全世界地鐵的結(jié)構(gòu)都一樣?
1863年,人類在城市中建成了第一條地鐵——倫敦大都會(huì)地鐵(metropolitan railway)。在接下來的百年里,越來越多的城市擁有了自己的地鐵系統(tǒng)。但最近有研究發(fā)現(xiàn),世界各地的地鐵系統(tǒng)在組織構(gòu)架上竟如出一轍。
我們看紐約、東京、倫敦或是其他大城市的地鐵系統(tǒng)。很容易就可以發(fā)現(xiàn),他們都采用了一套主線-分支的架構(gòu)形式(core-and-branch systems),這是一種很完美的結(jié)構(gòu)。但我們多思考一下就會(huì)發(fā)現(xiàn),在互相沒有溝通的情況下,這些身處世界各地的地鐵系統(tǒng)竟都采取了同一套空間架構(gòu)方式。這絕對(duì)不是偶然,大概存在著一種普世的自然法則,才能夠讓這一切如此自然地發(fā)生。
在這種邏輯下,來自法蘭西國(guó)家科學(xué)研究中心(France’s National Center for Scientific Research)的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家馬可?巴特勒米(Marc Barthelemy)表示,“城市的建設(shè)發(fā)展可以被理解為一種關(guān)乎數(shù)理邏輯的自然科學(xué),人類可以用數(shù)據(jù)計(jì)算得方法來解釋城市化進(jìn)程。”
五月十五日,巴特勒米和國(guó)家科學(xué)研究中心的復(fù)雜系統(tǒng)分析師卡米爾?羅斯(Camille Roth)在英國(guó)皇家科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)(Journal of the Royal Society Interface)上發(fā)表論文,論文對(duì)紐約、東京、倫敦、巴塞羅那、北京、芝加哥、柏林、馬德里、墨西哥、莫斯科、漢城、大阪、巴黎、首爾這些世界一線城市的地鐵系統(tǒng)做了系統(tǒng)性的分析研究。
論文指出,我們現(xiàn)在使用的地鐵網(wǎng)絡(luò)都可以被抽象到一個(gè)二維空間網(wǎng)絡(luò)模型(two-dimensional spatial networks)里。研究者把地鐵線和地鐵站抽象為模型中的節(jié)點(diǎn)和分支,并用研究二維空間網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)公式對(duì)地鐵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)理分析。對(duì)于每個(gè)城市,他們都抽取了其地鐵在不同發(fā)展時(shí)期的數(shù)據(jù)。通過這套數(shù)學(xué)運(yùn)算系統(tǒng),他們希望能夠發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的自然規(guī)律。
結(jié)果發(fā)現(xiàn):絕大多數(shù)城市的地鐵都采用了主線-分支的結(jié)構(gòu),而處于分支地鐵線路上的地鐵站數(shù)量很多都占到了地鐵站總量將近一半。最郊遠(yuǎn)的地鐵站距市中心的距離,通常都是該地區(qū)中心地帶地鐵圈直徑的兩倍?;旧纤谐鞘械牡罔F系統(tǒng)都印證了他們的結(jié)論。
“地鐵完全可以被建成其他樣式,比如說晶格網(wǎng)絡(luò)狀。但這沒有發(fā)生?!?巴特勒米說,“令我們最詫異的是,這些城市處于不同的大洲,有著不同的歷史,每個(gè)城市的土質(zhì)結(jié)構(gòu)與地理環(huán)境也都千差萬別,但卻建出了如此類似的地鐵網(wǎng)絡(luò)。”研究人員紛紛表示,雖然有著城市規(guī)劃、便捷性、環(huán)境影響以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)波動(dòng)等一系列外界因素的干擾,這些地鐵網(wǎng)絡(luò)在他們的運(yùn)算系統(tǒng)中卻都呈現(xiàn)出向著某個(gè)固定數(shù)值比例靠近的趨勢(shì)。
如果他們的研究真的揭示了某種真理,那么我們似乎可以得到一個(gè)結(jié)論——地鐵一直都在沿著某種預(yù)設(shè)的軌道發(fā)展。巴特勒米表示,“我們證實(shí)了,一直以來都存在著某種根本性的預(yù)設(shè)機(jī)制在主導(dǎo)我們的城市化進(jìn)程?!?/p>
來自西英格蘭大學(xué)(University of West England)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家安德烈?亞達(dá)馬特茲基(Andrew Adamatzky)是一位利用粘菌(slime molds)來研究最完美交通網(wǎng)絡(luò)的專家。他表示,這種仿同性可能只是因?yàn)槊總€(gè)城市地鐵的設(shè)計(jì)者都受到了倫敦、柏林和巴黎這些早期地鐵設(shè)計(jì)理念的影響。但對(duì)于巴特勒米等人的研究成果,亞達(dá)馬特茲基依然表示了極高的贊譽(yù)。他認(rèn)為,如果他們能夠在計(jì)算系統(tǒng)中引入更多的實(shí)證數(shù)據(jù),那么這項(xiàng)研究有望為人類提供一套極佳的地鐵發(fā)展理論。
巴特勒米和他的研究團(tuán)隊(duì)表示,地鐵發(fā)展中蘊(yùn)藏的自然規(guī)律也可以用來解釋城市的社會(huì)變革。而他們最終的目的,是通過對(duì)真實(shí)世界的觀察,建立出一套地鐵演變的模型,以探尋未來城市交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。
巴特勒米等人的行為,很容易讓人聯(lián)想到那些把房子建得方方正正,把城市規(guī)劃得橫平豎直的毫無創(chuàng)意的城市建設(shè)者。這些“現(xiàn)代化專家”采用一套僵硬的數(shù)理模型,來規(guī)劃建設(shè)我們的城市家園。一座座“嚴(yán)謹(jǐn)”的城市是建立起來了,但我們失去的東西卻永遠(yuǎn)無法被找回。不過巴特勒米也為自己撇清了這種懷疑。他表示,自己只是為了探尋總結(jié)人類在無意識(shí)之下的發(fā)展規(guī)律,除此之外別無他想?!皠e把我們想得太復(fù)雜了”,他解釋道,“我們只是一群對(duì)人類發(fā)展著迷的探尋者?!?/p>