A rápida urbanização e o desenvolvimento econômico acelerado acabaram criando problemas em todo o mundo, que vão de questões climáticas e ambientais a crises de escassez de água e energia elétrica, precariedade de saúde pública e agravamento dos problemas sociais.
As cidades são complexos sistemas, com componentes sociais e econômicos fortemente inter-relacionados e, muitas vezes, de difícil compreensão quando analisados isoladamente. O mesmo acontece com os problemas associados ao crescimento urbano e à sustentabilidade, que são normalmente tratados de forma independente.
Por outro lado, o desenvolvimento dos núcleos urbanos não trouxe somente problemas. As cidades tornaram-se também centro de soluções, criatividade e de potencial melhoria de qualidade de vida para a população. Portanto, existe uma premência para que se possa integrar, de forma quantitativa, qualitativa e científica, o entendimento do crescimento e a organização das cidades.
Sem dúvida, a criação de uma teoria desenvolvida em bases científicas, que possa ser aplicável às cidades em todo o mundo, é uma tarefa dificílima em função da enorme diversidade e complexidade regionais; mas está na hora de o urbanismo virar ciência.
Geoffrey West, físico que resolveu priorizar a ciência urbana frente às tradicionais teorias urbanas, atesta que a análise e o tratamento científico da grande quantidade de dados disponíveis para um grande número de cidades no mundo podem ser a chave do processo.
A análise desses dados demonstra que o tamanho é o principal fator para a determinação das características de uma cidade. História, geografia e desenho urbano desempenham, neste caso, papéis secundários.
Segundo Geoffrey, três principais características de centros urbanos variam de forma sistêmica com a população: o espaço requerido "per capta" diminui à medida que aumenta o adensamento, intensificando o uso da infraestrutura; o ritmo das atividades socioeconômicas se acelera, levando ao aumento da produtividade; as atividades econômicas e sociais tornam-se mais interdependentes, resultando em novas formas de especialização econômica e expressão cultural.
Essas características podem ser expressas por "leis matemáticas". Por exemplo, das análises efetuadas, conclui-se que dobrando a população é necessário um aumento de somente 85% da infraestrutura urbana, ou seja, da superfície viária, das redes de transporte, do comprimento de cabos elétricos e das redes de água etc.
Na média, com o aumento do tamanho das cidades, aumentam, também, as grandezas socioeconômicas como, salários, PIB (Produto Interno Bruto), número de patentes produzidas, entre outras, mas não de maneira uniforme e, sim, 15% a mais do que o crescimento linear esperado.
Existe, entretanto, o lado negativo, pois a regra dos 15% aplica-se também ao crescimento da criminalidade, do tráfego e da incidência de certas doenças.
Os estudos demonstram que apesar das aparências, as cidades são aproximadamente versões umas das outras em escalas diferentes, e esta correlação pode ser um ponto importante para que se estabeleça um mecanismo teórico que preveja a dinâmica e as estruturas comuns a todas as cidades.
Uma teoria unificada para todas as cidades poderia, por exemplo, fornecer parâmetros para a maximização do crescimento e a minimização do uso de energia.
Está claro que essas equações ainda são imperfeitas e muitos estudos devem ser empreendidos para aprimorar o conhecimento científico e o comportamento das "leis urbanas". Mas, chegou a hora de a ciência determinar como o meio ambiente e a sociedade afetam o crescimento das cidades.