规模：万事万物的进化逻辑
世间万物既有其存在与发展的内在逻辑，也有其相联、相通的外在逻辑。21世纪科学所面临的一个重大挑战是，如何从生命的复杂性中探索出简单性的基本原则。
物理学中几乎所有定律都来自简单性，所有层级组织的基本原则和概念，它们是可以计量的、可量化的。那么，推而广之，是否存在可以计算的普遍生命法则，使得生物学同样可以用公式表达，成为类似于物理学的可预测、定量科学。是否可以猜想，存在尚未被发现的“牛顿生物学定律”？它可以帮助人们得出任何生物进程的精确计算结果。
那么社会学呢？是否可以想象，无论是国家、城市还是公司，都遵循一定的“牛顿社会学定律”？
通过下面问题，让我们先来思考一下这个复杂世界的复杂系统。
动物和植物生长规模有限制吗？是否会出现巨型昆虫或巨型城市？
为何我们最多能活到120岁，而不是1000岁或100万岁？是什么限制了人类的寿命？人们是否能够通过组成自身肌体的细胞和复杂分子计算出自己的寿命？它们能否被改变？寿命是否可以延长？
为何身体成分与我们几乎相同的老鼠只能存活两三年时间，而大象却能活到75岁？尽管存在这样的差异，为何大象、老鼠和所有哺乳动物一生中的心跳总数几乎相同，都达到了大约15亿次？
从细胞到鲸类，再到森林，为何生物体和生态系统都以一种普遍、系统性和可预测的方式与规模大小存在比例关系？看上去能够控制它们心理和生理历史的奇妙数字“4”来源于哪里？
为何我们会停止生长？为何我们每天必须要睡8个小时？为何我们比老鼠的肿瘤少得多，而鲸类几乎不生肿瘤？
为何生活节奏持续加速？为何创新速度必须持续加速才能维持社会经济生活？
为何几乎所有公司都只能生存数年时间，而城市却能不断增长，且能够避开即便是最强大、看上去最完美的公司都无法逃避的命运？我们是否有能力预测各家公司的大致生存周期？
为什么北上广深能发展成一线城市？城市规模大小有限制吗？是否存在最优规模？
我们是否能够发展出一门城市和公司科学，通过一种可量化、可预测的概念性框架来了解它们的活力、增长和进化？
01.万事万物，从复杂到简单
生命或许是宇宙中最复杂、最具多样性的现象，但你有没有想过在所有这些复杂和多样化的背后，有没有可能也存在一种类似的潜在规律呢？
是否存在一些令人感到信服的简单法则，是从植物到动物，从城市到公司，所有复杂体系和有机体都会遵循的？全球各地的森林、草原和城市中正在上演的一幕幕景象是否都随机、变化无常，是一个又一个的偶然性事件吗？
《规模》一书有一个宏大的叙事结构，这本书横跨生物学、物理学、社会学，是跨学科研究的最新研究成果。打通生物生长、进化规律与社会进化规律的第一本书。微小的个体进化系统与庞大的城市、社会、国家进化系统尽然存在着异曲同工之妙！
用这本书的作者，英国理论物理学家，曾做过著名的圣菲研究所所长的杰弗里·韦斯特的话说就是，无论是牛顿定律、马克斯韦尔的电磁学理论、量子力学、爱因斯坦的相对论，还是基本粒子的大统一理论，它们的现代构成都是一个数学框架。那么，为什么生物体、城市还是公司，不可以相类似地用同一原则来推导和表示？为什么不可以构建一个量化预测框架，解决科学和社会领域面临的一系列重大问题？
跨学科研究无疑将是21世纪解决各类重大社会问题的一条捷径。
02.什么是规模：系统远远大于个体之和
关于规模，杰弗里·韦斯特的理念基石是，世界是由无数个典型的复杂系统组成的，而这些典型的复杂系统又是由无数个体成分或因子组成的，它们聚集在一起会呈现出集体特性，但这些集体特性通常不会体现在个体的特性中，也无法轻易地从个体的特性中预测。也就是说，当个体组成系统，形成一定的规模之后，这个系统又会被赋予独特的规模特性。
举例来说，你远远不是组成你肌体的细胞的集合体那么简单；同样，你的细胞也远远不是组成它们的分子的集合体那么简单。你所认为的你自己——你的意识、你的个性、你的性格——是你大脑中的神经元和突触多次发生相互作用的集体表现。它们会和你肌体内的其他细胞持续不停地相互作用，而这些细胞则是心脏或肝脏等半自主性器官的组成部分。此外，所有这些在不同程度上都持续不停地与外界环境相互作用。有些自我矛盾的是，这些组成你肌体的大约100万亿个细胞都不具备你所认为的自己身上的特性，它们也没有意识，不知道自己是属于你的一部分。可以说，每一个细胞都有其自身特性，遵循其自身的行为和相互作用规则，如此一来，它们近乎奇迹般地与其他细胞组合在一起，构成了“你”。尽管涵盖了巨大的范围，但无论是在时间上还是在空间上，它们都在你的体内运行，从微观分子层次到宏观规模，与你至多100年的日常生活相辅相成。你便是一个卓越的复杂系统。
