幾個世紀以來，人們一直將城市描繪成非自然的人類聚集地，受到公共衛生危機、侵略行為和生活成本過高等問題的困擾。那麼，為什麼世界各地的人們仍然不斷地離開鄉村來到城鎮呢？正在形成一門城市科學的最新研究開始揭示答案：城市集中、加速和多樣化了社會和經濟活動。
數字表明，城市居民創造了更多的發明，併為經濟增長創造了更多的機會。通常，大城市也是地球上最環保的地方，因為居住在人口更稠密地區的人們通常能源足跡更小，所需基礎設施更少，人均消耗的世界資源也更少。與郊區或農村地區相比，城市以更少的資源創造更多價值。而且城市越大，往往就越高效、更多產。
人口的力量
由於城市和都市區的資訊日益豐富——官方統計資料以及對人類和社會活動的新穎衡量標準——這種新的、更定量的城市科學正在成為可能。
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透過篩選涵蓋全球數千個城市的洪水般的資料，我們揭示了幾項數學“定律”，這些定律解釋了在一個地方集中人口如何影響經濟活動、基礎設施投資回報和社會活力。儘管美國、中國、巴西和其他國家的都市區具有豐富的多樣性，但我們發現，社會經濟特徵隨著城市人口的增加而增加的方式具有顯著的普遍性。例如，如果一個城市的人口增加一倍，無論是從 40,000 人增加到 80,000 人，還是從 400 萬人增加到 800 萬人，我們系統地看到諸如人均工資和專利產出等指標平均增加約 15%。如果八百萬人全部居住在一個城市，他們的經濟產出通常會比相同的八百萬人居住在兩個規模減半的城市中高出約 15%。我們將這種效應稱為“超線性縮放”：城市的社會經濟屬性的增長速度快於對其人口的直接（或線性）關係所預測的速度。
資料還顯示，城市對資源的使用也遵循類似的，儘管是相反的規律。當一個城市的規模擴大一倍時，其實質基礎設施——從加油站的數量到管道、道路或電線的總長度——並沒有增加一倍。相反，這些數量的增長速度慢於人口規模：一個擁有八百萬人口的城市通常比兩個各自擁有四百萬人口的城市需要的基礎設施少 15%。這種模式被稱為亞線性縮放。平均而言，城市越大，其基礎設施的使用效率就越高，從而在材料、能源和排放方面實現重要節省。
我們的研究結果還表明，這些生產力提高和成本降低的模式在發展水平、技術和財富水平差異很大的國家中都成立。儘管我們掌握了更多關於世界較富裕地區城市的資訊，但我們也開始獲得來自快速發展中國家的良好資料，而且它們似乎也符合同樣的模式。例如，巴西和中國的城市國內生產總值與西歐和北美城市表現出的超線性曲線非常吻合，儘管起點基線較低。我們認為，這種模式之所以成立，是因為無論是在聖保羅的貧民窟、北京霧霾籠罩的天空下，還是在哥本哈根整潔的街道上，基本相同的社會和經濟過程都在發揮作用。
儘管城市超線性縮放代表了給定規模城市的平均理想行為，並在全球範圍內普遍存在，但實際城市與規模帶來的約 15% 的提升效果存在不同程度的偏差。涵蓋 40 年的詳細資料顯示，例如，舊金山和波士頓比其規模所顯示的更為富裕，而鳳凰城或加利福尼亞州 Riverside 則相對貧窮。奇怪的是，這些偏差持續了幾十年：城市往往會非常接近其表現過佳或表現不佳的歷史記錄。例如，一些城市試圖透過為“下一個矽谷”創造條件來改善自身命運，但往往結果令人失望。我們的研究表明，社會動態的某些無形品質——而非物質基礎設施的開發——是產生創新和創造財富的良性迴圈的關鍵。這些過程，例如創業精神的培養、對前沿新穎性的聲譽以及卓越和競爭力的文化，很難透過政策來設計，因為它們依賴於城市社會結構在多個維度上的動態。我們期望這一激動人心的研究領域的結果將為可持續社會經濟發展帶來更好的“秘訣”。
然而，我們可以肯定地說，人口增加會促進更頻繁和更密集的社互動動，這些互動與更高的生產力和創新率相關，同時也與淘汰低效率的經濟壓力相關。在租金較高的城市，只有增加大量價值的活動才能盈利。這些經濟壓力促使城市居民提出新的組織形式、產品和服務，從而帶來更高的附加值。反過來，更高的盈利能力、卓越性和選擇性往往會吸引更多人才來到城市，進一步推高租金，從而推動人們尋找更高效的活動。簡而言之，這種反饋機制是城市加速創新，同時實現社會和經濟活動多樣化和集約化的主要原因。
更密集但更環保
儘管城市在富裕國家和貧窮國家都創造了經濟機會，但生活在較富裕地區的人們很難想象為什麼這麼多貧窮國家的居民會被內羅畢、拉各斯或孟買等地方所吸引，這些地方的新來者往往最終住在充斥著汙染、犯罪和疾病的貧民窟中。然而，這些駭人聽聞的狀況應該讓發達國家的居民想起他們自己的城市過去。當查爾斯·狄更斯描寫 19 世紀中期倫敦的生活，或雅各布·里斯在 19 世紀後期拍攝紐約市下東區包釐街區時，他們都在報道類似的情況。這些城市在 19 世紀經歷了爆炸式增長——倫敦增長了七倍，紐約增長了近 60 倍。管理良好的現代城市已經證明，普遍存在的弊病並非不可避免。這些問題主要是由於規劃缺失或規劃不善以及缺乏良好的治理造成的。這些組織特徵的發展實際上可能是城市化最重要和最持久的影響，因為它為國家層面的社會經濟發展鋪平了道路。
即使沒有立法規定，也會產生財富和創新之外的一些好處。一個值得注意的例子是城市對環境的影響。高質量的資料現在才開始湧現，但我們已經可以看到，美國最大的城市人均二氧化碳排放量最低。這種收益主要是人們居住密度更高的一種計劃外的副產品，因為大部分節省來自節能的公共交通和簡單的步行，而不是幾乎耗能高出 10 倍的駕駛。
對於印度或中國等發展中國家來說，環境效率變得更具挑戰性，在這些國家，許多城市基礎設施仍需建設，儘管快速增長的需求與實現清潔增長的步驟之間的權衡仍然知之甚少。儘管如此，城市化最終可能仍然是我們星球環境挑戰最可持續的解決方案。
然而，不受控制的增長可能會造成危機，在極端情況下，除非找到重大創新來刺激新的增長週期，否則可能會導致城市崩潰。從這個意義上說，城市永遠不會處於穩定的平衡狀態。它們存在於一種動態平衡中——一種拉鋸戰——在將它們結合在一起的力量和那些可能將它們撕裂的力量之間。這種張力是城市推動創新的另一個原因：人類文明的許多最偉大的發明都來自迫在眉睫的需求。想想管道、電力，甚至民主——更不用說咖啡館了。
城市增長面臨的持續挑戰是，人類的創造力是否能夠以足夠快的速度不斷創新，以在不斷擴大的城市人口的同時，減少我們的人均資源消耗和對地球的影響。只要這種趨勢能夠繼續下去，城市就會變得越來越大，並將成為更具創造力和繁榮的人類不可避免的未來。