Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №193, октябрь 2019
Журнал №71, сентябрь–октябрь 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Жизнь планеты

Города на нашей планете растут по тем же законам, что и галактики

Евгения Береснева
27 января 2015
/upload/iblock/c11/c11a7b1dfe69e15535419ecafbdc35f4.jpg
Астрофизики Генри Лин и Абрахам Лоеб из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) доказали сходный характер роста городов и изменения галактик во Вселенной.
Города меняются вслед за изменениями плотности населения так же, как галактики формировались из плотного вещества ранней Вселенной, считают ученые. Математический закон, лежащий в основе и того, и другого процесса они описали в статье, опубликованной на сайте arxiv.org. Плотность и пространственное распределение городов по планете удивительным образом предсказывает эмпирический закон, называемый законом Ципфа. Эта математическая закономерность была сформулирована американским лингвистом Джорджем Ципфом для описания распределения частоты слов естественного языка. Он доказал, что если все слова языка расположить на шкале по частоте их использования от большего к меньшему, частота слова в списке окажется приблизительно обратно пропорциональной его порядковому номеру или рангу. То есть второе по частоту используемости слово встречается примерно в два раза реже первого, третье – уже в три раза реже и так далее. Тому же математическому закону подчиняется и развитие городов. Если расположить города на одной шкале в порядке убывания их населения, окажется, что порядковый номер города в этом списке будет обратно пропорционален численности его населения. Если в самом большой городе страны живет 8 млн человек, то во втором по численности будет примерно в два раза меньше и так далее. Почему этот закон работает именно так, а не иначе никто объяснить не мог. Лин и Лоеб же начали с того, что создали математическую модель того, как плотность населения Земли распределяется в плоском Евклидовом пространстве (кривизну земной поверхности они игнорировали, доказав ее незначительное влияние на распределение). Именно таким образом астрономы математически моделируют, как эволюционируют галактики, исходя из изначального состояния плотности материи ранней Вселенной. Этот отработанный десятилетиями механизм моделирования ученые теперь приложили к новому материалу – росту городов вследствие изменения плотности населения. «Мы рассматриваем плотность населения как фундаментальную величину, считая, что города появляются тогда, когда плотность превышает критический порог», - поясняют ученые в статье. Созданную модель они протестировали на соответствие известным данным о плотности населения. И теоретически выстроенная система очень близко повторила ту, что имеет место в реальном мире. Они подсчитали число городов с населением выше определенного порога и показали с использованием своей математической модели, что это число также относится к количеству жителей города, как уже ранее было показано в законе Ципфа. Таким образом, модель, используемая для анализа и предсказания развития галактик, подходит и для работы с другими данными, как в данном случае – с анализом развития городов. Работа ученых, на самом деле, имеет очень важные следствия. Используя эту единую математическую модель, можно будет, например, предсказывать распространение эпидемий по планете.