העיר במספרים

"הדבר המדאיג הוא שלראשונה אנחנו רואים, בנוסחאות, לאן הצמיחה מביאה אותנו", אומר הפיזיקאי פרופ' ג'פרי ווסט (70), חבר ברשימת "האנשים המשפיעים בעולם" של המגזין "טיים" ואחד משני המייסדים של תחום מדעי חדש, "מתמטיקת ערים". "ערים הן דבר שמכוון לצמיחה עד אינסוף. אין לעיר גודל אידאלי. ככל שערים גדלות כך הן מתחזקות, ומהנוסחה שגילינו, כאשר עיר גדלה, הכלכלה בה גדלה עוד יותר, בערך ב־15%. המשך צמיחת הערים יביא לשעטה כלכלית שתביא אלינו מהפכות טכנולוגיות יותר ויותר תכופות, אבל גם צריכה הולכת וגדלה של משאבי הפלנטה הזאת, והזינוקים השיטתיים בקצב כילוי המשאבים לא טובים ליציבות שלנו. ייתכן שהצמיחה בעתיד תלמד אותנו לנצלם טוב יותר, אבל נכון לעכשיו אנחנו רואים לראשונה איך אנחנו מתקדמים לקראת שיא שלא בטוח שנצליח לעמוד בו".

המילים האלה נאמרות על רקע רגע קריטי בהיסטוריה. ב־2008 השתנה מאזן דמוגרפי בן יותר מ־150 אלף שנה: לראשונה, מספר החיים בעיר עלה על מספר הכפריים. העולם הפך לאורבני. נכון לסוף 2010, 51.3% מ־6.9 מיליארד תושבי הגלובוס חיים בערים. העיור המואץ מורגש ביתר שאת במדינות העולם השלישי באסיה ואפריקה, שבהן לפי הערכות שונות עתידות לצמוח עד 2015 יותר מ־20 ערים בנות יותר מ־20 מיליון תושבים כל אחת.

"והערים הן מה שיביא לאסיה את הצמיחה שהביאו במערב, רק הרבה יותר מהר", מוסיף ד"ר לואיש בטנקורט, שותפו של ווסט להובלת הצוות המצומצם שבעשור האחרון מפתח את מדע הערים המדויק הראשון.

ווסט ובטנקורט הם בהכשרתם פיזיקאים תיאורטיים. בעשורים האחרונים הם חוקרים מערכות ביולוגיות וחברתיות מורכבות ומנסים לתרגם אותן לנוסחאות פשוטות, בדיוק כפי שהפיזיקה הסבירה בנוסחאות את חוקי המכניקה ואת תנועת גרמי השמים. בשנת 2000 הם יצאו לחפש "כללי מכניקה" מדעיים בערים - נוסחאות שבעזרת נתונים מספריים יבשים, ובלא מידע רקע והקשרים היסטוריים, יוכלו לנתח את מצבן של ערים ולנבא את עתידן.

לשם כך הם ניתחו הררים של מידע מלשכות סטטיסטיקה בארצות הברית ובאירופה, אלמנכים היסטוריים ומפות גיאוגרפיות, והצליבו זה עם זה אלפי משתנים, ממספר בוגרי האוניברסיטאות החדשים בעיר ועד תוואי צינורות הביוב בה.

מנהטן, ניו יורק. העולם נהפך לאורבני צילום: shutterstock

חוק המספרים הענקיים

לפני כמה חודשים הם פרסמו במגזין המדעי המצוטט "נייצ'ר" את תוצאות המאמץ. התוצאה היא המאמר "תיאוריה אחידה של חיים אורבניים", שזכה בזמן קצר לאלפי תשובות, ציטוטים וויכוחים. המאמר מורכב מאוסף חישובים ותיאור התהליכים המחקריים הקפדניים שהובילו את ווסט ובטנקורט למסקנה שיש בסיס למדע עירוני, שערים משגשגות ונכשלות לפי נוסחאות, ושהבנת מדע הערים תאפשר לשנות את גורלן.

במאמר הציגו ווסט ובטנקורט גם את הממצאים המרכזיים הראשונים - המעטים והבסיסיים, הם שבים ומדגישים גם במאמר וגם בראיון - של המדע הזה.

