复杂网络中的距离及其重要性

所有事物之间都是相关联的，但是距离较近的事物比距离较远的事物间的关联更紧密。

——沃尔多·托布勒（Waldo Tobler），“底特律地区城市增长的计算机模拟”，《经济地理学》（1970，第46卷，第236页）

在网络科学的发展过程中，欧几里得距离和空间嵌入在某种程度上是被忽视的。主要是因为需要考虑物理空间的限制时，网络的内涵并不清晰。此外，在社会网络中试图展现的主要功能关系中，几何距离是一个太过简单的特性。一个主要的限制条件是社会关系并不是平面性的，因此就其中的距离、空间范围和物理影响来说，很多社会关系并不容易被理解，甚至很难被观察到。正如篇首引言中托布勒（1970）所言，在空间结构的进化过程的调整和转型中，距离如果不是核心概念也至少是基础概念。托布勒将其自诩为“地理学第一定律”。因此，在各种行为如何通过移动和流实现与网络的关联等方面的研究中，距离，以及类似的出行时间、出行成本等概念处于中心位置。(www.xing528.com)

社会物理学在早期将距离作为某种无可争议的组织原则，尽管除了距离还有其他因素也影响了空间格局。但是，城市网络研究的重要方法之一，也是我们在上一章中集中介绍的概念——空间句法，出乎意料地将空间系统可以被测量的最突出特性——距离排除在外。这可能是因为这种类型的网络分析最早出现在建筑学领域，在这其中，视线、空间凸性和封闭性等概念，已经成为城市最佳形态理论和建筑使用方式的核心概念。从地理学的角度，在看待网络中的距离时，并没有超越二维图的范畴，这种情况在网络科学兴起前一直没有改变，而网络科学很大程度上来源于物理学、社会学和政治学。有些讽刺的是，网络结构的概念从未成为交通模型的中心，交通模型总是关注流的模拟，而网络总体上被认为是固定的，或至少是以某种方式在模拟之前就已经预先确定。随着网络科学的概念逐步被应用到交通中，这种看法正在缓慢发生变化，例如谢和莱温松（Xie and Levinson，2001）的研究。

在本章，我们从上一章建立的统一理论开始，将距离的概念带回到网络中。该理论涉及了多种网络类型，包括严格的二维图、空间句法乃至拓扑，不过同时有额外的条件，即网络是建立在更基本的关系基础上，很多情况下是线和它们的交点，但也有更多其他的物质和非物质对象。我们在本书中贯穿使用的基本工具二部图，其本身对交通网络来说并没有什么作用，虽然交通网络也是某种类型的图。在上一章中，针对包含了线段和点的空间网络我们建立了这些概念，重点关注网络可能承载的移动和流。但是我们只是初步涉及了距离问题，而现在我们必须将距离概念推上前台，因为我们将会看到，在包含了不同类型物理移动的复杂网络结构中，距离是一个基本的组织概念。