论文部分内容阅读
大道至简，举凡揭示人类终极规律和定律的理论都是相对简单的。比如能量守恒定律，用非常简单的描述揭示了这个世界的能量转换规律。同时，科学经过多年的发展，为人类揭开了关于这个世界运行的最基本的规律和法则，但是在某些方面仍然存在有待发掘的部分。
作为生命体的人类，为什么不能无限制地存活和生长在这个星球？为何我们最多只能活到120岁而不是1000岁？为何几乎所有公司都只能生存数年，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也无法逃避的命运？我们能否预测各家公司的大致生存周期？
生命体、城市、公司，乃至一切复杂万物，是否都存在相通的内在生长逻辑？制约生命与死亡、城市化的扩张及公司寿命的决定性因素究竟是什么？人类能否通过融会生物学、物理学、社会学、经济学等跨学科知识，揭开复杂万物背后的简单法则？
享誉全球的复杂性科学研究中心圣塔菲研究所前所长杰弗里·韦斯特经过反复试验和求证，终于找到解构复杂世界的简单逻辑——规模法则。在韦斯特眼中，“规模”成为衡量世间万物的不变标准，利用规模法则，复杂世界变得可量化、可预测、清晰明了且极度统一。规模法则阐明了从生命体到城市、从经济体到公司的生长与衰败都离不开自身规模的制约，并与其规模呈一定比例关系，遵守统一的公式。这一算法框架不仅为人类思考未知世界提供了难得的简单法则，而且能解答不同生命体的生长极限之谜，找到推动经济实现可持续发展、公司从初创到卓越的生长曲线。
《规模：复杂世界的简单规则》一书是韦斯特的智慧结晶，它将帮助我们重新思考生命，认识自身，了解生活与工作，并让我们明白这样一个道理：复杂世界其实充满简单的逻辑，只要逃脱思维框架，打破学科限制，你就会重新看清周遭的一切。
到底什么是规模法则？它在哪些领域能发挥效用？韦斯特告诉我们，规模法则主要是研究规模缩放和规模可缩放性，即事物如何随着规模的变化而发生变化，以及它们所遵守的基本法则和原则。全书最根本的思想，就是世间万事万物通常都不能按照简单的线性比例缩放。规模决定了生物体的能量汲取能力、力量和寿命；规模决定了城市的产出、基础设施和发展前景；规模也能决定一家公司的命运。
韦斯特的规模法则可以归纳成一个统一的框架。不管是生物体、城市还是公司，其运作系统都有一定的规模，需要汲取一定的能量，同时也要消耗一些能量。
想要让系统发展壮大，汲取的能量必须大于消耗的能量。这本书研究的主旨，就是汲取和消耗的能量与规模之间的关系。要了解二者的关系，首先要明白两个关键概念——超线性关系和亚线性关系。
先来看一个公式：Y∝XK，这个公式贯穿本书始终，物理学家称之为 “标度律”，意思是说，Y与X的k次方成正比。其中作为幂指数的k，决定了整个系统的性质。即：
如果k=1，就是线性关系；
如果k>1，就是超线性关系；
如果k<1，就是亚线性关系。
例如，面积是与长度的平方成正比的，体积是与长度的立方成正比的，据此可以推导出，面积与体积的2/3次方成正比，k=2/3。对生物体来说，其重量与体积成正比，而力量与面积成正比，也就是说，一个生物体的力量是与它体重的2/3次方成正比。
认识了上面的基础公式和说明，可以帮助我们继续深入领略规模法则在生物体、城市和公司中的体现。
生物学里有个概念叫做基础代谢率，意思是维持一个生命体所需的最低能量消耗。比如，一个人一天除了吃饭外什么都不做，把能量消耗降到最低，那么他维持生命需要摄入的食物热量大概是2000卡路里，这就是人的基础代谢率。这个能耗相当低，也就相当于一只90瓦的电灯泡。