"העיקרון שמצאנו הוא שגודלה של עיר וצפיפות האוכלוסין בה מכתיבים כמעט את כל שאר המשתנים", אומר ווסט. "אם תיתן לי את הנתונים היבשים על עיר, אז בלי להכירה אוכל לומר לך בוודאות של 90% כמה פטנטים נרשמים מקרב תושביה, מה שיעור הפשיעה בה, מה שיעור תחלואת האיידס בה, כמה תחנות דלק יש בה, ועוד משתנים. המספרים מראים למשל שבאופן מפתיע, ככל שעיר גדולה וצפופה יותר, כך היא ירוקה יותר והעלייה בזיהום פוחתת בה. מי שחיים בצפיפות צורכים פחות אנרגיה לחימום בחורף ופחות ק"מ של אספלט לנפש. קהילות קטנות נתפסות לעתים כירוקות יותר, בגלל קרבתן לטבע, אבל צריכת האנרגיה בהן גבוהה באופן חסר פרופורציות. תושב פרבר בניו יורק מייצר בשנה כ־6.4 טונות של גזי חממה יותר משמייצר תושב מנהטן. הנוסחה היא שכאשר עיר גדלה ב־100%, צריכת המשאבים בה גדלה רק בכ־85%".

עוד משתנה חשוב שנגזר מהגודל והצפיפות הוא רמת החיים בעיר, וקצב צמיחתה הכלכלית. לפי הממצאים שהוצגו ב"נייצ'ר", עיר שאוכלוסייתה תגדל ב־100% תעלה את עושרה ורמת החיים בה ב־15% נוספים. והדבר יתבטא בכל אומדן של הפעילות הכלכלית, מהוצאות על שיפוצים, דרך הפיקדונות בבנקים ועד לעלייה במספר בתי הקפה החדשים. "וזאת הסיבה שאנשים עוברים לערים", ווסט אומר. "קח אדם, תעביר אותו לעיר גדולה פי שניים מזו שהתגורר בה, והוא ירגיש לא רק הכפלה באפשרויות שלפניו וברמת החיים שלו, אלא גם את ה־15% הנוספים, למשל במשכורתו. הגודל לא רק מסייע לחסוך בניצול המשאבים, אלא הוא גם מאיץ את כל התהליכים. עיר שגדולה פי עשרה משכנתה תפיק פי 17 חברות חדשות ופטנטים רשומים. מטרופוליס שגדולה פי 50 מעיירה באזור שלה תהיה חדשנית ממנה פי 130. עוד תושבים יגיעו בשל כך, וכתוצאה מכך היא תתחזק עוד יותר. ערי ענק צפופות הן נוף העתיד, ועד לשלב מסוים זה יהיה עתיד טוב".

ניו יורק. דווקא עיר ממוצעת צילום: בלומברג

המדע שמעל למדעים

עד כה חקר הערים לא עמד בפני עצמו, ובוודאי לא כמדע מדויק. היסטוריונים ניסו להסביר איך עיר מסוימת עיצבה את אופי תושביה ואיך התושבים עיצבו אותה. פסיכולוגים בדקו איך החיים בעיר משפיעים על התפיסה ועל הקשרים החברתיים. כלכלנים דירגו ערים לפי ההכנסה הממוצעת לנפש בהם, בלי לנסות לבודד את הסיבה לכך שתושבי עיר אחת עשירים יותר מתושבי עיר אחרת. איש לא העלה על דעתו להתייחס לעיר כפי שמתייחסים לתופעת טבע או לצורת חיים.

ווסט ובטנקורט כאילו הוכשרו במיוחד למשימה הזאת. ווסט הוא פיזיקאי תיאורטי שהעביר את רוב הקריירה שלו במחקר של תחומים מורכבים שלא נבחנו בעבר. הוא שימש ראש מחלקת חקר החלקיקים במעבדה הלאומית האמריקאית בלוס אלמוס, מהמעבדות המדעיות הגדולות בעולם, שעוסקת בפיתוח נשק גרעיני, תכנון מחשבי־על, מציאת מקורות אנרגיה חלופיים וחקר החלל. בשנות התשעים עבר לתפקיד נשיא מכון סנטה פה, מרכז לחקר מערכות מורכבות שהוליד פריצות דרך בחקר האינטליגנציה המלאכותית, וכן אסכולה צעירה בחקר הכלכלה, "כלכלת מורכבויות", שמנסה לאחד ממצאים מתורת הכלכלה הקלאסית, התיאוריה המרקסיסטית והכלכלה ההתנהגותית, וליצור מהם מדע כלכלי אחד, מדויק ועקבי.

