城读 | 城市科学是什么？为什么我们需要城市科学？

Original Luís Bettencourt 城读 2022-07-13

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城市科学是什么？为什么我们需要城市科学？

城市科学是将城市视为复杂适应性系统的一门新颖的综合性学科。

Luís M. A. Bettencourt. 2021. Introduction to Urban Science: Evidence and Theory of Cities as Complex Systems. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press.

来源：

https://mitpress.mit.edu/books/introduction-urban-science

不到一万年前创造出来的城市，释放了地球历史上最伟大的变革。城市使人类从一个不起眼的物种跃升为地球上最伟大的创造力量，成为自然环境的主宰，以一种看似无限、而且往往是破坏性的方式改变自然。为了驾驭城市这种变革力量，我们需要科学地理解城市。芝加哥大学的路易斯·贝滕考特(Luís M. A. Bettencourt)所著《城市科学导论：城市作为复杂系统的证据与理论》为城市科学这门新兴学科提供了一个系统性的介绍与讲解。

为什么我们需要城市科学？

我们正在经历全球城市转型的最快阶段。未来几十年，今天仍过着传统农村生活的绝大多数人将会生活在城市之中。尽管城市定义不尽相同，但有一个基本共识，2007年是一个分水岭，世界上首次有超过一半的人口居于城市。2021年则是另一个分水岭，世界农村人口达到最高峰。此后，地球上每一个净增人口都将是城市人口。

地球的城市转型使得世界上大多数人的典型日常体验变为城市的体验。世界的城市化进程使我们彼此之间更加紧密相连，并且，我们与自然环境的联系也变得更为密切。

城市化与人类发展密切相关。其中最重要的关联莫过于城市化水平与人均GDP之间的相关关系。不同国家的城市化水平与人均GDP之间呈现出清晰的正相关关系。平均而言，城市化水平每提升一个百分点，人均GDP增加四个百分点。

当然，如果详细跟踪每一个国家的轨迹，也会发现许多例外。有时，城市化的增长并没有带来相应的人均GDP的增长（即没有增长的城市化），反之亦然（即没有城市化的增长）。

下图比较了一国与其最大城市的人类发展水平。人类发展指数（HDI）测量改善人类能力的广泛进展，包括实际收入、预期寿命和教育。几乎每个国家的最大城市都呈现出比所在国家更高的人类发展水平，意味着人类发展水平一般随城市人口规模的增加而提高。少数例外是为内战所困的低收入国家，例如利比里亚及其首都蒙罗维亚。

我们时代的许多重大问题往往或多或少直接涉及城市与城市化。为什么城市化在全球范围内快速进行？城市化的后果如何能使大多数人获益？城市在什么情况下能够促进人类发展，又在什么情况下失败？城市化社会能够尽快实现环境可持续发展？

回答这些问题需要新的知识，而这些知识在今天任何传统学科中都不存在。城市是所有这些问题的纽带，包含了许多我们还不理解的系统现象的例子。我们需要城市科学来解答这些问题。

城市科学是什么？

城市科学是将城市视为复杂适应性系统的一门新颖的综合性学科。治理不断变化的城市需要了解城市作为复杂系统的过程。

目前，我们对城市过程的理解非常有限，更深入、更系统地科学参与城市和城市化是我们实现城市变革巨大积极潜力的一个必要前提。关键是要从根本上理解城市所促进的过程，其中有许多是首次由城市所释放的。

城市科学包括三个主要成分：跨学科整合与综合、丰富广泛的实证基础和跨尺度的方法，尊重不同的人类经验，形成城市科学的一种文化，在传统学科中占有新的一席之地。

作为复杂系统的城市

至少在哲学上，城市总是被概念化为复杂系统，往往将城市类比为生物体、蜂巢、生态系统、神经系统等等。不过很容易看出这些类别的不足之处。例如，城市规模大得多，密度高得多，创造新信息的速度也比任何其他复杂系统快得多。事实上，城市由所有这些不同的复杂系统以特定的方式连接在一起，产生了一种新的“元动力”，看起来比其任何部分都更为复杂和开放。

描述城市过程的复杂性一直是社会科学，特别是社会学、人类学和经济学的主要目标之一。在社会学中，由芝加哥社会学派以及几位早期的城市学家和规划师提出的“人类生态学”概念，成为当时理解城市和制定适当干预措施和政策的基本概念。

简·雅各布斯基于1961年的纽约，首次明确阐述了城市作为一种复杂系统的观点。雅各布斯的主要观点是，城市是有组织的复杂性问题，因为它们“呈现出几十种同时变化的情况并以微妙的方式相关联”。这意味着城市中的许多因素相互影响，因果关系几乎总是循环的，形成恶性和良性的循环。

有组织的复杂性逐渐演变成今天所说的复杂适应性系统。城市作为复杂适应性系统在不同程度上表现出如下特性：异质性、相互关联性、规模缩放性、循环因果性和演化性(heterogeneity, interconnectivity, scaling, circular causality, and evolution)。

首先，异质性指大城市极为多样化的事实。这既有积极的一面，也有消极的一面。异质性可以指一个城市的职业或企业类型、财富差距、种族和民族以及其他事物的多样性。不仅城市个人之间属性具有巨大差异，城市不同空间的属性也是如此。城市的异质性是一种“漏洞”还是一种“特色”？异质性具有什么目的？应该鼓励还是减少异质性？

第二，城市中所有一切都在网络中微妙地相互联系。例如，经济发展或公共卫生问题与实体场所和城市服务有关，而这些又与个人和市政层面的经济预算有关。我们如何才能将网络中的某些问题分离开来，从而制定出切实可行的解决方案？

第三，城市的特性随人口规模而变化。在一个国家中，大城市密度更高，对基础设施使用强度也更大，这既有好处也有成本。大城市生产力更高，但也更昂贵。因此，城市问题往往与规模高度相关。例如，相对于小城镇而言，大城市在社会和空间自由方面同时具有优势和劣势，这些优势和劣势在城市规模的等级结构中正好相互补偿。

第四，几乎所有城市的重要问题都表现出循环因果性。例如，一个城市富有是因为城市具有良好的基础设施，还是因为城市富有因而具有良好的基础设施？显然这个问题很重要：我们应该通过投资更好的基础设施让一个城市更富有，还是等城市更富有之后再去建设基础设施？循环因果性是城市作为近似空间平衡系统的特征之一。

第五，城市在演变：人口、企业和城市本身随时间推移而改变，以适应和探索新的环境。这通常会导致经济增长和发展的过程，这些过程是渐进的（但往往也是快速的！），并且受历史的影响。

城市作为复杂系统的这些特性需要我们用一种超越任何特定学科（无论是社会学、地理学、经济学，还是复杂系统）的既有理论的方式来构建城市科学。这一挑战要求我们在不同的尺度上识别和确定根本现象，并阐明其在“宏观”总量（整个城市和国家）中的后果、“微观”的起源以及对人和地方的影响。

城市科学研究跨越不同尺度和不同学科的各种相互关联的现象。在全世界数千个城市中生活在数百万个社区的数十亿人之间提供一种衔接非常关键，识别发生在某个尺度但对整个系统产生影响的现象也同样重要。例如，经济增长和人类发展起源于人们在家庭和工作中的机会和决定，以及他们在社区中的能力，但这些后果也被城市中的网络效应所促进，它将地方决定放大到国家经济增长过程和其他广泛的社会变迁中去。

城市科学不会告诉你该怎么做，但城市科学能识别障碍、开辟道路，以新的方式解决城市问题。

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