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《规模》之父Geoffrey West——“诺贝尔跨学科奖”候选人

还有很多著名物理学家研究力学、电学等,几乎很少听说物理学家去研究社会学问题。
 
但作为物理学家的杰弗里·韦斯特(Geoffrey West )却是一个特例!
 
50岁,重新定义自己
 
在韦斯特(West)人生中的前50年,他是作为一名寻找基本定律的理论物理学家,他的主要兴趣是物理学的基本问题,特别是那些关于基本粒子、它们的相互作用和宇宙学意义的问题。他喜欢将自己的工作与开普勒、伽利略和牛顿的工作进行比较。
 
尽管韦斯特(West)在斯坦福大学(Stanford University)和洛斯阿拉莫斯国家实验室工作了数十年,但在1993年美国国会取消了对德克萨斯超导对撞机的资助后,他开始考虑离开这个领域, 他不再试图解决物理宇宙问题,转而开始生物学的研究。

这是为什么呢?原来随着年纪渐长,韦斯特(West)越来越感觉到衰老对于生命的重要性。他的家族中,男性的寿命普遍偏短,这使得他开始关注衰老和死亡。所以开始看一些生物学的书,看生物学家怎么解释“死亡”的。然而,令韦斯特(West)比较诧异的是,并没有生物学家在研究“生物为什么会死亡”的现象。除此之外,他的很多问题都没有得到解答:人类100年的寿命从何而来?人类的寿命上限是多少?为什么我们身高到一定高度就不长了?
 
于是,他决定自己去解开这些疑惑:研究生物学。1997年,在他从高能物理学转型不到5年之后,他发表了现代生物学中最具争议性和影响力的论文之一。 (这项发表在《science》杂志上的研究被引用了1500多次。) 这篇论文的最后一行总结了它的雄心壮志。韦斯特(West)和他的合作者断言,他们刚刚解决了“所有生物多样性背后最普遍的一个主题”,表明动物最重要的事实ーー心率、大小、热量需求ーー是如何以意想不到的方式相互关联的。
 
韦斯特(West)和他的团队设计的数学方程的灵感来源于马克斯 · 克雷伯(Max Kleiber)早期的发现。 上世纪30年代初,当Kleiber还是加州大学的生物学家,他注意到这个多样化的动物王国可能是一种简单的数学关系,在这种关系中,一个生物的新陈代谢率等于它的质量3/4的幂次。 这个无处不在的原理有一些重要的意义,因为它表明较大的物种比较小的物种每磅肉需要更少的能量。 
 
例如,当一头大象的体积是豚鼠的10000倍时,它所需要的能量却只有1000倍。 其他科学家很快发现了超过70个这样的相关定律,这些法则被称为"sublinear"方程式。 不管动物长什么样,生活在哪里,或者它是如何进化的,数学几乎总是有效的。
 
隐藏在城市背后的神奇法则
 
正当所有人都以为他会在生物学上一路高歌时,韦斯特(West)却开始转向研究城市科学。城市的丛林看起来很混乱 —— 所有的出租车喇叭声和交通堵塞 —— 但也许它会遵守一系列的普遍规则。韦斯特(West)说:"我们把所有的时间都花在考虑城市的细节、餐馆、博物馆和天气方面。我有这样的预感,每个城市都有一套隐藏的法则。"
 
于是,韦斯特(West)开始着手解决城市化的问题。 正如他所说,这是一个有巨大实际意义的问题。 从美国南部的工厂城镇到里约热内卢的贫民窟,城市人口的增长是现代生活的重要问题。韦斯特(West)不想被旧的社会科学方法所束缚,他想从一个空白的页面开始研究城市,就好像他们从来没有被研究过一样——他想发明城市科学。
 
韦斯特(West)与另一位抛弃了传统物理学的理论物理学家路易斯·贝当古(Luis Bettencourt)以及合作的研究人员们开始在图书馆和政府网站上搜索相关统计数据。经过两年的分析,他们发现所有这些城市变量都可以用一些简单的方程来描述。例如,如果他们知道一个国家某个城市的人口,他们就可以估计出这个城市的人均收入和下水道的总长度,估计的准确度大约是85%。
 
他们说,每当人们“聚集在一起”,公寓楼或地铁车厢,这些规律就会自动出现。韦斯特(West)认为这个发现是非常重要的,他说:“ 我可以用这些规则,对日本一个拥有20万人口的城市的暴力犯罪数量和路面面积做出精确的预测。 我对这个城市一无所知,甚至不知道它在哪里,也不知道它的历史,但是我可以告诉你一切。 我之所以能做到这一点,是因为每个城市都是一样的。”
 
了解这座城市的唯一方法就是了解它的深层结构,它的运作模式,这会告诉你一个大都市将会繁荣还是分崩离析。 我们只有知道我们的城市是如何运作的,才能让它变得更好。
 
迈向公司科学
 
不满足于城市研究的浅尝辄止,韦斯特(West)开始思考,这个适合于生物物种、城市发展的规模法则,是否也适用于公司的发展?所以,韦斯特(West)和Bettencourt开始探索另一个话题:公司。 乍一看,城市和公司看起来非常相似。 它们都是大型人群,在一个明确的物理空间中相互作用。它们包含基础设施和人力资本; 市长就像一个 CEO。
 
但事实证明,城市和公司在一个非常基本的方面有所不同: 城市几乎从未消亡,而公司则极为短暂。飓风卡特里娜无法消灭新奥尔良,核弹并没有将广岛从地图上抹去。 相比之下, 现代企业的平均寿命却只有10年。
 
为什么企业如此短暂? 在购买了超过23000家上市公司的数据后,他们发现,与城市生产率不同,企业生产率完全是盲目的。 随着员工数量的增加,每个员工的利润会减少。 管理费用随着规模的增加而增加ーー即使是轻微的干扰也可能导致重大损失。 正如韦斯特(West)所说,“企业的死亡是因为它们需要不断壮大。”
 
规模法则
 
韦斯特(West)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。
 
韦斯特(West)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。当然,这本书绝非专业书籍,用韦斯特(West)的话说就是,这本书秉承教育精神,是写给“聪明的外行”看的。
 
参考资料:
杰弗里·韦斯特(Geoffrey West )TED演讲地址 
https://www.ted.com/talks/geoffrey_west_the_surprising_math_of_cities_and_corporations?language=zh-cn
 
作者:Hannah
编辑:孟婕
 
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