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La formula che spiega le città

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Geofrey West non pranza

mai. Secondo il suo medico,

la causa della sonnolenza

e della leggera

nausea che avverte

sempre dopo i pasti è

una lieve allergia ai prodotti alimentari.

Quando lavora, cioè quando studia qualche

equazione che ha scritto su un foglio o guarda

il deserto dalla inestra del suo uicio nel

New Mexico, va avanti solo a tè nero e noccioline.

La barba lunga e i capelli grigi e arrufati

gli danno un’aria trasandata. È chiaro

che considera le banalità della vita quotidiana,

come farsi la barba, fastidiose perdite

di tempo che lo distraggono da problemi

molto più seri. West, che è un isico teorico

sempre in cerca di leggi fondamentali, paragona

il suo lavoro a quello di Keplero, Galilei

e Newton. “Ho sempre desiderato scoprire

le leggi che governano l’universo”,

dice. “È già incredibile che esistano. Ed è

ancora più sorprendente che noi esseri

umani siamo in grado di trovarle”.

Ma oggi West, un signore di settant’anni

cresciuto nel sudovest dell’Inghilterra, non

cerca più di risolvere i misteri dell’universo.

Ha lavorato per anni all’università di Stanford

e al Los Alamos national laboratory,

ma ha deciso di lasciare questo settore della

ricerca nel 1993, quando il congresso degli

Stati Uniti ha annullato il inanziamento a

un superacceleratore di particelle a magneti

superconduttori che avrebbe dovuto sorgere

in Texas. West non era ancora pronto

ad andare in pensione e alla ine ha scelto di

dedicarsi alle città. “Passiamo un sacco di

tempo a pensare ai dettagli delle città come

i ristoranti, i musei e il clima”, dice West.

“Ma io sentivo che c’era qualcosa di più, che

ogni città era governata da una serie di leggi

nascoste”.

La crescita della popolazione urbana è

un grande tema di attualità in tutto il mondo,

dalle città-fabbrica del sud della Cina

alle tentacolari favelas di Rio de Janeiro. Per

la prima volta nella storia la maggior parte

degli esseri umani vive nelle aree urbane. E

il ritmo dell’urbanizzazione sta aumentando,

perché molte persone continuano a lasciare

le campagne. West voleva cominciare

da zero, studiare le città come se non

fossero mai state studiate prima. Era stanco

delle teorie urbanistiche, voleva inventare

una nuova scienza. Questo signiicava cercare

prima di tutto di raccogliere il maggior

numero possibile di informazioni sulle città.

Insieme a un gruppo di ricercatori che

comprendeva anche Luis Bettencourt, un

altro scienziato che aveva abbandonato la

isica convenzionale, West ha cominciato a

setacciare biblioteche e siti web governativi

alla ricerca di dati signiicativi.

Il team ha esaminato un’enorme quantità

di variabili, dal numero totale di cavi

elettrici posati a Francoforte sul Meno a

quello di laureati di Boise, nello stato americano

dell’Idaho. I ricercatori hanno raccolto

dati anche sui distributori di benzina e

sui redditi, sulle epidemie d’inluenza e sui

tassi di omicidio, sul numero di bar e sulla

velocità dei pedoni.

 

Dopo due anni di ricerche, Bettencourt

e West hanno scoperto che tutte queste variabili

potevano essere descritte da un paio

di semplici equazioni. Conoscendo, per

esempio, la popolazione di un’area metropolitana

in un certo paese, è possibile stimare

con un’accuratezza dell’85 per cento il

suo reddito medio e le dimensioni del sistema

fognario. “Abbiamo trovato le costanti

che descrivono le città”, spiega West. “Posso

fare previsioni precise sul numero di reati

e sulla supericie occupata dalle strade in

una città giapponese di duecentomila abitanti

senza sapere niente di questa città,

neanche dove si trova né qual è la sua storia.

Ogni città è uguale alle altre”.

È strano pensare alle metropoli in termini

così astratti. Di solito descriviamo le

città come luoghi con caratteristiche uniche

dal punto di vista storico e geograico.

Eppure, West ripete che questi fatti sono

dettagli, aneddoti interessanti che non

spiegano molto. Secondo lui, il solo modo

per capire le città è conoscere la loro struttura

profonda, trovare un modello che ne

spieghi il funzionamento, in modo da prevedere

se sono destinate a svilupparsi o a

morire.

