摘要：城市经济圈是现代经济学中一个具有划时代意义的概念。在传统的关于城市经济圈战略发展模式的理论基础上，运用跨域整合的创新思路，将物理学上的库仑引力定律、牛顿第一定律应用到该领域研究上，期望能为城市经济圈的建设进一步提供新的理论支持与实践指导。
关键词：城市经济圈；库仑引力定律；牛顿第一定律
中图分类号：F290 文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－２９１Ｘ（２０11）08－０056－02
引言
城市经济圈是现代经济学中一个具有划时代意义的概念，由法国地理学家戈特曼首创。大多数学者对经济圈普遍认同的一个概念是：以一个或多个经济较发达并具有较强城市功能的中心城市为核心，包括与其有经济内在联系的若干周边城镇，经济吸引和经济辐射能力能够达到并能促进相应地区经济发展的最大地域范围。经济学意义上的“城市经济圈”可以定义为，由一个具有较高首位度的城市经济中心，和与中心密切关联且通过中心辐射带动的若干腹地城市所构成的环状经济区域。用数学公式表示：城市经济圈=核心城市+边缘城市。
本文对城市经济圈一系列问题及现象的解释，运用了关于物理学的一些关于力的经典公式，如由万有引力定律演变而来的库仑引力公式、牛顿的第一定律，故命名为动力场论。
一、不同等级城市经济圈的形成
（一）城市经济圈结构的等级性
根据克里斯塔勒的中心地理论，中心地是向周围地区居民提供各种货物和服务的地方。而接受中心地所提供各种货物和服务的地方，就是腹地。其又有两种，分为高级中心地和低级中心地。高级中心地辐射范围大，腹地广；低级中心地辐射范围小，腹地窄。不同级别的中心地和腹地之间存在的这种联系，构成了不同级别的中心地等级体系。此可看作是城市经济圈的原型。
城市经济圈与中心地等级体系类似，也有高级、次级之分。高一级的城市经济圈辐射范围大，低一级的城市经济圈辐射范围小。高一级的城市经济圈多包含低一级的经济圈，组成嵌套结构。不论何种城市经济圈，他的核心城市经济规模大于周围的边缘城市；高一级城市经济圈的核心城市又大于低一级城市经济圈的核心城市。
城市经济圈与中心地体系的区别有两点：（1）组成不同：城市经济圈的腹地要求更高，除了包括接受辐射的农村外，必须包括级别较高的城市或城镇。中心地体系可以是城市与单一的农村组合。城市经济圈的核心城市的首位度较高，多是大城市。而中心地无特殊要求。（2）联系不同：中心地与腹地的关系多是生活联系；核心城市与边缘城市之间的联系包括生产联系。
（二）对城市经济圈结构特点的动力解析
1．宏观的太阳系结构说
“太阳大，地球小，地球绕着太阳跑；地球大，月亮小，月亮绕着地球跑。”是儿时再熟悉不过的儿歌了，虽简单但折射出的道理却耐人寻味。即万有引力定律的一种经典表现，并可用其来解释城市经济圈的核心城市经济规模，核心城市肯定大于边缘城市的经济规模这一现象。可以把高一级的城市经济圈比做太阳系，太阳就如同高一级的城市经济圈的首位度高的核心城市，地球如同高一级的城市经济圈的边缘城市；可以把地月系比作低一级的城市经济圈，此时地球又成了此经济圈的核心城市，月球成了此经济圈的边缘城市。太阳系包含了地月系，高一级的城市经济圈包含了低一级的城市经济圈，共同组成嵌套结构。当然太阳系除了地月系外还包含了其他的行星系。
2．微观的公式说
首先引入两个物理学公式，并说明此处的特殊含义。
公式1：F=ma
（m指一个地方的人口、面积等经济规模；F指一个地方受外来核心城市的引力或动力；a指一个地方在外来引力或动力作用下，向其施动者靠拢的速度）
F=kq1q2/r2（公式2）
（q1为经济圈中核心城市的经济规模，q2为经济圈中边缘城市的经济规模，r为两者之间的实际距离、时间距离或经济距离）
根据公式1，当m较小时（如q2一类的城市），即使较小的引力F，也可以对其产生吸引力，产生较大的a，成其为核心经济城市。根据公式2，因为F小，在不考虑其他要素的情况下，对q1的要求比较低，即使经济规模一般的城市对他来说，仍然有很大的引力，在这种情况下，就形成了低一级的城市经济圈。即以q1城市为核心，以q2一类城市为边缘的较低一级的经济圈。相反，当ｍ较大时（如q2，一类的城市），因其需要的引力Ｆ大，只有q1，一类首位度较高，经济发展水平较高一类的城市，才能将其吸引。两者相互作用形成高一级的经济圈。
二、对城市经济圈中出现的强强联合现象的分析与解释
（一）环渤海经济圈
