變革建筑的十個科學新發現

文│張寧遠

變革建筑的十個科學新發現

著名城市規劃師、建筑理論專家Michael Mehaffy 和 Nikos Salingaros，在他們的最新著作《星球大設計：定居、科學和人類未來》中，研究了影響甚至可能根本改變未來建筑的最新發展。

建筑歷來關注自身的未來，也關注科學新發現及其在建筑工藝上的實際應用。如今我們確實看到了極具異域風情的電腦設計的美麗建筑表皮、花鍵連接的形態和生成圖示。對于一個不是科學家的人，這個工作可能顯得極端科學化和“現代化”。我們也看到動蕩破裂的宇宙的象征主義，其涵義的舊觀念正面臨令人痛苦的后現代挑戰。

但是從現代物理學家的觀點，建筑仍然深陷過去的泥淖。那是因為建筑懷抱在其核心造型理論中的“現代性”現在幾乎有100年歷史了，它是過去純樸工業時代過時的遺跡。當然“現代”建筑很多裝飾性外表由尖端技術制成。但是它們實質上仍是用來支撐舊工業聚落方法的新奇噱頭。建筑師讓自己成為引人注目的藝術包裝者，使用精致藝術文化的誘惑來幫助在全球推銷夸張過時的項目。為了我們所有對可持續性的追求，我們實際上在與災難同行。

問題是我們沒有真正地參與過定居過程，也沒問建筑作為工藝和原理怎樣能夠在形成聚落過程中真正處于領導地位。這意味著超越藝術隱喻的活動為其它活動服務，有助于依據科學發現實際應用聚落科學。這些科學必須包括經濟學、政治學、環境心理學和醫學，也包括來自生物學、數學和物理學關于形成和成長動力方面的深刻見解。

與醫學類比特別恰當。聚落科學的應用必須和藝術與工藝一起應用，正如醫學必須被有藝術與工藝的醫師應用。就像醫學行業，聚落科學必須植根于實證方法，必須有一個關心他人福祉的行業標準作為基礎。

但是這意味著深入的再評估并對失敗的專家模式進行改革。它意味著方法學、技術和“現代性”概念方面真正的革命，最終成為設計思想本身的革命。

這些來自科學的見解是什么？書的兩位作者，他們是物理學、數學和城市和建筑哲學與理論領域的專家，總結了其中十條。

自適應系統

各類設計者得到的一個重要教訓是產品設計不能真正從環境設計中分離。某種意義上我們都是工作在人類環境中的環境設計者。因為每個系統只是部分封閉的，我們必須設法像在開放系統工作一樣在這些系統中工作——也就是說作為更大優化整體的一部分。老一套設計由于無法實現這樣的系統而導致了我們的生態災難。

自組織

任何設計如果硬要追求一種“標準的”、“形式的”、預想的或者自我參照的建筑或者城市的類型學，那它在根本上是有缺陷的。因為它沒有從當地條件出發計算一個自適應配置。很多二戰后的城市規劃因此不得不被丟棄。

網絡城市

我們可以把建成的城市建筑和基建看作城市的“硬件”，它是一個基質，只有在付出相當多的時間和費用后才能夠改變。這個“硬件”能夠到處移動、連接、交換信息等等。簡單地說，只要我們能獲得無限的能源和支持資源，通過將網絡連接的重擔推給“軟件”來運行較差的“硬件”，我們就能建造一個城市。但是電腦設計師非常清楚，設計不佳的硬件和日益復雜的軟件一起使用會帶來麻煩，遲早系統會變得難以管理。

彈性幾何學

差異制造了熟悉的幾何圖形，比如局域對稱性：舉例來說，我們身體有兩手兩腿。感受這種（以及其它相關種類）對稱性的能力是進化心理學非常重要的方面，這也是促進人類福祉的環境屬性。通過差異產生的對稱性存在似乎同樣對結構彈性必不可少。沒有它結果會是毫無生氣而僵硬的。差異性產生了對比，對稱則在抵消均勻性的同時產生組群。

靈活的設計

這里只是舉個例子，鳥群復雜的圖形不是從任意的指定時刻、指定復雜形狀的藍圖嚴格中創造出來的，那將是極其巨大的指令集。相反每只鳥只有些簡單的規則來保持相對領頭和相鄰的位置。這些簡單的指令相互作用，從而產生了鳥群漂亮復雜的幾何圖形。

縮放和分形

分形加載來自特有的分形結構的“生成算法”，更小尺度上的重復穿孔經常繼續下行至細節和裝飾的尺度。似乎很可能我們這些使用者通過這些地方，發現如此復雜的環境更易于理解，也是更清晰的，是更有效的組織，也是更漂亮的。

循證設計

最終的確切產品在計算開始時并不完全明確；只有某些重要品質是事先決定好的，實現需求驅動著設計的完成。如果產品一開始完全明確了，就不可能有調適，也就很可能在人文方面失敗。

生物自衛

其含義可能極其重大：審美設計選擇不僅關系到設計者的藝術表現，讓用戶喜歡或不喜歡，而且和其它因素一起能改善或者損壞用戶的健康。

計算不可化歸性

在這個最簡單的計算可歸化的系統中（像簡單的數學題），我們不需要迭代計算工作，但能用公式通過捷徑達到最終狀態。但是自適應設計過程的計算是不可歸化的，如果我們認為能強加模板或者設法通過公式或捷徑達到最后的構形，那我們是在愚弄自己。這就是“還原性謬論”，到目前為止多數建筑師和城市規劃專家已陷入其中，結果他們的設計是非適應的，并最終功能失調。

模型的進化

我們在機械思維的工業年代沉迷于新奇，因為它提供了市場營銷的力量。新的！改善的！推論得到的思想是舊事物必須當作“不真實的”或者“過時的”丟棄。但是科學給我們展示了不同的世界：這里充滿了循環、進化和模型，這些模型持續了幾百萬年，或者通過遺傳過程得以再生。這就是進化如何經歷無數的年代適應并且成功。這個啟示寓意深遠，人類建筑將不得不學習或者重新學習。