第一章　遥想城市未来

未来，我们都是城市人。

1900年，世界总人口为16.5亿，经过一个世纪的高速发展，2000年的世界人口达到了60亿，到2050年预计达到50亿。

这种戏剧性大部分发生在城市地区。在1900年，世界人口的10%生活在城市中，到了2007年，这个比例达到了50%。而到2050年，预计75%的世界人口是城市人口。

纽约大学的什洛莫·安吉尔（Shlomo Angel）预测在未来四年内，全世界城市人口将会翻倍，而包括摩天大楼和贫民窟在内的城市土地覆盖面积将是现在的三倍。

将数字放入具体情境中，麦肯锡全球研究所预测中国每20年便会建造一个规模可媲美纽约的大城市，而印度则是每年就建起一个芝加哥。

这可真令人头晕目眩，但这些比较并未向我们展现多少事实：未来的印度城市，看起来将会更像芝加哥还是达维拉（孟买著名的贫民窟），或完全是另外一番光景？一个用来测量海洋风力的卫星为我们提供了些许线索。

新罕布什尔大学地球系统科学家史蒂夫·弗洛尔金（Steve Frolking）携手耶鲁和波士顿大学的研究人员发表了一篇论文。文中绘制了十年来一百个城市的发展轨迹，同时还结合了来自SeaWinds散射计记录关于城市灯光散布的卫星数据，散射计就安装在NASA的QuikSCAT地球观测卫星上，运行时间从1999年到2009年。这个传感器的微波发射机通常用于测量风对海平面造成影响，不过在1800公里宽的轨道运转中，它同样接收到城市的信号。

以气象卫星数据信息绘制而成的这些图表，向我们展现了世界城市的水平扩张和垂直发展情况，尤其亚洲城市的快速发展会让你瞠目结舌。

在这些图表中，x轴代表时间，y轴代表高度。x轴上的移动越多，城市水平方向发展就越大；反之，y轴则展现垂直方向的发展，比如高楼大厦的建造。

弗洛尔金将每个城市都变成网格，每个格子里都画上一个箭头，表示随时间变化呈现而出的发展轨迹。箭头头部代表2009年的情况，尾部代表1999年。如此一来，我们可以看到从城郊到市中心的各个城市部分，在这十年间是如何变化发展的。

箭头在水平方向延伸得越长，就表示城市外向扩展，反之，若箭头是在垂直方面延长，那么城市就是向上发展，也就是建了更多高楼大厦。结果展现了近年来人类城市演化的三种不同趋势。

首先是涌入了大量非洲和拉丁美洲人的印度城市，倾向于水平扩张而非向上发展。不管是班加罗尔、海德拉巴、德里、加尔各答还是普纳，发展得最快的都是城市边缘，同时大部分城市建筑都保持在低矮水平。

相反地，弗洛尔金发现如伦敦、纽约和东京等发达国家的首都，在过去十年都致力于建造更多以及更高的摩天大楼，而水平方向的周边地区却发展缓慢。

不出众人意料的是，中国的大城市在水平和垂直扩张方面都马力十足。不仅是北京和上海，如深圳、东莞、佛山和天津等二线城市历经的发展模型，地球上也没有任何一个其他国家的城市可以与之比拟。论文合著者凯伦·濑户（Karen Seto）研究中国城市化已有数十年时间，在上个月于亚利桑那州立大学举行的“城市科学”会议中，她便透彻地讲述了这一点。

“让我震惊的是中国和印度存在根本性的区别，两个国家的人口数量差不多，但城市发展模型却大相径庭，”弗洛尔金说。SeaWind散射计在2009年便因天线失效而下线，所以没法看到最新的数据。然而，弗洛尔金仍充满希望地认为，新的印度卫星可能会给出更高分辨率的数据，“这一次对地球的分析，其实还是非常模糊的。”

