城市规模分布与复杂性理论

有观点认为，由于外在环境对系统形态的影响有限，我们可以通过建立结构和行为理论来实现对封闭系统的有效理解。这类观点还认为，系统的结构是自上而下组织的。这与系统的层级体系观相一致，认为系统是包括从子系统到基本元素的秩序化的层级体系，它们之间的相互作用就是系统在不同层面总体或部分的功能体现。然而，如果系统是无法封闭的，也就是说系统处于一个波动的环境中，那么自上而下的体系秩序就不再适用。实际上，自上而下的秩序意味着系统可以通过分解的方式来理解，这也与主导了科学研究三个多世纪的简化模型相一致。

然而，一般性系统理论从一开始就质疑将系统理解为自上而下秩序的观点。源自20世纪20年代格式塔运动（Gestalt movement）中被滥用的那句名言“整体大于各部分之和”，就是对上述秩序的怀疑，尽管在系统理论的发展早期，如何认识这种新兴秩序并没有太多的意义。随着开放性这一概念的重要意义逐渐凸显，以及认识到系统的均衡态更像是一种例外情况而非常态，越来越多的观点认为系统是自下而上生长的。实际上，大多数系统并不是“制造”出来的，而是“生长”而成的。正如西蒙（1962）指出的，系统通过影响各个层面的无数决策逐步演化。生物性系统从细胞生长而来并在一定程度上自我约束，尽管在它们所处的环境中，很难去评估它们的进化发展带来的各种影响。在人类社会系统中，从地方乃至全球战略的各个层面都需要对组织和行为进行决策，但是这些决策大多是个人做出的，也就是高度去中心化的。实际上从形态上来看，城市已经比过去任何时候都要去中心化，这不是因为决策行为的去中心化，而是因为得益于交易成本下降，个人决策在层级上得到了扩展。作为城市形态的去中心化，以及作为系统自下而上发展特性的去中心化，这是两个不同的概念，有所关联但不应混为一谈。

将系统理解为自下而上形成的结构，也就涉及了动力学的概念，通过本地层面的个人化行为，更高层面的模式和结构从这些行为中浮现出来。浮现这个概念往往是与新奇、惊讶、创新这样的词汇联系在一起的，代表了我们对系统发展的全部期盼，这个词在这里成为对系统的新描述的标志，并将在随后的很多章节中重复出现。这个概念也很好地体现了对城市系统的理解，即城市并非自上而下规划而成的，而是自然发展形成的。本书中所探讨的网络和区位模式，不是任何高高在上的机构或个人所规划的。在我们目前所能理解和描述的范围内，是在一定物质性约束条件下产生的无数决策，共同选择某些网络和区位模式而非其他模式，由此产生了特定的网络和区位结构。从某种意义上来说，经济理论总是认为经济结构便是以这种方式发展和形成的。推动市场运行的资本的活力，亦即亚当·斯密所谓的“看不见的手”，是将世界联系在一起的力量。我们发现无法从一般意义上来定义，但其结果是最基本层的众多个体行为之间相互协调，从而产生了一些有秩序的模式集合。(www.xing528.com)

复杂性可以被视为有机生长的系统。20世纪后期以来，这个概念已经在城市研究中有了众多积极的应用，同时也是对城市规划忽略内容的评判，以更好地理解城市。本质上，自下而上生长的系统是通过子系统和组团的形式，在不同尺度上以各种形态扩展和蔓延。实际上，正如图1.1中所示，很多这样的系统在不同尺度上重复着它们的基本结构，往往也可以被视为不同尺度上的某种规律性或是模式化。这就是分形结构的自相似性特性（Mandelbrot，1982），这一特性可以在城市的土地使用的组织和经济活动中观察到，特别是在城市的中心区更是如此，在越来越大的空间尺度中汇集了越来越多的专业功能。中心地理论和基于此的城市规模分布是这种分形结构的关键特性（Batty and Longley，1994）。从某种意义上来说，城市增长过程中体现的层级体系的格局，可以以自下而上也可以以自上而下的方式解读。层级体系自上而下的结构意味着一个相当集中的状况，但是自下而上的增长过程中所产生的层级体系，则可能是从层级基础中每一个要素的视角构建出来的。正如图1.lb和图1.1d所显示的那样，我们能够通过层级树来描绘基本要素间的联系。这表明系统是发散而非收敛的，但一切都说明决定了交互作用结构模式的层级体系总是与处于中心的组织原则相关。在后面的章节中我们会看到，自上而下和自下而上的层级体系都会出现层叠，并且这些约束条件总是与现存问题息息相关。

复杂系统中通过自下而上的方式自组织为簇团的现象确实存在，在最底层依据一定规则建立的模式会在更大更高层面上重复出现。然而，这类最简单的系统不能显示出多样性和异质性这些真实城市系统中所具备的特性，而且可能会有观点认为，随着规模的变化这些模式会发生一些细微改变。从某种意义上来说，尽管在不同层面的不变性的评判标准可以不那么严格，并认可某种程度的弱相似性，但分形结构并不太会有万花筒式的变化。我们从相似性和诸如分形几何这类规则的角度来理解系统，但是复杂系统特性之一是它们本质上不可能在它们的定义范围内被简化。为了进一步阐述这个观点，我们将对复杂性理论的细节要素进行更详细的解读，快速简洁的总结符合主流理论并将支撑本书中将要讨论的众多概念的一些案例。在后面的章节中，我们还将进一步讨论网络、流和形态学，但动力的类型并不是我们的关注重点，虽然这也是当代复杂性理论中的重要一环。