2022年10月，一個名為“線”的巨型專案在沙烏地阿拉伯沙漠中開始建設，這是一座長達106英里的城市。該計劃是讓900萬人居住在僅13平方英里的區域內，這個面積與佛蒙特州伯靈頓相當，但伯靈頓僅有約45,000名居民。
這一壯舉將透過獨特的城市規劃理念來實現：“線”將由兩排約1600英尺長的摩天大樓組成，它們將以大約650英尺的距離彼此相對，像一堵牆一樣圍合著這座沙漠城市。此外，城市生活將盡可能地具有可持續性。在這座未來城市中，汽車將沒有地位。整個能源供應將實現零排放。
但在6月份發表在npj Urban Sustainability上的一篇論文中，維也納複雜性科學中心 (CSH) 的數學家拉斐爾·普列託-庫里爾和物理學家丹尼爾·孔多爾認為，“線”從數學角度來看並非特別可持續。“線是城市最無效的形狀，”普列託-庫里爾在CSH關於這項研究的新聞稿中說。他補充說，相反，城市通常是圓形的。
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線性方法的主要問題是涉及的距離巨大。普列託-庫里爾和孔多爾計算得出，從計劃城市中隨機挑選兩個人，他們平均相距35英里。相比之下，考慮一下南非大都市約翰內斯堡。它的大都市區擁有與“線”未來相似的居民人數，但分佈在853平方英里的範圍內。在約翰內斯堡，兩個人平均僅相距約21英里。
在沙烏地阿拉伯，“線”的建設於2022年10月開始。圖片來源：PeterHermesFurian/Getty Images
高速鐵路旨在解決“線”中的交通和出行問題。但為了使這個解決方案奏效，這座城市將需要大約86個車站，以便在這個無車的大都市中，每個居民都在步行距離內有一個站點。眾多的站點將增加每次旅程的持續時間，並阻止火車達到期望的高速。此外，普列託-庫里爾和孔多爾計算得出，通勤者平均將花費超過60分鐘的時間到達目的地。
二維城市的優勢
研究人員認為，更有效的解決方案是顯而易見的：“圓形”。如果將“線”中規劃的摩天大樓呈圓形排列，那將解決長距離的問題。與“線”（13平方英里）面積相同的圓形直徑僅為4.1英里。
那麼，隨機挑選的兩個人之間的平均距離將僅為1.8英里。根本不需要高速火車，因為理論上一切都在步行距離之內。幾條額外的公交線路和腳踏車道就足夠了。圓形城市形狀從設計角度來看可能不那麼轟動，但更“理想，因為它減少了通勤距離和交通所需的能源”，普列託-庫里爾和孔多爾在他們的論文中寫道。
這種優勢的主要原因是，從數學角度來看，圓形區域是二維的，而線是一維的。在一維中，可到達地點的數量與一個人願意步行的距離成線性比例。在二維中，數量隨著距離的平方而增加。
此外，一維結構比高維結構更脆弱。例如，如果“線”中的一個火車站發生火災，許多人將被直接切斷與城市大部分地區的聯絡。
在普列託-庫里爾和孔多爾的批評聲中，普列託-庫里爾在最近的新聞稿中提供了一個積極的註腳：他對城市形態和發展的關注是及時且重要的，他說。“城市，尤其是在非洲，正在發展，”普列託-庫里爾補充道。
本文最初發表於《Spektrum der Wissenschaft》，經許可轉載。