生物体网络：交互、引力与势能

城市中的移动要素，特别是人和他们的活动与固定的物质部分同样重要。

——凯文·林奇（Kevin Lynch），《城市意象》（1960，第66页）

将城市类比为机器或生物体能够帮助我们更好地理解城市整体结构和形态变化。运动零件相互配合所构成的复杂钟表装置表明，机器可以实现形式与过程的同步和谐，概念稳定而层级秩序俨然，一如我们在前一章所阐述。与之相反，生物体依存于网络连接，传递能量流并维系自身的运动部件运转，生物体并不能跨越其所依存的整个空间，但其结构被严格地自组织为高效的层级式运输系统。如果将城市和人体进行类比，城市中心相当于心脏，在分层组织的系统中担当能量输送（用交通的形式）的引擎作用，成百上千年以来，货物和人不断在生产基地之间往返，从达·芬奇年代乃至希腊时期便是如此。维克多·格鲁恩（Victor Gruen）的《我们城市的中心》（1964）一书是众多隐喻图像中的一幅，它建立在并没有超出偶然条件发展的有机体概念基础上。他说：“我可以看到一个大都市生物体，由细胞核和细胞质构成的细胞组合成集群，形成如城镇之类的专业器官。”将城市视为由一些支撑性的连接构成的系统，强调基本结构也是我们在本章和下一章所表达的主要观点，我们将先讨论流，然后讨论其物质化和拓扑化所形成的具体网络。

流与网络是一对双重概念，互为一枚硬币的正反两面（Lambiotte et al.，2011）。实际上，流和网络在科学上有一定区分，可以在不提及另者的情况下单独讨论。虽然我们从一开始就将遵循这一区分，以从思想上理解城市如何从叠加的网络中产生各种可见和不可见的流的汇聚，但并不止步于此。本书的第二篇和第三篇将通过网络从不同角度对流进行合成，反之亦然。我们认为，流更多是关于过程的，其运行跨越空间和时间标度，能够显现出驱动城市短期运行和长期转型的变化动态。网络首先是一种物理容器，其容量对能量流、信息流有限定作用，网络虽然以物资、人、思想等形式物质性地存在于实体的欧几里得空间，但往往隐藏于我们所能直接感知的互联网或信息空间背后。网络可能为线、面、体的几何形状所制约，但对于社会网络来说并没有这些边界。在城市领域，我们更多地关注于物质，这也将使网络的角色进一步复杂化。(https://www.xing528.com)

更重要的是，流的叠加形成了位置所发生的一切：流是位置所发生的一切的总和与结合，或者说合成，简而言之可以是相加，但深入而言“整体可能并不等于部分的总和”。流意味着力量，其累加或结合产生了势能，并与发生位置推移的具体对象有关。这构成了空间交互模型的基础，也是我们在这里所使用的范式。按照网络的逻辑，枢纽或节点的强度至少在物理或者拓扑层面等同于一个简单的连接功能。在本章，我们首先将建立描述一般性流动的术语和表达规则。虽然我们的关注点是空间位置，但实际上这一框架可以被用于表达任何一套特定的、明确界定的、能够代表某一系统的对象。我们将介绍后续模拟所需的代数知识，帮助我们对流系统所蕴含的复杂性进行可视化。这些实际上揭示了我们在前一章所提及的城市系统的复杂性特征。

在有了固定的表达法之后，我们首先将回顾一下历史上曾经有过的各种可视化呈现方式，这将有助于我们对最简单的流模型——重力模型展开讨论。重力模型堪称空间交互理论的基础。在过去的半个世纪，这些模型构成了对交通、人口迁徙，以及其他各种反映人和思想在城市、区域乃至全球等更大范围进行移动的物质流进行模拟的基础。我们将介绍用于生成各种连贯模型的标准框架，这可以从信息理论导出并使我们能够对这些模型进行推广和修正以用于不同类型的空间系统。城市实际上反映了流的格局所蕴含的压力，拉动人、物质、信息进入核心（中心化），以对称方式将同样的活动向外推至边缘（去中心化）。我们可以通过建立其自身的非对称性来检测流，非对称格局显然具有本质性。接着我们将从其自身角度考察这些非对称性，对这些模型进行调整以显示对称性与非对称性之间的现实距离。我们将得出结论，这些本质上稳定的流的概念意味着长期的变化。这也要求我们聚焦于网络——流的容器，这将构成第3章的主题。