Джеффри Уэст - Масштаб. Универсальные законы роста, инноваций, устойчивости и темпов жизни организмов, городов, экономических систем и компаний

Более того, наклон этой прямой, соответствующий показателю степенного закона, составляет около 0,85, что чуть выше, чем значение 0,75 (знаменитые ¾), которое мы видели в масштабировании уровня метаболизма организмов (рис. 1). Не менее интересно и то, что этот показатель остается приблизительно одинаковым для масштабирования числа заправок во всех странах, представленных на графиках. Его значение, приблизительно равное 0,85, меньше 1, так что, используя введенную выше терминологию, можно сказать, что это масштабирование сублинейно , что говорит о наличии систематической экономии на масштабе . Другими словами, чем больше город, тем меньше заправочных станций требуется на душу его населения. Таким образом, каждая заправочная станция в большом городе в среднем обслуживает больше клиентов и продает в месяц больше топлива, чем в городе меньших размеров. Точнее говоря, при каждом удвоении численности населения городу требуется приблизительно на 85 % больше заправочных станций – а не в два раза больше, как можно было бы наивно предполагать, – что дает порядка 15 % экономии при каждом удвоении размеров. Этот эффект может стать весьма значительным, если сравнить, например, маленький город с населением порядка пятидесяти тысяч с мегаполисом, население которого в сто раз больше, около пяти миллионов человек. Для обслуживания стократно большего населения требуется всего лишь в пятьдесят раз больше заправок, так что в подушном исчислении такому большому городу их нужно в два раза меньше, чем маленькому.

Зависимости числа заправочных станций от размеров городов четырех европейских стран, представленные в логарифмическом масштабе, свидетельствуют о сублинейном масштабировании с близкими показателями. Штриховая линия имеет наклон, равный 1, и соответствует линейному масштабированию

То, что в больших городах требуется меньшее число заправок на душу населения, чем в малых, может быть, и не столь удивительно. Удивительно то, что эта экономия на масштабе оказывается настолько систематической: она приблизительно одинакова для всех стран и везде подчиняется одному и тому же математическому закону масштабирования с показателем около 0,85. Еще удивительнее то, что другие инфраструктурные величины, связанные с сетями транспорта и снабжения, – суммарная длина линий электропередачи, дорог, водопроводов и газопроводов – масштабируются очень похожим образом с приблизительно такими же показателями, то есть близкими к 0,85. Более того, это систематическое поведение, по-видимому, остается неизменным во всех точках мира, для которых удалось получить соответствующие данные. То есть в отношении инфраструктуры города ведут себя в точности как организмы: они подчиняются простым степенным законам сублинейного масштабирования, что обеспечивает систематическую экономию на масштабе, хотя и меньшую, что отражает разница между степенными показателями (для организмов он равен 0,75, а для городов – 0,85).

Распространение этой изначальной попытки исследования на вопрос о масштабировании городов по более широкому спектру параметров и в большем числе стран было осуществлено чрезвычайно талантливой группой новых участников проекта. Среди них был Луис Беттанкур, с которым я познакомился, когда он, защитив диссертацию по астрофизике, изучал в Лос-Аламосе ранние этапы эволюции Вселенной. После этого он провел пару лет в MIT, а затем вернулся в Лос-Аламос на постоянную должность в группе прикладной математики. Хотя Луис родился, вырос и получил образование в Португалии, это было совершенно незаметно: он говорит по-английски настолько бегло и без какого-либо иностранного акцента, что когда я впервые встретился с ним, то принял его за англичанина. Собственно говоря, свою диссертацию по физике он защитил именно в Имперском колледже Лондона, на математическом факультете которого по случайному совпадению работаю я. Языковым талантам Луиса вполне соответствуют и его научные таланты. Он очень быстро включился в проект изучения городов и занялся сбором и анализом данных со всего мира. Он стал страстным приверженцем дела углубленного изучения городов и приобрел репутацию одного из лучших в мире специалистов в этой области.

В этом предприятии к Луису присоединился еще один блестящий новичок, Хосе Лобо, специалист по городской экономике, работающий сейчас в программе устойчивости в Университете штата Аризона. Когда мы с ним познакомились, Хосе был молодым преподавателем факультета городского и регионального планирования Корнеллского университета и уже в течение нескольких лет приезжал в SFI. Как и Луис, Хосе вложил в нашу программу свой немалый талант в области статистики и сложного анализа данных, а кроме того, привнес в нее свои профессиональные знания в сфере устройства городов и урбанизации, которые оказались жизненно важными для нашей совместной работы.

Луис и Хосе возглавили сбор и анализ огромных массивов данных, охватывающих широкий спектр параметров городских систем всего мира, от Испании и Нидерландов в Европе до Японии и Китая в Азии и Колумбии и Бразилии в Южной Америке. Они убедительно подтвердили результаты более раннего анализа относительно сублинейного масштабирования инфраструктурных параметров и дали сильные доводы в пользу гипотезы универсальности систематической экономии на масштабе в городах. Независимо от конкретных особенностей устройства городов, будь то в Японии, в США или в Португалии, а также независимо от того, о каком именно параметре идет речь – числе заправочных станций, суммарной длине труб, дорог или электрических проводов, – каждое удвоение размеров города требует его увеличения всего на 85 % [117]. Таким образом, городу с населением 10 млн человек обычно требуется на 15 % меньше той же инфраструктуры, чем двум городам с населением по 5 млн, что дает существенную экономию материалов и энергопотребления [118].

Эта экономия приводит к значительному сокращению выбросов и загрязнения окружающей среды. Соответственно, увеличение эффективности, происходящее с ростом, имеет то неочевидное, но чрезвычайно важное следствие, что большие города в среднем оказываются более экологичными и имеют меньший углеродный след на душу населения. В этом смысле самый экологичный город США – это Нью-Йорк, а город Санта-Фе, в котором живу я, – один из самых расточительных с экологической точки зрения. Средний житель Санта-Фе выпускает в атмосферу почти в два раза больше углерода, чем средний ньюйоркец. Не следует приписывать это большей мудрости нью-йоркских градостроителей и политиков или винить в этом городские власти Санта-Фе: это всего лишь почти неизбежный побочный эффект динамики, лежащей в основе экономии на масштабе, действующей при увеличении городов независимо от их индивидуальных черт. Такие преимущества обычно бывают незапланированными, хотя городские власти, несомненно, могут играть важную роль в стимулировании и усилении тех скрытых «естественных» процессов, которые к ним приводят. Собственно говоря, именно это в значительной степени и составляет их служебные обязанности. В некоторых городах это получается весьма успешно, в других гораздо хуже. В следующей главе мы обсудим сравнительные показатели разных городов.