几个世纪以来，人们一直将城市描绘成非自然的人类聚集地，受到公共卫生危机、侵略行为和过高的生活成本等病态现象的破坏。 那么，为什么世界各地的人们仍然不断地离开乡村来到城镇呢？ 一项正在形成城市多学科科学的研究开始揭示答案：城市集中、加速并多样化了社会和经济活动。
数字显示，城市居民创造了更多的发明，并为经济增长创造了更多的机会。 通常，大城市也是地球上最绿色的地方，因为居住在人口更稠密地区的人们通常能源足迹更小，需要的基础设施更少，人均消耗的世界资源也更少。 与郊区或农村地区相比，城市以更少的资源做更多的事情。 而且城市越大，它们往往变得越富有成效和效率。
人口的力量
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这种新的、更定量的城市科学之所以成为可能，是因为关于全球城市和都市区的信息（官方统计数据以及人类和社会活动的新颖衡量标准）的可用性不断提高。
通过筛选来自全球数千个城市的大量数据，我们揭示了几条数学“定律”，这些定律解释了将人们集中在一个地方如何影响经济活动、基础设施投资回报和社会活力。 尽管美国、中国、巴西和其他国家的都市区具有丰富的多样性，但我们发现，社会经济特征随着城市人口的增加而增加的方式具有显着的普遍性。 例如，如果一个城市的人口增加一倍，无论是从 40,000 人增加到 80,000 人，还是从 400 万人增加到 800 万人，我们都会系统地看到人均工资和专利产出等指标平均增加约 15%。 如果八百万人全部住在一个城市，那么每个人的人均经济产出通常会比八百万人住在两个人口为一半的城市中高出约 15%。 我们将这种效应称为“超线性缩放”：城市的社会经济特性增长速度快于人口的直接（或线性）关系所预测的速度 [参见对页的插图]。
数据还显示，城市对资源的使用遵循类似的，尽管是相反的规律。 当一个城市的规模扩大一倍时，它的物质基础设施（从加油站的数量到管道、道路或电线的总长度）并没有翻倍。 相反，这些数量的增长速度慢于人口规模：一个拥有八百万人口的城市人均需要的相同基础设施通常比两个各拥有四百万人口的城市少 15%。 这种模式被称为亚线性缩放。 平均而言，城市越大，其基础设施的使用效率就越高，从而在材料、能源和排放方面实现了重要的节省。
我们的研究结果还表明，这些生产力提高和成本降低的模式在发展水平、技术和财富水平差异很大的国家中都成立。 尽管我们掌握了更多关于世界较富裕地区城市的信息，但我们也开始从快速发展中国家获得良好的数据，而且它们似乎也符合相同的模式。
尽管城市超线性缩放在全球范围内普遍存在，但实际城市与规模带来的大约 15% 的人均提升存在不同程度的偏差。 例如，涵盖 40 年的详细数据显示，旧金山和波士顿比其规模所表明的要富裕，而加利福尼亚州的凤凰城和河滨市则相对贫穷一些。 奇怪的是，这些偏差持续了几十年：城市往往与其表现过度或表现不佳的历史保持惊人的接近。 例如，那些试图成为“下一个硅谷”的城市往往结果令人失望。 我们的研究表明，社会动态的某些无形品质——而不是物质基础设施的发展——是产生创新和创造财富的良性循环的关键。 这些过程，例如本地创业精神的发展、前沿新颖性的声誉以及卓越和竞争力的文化，很难通过政策来设计，因为它们依赖于城市社会结构在多个维度上的动态。
然而，我们可以肯定地说，人口增加促进了更频繁和更密集的社交互动，这些互动与更高的生产力和创新率相关，同时也带来了淘汰低效的经济压力。 在高租金的城市里，只有能增加巨大价值的活动才能够盈利。 这些经济压力促使城市居民创造出新的组织形式、产品和服务。 反过来，更高的盈利能力、卓越性和更多的选择往往会吸引更多人才来到城市，进一步推高租金，并刺激人们去寻找更具生产力的活动。 简而言之，这种反馈机制是城市加速创新的主要原因。
更密集但更环保
尽管城市在富裕国家和贫穷国家都创造了经济机会，但生活在较富裕地区的人们很难想象为什么这么多贫穷国家的居民会被内罗毕、拉各斯或孟买等城市所吸引，新来者往往最终住在充斥着污染、犯罪和疾病的贫民窟中。 然而，这些骇人听闻的状况应该提醒发达国家的居民他们自己城市的过去。 当查尔斯·狄更斯在 19 世纪中期描写伦敦的生活，或者当雅各布·里斯在 19 世纪后期拍摄纽约市下东区包厘街区时，他们都在报道类似的境况。 这些城市在 19 世纪经历了爆炸式增长——伦敦增长了七倍，纽约增长了近 60 倍。 运转良好的现代城市已经证明，普遍存在的弊病并非不可避免。 这些问题主要源于不存在或糟糕的规划以及缺乏良好的治理。 事实上，这些组织特征的发展可能是城市化最重要和最持久的影响，因为它为国家层面的社会经济发展铺平了道路。
除了财富和创新之外，即使在没有立法的情况下，也会出现一些好处。 一个值得注意的例子是城市对环境的影响。 高质量的数据现在才开始出现，但我们已经可以看到，美国最大的城市人均二氧化碳排放量最低。 这种收益主要是人们生活在更高密度地区的计划外副产品，因为大部分节省来自节能的公共交通和简单的步行而不是开车。
对于印度或中国等发展中国家来说，环境效率变得更具挑战性，在这些国家，仍然需要建设大量的城市基础设施。 尽管如此，城市化可能是我们星球环境挑战最可持续的解决方案。
然而，不受约束的增长可能会造成危机，极端情况下，除非找到重大创新来刺激新的增长周期，否则可能会导致城市崩溃。 从这个意义上说，城市永远不会处于稳定的平衡状态。 它们存在于一种动态平衡之中——一种拉锯战——在将它们结合在一起的力量和那些可能将它们撕裂的力量之间。 这种张力是城市推动创新的另一个原因：人类文明的许多最伟大的发明都来自于迫切的需求。 试想一下管道、电力，甚至民主——更不用说咖啡馆了。
城市增长持续面临的挑战是，人类的创造力是否能够保持足够快的创新速度，以在维持不断扩大的城市人口的同时，减少我们人均资源消耗和对地球的影响。 只要这种趋势能够继续下去，城市就会变得越来越大，并将成为更具创造力和繁荣的人类不可避免的未来。