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瑞士科学家马克斯·克莱伯（Max Kleiber）从小就成了拷问传统和规则的小怪才。20世纪初期，克莱伯在苏黎世大学读本科，白天他在街头行走时的着装让人们大为惊叹。通常他只穿着凉鞋，衣领大开，这种装扮在正式场合是较为少见的。克莱伯在瑞士军队中服役时，无意中发现自己的长官们将情报出卖给德国军方，而瑞士官方早已公开表态在第一次世界大战中保持中立。这种情况让他非常惊恐，于是，在下一次征集令传到时，他悄悄地躲了起来。最终，他因此获刑几个月。几经辗转，当克莱伯终于在农业科学领域里一展抱负时，他早已对苏黎世社会中的种种规则与限制忍无可忍了。在之后的几十年里，无数的反传统人士和反战运动者们都效仿克莱伯的着装法，仅穿一双凉鞋就在大街上大步行走。后来，克莱伯搬到了加利福尼亚居住。
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加利福尼亚大学戴维斯分校地处沃野千里的美国中央谷（Central Valley）中心区域。在该分校区的农业学院里，克莱伯在事业上取得了初步成就。起初，他的研究对象是牛，主要测量动物体重与其新陈代谢速度之间的关系，以及有机体燃烧能量的速度。测定新陈代谢率对养牛业有重要的意义，因为该数据能帮助牛农们合理地估算出牛群需要的食物量，同时，估算出在屠宰这些牛后，最终能产出多少牛肉。克莱伯刚到戴维斯分校不久，在研究中就发现了一条奇特的规律。为了验证这条神奇的数字规律的适用范围，克莱伯将研究对象扩展到牛以外的各种不同生物，包括老鼠、鸽子、狗，甚至是人。
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科学家和一些热爱动物的人们很早之前就发现了这样一种情况：生物体的体积越大，它的生命进程就越慢。比如，苍蝇的生命短则数小时，长则几天，但大象却可以生存半个世纪之久。鸟类和其他体积小的哺乳动物，其心脏传输血液的速度非常快，是长颈鹿和蓝鲸的数倍。但生物体的体积与其生命长短之间的关系却并非是线性的。比如，马的体重可能是兔子的500倍，但马的脉搏速度却并非兔子的1/500。克莱伯在戴维斯实验室中做了大量的测量，最终发现在这种标度现象中，隐藏着一条不变的数学关系——克莱伯定律（Kleiber’s Law）。如果将所测得的质量数据和新陈代谢率画到对数坐标中，将得到一条由低点往高点延伸的完美的直线——从位于低端的老鼠和鸽子到位于高端的公牛和长颈鹿。
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在物理学家们的研究中，经常会发现一些美丽的方程式。但生物学研究的现象却要复杂和混乱得多，要得出完美的数学定律是极其困难的。随着克莱伯和他的研究团队们所研究物种的数量的增加，这条定律也更加清晰：生物体的新陈代谢率与其体重的1/4次幂呈反比。算法可简单表示为：（1）先将1 000进行开平方根运算，运算结果约为31。（2）再将31进行开平方根运算，运算结果约为5.5。比如，奶牛的体重大约为土拨鼠的1 000倍，那么一般情况下，奶牛的生命比土拨鼠长5.5倍，而土拨鼠的心率却比奶牛快5.5倍。科学作家乔治·约翰逊（George Johnson）曾指出，克莱伯发现的定律中有一“可爱”之处，即不同物种之间的心跳数差异有一定的稳定性，较大体积的动物则需要更长的时间来耗尽其心跳总数。
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在克莱伯发现这条定律后的几十年里，人们发现这一定律对细菌类微生物体和细胞的新陈代谢率也适用。人们甚至发现连植物的生长也遵循克莱伯定律。生命个体需要寻找适当的分配能量的方式，克莱伯定律就是这些生命个体发展过程中共同“遵守”的一条规律。
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几年前，理论物理学家杰弗里·韦斯特（Geoffrey West）决定考察克莱伯发现的这条定律是否适用于人类最伟大的创造之一，即人类修建的超级有机体城市。城市的发展会不会引起其“生命的新陈代谢率”降低？大都市的“生命系统”里是否存在一些发展规律？杰弗里·韦斯特在一家颇具传奇色彩的研究所担任总负责人，这家研究所就是后来著名的圣塔菲研究所（Santa Fe Institute）。韦斯特召集了一些来自不同国家的研究人员和咨询人员，共同组建了一个团队，在世界各地的城市里收集数据，了解各种相关信息，包括犯罪率、家庭用电量情况、新发明的数量、汽油的消耗情况等。
