شهرها جایی نشسته‌اند که سربالایی کمترین هزینه را دارد

بالا رفتن از شیب انرژی می‌خواهد، و در شهر این هزینه هرگز تمام نمی‌شود: هر بار که مسیری استفاده شود، برای هر کسی که از آن می‌گذرد، دوباره پرداخت می‌شود. مسیرهایی با طول مشابه می‌توانند مقادیر بسیار متفاوتی از این هزینه را در بر داشته باشند. فدریکو بلیساردی (Federico Bellisardi) و خوزه راماسکو (José Ramasco) در مؤسسهٔ IFISC (CSIC-UIB) در پالما د مایورکا، همراه با انریکه کانو سونیِن (Enrique Cano Suñén) از دانشگاه ساراگوسا و آنا روئیس-وارونا (Ana Ruiz-Varona) از دانشگاه سان خورخه، پرسشی ساده در این باره مطرح کردند. آیا یک شهر واقعی برای رفت‌وآمد انرژی کمتری لازم دارد تا همان شهر اگر به شکل دیگری روی همان زمین قرار می‌گرفت؟

جابه‌جا کردن یک شهر روی چشم‌انداز خودش

گروه برای هر شهر سه جزء ساخت. سفرها: جریان‌های مبدأ–مقصد میان خانه‌هایی به ابعاد حدود یک کیلومتر، استنباط‌شده از داده‌های دارای موقعیت جغرافیایی توییتر/ایکس از 2015 تا 2022؛ تنها کاربرانی نگه داشته شدند که دست‌کم دو ماه در شهر حضور داشتند تا جابه‌جایی‌های روزمره ثبت شود. خیابان‌ها: شبکهٔ راه‌ها از OpenStreetMap. زمین: ارتفاع از مأموریت توپوگرافی راداری شاتل ناسا (Shuttle Radar Topography Mission)، با تفکیک حدود 90 متر.

هر سفر کوتاه‌ترین مسیر را در سه بُعد دنبال می‌کند و انرژی‌اش دو بخش دارد: یکی متناسب با مسافت و دیگری برای هر متر سربالایی — سرازیری‌ها هزینهٔ سربالایی‌ها را جبران نمی‌کنند. مقاله آن را چنین می‌نویسد:

W = λL + mg ∫ max(0, dh/dℓ) dℓ

با مقادیر معمول یک خودروی شخصی (λ = 585 ژول بر متر، جرم 1,200 کیلوگرم) که برای همهٔ نسخه‌های یک شهر یکسان نگه داشته می‌شوند.

سپس آزمایش می‌آید. شبکهٔ خیابان‌ها با گام‌های 250 متری تا 2.5 کیلومتر در هر جهت لغزانده، 1 تا 40 درجه چرخانده و 2 تا 20٪ کشیده می‌شود، در حالی که سفرها همان می‌مانند. هر نسخه‌ای که خیابانی را در دریا، دریاچه یا بیرون از دادهٔ ارتفاعی بیندازد کنار گذاشته می‌شود. انرژی برای هر نسخه دوباره محاسبه می‌شود.

مادرید در کف منحنی

سربالایی متمرکز است: حدود 10٪ قطعه‌های خیابان بیش از 60٪ کل کار سربالایی را بر دوش دارند، در امتداد راهروهایی که شیب تند و ترافیک سنگین به هم می‌رسند. برای همین است که جابه‌جایی‌های کوچک این‌قدر اهمیت دارند: شبکه را اندکی بلغزانید تا بسیاری از سفرها روی چند راهروی پرشیب بیفتند یا از آن‌ها رها شوند.

در مادرید و سانتیاگوی شیلی، هر لغزش و هر چرخشِ آزموده‌شده انرژی کل را بالا می‌برد؛ شهر واقعی در کمینه نشسته است. در سانتیاگو بلندترین کوه‌ها در شرق و شمال‌اند و بردن شهر به آن سو بیشترین هزینه را دارد.

مادرید: انرژی کل سفر وقتی شبکهٔ خیابان‌ها در راستای شمال–جنوب یا شرق–غرب لغزانده، چرخانده یا کشیده شود. ستارهٔ قرمز، یعنی شهر واقعی، هر بار در پایین‌ترین نقطه است. — شکل 4a، Bellisardi و همکاران (2026)، arXiv:2610.21558.