我们看到了城市的膨胀。那么，城市的兴衰成败是否有规律可言？例如，物理定律？

从现在掌握的知识来看，物理定律可以预测尘埃微粒的运动或细胞的生长，那它是否也适用于预测城市发展的普遍规律？

这似乎不可能。当人们决定迁出或迁入某个城市时，通常都是源于自身的意愿。城市人口的增长或减少有赖于成千上万或者数百万计个人所做的决定，而这通常与长期政治决策、经济形势和政治走向息息相关。

然而，西班牙几位物理学家创造了一个模型，并深信该模型可用于预测任何给定城市人口的增长或减少，这主要基于了解城市过去与现在的状态，以及相邻城市人口趋势的数据。

“我们发现，就人口统计学的意义来说，城市也有回忆。我们可以测量记忆的特征时间，对西班牙城市来说，该时间为15年，”量子物理学家阿尔巴勒多·埃尔南多·卡斯托罗（Alberto Hernando de Castro）说，他作为第一作者所做的新研究刊登于《皇家学会界面杂志》（Journal of the Royal Society Interface）上。

当研究一个世纪前西班牙城市的历史数据集时，埃尔南多和其他作者发现了两条潜藏规则。首先，城市有一定的“惰性”，一个城市的未来发展很大程度上依赖于过去，尤其是过去15年的历史。没必要将时间跨度追溯至过去30年，而10年又明显不够。其次，他们还发现城市与城市之间会“互相纠缠”，邻近城市尤其是50英里以内的，都会在城市命运的预测过程中扮演重要的角色。

在研究过去50年间西班牙居民从小乡村搬至大城市的过程中，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员埃尔南多发现了某些趋势，而巴塞罗那典型地体现了这些趋势。埃尔南多可以展现巴塞罗那附近的小城市是如何与作为都市中心的巴塞罗那一起成长，甚至发展成“多核心大都市区”的。“某些人会觉得这再明显不过了，但我们学到的是如何测量和量化该现象。若我们能进行量化分析，那么在不久的未来，我们可以精确地模拟城市的发展，并预测人口迁移将会产生的复杂结果，”他说。

埃尔南多在巴塞罗那读博士之时，开始研究起2008年西班牙总统选举中他发现的有趣模型。他发现，当与一个城市的人口相关联时，他可以用常用的物理模型来预测每个政党的选举结果。就像尘埃漂浮于空中一样，每个个人决定都是随意移动的颗粒，但当将数百万个决定看作一个整体时，他得出了类似牛顿运动定律之类的规律：关于系统该如何运行、尘埃将落在何方的可预测方程式。

接着，埃尔南多决定探究能否更准确地描述城市人口迁移的物理现象，并发现了再完美不过的数据集。自2008年起，西班牙国际统计局便开始收集西班牙8100个城镇4.5亿人口的数据。这是世界上持续时间最长、最广泛的都市人口数据收集行动之一。过去30年来，西班牙每年都会统计人口，而不像美国每十年统计一次。

最后，埃尔南多打算增加城市的相关信息，比如一个区域公司的健康程度，用于预测除人口趋势之外的经济趋势。他还得将模型扩展到其他城市，举个例子，适用于西班牙城市的15年“记忆”，到了美国可能得将时间延长至25年。但他相信基本模型是通用的：“物理定律到哪儿都一样，”他说，“巴塞罗那的物理定律应该跟纽约的物理定律一样。”

如今，他正追踪着美国底特律衰落的“经典案例”，这与过去几十年间全球和当地的势力息息相关。他正寻找在与更大人口趋势互动的过程中，人口特征呈现出与底特律相似的城市，“我们所发现与底特律紧密相关的城市，是否将重蹈其破产的覆辙？答案尚不得知，但我们希望虚拟仿真的发展可以帮我们提前了解，城市体系究竟会如何运行。”

接下来，我们就从底特律的案例切入，全方位观察城市衰落后振兴之路。