城市是一个典型的耗散系统

普里戈金(I.Prigogino)认为,一个远离平衡态的开放系统,在与外界不断地交换物质和能量并达到一定阈值时,就有可能从原来的散乱无序状态,跃变为一种时空或功能上有序的状态,这种非平衡状态下形成的新的有序结构,必须继续交换物质能量才能够维持,这就是所谓的“耗散结构”。依据上述标准,城市无疑是一个典型的耗散结构。一座城市就是一个不断演化发展的自组织系统,每天从城市外部输入物质、能量和信息,如劳动力、燃料、工业原料等,同时也不断地输出人才、产品和废料,从而保证城市稳定有序的运行下去。城市是一个典型的远离平衡态的开放系统,且在城市发展演化的过程中还存在各种偶然的、随机的、不确定的因素,从而构成城市系统随机涨落,如城市人口的升降、经济的波动等;加之城市系统中大量存在的非线性作用机制,因此具有形成自组织的条件。
1、城市系统的开放性
作为自然-经济-社会复合系统的城市,是一个非常复杂的系统,确切的说是一个对外开放的复杂巨系统。普里戈金也曾以城市为例来阐述开放系统。城市是自然、社会和人工环境的关联系统,城市与外界的自然环境和社会环境之间存在着物质、能量、人员等方面的交流。城市作为一个开放的系统,其生成、发展都是建立在同外界或一定区域联系的基础上的,是一定区域内能量、物质、信息的聚集和积淀,是人类社会生活中人口、权力、文化、财富等在地球表面聚集的节点。城市系统每时每刻都与所处的自然环境、社会环境发生着千丝万缕的联系。当城市外部的能量、物质、信息不停地输入城市,并与城市内部的能量、物质、信息不停的交互作用,进而生成新的物质、能量、信息,并向城市环境输出和福射。城市越大,需要与外界交换的物质、能量、信息就越多,其聚集和辐射能力也就越强,这种交换量的大小是城市生命力强弱和竞争力大小的重要标志之一。
2、城市系统的非平衡性
城市系统的非平衡性特征主要体现在构成城市系统的各个要素之间的非加和关系,体现在各个要素之间的相干性作用,其宏观表现是城市自身以及城市与周边环境充满生机与活力,城市中各种流动性要素能够自由且顺畅流动,城市与环境之间保持着物质、能量和信息的有效流动与交换。对城市系统来说,如果城市及其与外界之间是一个均匀、单一的平衡状态,那么城市的任何有序结构都将会被破坏,从而呈现一片“死寂”的景象。换言之,城市要获得动态的健康发展,就必须打破僵死的平衡,使得城市系统处于远离平衡的非平衡态。城市能够得到健康有序的发展很大程度上在于城市系统具有非平衡性。对此,耗散结构理论认为非平衡是有序之源。
3、城市系统的非线性作用
系统具备耗散结构的另一个重要条件就是系统内部还具有复杂的非线性相互作用。对城市系统而言,城市系统内部各种要素之间的相互作用,既存在着正反馈的倍增效应,也存在着限制增长的饱和效应,即负反馈。比如城市人口与企业彼此之间的相互刺激和共同增长就是正反馈。随着企业规模的扩大,招收劳动力的增多,使得大量的外来人口不断涌入城市,导致城市人口的增加;而在城市人口增多后,对城市产品和服务的需求量又会随着增加,从而刺激城市经济的发展。造成城市是一个复杂系统的重要原因就在于城市系统中非线性作用的存在。在城市系统中,各构成要素之间的非线性作用,若能促进城市的良性循环,发挥协同效应,就会使城市走向有序;反之,若这种非线性作用促进恶性循环,破坏协作、稳定,就会使城市倒退到无序或混舌 。