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最后，当韦斯特的团队在对所获数据进行分析时，发现克莱伯定律也适用于城市的能源和交通增长。这个发现证实了韦斯特之前的猜测，令他露出欣慰的笑容。能量在生物体体内消耗的速度遵照一定的规律，这条规律也同样支配城市“生命系统”内的各个部件，比如，加油站的数量、汽油消耗情况、公路的宽窄、电缆的长度等。从能量消耗的情况来看，如果把大象比作一只“放大”的老鼠，那么城市就是一头“放大”的大象。
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在韦斯特团队的研究结果中，有一些数据并不遵照克莱伯定律，这一点最令人震惊。在他们取得的海量城市调查数据库中，还发现了另一条能量消耗的规律。根据这个团队取得的数据，各种与创造性相关的活动，包括专利发明、研发预算、“高创新性”的职业、发明创造等，都遵循另一条幂指数定律。唯一的不同之处在于，创新能力的幂指数大于1。如果一座城市比另一座大9倍，那么这座城市的创意能量则不是高出9倍，而是要高出16倍；而如果一座国际大都市的规模是一个小镇的50倍时，它的创意能量则约是小镇的130倍。
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克莱伯定律表明，当生命体的体积增大时，它的代谢率会降低。但根据韦斯特的新发现，人造城市的发展与生命体的生长模式之间有一个重大的不同之处。当城市的规模增大时，城市内会快速地诞生更多新的创意。这种现象被称为“超线性标度”（superlinear scaling）。根据超线性标度，如果城市的规模大小与其所具备的创造力能量呈直线增长比例关系，那么在更大的城市中，则更容易找到更多的专利和发明，但每个城市里的人均专利与发明数量则是大体相等的。韦斯特发现的这一规律较克莱伯的新发现更加引人深思：尽管在大都市里，噪音不断，人群拥挤，令人分心的干扰无数，然而如果这里居住着500万人，这个城市的创造力则是一个人口数量为10万人的小镇的3倍。
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简·雅各布斯（Jane Jacobs）在韦斯特发现这条定律的50年前，就曾在书中写道：“大城市并非只是一个放大版的小镇。”韦斯特的幂指数定律给这种说法提供了新的数学依据。人们开始思考这样一个问题，大城市的环境中独具了一种什么特点，使它可以让其中的居民比小镇居民创造出更多的新事物呢？
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10/10规则
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1954年1月1日，美国全国广播公司（NBC）完成了世界上第一次彩色电视节目转播。转播内容是为时一个小时的玫瑰花车游行，转播范围包括美国境内的22个城市。对于当时有幸观看到这一节目的人来说，在一个小小的屏幕上，不停闪动着的多彩画面极具魔力。《纽约时报》曾评论转播节目的画面为“色度与色调的彩色整合”。而《泰晤士报》的评论是：“在这样的小小屏幕上集中显现如此丰富的色彩与画面，哪怕对于‘静物’画法了如指掌的天才画家来说，也是一个极难完成的‘高难度’动作。而如果要连续地播放这样的图片，那对于普通人来说，简单是‘天方夜谭’的魔法。”但美中不足的是，那次的玫瑰花车游行转播，并非真正意义上的电视节目转播，因为该节目当时只能在美国无线电公司（RCA）陈列室里的原型电视上才可以看到。直到20世纪60年代，彩色电视节目转播才成为主流，演变为每天黄金节目时段的主角。在电视节目的转播中出现彩色画面的尝试之后，节目录制与转播的常规标准却在此后长期维持不变。直到20世纪70年代，由于录像机和有线电视的发明，电视节目转播的机制与方案才开始进入多元化的新发展阶段。但转播节目的画面却长期不变，依旧是传统的黑白电视画面。
