احتكاك المسافة

يُعدّ مبدأ مقاومة المسافة أحد المبادئ الأساسية في الجغرافيا ، وينص على أن الحركة تنطوي على نوع من التكلفة ، سواءً كانت جهدًا بدنيًا أو طاقة أو وقتًا أو استهلاك موارد أخرى ، وأن هذه التكاليف تتناسب طرديًا مع المسافة المقطوعة. وبالتالي، تُشكّل هذه التكلفة مقاومةً للحركة، تُشابه (وإن لم تكن مرتبطةً بها ارتباطًا مباشرًا) تأثير الاحتكاك ضد الحركة في الميكانيكا الكلاسيكية . ^{[ 1 ]} ويُشكّل الميل اللاحق لتقليل المسافة وتكلفتها أساسًا لمجموعة واسعة من الأنماط الجغرافية، بدءًا من التكتلات الاقتصادية وصولًا إلى هجرة الحياة البرية ، فضلًا عن العديد من نظريات وتقنيات التحليل المكاني ، مثل قانون توبلر الأول في الجغرافيا ، وتوجيه الشبكات ، وتحليل تكلفة المسافة . وإلى حد كبير، تُعدّ مقاومة المسافة السبب الرئيسي لأهمية الجغرافيا في جوانب عديدة من العالم، على الرغم من أن أهميتها (وربما أهمية الجغرافيا نفسها) تتضاءل مع تطور تقنيات النقل والاتصالات. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

لا يُعرف من صاغ مصطلح "احتكاك المسافة" لأول مرة، لكن تأثير التكاليف المرتبطة بالمسافة على النشاط الجغرافي والأنماط الجغرافية كان عنصرًا أساسيًا في الجغرافيا الأكاديمية منذ بداياتها في القرن التاسع عشر. وقد أدرج نموذج فون ثونين للحالة المعزولة لاستخدام الأراضي في ضواحي المدن (1826)، والذي يُعد ربما أقدم نظرية جغرافية، تكلفة نقل المنتجات الزراعية المختلفة بشكل مباشر كأحد المحددات لمدى بُعد كل نوع من السلع عن المدينة بحيث يُمكن إنتاجه بشكل مربح. ^{[ 4 ]} كما كانت نظرية الموقع الصناعي لألفريد ويبر (1909) ونظرية المكان المركزي لوالتر كريستالر (1933) ^{[ 5 ]} بمثابة تحسينات أساسية للمساحة لتقليل تكاليف السفر.

بحلول عشرينيات القرن العشرين، بدأ علماء الاجتماع في دمج مبادئ الفيزياء (وتحديدًا بعض صياغاتها الرياضية)، مثل الجاذبية ، وتحديدًا قانون التربيع العكسي الوارد في قانون نيوتن للجاذبية الكونية . ^{[ 6 ]} وسرعان ما حدد الجغرافيون عددًا من الحالات التي يُظهر فيها التفاعل بين الأماكن، سواء أكان ذلك الهجرة بين المدن أو توزيع المساكن الراغبة في ارتياد متجر ما، هذا التضاؤل ​​في المسافة نظرًا لمزايا تقليل المسافة المقطوعة. وانتشرت نماذج الجاذبية وغيرها من نماذج تحسين المسافة على نطاق واسع خلال الثورة الكمية في خمسينيات القرن العشرين وما تلاها من صعود التحليل المكاني . وكان جيرالد كاروثرز (1956) من أوائل من استخدموا صراحةً تشبيه "الاحتكاك" لتصور تأثير المسافة، مشيرًا إلى أن تحسينات المسافة هذه بحاجة إلى الإقرار بأن التأثير يختلف باختلاف العوامل المحلية. ^{[ 6 ]} كان إيان ماكهارغ ، كما نُشر في كتابه "التصميم مع الطبيعة " (1969)، من بين الذين طوروا الطبيعة متعددة الأوجه لتكاليف المسافة، على الرغم من أنه لم يستخدم في البداية أساليب رياضية أو حسابية لتحسينها. ^{[ 7 ]}

في عصر نظم المعلومات الجغرافية ، بدءًا من سبعينيات القرن الماضي، تمّت أتمتة العديد من نماذج التقارب الموجودة والخوارزميات الجديدة كأدوات تحليل، مما سهّل استخدامها بشكل كبير من قبل شريحة أوسع من المتخصصين. وقد ركّزت هذه الأدوات في الغالب على المشكلات التي يمكن حلّها بشكل حتمي ، مثل المناطق العازلة ، وتحليل مسافة التكلفة ، والاستيفاء ، وتوجيه الشبكات . أما المشكلات الأخرى التي تعتمد على تأثير المسافة فهي أكثر صعوبة (أي من فئة NP-hard )، مثل مشكلة البائع المتجول وتحليل التجميع ، والأدوات الآلية لحلّها (عادةً باستخدام خوارزميات استدلالية مثل تجميع k-means ) أقل انتشارًا، أو لم تتوفر إلا مؤخرًا، في برامج نظم المعلومات الجغرافية.