26 از 30

از 56 شهر، 26 شهر کنار دریا، دریاچه یا لبهٔ داده‌ها قرار دارند — شیکاگو و دریاچه‌اش، توکیو و خلیجش — بنابراین بیشتر گزینه‌های جایگزینشان رد شد و مقایسه تنها جزئی است. در میان 30 شهر باقی‌مانده، چیدمان واقعی در 26 شهر کم‌انرژی‌ترینِ نسخه‌های آزموده‌شده است. در شش مورد از این‌ها، گزینه‌های اندکی باقی ماندند (فقط یکی برای بانکوک، برلین، مانیل و سیدنی)، بنابراین نویسندگان از خوانندگان می‌خواهند وزن آن‌ها را متناسب بسنجند.

در چهار شهر، نسخه‌ای جابه‌جاشده بهتر عمل می‌کند، همیشه با کمتر از 3٪: بوگوتا (−2.5٪)، باندونگ (−2.4٪)، بوئنوس آیرس (−0.7٪) و بروکسل (−0.5٪).

جای بهتر بوگوتا زیر آب است

بوگوتا روی فلاتی مرتفع گسترده است که از شرق به کوه‌های پرشیب سِرّوس اورینتالس (Cerros Orientales)، یک منطقهٔ حفاظت‌شده، محدود می‌شود. آن را 750 متر به غرب، دور از جبههٔ کوه، بلغزانید تا 2.5٪ صرفه‌جویی کند. اما شهر پیش‌تر به سوی غرب تا رود بوگوتا رشد کرده است، که راهروی آن زمین‌های سیل‌خیز، احیای تالاب‌ها، سازه‌های مهار سیل و برنامه‌ریزی مشترک با شهرهای همسایهٔ کوتا، فونسا، موسکرا و سواچا را در خود دارد. بوگوتای «ارزان‌تر» جایی نیست که کسی بتواند در آن بسازد.

بوگوتا، اصلی (نارنجی) و 750 متر لغزانده به غرب (آبی)، و تغییر انرژی کل با جابه‌جا شدن شهر به سوی غرب. — شکل 6، Bellisardi و همکاران (2026)، arXiv:2610.21558.

استثناهای دیگر هم در مقاله داستان‌های مشابهی دارند: گزینهٔ جنوبی باندونگ به ارتفاعات آتشفشانیِ در معرض زمین‌لغزش نزدیک می‌شود؛ تفاوت بوئنوس آیرس روی دشتی تقریباً هموار، نزدیک به حد دقت روش است؛ گزینهٔ شمالی بروکسل به زیرساخت‌های راه‌آهن و صنعتی برمی‌خورد. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که شهرهای واقعی شاید همین حالا ارزان‌ترین زمینی را که عملاً در دسترس است اشغال کرده باشند.

25,000 ساکن تازه را کجا جای دهیم

این روش برای برنامه‌ریزی هم کار می‌کند. در بارسلون، گروه 25,000 ساکن را به یکی از پنج بلوک نامزد با مسافت‌های سفر مشابه افزود و سفرهایشان را با یک مدل گرانشی (gravity model) که با رفت‌وآمدهای کاری خود شهر واسنجی شده بود برآورد کرد. انرژی روزانهٔ اضافی از حدود 266 تا 322 گیگاژول متغیر بود. بخش سربالایی از بهترین محل (حدود 55 گیگاژول) تا بدترین (حدود 101 گیگاژول) تقریباً دو برابر شد و 46 گیگاژول از 56 گیگاژولِ فاصلهٔ آن دو را تشکیل می‌داد.

نویسندگان محتاط می‌مانند. نتیجهٔ آن‌ها با یک سازگاری متقابل و آهسته میان خیابان‌ها، سفرها و زمین همخوان است، اما چگونگی رشد شهرها را بازسازی نمی‌کنند. آن‌ها مجموعه‌ای محدود از جابه‌جایی‌ها را آزمودند، نه هر شهر ممکن را. داده‌ها از توییتر/ایکس می‌آیند، خودرو تنها شیوهٔ حمل‌ونقلِ مدل‌سازی‌شده است، ترافیک نادیده گرفته شده و به دلیل نبود دادهٔ جابه‌جایی قابل مقایسه، هیچ شهر آفریقایی را نمی‌شد گنجاند. با مرزهای اداری شهر به‌جای کل کلان‌شهر، این الگو تا حد زیادی ناپدید می‌شود — به استدلال آن‌ها، نشانه‌ای از اینکه این الگو به کل کلان‌شهر تعلق دارد.