建立城市科学：从几何学到社会行为

如何建造城市如果还不是科学的话，也将很快成为一门真正的科学，它将需要人类知识每个领域中的重要和深刻的研究，特别是社会科学领域。

——伊尔德方索·塞尔达（Ildefonso Cerda），《城市化原理的五个基础》（1859，第66页）

城市科学已经让我们等待太久了。早在150多年以前，伊尔德方索·塞尔达就预测了城市的世界将建立在几何学之上，并成为社会行为的基础。而在那差不多50年之后，帕特里克·格迪斯则认为各种流而非机制，将主导这门科学。在《进化中的城市》一书中，格迪斯写道：“因此，实际上出现了城市科学的方法，即我们的城市应该进行独立研究，并科学地进行比较，正如我们长久以来对待城市中的建筑那样——分类型分风格研究。”（1915/1949，第269页）从某种意义来说，这些预言为这门新科学的发展引来了一道虚幻的曙光。因为直至今日，在21世纪的开端我们才拥有可以开创这门科学的要素。现在是时候来正式思考关于城市组织和结构的概念和想法了，这些是正在快速成长的复杂性理论科学的一部分（Batty，2005，2009a）。总之，一个新的范式正在形成。(www.xing528.com)

在本章中，我将大致介绍这门科学的概况，并在随后章节逐步展开。为了奠定基础，我首先引入一个关键概念，即需要将城市视为相互作用、沟通、关系、流和网络的集合，而不是区位的集合，区位实际上是相互作用的综合体。这是这门新科学的基础概念。接下来，我们会探讨城市的规模和规模变化，介绍关于集聚、全球化和疏散化等一般性概念；然后介绍我们将城市视为一个以几何和地理性为基础的物理系统的概念，并以此为工具来描述、探讨和分析我们的关注点。随后，我们将介绍这一观点如何从系统的角度形成，这也涉及复杂性理论。除了我们所关心的相互关系，还有三个主题概念将在本书中不断被提及，它们是：时间动力学，即事物的变化方式；流，即区位之间的相互作用的强烈程度；规模和尺度，亦即事物的大小变化。我们首先从动力、产生、模式、过程、流和相互作用的角度来详细描述复杂性，然后介绍数个规模变化定律，这些定律可用于解释城市在规模变化时发生怎样的质变。本章中，我希望读者关注这些已有的关于城市和复杂性的相关文献，而不是我们在本书中如何运用这些理论。在这之后，第2章和第3章分别构建关于流和网络的概念，并在第二篇中应用这些概念。