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当时间的指针转到20世纪80年代中期时，很多传媒界与技术领域的高层管理者，以及一些有远见卓识的政治家们共同认识到了一个亟需改变的现状，即应当尽快改变与提高电视转播节目的画面质量。自此，大量的宣传与演讲相继涌现，各个发展委员会组建起来，各种实验性的原始模型也研制出来了。这种情况一直维持到1996年7月23日，地处北卡罗来纳州罗利市（Raleigh）的哥伦比亚广播公司（CBS）分公司，才第一次成功实现了真正意义上面向公众的彩色电视节目转播，信息转播模式为高清电视（HDTV）。这次尝试也和之前的玫瑰花车游行的连续镜头一样，一般的观众并没有可以收看该节目的电视设备，也不能随意观看这种“彩色魔法”式的节目。[1]从1999年起，多家广播公司开始转播高清电视节目信息，但这种信号转播模式要5年后才成为主流。后来，尽管在2009年12月，美国联邦通信委员会（FCC）明文规定，所有电视节目转播站都必须停止转播旧式的模拟电视节目，但当时仍有10%的美国家庭还在继续观看黑白电视节目。
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我们生活在一个科技日新月异的时代，新的典范不断地涌现，而且两个不同典范之间的间隔时间也越来越短。这种快速的增长与变化不仅反映在如雨后春笋般不断推出的新产品上，还反映在人们对这些新产品的接受程度上。人们总是急于将新产品以最快的速度投入使用，随着新产品发展的浪潮不断向前涌进，我们大部分人也跟着它的脚步变成了熟练的冲浪者。一旦有新产品推出，我们就涉水前进，希望能在第一时间一试新奇。但高清电视的发展故事告诉我们，这种加速现象并非普适法则。如果测量一个新的创意发展到其成品被大众主流接受的时间，我们会发现：高清电视的发展速度与40年前的彩色电视发展速度是大体一致的。彩色电视前后一共耗时10年才取得大众的认可，而20年后，高清电视成功取得大众的认可也花了近10年的时间。
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实际上，如果从整体上来看20世纪的科技发展情况，其中最重要的大众—— 一对多式的交际平台的发展模式，也和彩色电视以及数字高清电视的发展模式大同小异，这一点十分神奇。我们把这神奇的一致性称为“10/10规则”。根据这条规则，一项新的发明若要建成平台，需要10年；若要在所建平台上推广并取得主流大众的认可，又需要再花去10年的时间。频率可调节的收音机，即我们现在见到的调幅广播（AM Radio），其技术标准是在20世纪初逐步成形的。第一座商用调幅广播的机站在1920年开始进行节目转播，但直到20世纪20年代末期，收音机才成为每个家庭的必备品之一；索尼公司于1969年就开始研发第一台适用于消费者的录像机，但7年后世界上才出现了索尼公司生产的第一款盒式录像机（Betamax）。盒式录像机直到20世纪80年代中期才发展成美国家庭的普及家用电器。而据统计数据显示，直到2006年，DVD播放器才最终取代盒式录像机在美国家庭中的地位，那时距第一台DVD投入使用已经9年了。手机、个人计算机、全球定位系统（GPS）等各种新发明都经历了相似的时间跨度，才能从一项新发明发展成为一项普通应用。
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我们来看看另一项新发明的故事。
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查德·赫利（Chad Hurley）、陈士骏（Steve Chen）和乔伊德·卡里姆（Jawed Karim）是在线支付网站PayPal前任雇员。2005年初，他们认为网页的发展已经具备了充分条件，可以在网页处理视频与声音文件方面作出新的更新。当然，视频文件的处理并非是网页与生俱来的功能。网页在15年前才开始成为学术研究人员用以共享超文本文件的一个研究平台。但随着时间的推移，视频剪辑文件慢慢地在网页上寻找到了自己的生存之道。这归功于最新出现的各种视频文件标准，如Quick-Time、Flash、Windows Media等。但要在网页上自由地上传和分享自己的视频文件，对于普通人来说，仍是一件极具挑战性的事。在这种情况下，赫利、陈士骏和卡里姆共同筹集了大约1 000万美元的风险投资基金，雇用了约24名员工，利用现有资源开始研制一种新的数据平台。这种平台可以为网络用户提供服务，轻松上传和下载视频软件，克服了之前网页上的一些不足之处，并最终创办了一个可供网民上传、观看及分享短片的网站YouTube。这彻底地改变了视频文件在网上分享的传输模式。在YouTube创建16个月后，每天通过这个网站涌入网络的视频文件高达3 000万个。两年后，YouTube成为访问人数最多的网站之一，排名在前10位。在赫利、陈士骏和卡里姆想到创办这个网站之前，视频文件在网上的地位与电影的字幕相差无几。网页最初只是用于处理文本文件的平台，只在偶有需要时会上传一些图片。最终因为YouTube，网页上的视频文件得到大众化的普及。
