命的 “分形”。

圖3：密西西比河俯視圖

在大自然中，“分形” 也無(wú)處不在，好像不斷提醒我們，生命和大自然的關(guān)系，為什么江河的分型結(jié)構(gòu)與人類血管的分形結(jié)構(gòu)如此類似？這其實(shí)并不神秘，一切的緣由只因?yàn)?“效率” 。

我們?nèi)梭w心臟跳動(dòng)，將氧氣通過(guò)動(dòng)脈血管運(yùn)送到四肢與腦部，又通過(guò)毛細(xì)血管將血液滲透到人體需要養(yǎng)分的每個(gè)細(xì)胞之中，分型結(jié)構(gòu)在其中起了至關(guān)重要的作用，一方面對(duì)最末枝的毛細(xì)血管來(lái)說(shuō)，需要緩慢的血流，好讓自己看管的一群細(xì)胞能夠充分吸收血管壁滲透出去的氧份；另一方面對(duì)粗大對(duì)動(dòng)脈血管來(lái)說(shuō)，需要快速的血流，好形成血壓將新鮮血液運(yùn)送到所有的血管中去；同時(shí)，為了消除血液被阻擋回流引起對(duì)心臟的沖擊，血管嚴(yán)格遵循上級(jí)血管直徑與下級(jí)所有血管直徑之和相等的精巧結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)，看似簡(jiǎn)單，其實(shí)精巧而又復(fù)雜，而最終的目的，就是最高效的，完成血液循環(huán)。

說(shuō) “分形” 簡(jiǎn)單并非沒(méi)有道理，看似復(fù)雜的分型結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)都是通過(guò)極為簡(jiǎn)單的規(guī)則，不斷重復(fù)，最終得到的，比如下面這樣的規(guī)則：1. 任意取平面上三點(diǎn)A,B,C，組成一三角形

2. 任意取三角形ABC內(nèi)的一點(diǎn)P，畫出 該點(diǎn)

3. 畫出 P和三角形其中一個(gè)頂點(diǎn)的中點(diǎn)

4. 重復(fù)1

圖4：謝爾賓斯三角形 3 D 圖

這樣的規(guī)則對(duì)應(yīng)的，就是一個(gè) “謝爾賓斯三角形” ，簡(jiǎn)單規(guī)則不斷重復(fù)，帶來(lái)的是精巧的結(jié)構(gòu)，這些美麗的分形蘊(yùn)含著我們理解現(xiàn)實(shí)世界，復(fù)雜情況的鑰匙。

城市的物理結(jié)構(gòu)

城市最早的起源來(lái)自人們對(duì)交易的需求，附近村莊的人們聚集在一個(gè)地方組成大型市場(chǎng)，在固定日期進(jìn)行物品交易。隨著社會(huì)發(fā)展，人們新建城市的理由千奇百怪，比如中國(guó)人口中的舊金山和新金山，這兩個(gè)一百多年前淘金客聚集的地方，已經(jīng)分別成為了美國(guó)和澳洲最大的城市之一。還有一些人曾經(jīng)嘗試 “設(shè)計(jì)” 一座城市，愿望很美好，但是那些看似有強(qiáng)烈建筑設(shè)計(jì)師風(fēng)格的城市規(guī)劃結(jié)構(gòu)，可能并不符合城市居民的需要。

圖5：威尼斯城市俯瞰圖

我們將城市的物理結(jié)構(gòu)拿出來(lái)仔細(xì)看看就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在發(fā)展數(shù)百年的大型城市中，城市的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)了明顯分形結(jié)構(gòu)，城市的道路、水管等等，無(wú)一不像人們的血管、陸地上的江河一樣，由一個(gè)，或者多個(gè)中心蔓延到整個(gè)城市。而這種結(jié)構(gòu)帶來(lái)的結(jié)果，是令人欣慰的高效，這種高效是可被證明的。

雖然伴隨著城市人口的增加，城市道路、水管等基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)度也要不斷增加，但是，人均分得的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量是不斷減少的。不僅如此，這個(gè)減少是呈現(xiàn)亞線性增長(zhǎng)，冪次大約為 0.85，即每增加一倍的人口，對(duì)應(yīng)需要增加的基礎(chǔ)設(shè)施是 0.85 倍。這里的基礎(chǔ)設(shè)施除了道路、水管，還包括加油站這樣工具化的商業(yè)。