生物学家考察了不同大小的各种生物，发现他们的基础代谢率基本只和体重相关。对这件事做系统研究的第一人是生理学家马克斯·克莱伯，他在1932年就发现，生物的基础代谢率与体重的3/4次方成正比。
后人又陆续调查了各种生物的基礎代谢率，从最小的单细胞生物和细菌，到最大的大象和鲸，体重横跨27个数量级。也就是说，其中最大的生物的体重是最小生物体重的1027次方倍。结果它们都满足这个k=3/4的标度律。大象的体重是老鼠的1万倍，而大象的基础代谢率只有老鼠的1000倍。说白了，就是体重轻的动物吃很多东西但是不长肉，体重重的动物的单位体重能耗反而更少。
后来，生物学家又发现了好几十个类似的标度律，比如，脑容量与体重的3/4次方成正比——体重越大，脑容量越大，但是体重长得比脑容量快；心率与体重的-1/4次方成正比——体重越重，心率越慢；寿命与体重的1/4次方成正比——体重越重，寿命越长……总而言之，就是一切皆由体重决定的。
一棵树不能按照比例越长越高、越长越粗，以至于无限生长下去。因为树的体积和重量是与树的尺寸的立方成正比的。由于同样的材料只能支撑同样的压强，所以树的支撑力量是由树的横截面积决定的，即与树的尺寸的平方成正比。如果树的高度增长至原来的10倍，那么它的体积和重量将会增长至原来的1000倍，而它的力量只会增长至原来的100倍。也就是说，它要用100倍的力量去承担1000倍的重量，它的负担更重了。如果这样一直生长下去，早晚会有一个时刻，树将无法承担自身的重量。
所以，生命体不能按照相同比例持续放大。一般特别重的生物，腿就必须与其身体不成比例的特别粗壮才行。
生物获取的能量中，一部分被用于长得更高、更大，另一部分则被用来维护现有的身体。不同动物的体重千差万别，但是单个细胞的大小都差不多。生成一个新细胞和维护一个旧细胞要耗费的能量是固定的。所谓体重大小，无非就是细胞个数的多少。
作为生命体的人类，为什么不能无限制地存活和生长在这个星球？为何我们最多只能活到120岁而不是1000岁？为何几乎所有公司都只能生存数年，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也无法逃避的命运？我们能否预测各家公司的大致生存周期？
生命体、城市、公司，乃至一切复杂万物，是否都存在相通的内在生长逻辑？制约生命与死亡、城市化的扩张及公司寿命的决定性因素究竟是什么？人类能否通过融会生物学、物理学、社会学、经济学等跨学科知识，揭开复杂万物背后的简单法则？
享誉全球的复杂性科学研究中心圣塔菲研究所前所长杰弗里·韦斯特经过反复试验和求证，终于找到解构复杂世界的简单逻辑——规模法则。在韦斯特眼中，“规模”成为衡量世间万物的不变标准，利用规模法则，复杂世界变得可量化、可预测、清晰明了且极度统一。规模法则阐明了从生命体到城市、从经济体到公司的生长与衰败都离不开自身规模的制约，并与其规模呈一定比例关系，遵守统一的公式。这一算法框架不仅为人类思考未知世界提供了难得的简单法则，而且能解答不同生命体的生长极限之谜，找到推动经济实现可持续发展、公司从初创到卓越的生长曲线。
《规模：复杂世界的简单规则》一书是韦斯特的智慧结晶，它将帮助我们重新思考生命，认识自身，了解生活与工作，并让我们明白这样一个道理：复杂世界其实充满简单的逻辑，只要逃脱思维框架，打破学科限制，你就会重新看清周遭的一切。
初识规模法则