West sostiene di aver capito come funzionano

le città. Nel 1997 ha pubblicato uno

degli studi più discussi e allo stesso tempo

più inluenti della biologia moderna. L’ultima

riga dell’articolo, apparso sulla rivista

Science, riassume il senso dell’intera ricerca:

West e i suoi colleghi sostenevano di

avere risolto “il problema di fondo della diversità

biologica”, dimostrando che le caratteristiche

vitali di tutti gli animali – la

frequenza cardiaca, le dimensioni, il fabbisogno

calorico – sono collegate tra loro. Le

equazioni matematiche scritte da West e

dai suoi colleghi sono inluenzate dalle scoperte

del biologo Max Kleiber. All’inizio

degli anni trenta, quando lavorava al dipartimento

di zootecnia dell’università della

California a Davis, Kleiber notò che le diferenze

tra le varie specie del regno animale

potevano essere descritte da un semplice

rapporto matematico, secondo il quale il

tasso metabolico di una creatura vivente è

uguale alla sua massa elevata alla potenza

di tre quarti. Questo principio aveva implicazioni

importanti, perché dimostrava che

le specie più grandi hanno bisogno di meno

energia per ogni chilo di peso rispetto a

quelle più piccole. Per esempio, pur essendo

diecimila volte più grande di un porcellino

d’India, un elefante ha bisogno di una

quantità di energia solo mille volte più grande.

In seguito altri scienziati hanno scoperto

più di settanta leggi di questo tipo, deinite

dalle cosiddette equazioni “sublineari”.

Non importa che aspetto abbia l’animale,

dove viva o come si sia evoluto, queste leggi

sono quasi sempre valide.

Struttura interna

Traducendo questi schemi biologici in matematica,

West e i suoi colleghi sono stati in

grado di confermare le leggi di Kleiber. E

nel 2002, quando lo scienziato ha cominciato

a pensare seriamente alle città, la possibilità

di applicarle ai centri urbani gli è

sembrata ovvia: una metropoli è come un

grande organismo deinito dalla sua struttura

interna. Dopo aver analizzato la prima

serie di dati, West e i suoi collaboratori si

sono convinti che le città somigliano agli

elefanti. Tutti gli indicatori del “metabolismo”

urbano, come il numero di stazioni di

servizio o la supericie complessiva delle

strade, dimostrano che quando le dimensioni

di una città raddoppiano, l’aumento di

risorse necessario è solo dell’85 per cento.

Alcune implicazioni di questa semplice

osservazione possono essere sorprendenti.

Sembra, per esempio, che le città moderne

siano i veri centri della sostenibilità. Secondo

i dati raccolti dai ricercatori, le persone

che vivono in luoghi densamente popolati

hanno bisogno di meno riscaldamento nei

mesi invernali e in generale di meno chilometri

di asfalto a testa. Ma la città non è fru

56 Internazionale 897 | 13 maggio 2011

Scienza

gale come un elefante. Le equazioni biologiche,

quindi, non spiegano del tutto la

crescita delle aree urbane. Come dice West,

“nessuno si trasferisce a New York per risparmiare

sulla bolletta del gas”.

Perché allora sopportiamo tutti i disagi

della città? Le scuole che non funzionano,

gli appartamenti troppo cari e gli ingorghi

del traico? Secondo i ricercatori, preferiamo

le città perché facilitano i rapporti umani,

perché le persone concentrate in pochi

chilometri quadrati si scambiano più facilmente

idee e collaborano tra di loro. “Se

chiedete a qualcuno perché si è trasferito in

città, vi darà quasi sempre le stesse motivazioni”,

dice West. “Lo ha fatto per trovare

lavoro, per seguire gli amici o per essere al

centro della scena sociale. È per questo che

paghiamo un aitto più caro. In città si va

per le persone, non per le infrastrutture”.

West cita le ricerche di Jane Jacobs,

un’attivista morta nel 2006, che ha scritto

Vita e morte delle grandi città. Saggio sulle

metropoli americane (Einaudi 2009). Jacobs

sosteneva la necessità di difendere i piccoli

quartieri, come il Greenwich Village di New

York e il North End di Boston. Il valore di

queste aree urbane, diceva, è che facilitano

la libera circolazione di informazioni tra i

cittadini. Nel suo saggio Jacobs faceva

l’esempio della strada del Village dove abitava

e paragonava i suoi afollati marciapiedi

a un “balletto” spontaneo, eseguito da

persone di origine ed estrazione diversa.