كمثال توضيحي، تخيل متنزّهًا يقف على سفح جبل منعزل مُغطى بالأشجار، ويرغب في الوصول إلى الجانب الآخر من الجبل. هناك عدد لا حصر له من المسارات التي يمكنه سلوكها للوصول إلى هناك. يُعدّ السفر مباشرةً فوق قمة الجبل "مكلفًا"، إذ يتطلب كل عشرة أمتار تُقطع صعودًا جهدًا كبيرًا. كما أن قطع عشرة أمتار عبر الغابات يتطلب وقتًا وجهدًا أكبر بكثير من قطع عشرة أمتار على طول مسار مُمهّد أو عبر مرج مفتوح. أما سلوك طريق مستوٍ على طول طريق يلتف حول الجبل، فيُكلّف أقل بكثير (من حيث الجهد والوقت) لكل عشرة أمتار، لكن التكلفة الإجمالية تتراكم على مسافة أطول بكثير. في كل حالة، يُعدّ مقدار الوقت و/أو الجهد المطلوب لقطع عشرة أمتار مقياسًا لتأثير المسافة. يتطلب تحديد المسار الأمثل موازنة هذه التكاليف، ويمكن حله باستخدام تقنية تحليل تكلفة المسافة .

في مثال آخر شائع جدًا، يرغب شخص ما في القيادة من منزله إلى أقرب مستشفى. من بين الطرق العديدة (وإن كانت محدودة) الممكنة عبر شبكة الطرق، يمر أقصرها عبر أحياء سكنية ذات حدود سرعة منخفضة وتوقفات متكررة. ثمة طريق بديل يسلك طريقًا سريعًا ملتفًا حول هذه الأحياء، وهو أطول بكثير، ذو حدود سرعة أعلى بكثير وتوقفات أقل. وبالتالي، يتميز هذا البديل بانخفاض كبير في احتكاك وحدة المسافة (في هذه الحالة، الوقت)، ولكنه يتراكم على مسافة أكبر، مما يستلزم إجراء حسابات لتحديد الطريق الأمثل (الذي يستغرق أقل وقت سفر إجمالي)، ربما باستخدام خوارزميات تحليل الشبكات الشائعة في خرائط الويب مثل خرائط جوجل .

يمكن أن تتخذ التكاليف التي تتناسب مع المسافة أشكالاً عديدة، قد يكون كل منها ذا صلة أو غير ذي صلة في حالة جغرافية معينة:

• تكلفة السفر ، أي الموارد اللازمة للتنقل عبر الفضاء. وتشمل هذه التكلفة عادةً الوقت والطاقة واستهلاك الوقود، ولكنها قد تشمل أيضاً تكاليف أخرى أكثر ذاتية مثل الإزعاج.
• تكلفة المرور ، وهي المعاوقة الناتجة عن تجاوز الحجم الإجمالي للمسافرين للسعة المثلى للمساحة (عادةً ما تكون شبكة خطية في هذه الحالة).
• تكلفة البناء ، وهي الموارد المطلوبة لبناء البنية التحتية التي تجعل السفر عبر الفضاء ممكناً، مثل الطرق والأنابيب والكابلات.
• الآثار البيئية هي الآثار السلبية التي تُلحقها البنية التحتية أو حركة المرور على طولها بالبيئة الطبيعية أو البشرية. على سبيل المثال، من المهم تقليل مساحة الأحياء السكنية أو الأراضي الرطبة التي تُدمر لبناء طريق سريع.