到底什么是规模法则？它在哪些领域能发挥效用？韦斯特告诉我们，规模法则主要是研究规模缩放和规模可缩放性，即事物如何随着规模的变化而发生变化，以及它们所遵守的基本法则和原则。全书最根本的思想，就是世间万事万物通常都不能按照简单的线性比例缩放。规模决定了生物体的能量汲取能力、力量和寿命；规模决定了城市的产出、基础设施和发展前景；规模也能决定一家公司的命运。
韦斯特的规模法则可以归纳成一个统一的框架。不管是生物体、城市还是公司，其运作系统都有一定的规模，需要汲取一定的能量，同时也要消耗一些能量。
想要让系统发展壮大，汲取的能量必须大于消耗的能量。这本书研究的主旨，就是汲取和消耗的能量与规模之间的关系。要了解二者的关系，首先要明白两个关键概念——超线性关系和亚线性关系。
先来看一个公式：Y∝XK，这个公式贯穿本书始终，物理学家称之为 “标度律”，意思是说，Y与X的k次方成正比。其中作为幂指数的k，决定了整个系统的性质。即：
如果k=1，就是线性关系；
如果k>1，就是超线性关系；
如果k<1，就是亚线性关系。
例如，面积是与长度的平方成正比的，体积是与长度的立方成正比的，据此可以推导出，面积与体积的2/3次方成正比，k=2/3。对生物体来说，其重量与体积成正比，而力量与面积成正比，也就是说，一个生物体的力量是与它体重的2/3次方成正比。
认识了上面的基础公式和说明，可以帮助我们继续深入领略规模法则在生物体、城市和公司中的体现。
规模法则之于自然生命体
生物学里有个概念叫做基础代谢率，意思是维持一个生命体所需的最低能量消耗。比如，一个人一天除了吃饭外什么都不做，把能量消耗降到最低，那么他维持生命需要摄入的食物热量大概是2000卡路里，这就是人的基础代谢率。这个能耗相当低，也就相当于一只90瓦的电灯泡。
生物学家考察了不同大小的各种生物，发现他们的基础代谢率基本只和体重相关。对这件事做系统研究的第一人是生理学家马克斯·克莱伯，他在1932年就发现，生物的基础代谢率与体重的3/4次方成正比。
后人又陆续调查了各种生物的基礎代谢率，从最小的单细胞生物和细菌，到最大的大象和鲸，体重横跨27个数量级。也就是说，其中最大的生物的体重是最小生物体重的1027次方倍。结果它们都满足这个k=3/4的标度律。大象的体重是老鼠的1万倍，而大象的基础代谢率只有老鼠的1000倍。说白了，就是体重轻的动物吃很多东西但是不长肉，体重重的动物的单位体重能耗反而更少。
后来，生物学家又发现了好几十个类似的标度律，比如，脑容量与体重的3/4次方成正比——体重越大，脑容量越大，但是体重长得比脑容量快；心率与体重的-1/4次方成正比——体重越重，心率越慢；寿命与体重的1/4次方成正比——体重越重，寿命越长……总而言之，就是一切皆由体重决定的。
一棵树不能按照比例越长越高、越长越粗，以至于无限生长下去。因为树的体积和重量是与树的尺寸的立方成正比的。由于同样的材料只能支撑同样的压强，所以树的支撑力量是由树的横截面积决定的，即与树的尺寸的平方成正比。如果树的高度增长至原来的10倍，那么它的体积和重量将会增长至原来的1000倍，而它的力量只会增长至原来的100倍。也就是说，它要用100倍的力量去承担1000倍的重量，它的负担更重了。如果这样一直生长下去，早晚会有一个时刻，树将无法承担自身的重量。
所以，生命体不能按照相同比例持续放大。一般特别重的生物，腿就必须与其身体不成比例的特别粗壮才行。
生物获取的能量中，一部分被用于长得更高、更大，另一部分则被用来维护现有的身体。不同动物的体重千差万别，但是单个细胞的大小都差不多。生成一个新细胞和维护一个旧细胞要耗费的能量是固定的。所谓体重大小，无非就是细胞个数的多少。