Gli urbanisti avevano sempre considerato

ineiciente questo tipo di quartieri, mentre

Jacobs era convinta che certi scambi casuali

erano essenziali.

Parametri economici

La sida di Bettencourt e West era trovare

un modo per quantiicare le interazioni urbane.

Come al solito, i due ricercatori sono

partiti dalle statistiche. Secondo i dati, ogni

volta che le dimensioni di una città raddoppiano,

tutti i parametri economici – dalle

spese per costruire le case alla quantità di

depositi bancari – aumentano di circa il 15

per cento a persona. Non ha importanza

quant’è grande la città, la legge è sempre la

stessa.

Mentre Jacobs aveva solo ipotizzato

l’importanza delle interazioni urbane, West

sostiene di aver trovato una “conferma

scientiica” alle sue congetture. “I dati dimostrano

chiaramente quello che Jacobs

era stata così intelligente da prevedere”,

spiega. “Quando si trovano tutte insieme,

le persone diventano molto più produttive”.

Negli ultimi anni, tuttavia, molte città statunitensi

ad alto tasso di crescita, come

Phoenix, hanno seguito un modello completamente

diverso. Questi centri urbani

hanno sacriicato gli spazi pubblici alle villette

monofamiliari destinate ai lavoratori.

West e Bettencourt hanno osservato che le

opere a basso costo nelle periferie danno

risultati deludenti in diversi indicatori urbani.

Negli ultimi quarant’anni, per esempio,

Phoenix ha registrato livelli di reddito e

innovazione sotto la media. “Queste centri

urbani”, dice West, “hanno avuto livelli di

crescita notevoli ma allo stesso tempo insostenibili”.

Secondo i ricercatori, è inevitabile. West

e Bettencourt hanno analizzato le variabili

negative della vita nelle città, come la criminalità

e le malattie, scoprendo che anche

in questo caso si può applicare la stessa

equazione matematica. Se le dimensioni di

una città raddoppiano, i reati violenti, il

traico e i casi di aids pro capite aumentano

solo del 15 per cento. “Questo signiica”, dice

Bettencourt, “che la crescita economica

non è possibile senza un aumento contemporaneo

delle cose che non ci piacciono.

Quando la popolazione raddoppia, tutto

quello che è legato alle reti sociali aumenta

nella stessa percentuale”. West e Bettencourt

deiniscono questo fenomeno “incremento

superlineare”, un modo elaborato

per descrivere l’aumento di produttività

delle persone che vivono nelle grandi città.

“Quando noi esseri umani abbiamo cominciato

a vivere nei centri urbani, abbiamo

fatto qualcosa di assolutamente nuovo

nella storia”, aggiunge West. “Ci

siamo allontanati dalle equazioni

della biologia, che sono sublineari.

Tutti gli altri esseri viventi diventano

più lenti quando le loro

dimensioni aumentano. Con le

città succede il contrario: man mano che

crescono, tutto accelera. Non c’è un modello

equivalente in natura. Sarebbe come scoprire

che un elefante è in proporzione più

veloce di un topo”.

Naturalmente, c’è un buon motivo per

cui gli animali rallentano quando le loro dimensioni

aumentano: per spostare tutta

quella massa ci vuole energia. E dato che

l’elefante deve mangiare di più per procurarsela,

non si può permettere di correre

come un roditore. Ma la crescita superlineare

delle città non comporta queste restrizioni.

Anzi, le equazioni urbane fanno prevedere

un mondo che consuma sempre più

risorse man mano che l’espansione delle

città favorisce la crescita dell’economia.

West illustra questo punto traducendo

la vita degli esseri umani in watt. “Un essere

umano a riposo ha una potenza

di 90 watt”, dice. “È la potenza

che serve per starsene sdraiati.

Un cacciatoreraccoglitore

dell’Amazzonia, invece, ha bisogno

di 250 watt, perché deve andare

continuamente in cerca di cibo. Quanta

potenza richiede uno stile di vita medio?

Se sommiamo tutte le calorie di cui abbiamo

bisogno e l’energia necessaria per far

funzionare il nostro computer e l’aria condizionata,

arriviamo a una potenza di undicimila

watt. Ora proviamo a chiederci: ‘Che

tipo di animale ha bisogno di undicimila

watt per vivere?’. Scopriremo che abbiamo

creato uno stile di vita che consuma più

energia di una balena azzurra, il più grande

animale che sia mai esistito. È per questo

che il nostro stile di vita è insostenibile. Il

pianeta non può sostenere sette miliardi di

balene azzurre. Non sappiamo neanche se

può permettersene trecento milioni”.