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现在我们来做一下比较，看看高清电视和YouTube这两个创意是如何在各自的领域内改变了基本的运作规则的。从旧式的模拟电视发展到高清电视，这种改变只是在程度上改变，而非在本质上改变。比如，电视的像素增加了，画面更逼真，色彩更鲜艳，然而大众观看旧式模拟电视的方式与他们观看高清电视一样，总是先选择一个喜欢的频道，然后观看节目。而与之不同的是，YouTube彻底改变了媒体平台的运行规则。首先，YouTube使得在网上观看视频成为了一个大众普及现象。其次，通过YouTube，网络用户可以不用局限于静坐观看节目——就像观看电视节目一样无法互动。YouTube的用户还可以上传自己的视频，推荐别人的视频，给视频打分，并就某一视频在网上发起讨论。只需要按几个键，就可以轻松地复制别人的YouTube视频，并让它挂在自己的YouTube主页上。YouTube的技术使普通的视频爱好者可以快速、高效地编辑自己的私人电视网络，并将世界各地的视频剪辑进行拼接，打造个性化的YouTube节目。
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有人会说，YouTube作为一种软件，其本身比硬件，如手机和电视，具有更大的变通性。但在20世纪90年代中期，网页的发展应用取得了主流大众的认可之前，软件的发展也遵从同一条“10/10规则”，即我们之前提到的、20世纪的其他技术进展都遵循的那条规则。比如，图形用户界面的出现可以追溯到1968年，当时掌握了领先技术的科学家道格·恩格尔巴特（Doug Engelbart）提出该界面的原形样本。在20世纪70年代，该界面的多个组成部件，像我们现在普通使用的电脑桌面，都由施乐帕克研究中心（Xerox PARC）进行研发。直到1981年，第一个提供图形用户界面的商品才以Xerox Star工作站的面貌出厂。到了1984年，由于麦金塔电脑（Macintosh）的投入使用，图形用户界面才得到了大众化的应用，并取得了主流地位。但直到1990年，Windows 3.0系统的推出，才让图形用户界面成为行业的标准，这时距Xerox Star上市已经整整10年了。同样的发展模式也适用于各种软件的研究与发展过程，比如，文字处理软件、电子制表软件、电子邮件客户端。它们的组成单位都是比特（二进制信息单位bit），而非原子。它们都从一个新创意成功地发展为大众使用的一样普通产品，而且其发展模式与高清电视的发展模式完全一样。
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衡量创新的方法有很多，但就技术本身而言，最基本的准绳之一应当是这项新技术可以帮助人们实现某种功能。在其他各项条件均等的前提下，一项产品如果允许使用者同时完成两项不同的工作，那么它的创新程度一定是另一项只能允许完成单一工作的产品的两倍。从这种意义上讲，YouTube的创新度是HDTV的两倍，尽管HDTV的技术复杂度更高。有了YouTube，用户可以更加高效地在网络上发布和分享视频文件，并进行打分，发起相关讨论和观看视频。HDTV则让用户观看到更高像素的节目画面。尽管集合各种创新的思维，YouTube也花了近两年的时间才成为主流应用。可以猜测网页环境中具备某种特有的“特点”，因而赫利、陈士骏和卡里姆提出的创意才能以极快的速度在全球得到推广。他们的这条创意的发展也遵循“10/10规则”，但却将它突破为“1/1规则”。
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创新模式与“长焦距视角”
