城市化的熵增
我们生活在一个呈指数级不断扩张的世界中。
城市已经成为自人类社会化以来地球所面临最大挑战的源头。
人类的未来和地球的长期可持续发展与城市的命运紧密地联系在一起。
城市是文明的熔炉，创新的中心，财富创造的发动机，权力的中心，吸引有创造性个体的磁石，观点、增长和创新的驱动力。
然而，城市也有其阴暗的一面：它是犯罪、污染、贫穷、疾病及能源和资源消耗的中心。
快速城市化和社会经济的加速发展带来了多重全球性挑战，包括气候变化及其对环境的影响，粮食、能源、水资源、公众健康、金融市场、全球经济的早期危机等。
最晚从工业革命时期开始，城市就伴随我们一路走来。
仅仅是由于城市化的指数级发展速度，人们就已经感觉到如同日益逼近的海啸，它有可能会将我们淹没。
在人类存在的几乎整个时间段内，大多数人都居住在非城市环境中。
仅仅在200年前，美国还是一个以农业为主的国家，只有不到4%的人口居住在城市中，而今天这一比例已经超过80%。
这是几乎所有发达国家的典型状况，如法国、澳大利亚和挪威；许多被视为发展中国家的国家也面临同样的状况，如阿根廷、黎巴嫩和利比亚。
现在，地球上没有任何一个国家的城市人口不足4%，即便是所有国家中或许最贫穷、最欠发达的布隆迪，其城市人口比例也已经超过10%。
2006年，地球跨过了一个引人注目的历史分水岭：全世界已经有超过一半的人口居住在城市中了，而100年前这一比例还仅为15%，1950年时仅为30%。
到2050年，城市人口比例有望超过75%，有超过20亿人口正在迁往城市，其中大多位于中国、印度、东南亚和非洲。
这是一组最新数据和分析，对于城市问题，身在其中的现代人一定是爱恨交加的。
这一次让我们从一个比较奇葩的视角来看一看，为什么城市化带来了更大的能源危机。
要想回答这个问题，并从可量化和机制的角度理解衰老、死亡等过程，无论是人类、城市还是公司，我们必须首先正视每一个系统是如何生长、如何存活的。
在生物学中，这些系统都是由新陈代谢过程控制和维持的。
从生物学维度来看，人类每日所需要消耗的能量只相当于一只白炽灯灯泡的能量，也就是我们只需要相当于一只白炽灯灯泡能量的食物便可以存活。
但是除此之外，作为生活在城市中的社会动物，我们还需要住房、暖气、灯光、汽车、道路、飞机、计算机等。
因此，支持一个普通人在城市生活所需的代谢率便增至令人惊讶的1.1万瓦特。
这一社会代谢率相当于大约12头大象的需求总量。
此外，在从生物向社会动物转变的过程中，我们的总人口也从几百万增至70多亿。
能源和资源危机日益迫近也就不足为奇了。
能量是最重要的，它是所有事物的基础，无论是我们所做的事情，还是在我们身边发生的一切。
这似乎不证自明，但早已被人们忽略。
人们已经意识不到，离开能量和资源的持续供应，我们不仅不会生产出以上任何事物，或许更为重要的是，也不会有观点、创新、增长、进化。
能量是如此重要，它是所有事物变化和运行的基础，任何体系的运行都会产生某种结果。
更何况还有“熵”这个杀手的存在。
以熵原理为核心的热力学第二定律, 历史上曾被视为堕落的来源。
美国历史学家亚当说:“这条原理只意味着废墟的体积不断增大”。
有人甚至认为这条定律表明人种将从坏变得更坏，最终都要灭绝。
熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。
热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律：在孤立系统中，体系与环境没有能量交换，体系总是自发地像混乱度增大的方向变化，总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。
每当能量转化为有用的形式时，同时也会产生“无用”的能量作为副产品。
一些我们“不期待的后果”总是以难以获取的无序热能或不可用的物质形式不可避免地产生出来。
每当能量被利用或转化以制造或维持一个封闭系统的秩序时，某种程度的混乱便是不可避免的——熵趋于增大。
维持一个进化中系统的秩序与结构需要源源不断地供应和使用能源，而其副产品则是无序。
如果类比一个生命体，城市显然是极有韧性的物种，绝大多数城市也一直存在。
70年前遭到了原子弹轰炸的两座城市，仅仅30年之后就又繁荣起来。
那么到底城市的规模与人均GDP、平均工资、犯罪率以及其他城市指标有什么关系呢？
如果一座城市的人口规模是本国另一座城市的两倍，它的工资、财富、专利数量、艾滋病病例、犯罪率及教育机构数量都会以近似相同的比例增长，大约是1.15倍，它的基础设施也会出现相似的节余。
生活节奏会随着城市规模的增长而系统性加快：疾病传播速度加快，企业的诞生和消亡更加频繁，商业交易更加迅速，人们甚至会走得更快，所有这一切都遵循近似15%的法则。
因此我们普遍感觉到，大城市的生活节奏要比小城镇快。
在可见的未来，城市化在决定地球命运的进程中扮演了一个关键的角色，只是我们还不知道到底什么样的规模和创新才是最佳的选择。
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