我国较典型的经济圈，主要有环渤海经济圈、长三角经济圈、珠三角经济圈。以环渤海经济圈为例，环渤海经济圈指以辽东半岛、山东半岛、京津冀为主的环渤海滨海经济带，同时延伸辐射到山西、辽宁、山东及内蒙古中东部。环渤海地区是我国北方经济最活跃的地区，属于东北、华北、华东的接合部，改革开放以来，环渤海已经形成了发达便捷的交通优势、雄厚的工业基础和科技教育优势、丰富的自然资源优势、密集的骨干城市群等五大优势。
（二）对城市经济圈内部的强强联合的动力学解析
F=kq1q2/r2（公式2）
根据公式2可知，在不考虑其他因素的条件下，q1，q2越大，相乘后的积越大，产生的内在动力F就越大，经济越有活力。环渤海经济圈中城市京津辽东半岛、山东半岛、京津冀为我国经济基础相对较好的地区，其组合在一起，便会产生更大的内在F，为其自身带来更大的活力，同时带动周围地区的发展。
如果将其放在更大的空间，就世界国家而言，仍曾现这种强强联合的趋势，如欧盟的产生与发展，便是强强联合的一典型案例。而当其中的q1q2任一者，经济规模不够大时，不会产生较大的F，此时便不会给经济带来多大的活力。故欧盟的规模虽在扩大，但是并非任一国家都可以加入，对其加入的国家有严格的选择性，只有自身的经济实力发展达到一定的水平时，才会被欧盟选中，进而才有资格成为欧盟的成员国。因为又根据F=ma（公式1），当其新加入的成员国，经济实力不强时，F 不会提高多少，反而增加了m， 经济发展速度a就会受到影响。
欧盟，严格地讲，不是城市经济圈，但其形成机制与城市经济圈趋同，可以认为是城市经济圈的高级阶段，也可叫做国家经济圈。可以将其作为案例，研究经济圈内部运行的规律。
三、对缩短城市经济圈中城市彼此间距离的分析
（一）缩短城市间时间距离现象的分析
最近，从国家到区域，都在试图缩短地方间的空间距离。例如，动车的投入使用，大大缩短了省城间的时间距离；各省城也都在打造自己的1小时经济圈。这种现象产生的理论基础除了从前的经济活动的距离递减原理可以对其解释外，利用库伦引力公式2，也可以对其分析。
公式2：F=kq1q2/r2
不考虑其他因素的条件下，即q1、q2城市一定，当r减小时，F越大，该经济圈的内在的动力和引力越大。当时间距离减小时，人流、物流、信息流流动的速度越快，经济周期缩短，经济亦增长越快。
（二）缩短城市间经济距离现象的分析
城市经济圈的最高境界，在于人为打破行政界限，实现经济一体化，促进城市经济圈向更高一级的水平发展。例如，较高一级的经济圈建设，均打破了行政界限，这也就意味着缩短了城市间的经济距离。根据公式2，F与 r成反比的道理，r越小，F越大，经济活力与动力越强。欧盟所实行的商品、劳务、人员、资本自由流通，使欧洲的经济增长速度快速提高。它的成功之处在于缩短了各要素间的经济距离。
四、对城市经济圈内部出现的优势互补的思考
根据物理学上同性相斥、异性相吸的理论。只有q1、q2之间有差别，它们对彼此才能产生引力与内在联系，从而形成城市经济圈内部有机的生产联系，产生1+1＞2的效果，即整体大于部分之和。反之，如果q1、q2经济功能趋同，就不会形成内在的联系与对彼此的引力，就势必会出现贸易保护、各自为政的局面。此时的经济圈也只能说是形式上的经济圈，从而削弱经济圈的竞争力。
五、当F＜0时，会怎样
根据库伦定律公式F=kq1q2/r2（公式2），当国家q1、q2之间发生矛盾，即引力变为斥力时。由于从前在合作时期，时间距离、经济距离都在人为的缩短，即r变小，其绝对值F变大，而此时的F＜0，过去的引力有多大，现在的斥力就有多大。斥力所表现的矛盾的冲突也就会异常增强，对两国的伤害也将空前增大。
例如，苏联的解体，其中的一个原因就在于受到糖衣炮弹的袭击，苏联为从心理上拉近与美国为首的西方正营的距离r，导致F绝对值的增大，只不过此时为负值，最终导致了苏联解体这一悲剧的产生。
六、城市经济圈的时空演变分析
根据库伦定律公式F=kq1q2/r2，在自给自足的时代，q1、q2表现为一定的同质性，即经济结构相同，几乎无交换的需要此时可以说q1《q2，此公式不成立（此点与物理学不同）。
随着经济的发展，q1、q2会出现规模逐渐增大的趋势，即可能会有由城市演变为国家，欧盟就是一很好的例证。随着全球经济一体化，欧盟这样的国家经济圈也就会越来越多。而经济动力F也会越来越大，这样的情况下，F只能为正，否则后果不堪设想。2008年的全球金融危机给全球经济、政治、生活各领域带来的空前重创，正是这个规律的一种反映。