על הפיצוח הראשון של תעלומה מדעית מורכבת הוא חתם ב־1997, כשהצליח להסביר את אחת המערכות היותר מסתוריות בעולם הביולוגיה. במסגרת עבודתו בסנטה פה, ווסט הצליח להסביר לראשונה את "חוק קלייבר", שמעסיק את חוקרי מדעי החיים זה יותר מ־80 שנה. בשנות השלושים של המאה ה־20 הכימאי השוויצרי מקס קלייבר גילה שיצורים גדולים יותר הם חסכוניים יותר בצריכת האנרגיה שלהם, ולפי תבנית קבועה: צריכת האנרגיה של בעל חיים תהיה שווה למסתו בחזקת שלושה רבעים. חתול שגדול פי 100 מעכבר זקוק רק לפי 31 קלוריות ממה שהעכבר זקוק לו. פיל שגדול פי 10,000 משרקן זקוק רק לפי 1,000 קלוריות. והחוקיות חוזרת על עצמה בלי קשר לזן היצור וצורתו.

ג'פרי ווסט. "ככל שעיר גדולה וצפופה יותר, כך היא ירוקה יותר"

ווסט היה הראשון שגילה למה. במחקר השוואתי מקיף הוא מצא נוסחה שלפיה "חוק קלייבר" נגזר ממבני מערכות הדם של בעלי החיים, גודלן והסתעפותן - ושהוא המייעל את חילוף החומרים בגוף. הגילוי זכה לביקורות רבות בשל המקרים יוצאי הדופן הרבים בו, אך גם התבסס כפריצת דרך בחקירת חוק קלייבר, והוא שהכניס את ווסט לרשימת 100 האנשים המשפיעים בעולם של המגזין "טיים" ב־2006. "כישרונותיו של ווסט", כתב למגזין הפיזיקאי זוכה פרס נובל מארי גל־מאן, "הם בדיוק מה שנחוץ כדי לעודד את האסכולות המדעיות השונות להסתודד זו עם זו".

המעבר לחקירת ערים היה המשך טבעי בקריירה של ווסט, בעיקר אחרי שגילה שלערים "חוקי קלייבר" משלהן, שנשארים זהים בתקופות שונות ובמקומות שונים. הדמיון היה גדול במיוחד בעיקרון החסכוניות שגילה, שלפיו עיר תהיה יעילה יותר ככל שתגדל ה"מסה" שלה - אוכלוסיית העיר וצפיפותה. "פיזיקאים הם אנשים שמרותקים מהכללים הנסתרים שמאחורי כל התופעות בעולם, בין אם הן מכניות או אחרות", אמר ווסט באחרונה בראיון ל"ניו יורק טיימס", "עצם קיומם של כללים נסתרים כאלה הוא דבר מדהים, ועוד יותר מדהים לגלות אחד מהכללים האלה".

ווסט גם מצא שותף אידאלי למחקר. לואיש בטנקורט הוא בריטי תושב ארצות הברית, בעל תואר דוקטור בפיזיקה, שבשני העשורים האחרונים חיבר 50 מחקרים שמנסים למצוא הסבר מתמטי לתופעות כגון עלייתן של אופנות, לחבר נוסחאות שינבאו התפשטות של שמועות ושל מחלות כגון מגיפת שפעת העופות, ולכמת את האיכות של חוויית גלישה ברשת. "חקירת ערים משכה אותי במיוחד. אחד התחביבים שלי הוא לקנות באופן ספונטני כרטיס טיסה לאחת הערים בעולם, לנחות בה ולנסות להבין אותה, ואני אוהב לבדוק איך מערכות חברתיות צפופות פועלות בכל העולם לפי כללים שחוזרים על עצמם", הוא אומר ל"מוסף כלכליסט". "המחקר שלי עם ווסט איגד את שני הדברים האלה, שאני כל כך אוהב, והוא אחד הנושאים הכי רלבנטיים היום".

לעשות את תל אביב

"המחקר, כאמור, רק בצעדיו הראשונים, וכיום עדיין אין כלים להעריך את ההשפעה של כל פרט בכל עיר", אומר בטנקורט, "אבל עצם ההוכחה שגם מערכות מורכבות כמו ערים פועלות לפי סקאלות קבועות היא מה שהמדע הזה זקוק לו כדי להמשיך, ואת בסיס הסקאלה מצאנו בעיקרון של הזינוק הכלכלי וההתייעלות שמתחזקים ככל שהאוכלוסיה גדלה ומצטופפת.

"דרך אגב, כשאני מדבר על סקאלה, אני מתכוון לכך שהעיקרון עובד גם בכיוון ההפוך", ממשיך בטנקורט. "בפרברים השקטים של 'החלום האמריקאי' ההכנסה הממוצעת היתה ב־40 השנים האחרונות מתחת לממוצע במשק, וכך גם שיעור רישום הפטנטים החדשים. אם תביט דרך משקפיים כלכליים תראה שאזורי הפרברים באמריקה לא מתחזקים כלכלית. הצמיחה מתרחשת כשאנשים עוברים מהפרבר לעיר. ורואים את זה גם בלי המילים "פרבר" ו"עיר", ובלי שמות המקומות, רק מהנתונים הסטטיסטיים".

