哈佛大学语言学家乔治·齐夫(George Zipf)在整理自然语言的数据库时,发现某一单词出现的频率与其在频率表里名次的常数次幂成反比,也就是说极少数的单词会被经常使用,而绝大多数单词很少被提及,这种20/80法则在很多领域都被逐步发现,这种幂律分布被称为“齐夫定律”(Zipf’s Law)。在城市经济学中,齐夫定律体现为人口规模最大的城市是第二大城市的两倍,是第三大城市的三倍,以此类推。
从主要经济体2017年的城市人口规模来看,齐夫定律普遍存在。美国纽约有851万人,大约是洛杉矶(397.6万人)的2倍,芝加哥(271.6万人)的3倍。日本东京市区有863万人,约2倍于横滨(370万人),3倍于大阪(271.7万人)。德国柏林约有350万人,恰好2倍于汉堡(175.4万人),约3倍于慕尼黑(130万人)。中等经济体量的巴西、俄罗斯、韩国等,人口分布也同样基本符合齐夫定律,甚至首位城市人口更多。巴西最大城市圣保罗有1 067万人,大约2倍于里约热内卢(597万人)。俄罗斯首都莫斯科有1 415万人,近3倍于圣彼得堡(513万人)。韩国的首尔有1 050万人,大约是第二大城市釜山(353万人)的3倍。
著名跨学科研究组织圣塔菲研究所所长、物理学家韦斯特从万物互联的复杂性系统论证了齐夫定律普遍存在的成因。动物、植物、生态系统、公司、城市,这些网络化组织相互联系,不断进化,使得规模总是带来指数式的变化。齐夫定律在大城市的集聚效应,背后的机理反映在更低成本的基础设施,更高频的连接带来更高效的产出上。哈佛大学经济学教授格莱泽批评《瓦尔登湖》的作者梭罗是一个环境破坏者(梭罗一次野炊就烧毁了300英亩的森林),事实上居住在郊区别墅比居住在市区公寓的用电量要多88%。同时,在人工智能高科技的时代,城市中更多面对面的人际交流,多元文化的碰撞无疑使得创新、创意更加重要。
目前中国的人口分布现状,与齐夫定律的描述存在一定的偏差,2017年常住人口最多的几个城市分别为上海(2418万人)、北京(2 171万人)、广州(1 490万人)、深圳(1 302万人)。这主要有两个原因,一是目前中国的城市化率刚刚超过50%,国际经验认为在城市化率30%到50%期间,大量农村人口涌向城市,城市人口会普遍性增加;在城市化超过50%后,人口将向一二线城市加快集聚。中国的人口分布在近十多年的确呈明显的头部集聚效应,2004—2016年超大型城市(人口1 000万以上)增加了两个,特大城市(人口500万到1 000万)增加46个,而中型城市(人口100万到300万)却减少93个。第二个原因是中国总人口规模过大,总量接近14亿之多的巨大人口,如果只集中在某一个城市,将会超出资源环境承载极限,而以特大城市为核心的城市群,更有可能成为中国城市分布的齐夫定律。以上海、北京、广州和深圳为核心,已经形成的三大核心城市群中,长三角城市群常住人口约1.5亿人,京津冀约1.1亿人,珠三角约0.8亿人。
格莱泽说:“城市是人类最伟大的发明与最美好的希望,城市是最健康、最绿色、最富裕、最宜居的地方。”未来,以北上广深为核心的城市群,人口还会继续增加。在城市规模方面,学者针对不同国家城市规模的历史数据进行研究,得出理论成果,包括齐夫定律在内的三项法则,即首位城市法则、位序——规模法则和齐夫定律。其中,首位城市法则是指一个国家有一个非常巨大的城市,除该城市以外的其他城市在规模上都会小于该城市,通过这个城市的规模和总的城镇人口之比,得到首位度,或者通过该城市与其他二三线城市人口之比,可以分析该国城市化水平和城镇体系发展差异。在中国,明清时期的北京可以一定程度上称为首位城市。与之相对应的还有首位级城市,通俗来讲,首位级城市即是我们大众俗称的一线城市。在我国,北京、上海、广州、深圳都可以称得上首位级城市。位序——规模法则与齐夫定律相类似,解释为在城市体系中,城市规模与位序之间存在关系,城市规模分布与齐夫法则的理想规模相类似,也就是上文中举的美国城市、日本城市的相关例子。基于齐夫法则,对我国城市规模分布进行分析,结果显示我国的齐夫系数约为0.82。研究表明,人口增加或GDP增长时,城市首位度升高。在我国,城市化仍在发展的进程中,我国的城市规模分布也并未达到齐夫法则的理想规模,处于首位城市和位序规模之间的过渡状态。而使城市规模分布更加均衡,则要在工业化水平、交通运输水平或外资利用水平等方面有所提升。