Limitatezza delle risorse

West vede la storia umana come un continuo

conlitto tra la tendenza all’espansione

e la penuria di risorse, tra la crescita resa

possibile dalle città e la limitatezza delle

materie prime che la frena. “L’unico momento

in cui le equazioni superlineari si

fermano è quando esauriamo qualcosa di

cui abbiamo bisogno”, dice West. “A quel

punto la crescita rallenta. E se non si verifica

nessun altro cambiamento, prima o poi il

sistema crolla”.

Come possiamo evitare che succeda?

Con le innovazioni. Quando una risorsa si

esaurisce, siamo costretti a sfruttarne una

nuova, se non altro per mantenere la nostra

crescita superlineare. Ma la soluzione è solo

temporanea, perché ogni innovazione

prima o poi provoca l’esaurimento di altre

risorse. Dopo aver esaurito le foreste, siamo

passati al petrolio. Quando avremo inito le

nostre riserve di combustibili fossili, cominceremo

a costruire macchine elettriche,

almeno fino a quando non avremo

esaurito il litio.

E dal momento che il nostro stile di vita

è ormai insostenibilmente costoso, ogni

nuova risorsa si esaurisce più in fretta. Questo

signiica che il ciclo dell’innovazione

deve accelerare continuamente e che ogni

nuova scoperta ci aiuta per un periodo più

breve. Il risultato è che le città intensiicano

non solo il ritmo della vita, ma anche la velocità

con cui cambia. “È come essere su un

tapis roulant che va sempre più veloce”, dice

West. “Un tempo le grandi rivoluzioni si

veriicavano a distanza di migliaia di anni.

Ma è bastato un secolo per passare dalla

macchina a vapore al motore a combustione

interna. Ora c’è una grande innovazione

ogni quindici anni. Per la prima volta nella

storia una persona può vivere più di una rivoluzione.

E tutto questo lo dobbiamo alle

città. Quando abbiamo cominciato a inurbarci,

siamo saliti su quel tapis roulant. Abbiamo

rinunciato alla stabilità per avere la

crescita. E la crescita richiede continui

cambiamenti”.

Ascoltando le parole di West sulle città è

facile dimenticare che le sue afermazioni

categoriche nascono da pure e semplici correlazioni

matematiche e che i suoi dati statistici

lasciano solo intravedere una spiegazione.

Bettencourt e West ammettono che

le equazioni sono imperfette, ma sono sicuri

che il loro lavoro sia comunque un primo

passo. “Le leggi sul moto dei pianeti scoperte

da Keplero non erano perfette”, dice

West. “Ma costituirono la base per quelle di

Newton”.

West è convinto che la sua teoria di base,

quella delle equazioni superlineari e sublineari,

resterà comunque valida. Anzi, è così

soddisfatto della sua ricerca sulle città che

di recente lui e Bettencourt hanno cominciato

a prendere in esame un altro soggetto:

le grandi aziende. A prima vista, le città e le

aziende si somigliano molto. Sono entrambe

grandi agglomerati di persone che interagiscono

tra di loro in uno spazio isico ben

deinito. Dispongono di infrastrutture e capitale

umano: il sindaco è una specie di amministratore

delegato della città.

Ma diferiscono almeno per un aspetto

fondamentale: le città non muoiono quasi

mai, mentre le aziende sono estremamente

effimere. Dopo aver consultato i dati di

23mila società quotate in borsa, i due studiosi

hanno scoperto che la produttività

aziendale, diversamente da quella urbana,

è totalmente sublineare. Se il numero dei

dipendenti aumenta, la quota di proitti pro

capite diminuisce.

Secondo West, la precarietà delle aziende

aiuta a capire qual è la vera forza delle

metropoli. A diferenza delle imprese, che

sono governate dall’alto da un gruppo di

persone ben pagate, le città sono luoghi indisciplinati,

che sfuggono ai desideri dei

politici e degli amministratori. “Le città sono

ingestibili ed è proprio questo che le rende

così vive”, dice West. “Sono solo una

massa confusa di persone, che vanno a

sbattere le une contro le altre e al massimo

hanno in comune un paio di idee. È la loro

estrema libertà che le mantiene vive”. u bt

L’AUTORE

Jonah Lehrer è uno scrittore e giornalista

statunitense che si occupa di psicologia e

neuroscienze. In Italia ha pubblicato Come

decidiamo (Codice 2009).

Fonte: Internazionale