同样，一座城市不仅仅是所有建筑、道路和人的集合体；一家公司远远不是雇员和产品的集合体；一个生态系统也远大于居住在其中的植物和动物的总和。一座城市或一家公司的经济产出、繁荣、创意和文化都来自植根于其居民、基础设施和环境的多重反馈机制的非线性特质。
我们都熟悉的一个绝佳例子便是蚁群。在数天时间内，它们每次搬运一个颗粒，从无到有建起了自己的城市。这些令人惊叹的大厦是由多层隧道和房间的网络、通风系统、食物储存以及孵化单元构成的，并且由复杂的交通路线提供供给。如果是人类最好的工程师、建筑师和城市规划师来设计和建造，这些蚂蚁的效率、灵活性和功能性将会让它们得到可以获奖的成就。然而，并不存在任何聪明绝顶的小蚂蚁工程师、建筑师或城市设计师，从来就没有过。没有人指挥这一切。
蚁群的建筑事先没有筹划，也没有得到任何个体观念或集体讨论或磋商的帮助。没有蓝图或总体规划。有的只是成千上万只蚂蚁在黑暗中无意识地工作，将数以百万计的沙土颗粒搬来，创造了令人惊叹的建筑结构。这一功绩的取得是每一只个体蚂蚁遵守受信息素和其他信号所调节的几项简单规则的结果，它带来了非常连贯的集体结晶。看上去，它们是被编程，按照庞大的计算机算法来执行显微行动。这一切是如何做到的？
幸好我们可以通过计算机模拟这一过程，得到的结果是：不同个体对异常简单规则的不断重复会产生复杂的行为。这一模拟也使得我们确信，令人困惑不解的动力和高度复杂系统的组织均源自非常简单的规则，而这些规则支配不同个体组成部分的相互作用。我们在许多规模系统中看到的“复杂”背后或许真的蕴藏着“简单”，它们因此或许可以进行科学分析。也就是说，我们可以对复杂的科学进行量化。比如说，我们可以尝试对经济、金融市场、城市社区、公司这些类似蚁群和人体具备系统特性的规模整体进行一定的量化。
2008年席卷全球各地的金融危机就源于范围有限的、相对局部性的美国抵押行业的错误变化导致了市场的崩溃。如果利用规模系统的理论进行解释的话，那就是，组成系统的一个或多个成分强化了其他成分的恶性发展，并脱离了控制、跨过临界点，使得行为发生了极端变化。
那么，在个体发生恶性变化，甚至要影响到整体系统之前，我们是否可以借用一定的计算机算法或量化手段来推演出事态发展的简单逻辑或者简单规则，并借助这些量化的结果来预测复杂系统的极端变化趋向呢？这完全是可能的。世界最大的对冲基金公司桥水公司的创始人瑞·达利欧就利用这套算法成功预测到了2008年金融危机的发生，他在《原则》这本书中对这种量化方法进行了详细的阐述。而更令人鼓舞的是，这种量化的方法，也有助于规避人类的非理性思维以及由此带来的非理性行为。
03.万事万物的进化逻辑
每一个轻微变化都会被保留下来，如果它是有用的。——达尔文
所有生命的运行都是通过把物理或化学来源的能量转化为有机分子，并经过新陈代谢过程来构建、维持、繁殖复杂、高度有机的系统。而这又是通过两个互不相同而又密切相互作用的系统的运行实现的：遗传密码和新陈代谢系统。
如同所有生命，我们通过自然选择的过程进化，与我们的同类生物相互作用、相互影响并相互适应，无论是细菌和病毒，蚂蚁和甲壳虫，蛇和蜘蛛，猫和狗，还是草地和树木，乃至所有一切处在这个持续不断地挑战和进化的环境中的生物。我们一直在永无休止的多维度相互作用、冲突和适应中共同进化。每一个生物体，它的每一个器官和子系统，每一个细胞类型和基因组，都遵循自身的独特历史，在其不断变化的环境生境中进化。
但在漫长历史中数百万个微小意外和波动的结果通过自然选择加以固化的过程中，是否存在某种规律，或者某些反映其他作用机制的潜在模式？作为一位资深物理学家，杰弗里·韦斯特的确让人吃惊地发现了一个秘密——进化受到了自然选择以外的其他物理学原则的限制：几乎所有生物体的生理学特点和生命历程都主要由其规模决定。大型哺乳动物寿命更长，成熟期更长，心率更慢，细胞工作强度小于小型哺乳动物。哺乳动物的体重增长一倍，寿命、成熟期等时间尺度平均增长25%，心率等速度也会按照相同比例下降。