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本书将介绍利于创新产生的环境特点。有些环境对创新思想具有压制作用，而另一些环境则较易滋生各种创新。城市与网络一直是推动创新产生的发动机，因为一些复杂的历史与现实原因，这两个环境对于好创意的产生、传播与推广都极其有利。当然，这两个环境也有自己的先天不足，绝对称不上完美，比如，大城市里的高犯罪率、网络上的垃圾邮件。但根据相关记载，在城市与网络中，各种创新都层出不穷，这一点无可否认。[2]同样，达尔文日记中的那些珊瑚礁就像“无数的微型建筑师”，搭建了一个生态创新可以百花齐放的有利环境。如果我们要找出好创意的来源，就应当在一定的环境里来思考这个问题。达尔文提出的新思想改变了我们对世界的看法，虽然这种思想是在他的大脑里形成的，但我们发现这一思想的形成离不开各种相关的环境与思维部件，包括一条船、一座群岛、一个笔记本、一座图书馆、一片珊瑚礁等。我们的思想对我们居住的环境进行描述，同时，我们居住的环境也对我们的思想产生一种反作用。本书讨论的焦点之一，是关于一系列不断重复出现的创新发明的共有特点和发展模式。这类创新发明一般都只在一些非常利于其发生的“肥沃”土壤环境里才能出现。我将这些特点与模式进行了归纳与精细化，一共分为7种，每一种都将在书中用一章进行讲述。如果我们能从根本上领会这7大特点与模式，并在我们养成新的工作习惯、打造新的办公环境，以及设计新的软件工具时，都能尽量地加以应用，那么我们将能更好地汲取非凡的创新思考能力。[3]
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事实证明，书中提到的这些模式已经有不短的历史了，其古老的程度甚至超过通常会与创新相关的一些体制或系统。这种模式的发展史是相当丰富多彩的，因为它不仅和人类的发明创新相关，比如国际大都市或互联网，而对于创新的扩展补充和利用，在自然历史的进程中也并不少见。珊瑚礁有时被大众称作“大海之城”。同时，本书中的很多讨论都建立在这一比喻之上。因此，对“大海之城”的比喻我们应当这样来理解：在那些营养物质并不丰富的水域里，珊瑚礁生态系统中的创新是非常多的，原因就在于这个生态系统和我们的人造城市有一些本质性的共通之处。根据复杂理论（complexity theory）的观点，这些发明与创新的模式是分形（fractal）的，即当我们放大或缩小比例进行观察时，这些模式会以一种可辨认的形态呈现出来，不管是分子、神经元、像素，还是人行道都会再现同一种模式。无论你研究的对象是以碳为基础的生命体（carbon-based life）的原始创新，还是网络上大量涌现的、新的软件工具，这些相同的发展模式都会不断地再现。生物在发挥创造力时，往往会偏向某些反复出现的模式；那些模式有些是突然出现或自行组织的，有些是人为刻意精心营造的。
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认为不同领域的经验具备相通性并且可以互换利用，这一观点稍显突兀。但实际上，我们不断地在生物学与文化之间进行相同概念的借喻，并且不以为奇。比如，“竞争”这一术语通常是与创新相关的，但当说到竞争模式对于以下三种情况具备关键的决定意义时，即在市场的争夺中，在一群精子与卵子的相互运动中，在生物为了争得有限能源而进行生态战时，人们并非只是利用了这一术语的比喻意义。因为“竞争”这个词语的意义非常广泛（或者说比较深广），既可以用来描述企业公司，又可以用来讲述精子的运动。这种相同的原则对于我在书中总结出的7种创新发展模式也同样适用。
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在不同的创意环境与尺度之间进行转换并非是在玩一项智力游戏。据科学研究发现，将事物置于不同的环境进行比较，有利于我们获得对该事物的正确认识。当我们回答这样一个问题时：“为什么网络环境具有如此强大的创新潜力？”我们顺理成章地会想到网络的创立背景、工作空间、相关的组织机构，以及人们用以创立网络的信息。但事实证明，要理解和回答这一问题，应当从生态环境的创新模式中寻找对比，比如达尔文的珊瑚礁生态系统，或者我们大脑的结构。人类并没有相关理论用于指导如何具备更高的创新能力，或者解释为什么热带雨林能够催生如此种类丰富的生态多样性。我们实际上需要的是一个完整的理论，用来解释各种创新系统之间的一些共性。为什么珊瑚礁能成为这样一座生态创新引擎？为什么城市具有广阔的思想创新历史？为什么达尔文能想出他同时代的人都错过的一项重大发现？对于每一种具体的情况，我们都可以给出一部分正确答案。同理，对于每一种创新的尺度，也一样能找到一些不完整的答案，这些答案可能是珊瑚礁的生态发展历史，城市生活相关的社会学或科学家的成长传记。但本书的观点是，对于以上三种情况都适用的、更加有趣的答案是存在的。而且如果从这样一种分形的、跨学科的角度来分析问题，新的解题视角也会进入人们的视野。从不同的思维尺度来观察思想的火花，将比从单一尺度进行研究，更加容易发现一些有价值的发展模式。
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