אני רוצה לתת לך נתונים על עיר בישראל. בשנים 2006–2003 אוכלוסייתה גדלה ב־11%, מ־363 אלף איש ל־403 אלף, השכר הממוצע בה זינק ב־22%, ל־2,100 דולר. אורך הכבישים עלה ב־14%, צריכת החשמל קפצה ב־18%, אבל צינורות הביוב התארכו רק ב־3%. זה לא הכי מתאים לנוסחאות שלכם.

מהלכה למעשה לעצור את דעיכת ערי אמריקה ווסט ובטנקורט גילו שכאשר עיר גדולה משגשגת או דועכת, אי אפשר לעצור את התהליך. עיר משגשגת תמשיך לשגשג, ועיר דועכת תמשיך לדעוך איתי להט, 5 תגובות לכתבה המלאה 

"נחוצים לי עוד פרטים על העיר הזאת, ומידע על ערים אחרות בישראל כדי שאבין את עקרונות היסוד במערכות האורבניות שלכם. אבל הניגוד בין הזינוק בכל הפרמטרים לבין הזחילה בצינורות הביוב נותן את הרושם שהעיר עברה בשנים האלה התעשרות מהירה ונהפכה לצפופה יותר, ככל הנראה באמצעות בנייה לגובה. העלייה יוצאת הדופן בצריכת החשמל לא נבעה מגידול בתעשייה, אלא מעלייה ברמת החיים ותוספת מכשירי חשמל, וכנראה מעלייה בהיקף השימוש במזגנים. מה שמפתיע כאן הוא שהכבישים מתארכים בכזה קצב. זה דבר שקורה היכן שהמתכננים מעדיפים לא להשקיע בתחבורה ציבורית ונוטים לצדד באינטרסים של השכבות העשירות יותר, ולצערי כאשר מזהים תהליך כזה הוא לרוב כבר בלתי הפיך. זה קרה בהרבה ערים בארצות הברית של שנות השבעים, וממשיך לקרות כאן, ואם זה המצב בעיר הזאת, זה יביא בטווח הארוך ליותר צפיפות, במובן הרע. איזו עיר זאת?".

תל אביב.

"אשמח לקבל עוד פרטים. יעניין אותנו לבדוק את ירושלים, בעיקר אם אפשר להשיג נתונים מעברה".

רחוב אבן גבירול בתל אביב. גילו מגמה של התעשרות מואצת צילום: מיכאל קרמר

משהו בנוסחאות שלכם קצת פשטני. מה עם העירייה? יוזמות קהילתיות? התרחשויות היסטוריות?

"אלה הדברים שעד כה קיבלו את מרב המשקל, אבל לא היתה שיטה אחידה לנתח אותם. אנחנו עובדים לאט ובשיטתיות. מדיניות עירונית, מרקם חברתי ופעולות יזומות הם כמובן בעלי משקל, והם גם יכולים לעזור להסביר ערים שאינן מתפקדות לפי המשוואה, למשל סן פרנסיסקו שעשירה ובטוחה הרבה יותר מהממוצע לנתוניה, או סן חוזה, שהובילה בפטנטים ויצירתיות עשורים לפני שנהפכה ל'בירת עמק הסיליקון'. אבל כרגע אנחנו עדיין צריכים לעבד את הנתונים האלה, ולבחון יוזמות עירוניות שיש תיעוד מסודר ובר מדידה של התכנון שלהן, הוצאתן לפועל ושביעות רצון התושבים מהן. בעתיד הקרוב אני מעריך שנוכל להבין מה גורם ליוזמה עירונית להשיג תוצאה זו או אחרת, וכך אפשר יהיה גם לשפר את תפקודיהן של ערים ולשחזר הצלחות של ערים באופן מדויק".

למה צפיפות האוכלוסין היא המשתנה החשוב?

"צמיחה נולדת מתוך עשייה אנושית, מאנשים שנפגשים ומניעים תהליך", אומר ווסט. "זה קורה כשאנשים גרים קרוב, עובדים במקום גדול, ונפגשים כל יום. הנתון של צפיפות האוכלוסין משקף זאת. ונתון הצמיחה שהראינו, של צמיחה נוספת של 15% כאשר האוכלוסייה מוכפלת, מתאים למתמטיקה של רשתות קשרים, שעוצמתן גדלה ככל שיש יותר היכרויות משותפות. יותר מפגשים עם אנשים מעלים את הסיכוי ליותר פעילות יצירתית ועסקית".