圖6：加油站數(shù)量隨人口數(shù)量亞線性增長(zhǎng)

為什么基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)是這樣的形態(tài)呢？這就是分形在其中起到的作用，我們將每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立來(lái)看，比如道路系統(tǒng)，車流整體呈現(xiàn)的流動(dòng)情況就是分形形態(tài)，針對(duì)供大卡車開(kāi)車的道路網(wǎng)來(lái)說(shuō)，主干道是建設(shè)的核心，細(xì)分道路可以根據(jù)需求緩慢建設(shè)，而不斷增加的卡車運(yùn)輸，也主要集中在主干道。

圖7：2010 美國(guó)大卡車運(yùn)輸流動(dòng)圖

分形不規(guī)則的形態(tài)完全由需求決定，人們根據(jù)自然環(huán)境選擇喜歡居住的地方，而道路、管道、加油站追隨人口分布而增長(zhǎng)。我們看到發(fā)展數(shù)百年的成熟城市，基本都呈現(xiàn)了空間填充，但又不規(guī)則的分形結(jié)構(gòu)。

城市的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出

我們提到城市，總會(huì)想到那些超大型都市，繁榮向上，千奇百怪；而分布在更廣闊區(qū)域的中小城鎮(zhèn)，卻沒(méi)人提起，那些承載我們童年記憶的地方，似乎簡(jiǎn)單而透明。為什么同樣是城市，差別有這么大呢？

其實(shí)城市的魅力就來(lái)源于多樣性，那些繁榮多樣的商業(yè)類型，興趣社群，讓我們覺(jué)得不僅工作機(jī)會(huì)多，生活興趣也能被充分滿足。而多樣性也是隨城市人口的增加呈現(xiàn)逐步提升的趨勢(shì)。

圖8：紐約、芝加哥、菲尼克斯、圣何塞本地產(chǎn)業(yè)分布規(guī)模

這里的多樣性給我們帶來(lái)更多機(jī)會(huì)和豐富的生活，如果在一個(gè)人口只有10萬(wàn)人的城鎮(zhèn)，你想吃到全國(guó)各地美食只能在家中自己開(kāi)火做飯，但是在一個(gè)人口1000萬(wàn)的大城市，你大概率能找到你能想到的所有類型美食餐廳，因?yàn)椴蛷d數(shù)量 & 種類都隨城市人口增加，呈現(xiàn)超線性增長(zhǎng)。

圖9：城市餐廳增長(zhǎng)

城市的魅力不止于此，隨著城市人口數(shù)量不斷增加，社會(huì)經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)，如收入、GDP、專利數(shù)量是超線性增長(zhǎng)的，也就是說(shuō)，城市給我們帶來(lái)的更大的好處是，相比家鄉(xiāng)的朋友們，我們?cè)诔蠖际袙甑降腻X更多，而收入的提升對(duì)于一個(gè)家庭來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。甚至不惜承受大都市犯罪率更高的風(fēng)險(xiǎn)。

圖10：收入、犯罪、專利數(shù)量、GDP隨人口規(guī)模增長(zhǎng)呈現(xiàn) 1.15 冪次超線性增長(zhǎng)

從這個(gè)角度看，城市有兩個(gè)非常顯著的現(xiàn)象：1. 隨著人口增加，經(jīng)濟(jì)收入相對(duì)快速增長(zhǎng)；

2. 隨著人口增加，和基礎(chǔ)設(shè)施投入相對(duì)減少；

這兩個(gè)現(xiàn)象意味著，城市將會(huì)持續(xù)不斷的膨脹，直到無(wú)法被納入更多的人口為止。

城市的動(dòng)力

憑什么城市能這么具有活力，從幾萬(wàn)人到數(shù)千萬(wàn)人口，從現(xiàn)在看起來(lái)，城市的增長(zhǎng)極限似乎還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到，而讓這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)長(zhǎng)期持續(xù)增長(zhǎng)的動(dòng)力是什么？