بعض هذه التكاليف قابلة للقياس والتقييم بسهولة، مثل وقت النقل، واستهلاك الوقود، وتكاليف الإنشاء، مما يجعلها مناسبة بطبيعتها لخوارزميات التحسين . ومع ذلك، قد يكون هناك قدر كبير من عدم اليقين في التنبؤ بها بسبب التباين مع مرور الوقت (مثل وقت السفر عبر شبكة الطرق تبعًا لتغير حجم حركة المرور) أو التباين في الظروف الفردية (مثل السرعة التي يرغب الشخص في القيادة بها). أما التكاليف الأخرى، فهي أكثر صعوبة في القياس نظرًا لطبيعتها النوعية أو الذاتية، مثل الاحتجاجات السياسية أو الأثر البيئي؛ وعادةً ما تتطلب هذه التكاليف إنشاء "مقاييس افتراضية" على شكل مؤشرات أو مقاييس لتطبيقها عمليًا . ^{[ 3 ]}

تُعدّ جميع هذه التكاليف حقولاً لأنها كثيفة مكانياً (أي "كثافة" التكلفة لكل وحدة مسافة) وتتغير بتغير المكان. قد يكون حقل التكلفة (الذي يُطلق عليه غالباً سطح التكلفة ) دالة متصلة وسلسة، أو قد يشهد تغيرات مفاجئة. ويحدث هذا التباين في التكلفة في كل من الفضاء غير المقيد (ثنائي أو ثلاثي الأبعاد)، وكذلك في الشبكات المقيدة، مثل الطرق وشبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية.

يعتمد عدد كبير من النظريات الجغرافية وتقنيات التحليل المكاني وتطبيقات نظم المعلومات الجغرافية بشكل مباشر على التأثيرات العملية للاحتكاك الناتج عن المسافة:

• ينص قانون توبلر الأول في الجغرافيا ، والذي تم صياغته على أنه الارتباط الذاتي المكاني ، على أن المواقع القريبة من المرجح أن تكون متشابهة في العديد من الجوانب أكثر من المواقع البعيدة، وعادة ما يكون ذلك نتيجة لتاريخ من التفاعلات الأكبر بينها.
• تعتمد نماذج الجاذبية ، ونماذج اضمحلال المسافة ، وغيرها من نماذج التفاعل المكاني على ميل حجم التفاعل بين موقعين إلى التناقص مع زيادة المسافة بينهما بسبب احتكاك المسافة، وغالبًا ما يكون ذلك بنمط مشابه (رياضيًا، وليس فيزيائيًا) لقانون التربيع العكسي للعديد من الخصائص في الفيزياء ، مثل الإضاءة والجاذبية . ^{[ 8 ]}
• التكتل الاقتصادي هو ميل المؤسسات التي تتفاعل مع بعضها البعض بشكل متكرر إلى التحرك بالقرب من بعضها البعض في الفضاء المادي، مثل تركيز خدمات الأعمال ( الإعلان ، والتمويل ، وما إلى ذلك) في المدن الكبيرة لتكون قريبة من المقرات الرئيسية للشركات.
• تشمل نظرية الموقع عدداً من النظريات والتقنيات لتحديد الموقع الأمثل لنشاط معين، وذلك بناءً على تقليل تكاليف السفر. ومن الأمثلة البارزة على ذلك النظريات الكلاسيكية التي ظهرت في أوائل القرن العشرين ليوهان هاينريش فون ثونين ، ووالتر كريستالر ، وألفريد ويبر ، بالإضافة إلى خوارزميات تخصيص المواقع التي ظهرت في عصر نظم المعلومات الجغرافية .
• يشمل تحليل الشبكات عدداً من المشكلات والتقنيات لنمذجة السفر المقيد بشبكة أو رسم بياني خطي ، مثل الطرق أو المرافق العامة أو الجداول . العديد من هذه المشكلات هي مسائل تحسين لتقليل تكلفة السفر، مثل خوارزمية ديكسترا الشائعة لإيجاد المسار الأقل تكلفة بين موقعين.
• تحليل مسافة التكلفة ، وهو عبارة عن سلسلة من الخوارزميات لإيجاد المسارات ذات التكلفة الدنيا عبر مساحة غير مقيدة تتغير فيها التكلفة كحقل . ^{[ 9 ]}
• غالباً ما يُنظر إلى هجرة البشر والحيوانات على أنها نتيجة لموازنة مزايا البقاء في مكان واحد (بسبب تأثير المسافة) مع عوامل "الدفع/الجذب" التي تشجع على مغادرة مكان ما أو الانتقال إلى مكان آخر. ^{[ 10 ]}
• الانتشار المكاني هو الانتشار التدريجي للثقافة والأفكار والمؤسسات عبر المكان بمرور الوقت، حيث تتغلب رغبة مكان ما في تبني سمات مكان منفصل على احتكاك المسافة.
• يستكشف علم الجغرافيا الزمنية كيف تتأثر الأنشطة البشرية بقيود الحركة، وخاصة التكاليف الزمنية. ^{[ 11 ]}