也就是说，如果知道一只哺乳动物的体型，就可以根据一定的比例法则计算出它其他可测特征的平均值：它每天需要吃多少食物，它的心率是多少，它需要多长时间才能成熟，它的主动脉的长度和半径是多少，它的寿命是多少，它将会有多少后代，等等。
那么我们人类呢？最为极端、最令人吃惊的群落便是我们自身。在很短的时间内，我们从生活在小型、原始的相对少数人群中进化到用我们涵盖数百万人群的庞大城市和社会结构统治地球的现况。正如生物体受到细胞、线粒体、呼吸复合体层次上的涌现法则一体化的限制，城市也来自并受限于社会互动的潜在涌现动力。这些法则并非“意外之得”，而是多个结构层面上的进化过程的结果。
04.规模，从城市、国家到公司：中国高速发展的重要基因
一只重量为3千克的猫，另一只重量为30克的老鼠，前者的重量是后者的100倍。猫的代谢率为32瓦特，老鼠为1瓦特。尽管猫的重量是老鼠的100倍，但其代谢率仅为老鼠的32倍，也就是说，一只体重为老鼠100倍的猫只需要32倍于老鼠的能量便能够维持生命，这是克莱伯定律的非线性特性所产生的规模经济的典型例子。
大象大约比老鼠重1万倍，但它的代谢率只是老鼠的1000倍，尽管其要支撑的细胞数量是老鼠的10000倍。因此，一只大象的细胞的工作效率是老鼠的十分之一，其细胞损伤率也会相应下降，大象也就由此更加长寿。这就是系统性规模经济带来深远影响。
与一艘小轮船相比，一艘大轮船运输每吨货物所需的燃料成比例地减少。因此，大轮船比小轮船能效更高、成本效益更好，这是规模经济的另外一个绝佳例子。
这种逻辑普遍存在于宇宙之中，从银河系和星云，到你的细胞、你的大脑，互联网、公司和城市等规模系统中。
韩国的国土面积是新加坡的100多倍，中国的国土面积又接近韩国的100倍。中国的整体代谢率是否只是韩国的32倍，韩国又是新加坡的32倍？大国相对小国来讲更有利于规模经济发展吗？为什么人口会聚集在像东京湾、长三角、珠三角这样的区域？这其中蕴藏着什么样的规模逻辑？
想一想规模庞大的腾讯、阿里巴巴，我们能想象这类的公司会在新加坡这样的国家落地生根吗？“科技强国”、“互联网+”以及克强总理所说的“大众创业、万众创新”是建立在规模经济的基础之上的，很难想象这样的口号在一个中小国家如何实现。或者说，即使有这样的创新意识，在实施的效果上也会大打折扣。
规模经济反映的是生产要素的集中程度同经济效益之间的关系。规模经济概念中的“规模”指的是伴随着生产能力扩大而出现的生产批量的扩大，而“经济”则蕴含节省、效益、好处之意。
对于一家企业来说，规模意味着分工使效率更高的专业化；意味着学习效应，随着产量的增加，工人可以使熟练程度增加，提高效率；意味着可以有效地承担研发费用；意味着运输、订购原材料等方面存在的经济性；规模还意味着价格谈判上的强势地位。
通过水平和垂直联合组成的经营实体，不仅可带来单位产品成本、物耗降低，取得“全产品生产线”的效益，降低销售费用，节省大量管理人员和工程技术人员，还可使企业有更多的资金用于产品研制与开发，使其具有更强的竞争能力。
对一个经济实体来说，规模意味着，整个行业的规模变化会带来个别经济实体的收益增加；意味着各种不同规模经济实体之间的联系和配比，能形成一定的规模结构经济。
对中国来说，规模可以促使改革开放释放出无限的活力和动能，并可以借助全球化的力量获得无与伦比的全球影响力；规模意味着在中国当面临着经济结构调整时，可以通过转向经济新常态、进行供给侧改革等顶层设计，转变发展动能，形成新的增长点；规模还意味着，中国能够更高效地进行全产业链布局，掀起互联网+、第四次工业革命的浪潮。
当然，无论是什么组织或结构，如果它的规模尺寸任意增长，它的自身重量终将会把它压垮。尺寸和增长都是有限度的。而为了继续增长，避免崩塌，就必须发生改变，即创新。由此，为了建设更大的结构或使大型生物体进化摆脱比例法则的限制，创新就成为必需，要么改变系统的成分构成，要么就改变结构设计，要么二者均发生改变。
