全世界地鐵的結(jié)構(gòu)都一樣？

        1863年，人類在城市中建成了第一條地鐵——倫敦大都會地鐵（metropolitan railway）。在接下來的百年里，越來越多的城市擁有了自己的地鐵系統(tǒng)。但最近有研究發(fā)現(xiàn)，世界各地的地鐵系統(tǒng)在組織構(gòu)架上竟如出一轍。

        我們看紐約、東京、倫敦或是其他大城市的地鐵系統(tǒng)。很容易就可以發(fā)現(xiàn)，他們都采用了一套主線-分支的架構(gòu)形式（core-and-branch systems），這是一種很完美的結(jié)構(gòu)。但我們多思考一下就會發(fā)現(xiàn)，在互相沒有溝通的情況下，這些身處世界各地的地鐵系統(tǒng)竟都采取了同一套空間架構(gòu)方式。這絕對不是偶然，大概存在著一種普世的自然法則，才能夠讓這一切如此自然地發(fā)生。

        在這種邏輯下，來自法蘭西國家科學研究中心（France’s National Center for Scientific Research）的統(tǒng)計物理學家馬可?巴特勒米（Marc Barthelemy）表示，“城市的建設發(fā)展可以被理解為一種關乎數(shù)理邏輯的自然科學，人類可以用數(shù)據(jù)計算得方法來解釋城市化進程?！?/p>

五月十五日，巴特勒米和國家科學研究中心的復雜系統(tǒng)分析師卡米爾?羅斯（Camille Roth）在英國皇家科學學會學報（Journal of the Royal Society Interface）上發(fā)表論文，論文對紐約、東京、倫敦、巴塞羅那、北京、芝加哥、柏林、馬德里、墨西哥、莫斯科、漢城、大阪、巴黎、首爾這些世界一線城市的地鐵系統(tǒng)做了系統(tǒng)性的分析研究。

        論文指出，我們現(xiàn)在使用的地鐵網(wǎng)絡都可以被抽象到一個二維空間網(wǎng)絡模型（two-dimensional spatial networks）里。研究者把地鐵線和地鐵站抽象為模型中的節(jié)點和分支，并用研究二維空間網(wǎng)絡的數(shù)學公式對地鐵網(wǎng)絡進行數(shù)理分析。對于每個城市，他們都抽取了其地鐵在不同發(fā)展時期的數(shù)據(jù)。通過這套數(shù)學運算系統(tǒng)，他們希望能夠發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的自然規(guī)律。

        結(jié)果發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)城市的地鐵都采用了主線-分支的結(jié)構(gòu)，而處于分支地鐵線路上的地鐵站數(shù)量很多都占到了地鐵站總量將近一半。最郊遠的地鐵站距市中心的距離，通常都是該地區(qū)中心地帶地鐵圈直徑的兩倍。基本上所有城市的地鐵系統(tǒng)都印證了他們的結(jié)論。

“地鐵完全可以被建成其他樣式，比如說晶格網(wǎng)絡狀。但這沒有發(fā)生。” 巴特勒米說，“令我們最詫異的是，這些城市處于不同的大洲，有著不同的歷史，每個城市的土質(zhì)結(jié)構(gòu)與地理環(huán)境也都千差萬別，但卻建出了如此類似的地鐵網(wǎng)絡。”研究人員紛紛表示，雖然有著城市規(guī)劃、便捷性、環(huán)境影響以及社會經(jīng)濟波動等一系列外界因素的干擾，這些地鐵網(wǎng)絡在他們的運算系統(tǒng)中卻都呈現(xiàn)出向著某個固定數(shù)值比例靠近的趨勢。

        如果他們的研究真的揭示了某種真理，那么我們似乎可以得到一個結(jié)論——地鐵一直都在沿著某種預設的軌道發(fā)展。巴特勒米表示，“我們證實了，一直以來都存在著某種根本性的預設機制在主導我們的城市化進程?！?/p>

        來自西英格蘭大學（University of West England）的計算機科學家安德烈?亞達馬特茲基（Andrew Adamatzky）是一位利用粘菌（slime molds）來研究最完美交通網(wǎng)絡的專家。他表示，這種仿同性可能只是因為每個城市地鐵的設計者都受到了倫敦、柏林和巴黎這些早期地鐵設計理念的影響。但對于巴特勒米等人的研究成果，亞達馬特茲基依然表示了極高的贊譽。他認為，如果他們能夠在計算系統(tǒng)中引入更多的實證數(shù)據(jù)，那么這項研究有望為人類提供一套極佳的地鐵發(fā)展理論。

        巴特勒米和他的研究團隊表示，地鐵發(fā)展中蘊藏的自然規(guī)律也可以用來解釋城市的社會變革。而他們最終的目的，是通過對真實世界的觀察，建立出一套地鐵演變的模型，以探尋未來城市交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。

        巴特勒米等人的行為，很容易讓人聯(lián)想到那些把房子建得方方正正，把城市規(guī)劃得橫平豎直的毫無創(chuàng)意的城市建設者。這些“現(xiàn)代化專家”采用一套僵硬的數(shù)理模型，來規(guī)劃建設我們的城市家園。一座座“嚴謹”的城市是建立起來了，但我們失去的東西卻永遠無法被找回。不過巴特勒米也為自己撇清了這種懷疑。他表示，自己只是為了探尋總結(jié)人類在無意識之下的發(fā)展規(guī)律，除此之外別無他想?！皠e把我們想得太復雜了”，他解釋道，“我們只是一群對人類發(fā)展著迷的探尋者?！?/p>