就像我們研究 “水” 可以從宏觀解釋它的物理特性，但要理解它，必須知道水分子的情況一樣。我們從宏觀數(shù)據(jù)解釋完城市，還要仔細(xì)去看組成城市的我們 —— 每一個(gè)個(gè)體。

圖11：人類社交中相互聯(lián)系的圈層與人數(shù)

我們每個(gè)人在工作、生活中能產(chǎn)生最緊密聯(lián)系的只有 5 個(gè)人，向外再擴(kuò)充一層有 15 個(gè)人，這個(gè)聯(lián)系遵循鄧巴定律。這個(gè)定律背后是我們物理特征限制的，我們所具備的精力只能讓我們關(guān)注和維護(hù)這么多關(guān)系。這和城市規(guī)模存在什么關(guān)系呢？

圖12：人類社交網(wǎng)絡(luò)

城市人口規(guī)模越大，人們生活節(jié)奏更快，就像被煮沸的水，每個(gè)水分子在里面都非常活躍。與此同時(shí)，人口越多，產(chǎn)生社交網(wǎng)絡(luò)的可能性就越多，我們會(huì)在快節(jié)奏的生活中，不斷產(chǎn)生新的社交連接，替代我們因?yàn)猷嚢投上拗贫B接的人，一些人長(zhǎng)期不維護(hù)就從我們的朋友圈中消失了，另外一些人因?yàn)榕既坏木壒释蝗怀蔀榱宋覀冇H密伙伴，在大城市中，這樣的社交連接隨時(shí)隨刻都在變化。

整個(gè)城市能高效產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)，就來(lái)自多樣的社交網(wǎng)絡(luò)，不斷變化產(chǎn)生的新連接，人的創(chuàng)造力與新連接結(jié)合，產(chǎn)生的創(chuàng)新。

一個(gè)猜想

城市依然在加速擴(kuò)張，我們每個(gè)人在城市中，都能不斷感覺(jué)到生活節(jié)奏變得越來(lái)越快，那么城市擴(kuò)張的極限在那里呢？也許就像宇宙的加速擴(kuò)張一樣，有界而無(wú)限。

我們可以用水的沸騰來(lái)和城市的擴(kuò)張做對(duì)比，水在不斷加熱的過(guò)程中，水分子運(yùn)動(dòng)越來(lái)越劇烈，在水分子之間有一種作用力我們稱為 “氫鍵”，這是因?yàn)樗肿又?#xff0c;氧原子部分帶負(fù)電，氫原子部分帶正電，相互吸引而成的。水在不斷的加熱過(guò)程中，水分子獲得的動(dòng)能足夠大，達(dá)到沸點(diǎn)之后，水分子的氫鍵會(huì)斷裂，水從液體變?yōu)樗魵狻?/p>

圖13：水分子之間的氫鍵

城市中隨著人數(shù)增多，大家的生活節(jié)奏也越發(fā)增速。我們每個(gè)人就像水分子一樣，在自己的社交連接中與其他人密不可分，而城市將我們裝在其中，不斷加熱。

城市的極限可能并無(wú)法被物理區(qū)域阻隔，極端情況下城市可能會(huì)擴(kuò)展的無(wú)限大，起碼現(xiàn)在看不出一個(gè)城市最大的物理邊界在那里。但是，城市的極限可能孕育在我們每個(gè)人，在城市中被加速后的狀態(tài)。

當(dāng)每個(gè)人像水分子一樣，被加速到互相之間氫鍵斷裂的時(shí)候，也許就到了城市的極限。

隨著科技的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠很方便的遠(yuǎn)程與合作伙伴協(xié)作溝通了，對(duì)我們來(lái)說(shuō)除了情感上與親人的連接，似乎其他社會(huì)關(guān)系頻繁轉(zhuǎn)換，已經(jīng)沒(méi)有什么是必須的關(guān)系了。城市的極限就在這里，當(dāng)我們都被科技加持，用算法衡量貢獻(xiàn)，我們每個(gè)個(gè)體就可以不用生活在城市之中，高效協(xié)作，愜意生活，城鎮(zhèn)化率逐漸降低，最終每個(gè)人都會(huì)在山清水秀之間尋找到自己愜意的生活。

總結(jié)

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