就像瑞·达利欧所说的，“不进化，就灭亡”，而创新可以看作是更高层次的进化。从某种程度上讲，中国进行的数次结构性经济改革、经济发展方式的转变和经济发展新模式的提出，就是一种进化，就是一种国家层面的创新。这是中国不断向前发展的不竭动力。
05.城市即人，人即城市
我们都知道北京、上海、西安之间的区别，肯定要比鲸鱼、马、猴子之间的区别更小。但这三种动物和这三座城市相比却有着惊人的相似：鲸鱼、马、猴子体内运输能量和资源的基础网络可以用物理学和数学公式来阐释，而北京、上海和西安的社会化网络系统和新陈代谢也根植于成本和时间最小化的优化过程，它们的结构和发展动力会随着持续反馈机制而不断进化。而且，城市和哺乳动物一样，也遵循着按照一定比例进行缩放的原则。
比如城市规模越大，人均所需的加油站数量越少。人口规模每增加一倍，城市只需要增加85%的加油站，而不是翻倍。因此，人口每增长一倍都会带来15%的系统性节余。在对比5万人的小城市与500万人的大都市时，这会带来非常大的影响。为了服务100倍的人口规模，只需要增加50倍的加油站数量。因此，从人均意义上来说，大城市只需要相当于小城市一半的加油站。
而且，这一规模经济是系统性的，几乎所有国家都是如此，都遵守相同的数学比例缩放法则，而且指数都近似于0.85。更加令人惊讶的是，其他与交通和供给网络相关的基础设施的数量也都以同样的指数比例缩放，如电线、道路、水管和燃气管道的总长度。此外，无论数据从何地获得，这一系统性行为似乎在全球范围内都一致。所以，单从这一点来看，我们就可以得出一个简单的结论：城市规模越大，越绿色，人均碳足迹越小。
未来20至25年间，中国将建设300座人口规模超过100万的新城市。而且未来的中国城市还将呈现集群式发展，除了京津冀、长三角、珠三角将发展成世界级的城市群之外，中国还将发展中原城市群、长江中游城市群、成渝城市群等国家级城市群。可以想象，这些城市、城市群以及建立在它们之上的规模经济将成为中国高速增长的重要引擎。
规模越大，城市的效能越大。之所以如此，还因为城市是复杂的适应社会网络的系统，它的生命力源自居于其中的人们的持续互动，城市生活所提供的反馈机制促使着城市不断提升和进化。
规划者、建筑师、经济学家、政治家和决策者们可能考虑更多的是一座城市物理性上的硬性元素，比如基础设施、建筑、交通系统等这些由钢筋水泥构造的城市元素。但一座城市更重要的是居住于其中的人，以及他们彼此之间的互动。一座城市的关键是要将人们团结在一起，利用一座伟大的城市所提供的多样性的绝佳机会，推动他们之间的互动，由此创造观念和财富，提升创新思维，并鼓励企业家精神和文化活动。这是我们1万年前不经意间开始城市化进程时发现的神奇魔方。它出人意料的后果带来了人口的急剧增加，他们的平均生活质量和生活标准也持续提升。
城市规模越大，社会活动越丰富，机会越多，工资越高，多样性越丰富，获取好餐馆、音乐会、博物馆和教育设施的机会也更多，繁荣、兴奋和参与的感觉越明显。事实证明，大型城市的这些特点对全世界的人们而言极具吸引力。除了城市规模增大所带来的个人利益以外，系统性规模经济也将带来巨大的集体利益。二者加在一起，个人利益和集体系统性利益随着城市规模的增长而增加，这已经成为全球城市化持续爆炸式增长的潜在驱动力。
06.摸清这个世界的生命节奏
《规模》这本书最大的成就就是从复杂的生命体中归纳出了简单性和统一性，这些生命体不仅包括细胞、生物以及人类，还包括公司、城市、国家、生态系统，甚至是宇宙。
杰弗里·韦斯特认为，将网络比例理论从生物学延伸至社会组织是值得尝试的项目，他在《规模》这本书中一直在试图为生物学网络延伸至社会化网络梳理一个清晰的研究思路或者说搭建一个开放的研究平台，在这一过程中，韦斯特的研究团队已经小有成就。而凯文·凯利在《失控》一书中所做的，只是对生物学网络和社会化网络之间的关联进行了概念化和憧憬式的分析与研究。
当然，这本书绝非专业书籍，用杰弗里·韦斯特的话说就是，这本书秉承教育精神，是写给“聪明的外行”看的。如果你认为你聪明且富有智慧，又想以简单化的逻辑了解这个复杂的世界，请翻开这本书，与杰弗里·韦斯特一起来摸清这个世界的生命节奏。
文 / 蒋永军
中信出版集团前沿社社长、总编辑