تاريخيًا، كان عائق المسافة كبيرًا جدًا لمعظم أنواع التنقل، مما جعل التنقل والتفاعل لمسافات طويلة بطيئًا ونادرًا نسبيًا (لكنه لم يكن معدومًا). وقد نتج عن ذلك جغرافيا بشرية محلية بامتياز ، تجلّت في جوانب متنوعة كاللغة والاقتصاد . ومن أبرز آثار التقدم التكنولوجي منذ عام 1800، بما في ذلك السكك الحديدية والسيارات والهاتف ، هو الانخفاض الكبير في تكاليف نقل الأشخاص والبضائع والمعلومات عبر مسافات طويلة. وقد أدى ذلك إلى انتشار وتكامل واسعين، مما أسفر في نهاية المطاف عن العديد من جوانب العولمة . ^{[ 12 ]} يُطلق على الأثر الجغرافي لهذا التضاؤل ​​في عائق المسافة اسم تقارب الزمان والمكان أو تقارب التكلفة والمكان . ^{[ 13 ]}

من بين هذه التقنيات، ربما كان للاتصالات ، وخاصة الإنترنت ، التأثير الأعمق. ورغم وجود تكاليف لنقل المعلومات مرتبطة بالمسافة، مثل مدّ الكابلات وتوليد طاقة الإشارة الكهرومغناطيسية (والتي تتجلى تقليديًا في رسوم المكالمات الهاتفية لمسافات طويلة )، إلا أن هذه التكاليف أصبحت ضئيلة جدًا بالنسبة لأي وحدة معلومات ذات قيمة، بحيث لم تعد تُدار بشكل مرتبط بالمسافة، بل تُدمج في تكاليف خدمة ثابتة (غير مرتبطة بالمسافة). ^{[ 14 ]} على سبيل المثال، يغطي جزء من رسوم خدمة الهاتف المحمول التكاليف المرتفعة للمكالمات لمسافات طويلة، لكن العميل لا يراها، وبالتالي لا يتخذ قرارات الاتصال بناءً على المسافة. ولظهور الشحن المجاني أسباب وآثار مماثلة على تجارة التجزئة.

يُقال إنّ الإزالة شبه التامة لعوائق المسافة في جوانب عديدة من المجتمع قد أدّت إلى "زوال الجغرافيا"، حيث لم يعد للموقع النسبي أهمية تُذكر في العديد من المهام التي كان يلعب فيها دورًا محوريًا في السابق. ^{[ 15 ]} بات من الممكن الآن إجراء العديد من التفاعلات عبر مسافات عالمية بسهولة تُضاهي سهولة التفاعل عبر المسافات المحلية، بما في ذلك تجارة التجزئة ، وخدمات الشركات ، وبعض أنواع العمل عن بُعد . وبالتالي، يُمكن نظريًا تقديم هذه الخدمات من أي مكان بتكلفة متساوية. وقد اختبرت جائحة كوفيد-19 العديد من هذه التوجهات وسرّعت من وتيرتها. ^{[ 16 ]}

في المقابل، لاحظ آخرون تعزيزًا للتأثيرات الجغرافية لجوانب أخرى من الحياة، أو ربما تزايد التركيز عليها مع تراجع أهمية الجوانب التقليدية القائمة على المسافة. ^{[ 17 ]} يشمل ذلك وسائل الراحة التي يوفرها مكان ما، مثل المناظر الطبيعية المحلية أو الحياة الليلية في المدن، والتي لا بد من تجربتها شخصيًا (مما يستلزم السفر الفعلي وبالتالي يُسبب عائق المسافة). كما يُفضل الكثيرون التفاعلات المباشرة التي يُمكن إجراؤها عن بُعد، مثل اجتماعات العمل والتعليم والسياحة والتسوق، مما يجعل تأثيرات المسافة ذات أهمية في المستقبل المنظور. ^{[ 18 ]} وقد استلزمت هذه الاتجاهات المتناقضة بين العوامل "المؤثرة" و"غير المؤثرة" تحليلًا أكثر دقة للجغرافيا من التصريحات العامة التقليدية التي تُؤكد أهمية الموقع دائمًا، أو الادعاءات الحديثة بأن الموقع لا يُؤثر على الإطلاق. ^{[ 19 ]}