ברוקלין. ווסט: "ככל שמתקרבים למנהטן , ניצול המשאבים מתייעל" צילום: בלומברג

האם האינטרנט לא שינה את זה? הרי כבר אין "חיי קהילה" של ממש. אנשים מקיימים קשרים חבריים ועסקיים באמצעות טכנולוגיה. אולי בשנים האחרונות תפקיד הצפיפות פחת?

"בעבר באמת נראה לי הגיוני שהאינטרנט ישנה את כללי צמיחת הערים, אבל אני כבר לא בטוח. גם כיום, רוב היצירה המשמעותית בעולם עדיין מתחילה בהיכרות אישית. שכן בחדר המדרגות שמספר לך על משהו שמזניק תהליך, מפגש בבית קפה עם חבר שבסוף מתגלגל לרעיון עסקי, שיחה עם הורים בבית הספר של ילדך על המקום הנכון לבלות בו חופשה משפחתית. אני עדיין לא משוכנע שהאינטרנט מחליף את כל הדברים האלה, ואת הצורך החברתי שלנו במפגשי פנים. בינתיים, גם בנתונינו אין עדויות לכך שחדירת האינטרנט שינתה את הנוסחאות הבסיסיות לצמיחת ערים".

7 מיליארד לווייתנים

למשוואת צמיחת הערים של ווסט ובטנקורט יש גם צד שלילי: העלייה של 15% מעבר לכל 100% בצמיחה תקפה גם לשיעורי הפשיעה, התאונות והתחלואה. "מתכנני ערים צריכים להיות מודעים לכך, ולהשקיע מאמצים כדי שכל אחת מהערים תהיה 'היוצא מן הכלל' בהיבט הזה", אומר בטנקורט, ווסט מוסיף: "לערים קשה לשנות מגמה. זהו תהליך ארוך מאוד".

לואי בטנקורט. "בקרוב נוכל לדעת איזה יוזמות של העירייה יצליחו, ולמה"

אבל הבעיה הגדולה ביותר שגילו היא בהבדל בין חוקי הערים ל"חוק קלייבר" שבטבע: בטבע בעלי חיים אינם יכולים לגדול עד אינסוף. ערים יכולות, וככל שהן גדלות קצב צמיחתן מואץ, כמו פיל ענקי שמתנפח עד שיימלא את העולם. וגם ההתייעלות בצריכת המשאבים לא תשנה את העובדה שזו תגדל משמעותית. "תרגמנו את כל צריכת האנרגיה האנושית, מהקלוריות ועד כילוי משאבי הטבע, לוואטים חשמליים, וגילינו שצמיחת הערים שוברת את כל שיאי צריכת האנרגיה", אומר בטנקורט. "גוף אנושי ששרוי במנוחה תמידית צורך כ־90 ואט ביום. צייד בחברה שבטית ששורף קלוריות וצולה אוכל מעל מדורה צורך 250 ואט ביום. תושב עיר ממוצע צורך 11 אלף ואט ביום, כולל הפעלת הציוד שהוא חלק בלתי נפרד מחיינו. איזו חיה מוציאה כה הרבה אנרגיה? הדבר היחיד שמתקרב לזה הוא הלווייתן הכחול, ששוקל 180 טונות. והמשמעות היא שחיינו כיום פשוט אינם בני קיימא. כרגע אנחנו מתחזקים 3.5 מיליארד לווייתנים כחולים, וככל שתהליך העיור יואץ מספרם יגדל - וכך גם דרישות האנרגיה של כל אחד ואחד. העיר אמנם ירוקה מהכפר, אבל מנוע ההאצה הכלכלית שבה גובה מחיר שלא יהיה אפשרי לאורך זמן".

הפתרון לבעיות הערים, לפי ווסט ובטנקורט, עשוי להיות הערים עצמן. החדשנות הטכנולוגית לאורך ההיסטוריה גברה תמיד לפי הכלל של עלייה בשיעור הגידול בערים, ועוד קצת. העוד קצת הזה הוא שאחראי לפיתוח מנוע הקיטור, החשמל, האינטרנט, ואולי מקור האנרגיה הבא, החסכוני יותר והנקי יותר שישמש את בני האדם בשנים הבאות בערי הענק שייבנו. "חדשנות אינסופית היא הפתרון היחיד לצמיחה אינסופית", אומר ווסט. "ואנחנו נעבוד כדי לעזור לערים לספק את הסחורה".