นักวิทยาศาสตร์จาก Ecole Polytechnique Federale de Lausanne ได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจซึ่งกำลังเปลี่ยนแปลงวิธีคิดของเราเกี่ยวกับการวางผังเมือง ด้วยการศึกษาเมืองต่างๆ ทั่วโลก 100 เมือง พวกเขาพบว่าพื้นที่เมืองทั้งหมด ตั้งแต่ Tokyo ไปจนถึง Lagos และ Zurich ดำเนินการตามหลักการชีววิทยาเดียวกันที่ควบคุมสัตว์ในธรรมชาติ การวิจัยนี้ท้าทายความเชื่อที่ยึดถือมานานว่าเมืองใหญ่จะยั่งยืนกว่าเมืองเล็กโดยอัตโนมัติ
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นเมื่อนักวิจัยนำแนวคิดที่เรียกว่า Kleiber's Law มาประยุกต์ใช้กับเมือง หลักการทางชีววิทยานี้ซึ่งค้นพบในทศวรรษ 1930 แสดงให้เห็นว่าความต้องการพลังงานของสัตว์เพิ่มขึ้นอย่างไรตามขนาดของมัน หนูต้องการพลังงานน้อยกว่าช้าง แต่ความสัมพันธ์นี้เป็นไปตามรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่คาดเดาได้ ทีมวิจัยพบว่าเมืองทำงานในลักษณะเดียวกัน โดยขนาดประชากรทำหน้าที่เหมือนมวลของสัตว์ กิจกรรมทางเศรษฐกิจเหมือนการเผาผลาญอาหาร และถนนเหมือนหลอดเลือด
วิธีการวิจัย:
- เมืองต่างๆ ถูก "ปรับขนาดใหม่" ให้เป็นหน่วยพิกเซลที่เปรียบเทียบได้ เพื่อแก้ไขปัญหาการกำหนดขอบเขต
- วิเคราะห์ข้อมูลหลายล้านจุดข้อมูลจากเครือข่ายการขนส่ง กิจกรรมทางเศรษฐกิจ และการปล่อย CO₂
- พบความสัมพันธ์การปรับขนาดสากลที่เป็นอิสระจากความแตกต่างทางภูมิศาสตร์ การเมือง และประวัติศาสตร์
- เผยแพร่ใน Proceedings of the National Academy of Sciences
- พบว่าการปล่อย CO₂ มีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับประชากรที่ความชันเท่ากับ 1.12 บนมาตราส่วน log-log
 |
|---|
| ภาพนี้แสดงให้เห็นโลกจุลทรรศน์ ซึ่งสะท้อนหลักการทางชีวภาพที่หล่อหลอมพื้นที่เมืองให้คล้ายคลึงกับสิ่งที่พบในธรรมชาติ |
กฎการปรับขนาดสากลควบคุมเมืองทั้งหมด
การวิจัยเผยให้เห็นรูปแบบสำคัญสองประการที่ใช้กับเมืองทุกแห่ง โดยไม่คำนึงถึงที่ตั้งหรือประวัติศาสตร์ องค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานเช่นถนน สายไฟฟ้า และระบบน้ำมีการปรับขนาดประมาณ 0.85 หมายความว่าเมืองใหญ่ต้องการสิ่งเหล่านี้น้อยกว่าตามสัดส่วนต่อคน ในขณะที่ปัจจัยทางสังคมและเศรษฐกิจเช่นค่าจ้าง สิทธิบัตร ร้านอาหาร และแม้แต่อาชญากรรมมีการปรับขนาดประมาณ 1.15 หมายความว่าเพิ่มขึ้นเร็วกว่าการเติบโตของประชากร
การค้นพบเหล่านี้ได้จุดประกายการอภิปรายอย่างเข้มข้นในหมู่ผู้เชี่ยวชาญด้านการวางผังเมืองและนักวิจัย ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ดูเหมือนจะเป็นสากล ทำงานในลักษณะเดียวกันในประเทศและวัฒนธรรมที่แตกต่างกัน เมืองดูเหมือนจะจัดระเบียบตัวเองอย่างเป็นธรรมชาติเมื่อเติบโต โดยปรับปรุงการไหลของพลังงานและการกระจายทรัพยากรโดยไม่ต้องมีการวางแผนส่วนกลาง
กฎการขยายตัวหลักสำหรับเมือง:
- การขยายตัวของโครงสร้างพื้นฐาน: 0.85 - ถนน สายไฟฟ้า ระบบน้ำประปา ปั๊มน้ำมัน มีการขยายตัวที่ 0.85 หมายความว่าเมืองใหญ่ต้องการสิ่งเหล่านี้น้อยลงตามสัดส่วนต่อหัวประชากร
- การขยายตัวทางสังคม/เศรษฐกิจ: 1.15 - ค่าจ้าง สิทธิบัตร ร้านอาหาร อาชญากรรม GDP มีการขยายตัวที่ 1.15 หมายความว่าสิ่งเหล่านี้เพิ่มขึ้นเร็วกว่าการเติบโตของประชากร
- ขอบเขตการศึกษา: วิเคราะห์ 100 เมืองทั่วโลกโดยใช้หน่วยพิกเซลเพื่อการเปรียบเทียบ
- ความคล้ายคลึงทางชีววิทยา: กฎของ Kleiber จากทศวรรษ 1930 ที่แสดงให้เห็นว่าอัตราการเผาผลาญของสัตว์มีการขยายตัวตามขนาดของร่างกาย
ตำนาน ใหญ่กว่าคือดีกว่า ถูกท้าทาย
การวิจัยได้กระตุ้นคำถามที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับว่าเมืองขนาดใหญ่นั้นดีกว่าเมืองเล็กจริงหรือไม่ ผู้เชี่ยวชาญบางคนชี้ไปที่ความคล้ายคลึงกันในธรรมชาติ ที่ซึ่งสัตว์ที่ใหญ่ที่สุดมักเผชิญกับความท้าทายในการอยู่รอดมากที่สุด ช้าง แรด และเสือ แม้จะมีข้อได้เปรียบด้านขนาด แต่ปัจจุบันกลับเป็นสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ ต่อสู้กับภัยคุกคามจากทุกทิศทางและกลายเป็นเป้าหมายที่มีค่าสูง
เมืองใหญ่มักถูกมองว่า 'ดีกว่า' แต่กฎเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคำนิยามของเมือง
เมืองอาจเผชิญปัญหาคล้ายกันเมื่อเติบโต พื้นที่เมืองขนาดใหญ่กลายเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับทุกอย่างตั้งแต่อาชญากรรมไซเบอร์ไปจนถึงการจัดการทางการเมือง ในขณะที่ความซับซ้อนของพวกมันทำให้ยากต่อการปรับตัวเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน
สร้างบนพื้นฐานของการวิจัยหลายทศวรรษ
งานนี้สร้างบนพื้นฐานของการวิจัยก่อนหน้านี้โดยนักวิทยาศาสตร์เช่น Geoffrey West ซึ่งหนุ่งสือ Scale สำรวจแนวคิดคล้ายกันเกี่ยวกับวิธีที่หลักการชีววิทยาใช้กับเมืองและบริษัท การวิจัยของ West แสดงให้เห็นว่าเลขยกกำลังทางคณิตศาสตร์ในความสัมพันธ์การปรับขนาดเหล่านี้มักมาในทวีคูณของ 1/4 ซึ่งเกี่ยวข้องกลับไปที่วิธีการกระจายวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพผ่านเครือข่ายแบบแยกสาขาเช่นหลอดเลือดหรือรากพืช
ผลกระทบขยายไปไกลกว่าความอยากรู้ทางวิชาการ สัตวแพทย์ใช้ Kleiber's Law เพื่อกำหนดปริมาณยาสำหรับสัตว์ที่แตกต่างกัน ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ด้านการอนุรักษ์ใช้มันเพื่อจัดการเขตสงวนสัตว์ป่า ในทำนองเดียวกัน นักวางผังเมืองหวังว่าข้อมูลเชิงลึกใหม่เหล่านี้จะช่วยพวกเขาออกแบบเมืองที่ยั่งยืนมากขึ้นเมื่อประชากรยังคงเติบโตทั่วโลก
การวิจัยชี้ให้เห็นว่าเมืองมีมากกว่าการรวบรวมอาคารและผู้คน พวกมันเป็นระบบที่มีชีวิตซึ่งเป็นไปตามกฎพื้นฐานเดียวกันกับสิ่งมีชีวิต การเข้าใจรูปแบบเหล่านี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างสภาพแวดล้อมเมืองที่ทำงานได้ดีกว่าสำหรับทุกคน