如何在科研建筑設計中結合傳統人文與現代科技元素

雷雪松

（南京佳的建筑設計事務所有限公司，江蘇南京 210000）

1 項目簡介

中科院量子信息與量子科技創新研究院項目地塊位于合肥市高新區王咀湖公園南側，地塊分為科研辦公區、生活配套區兩個功能區。

地塊周邊重要資源包括：城市軌道6 號線、7 號線交匯換乘站點，王咀湖公園與壩下河的水體景觀，以及高新區周邊相對成熟的科研、教育、醫療衛生、居住和商業配套。

2 前期理念

首先在設計立意層面由自然之諧、科學之力、形態之序、活動之宜、對稱之美這五個主題發散開去，形成指導建筑方案形成的理論依據。

自然之諧——中國哲學追求天、地、人三者合一，崇尚自然。建筑空間要植根于城市環境，以多維度、多層級的自然系統和元素，創造一個與自然和諧共生的科研基地。

規劃方案摒棄傳統以建筑為場地核心的布局形式，而是將北側王咀湖公園水景引入場地中心區。首先對基地內部壩下河水進行整理和完善，保留外圍河道的原始形態，對內部河道進行拓寬和截彎取直，并吸收徽派村落傳統的理水特色，在北側小尺度拓寬水面形成水口園林，在中心景區大尺度拓寬水面形成人工與自然相結合的、可以倒映建筑主體形象的景觀水面，類似中國傳統太極圖案的水面和綠地，用幾何學圖解方法詮釋波粒二象性中光波同時具有粒子和波的雙重性質，以及兩者之間的和諧與統一。

一期科研辦公建筑以兩條相互對稱、交錯的形體，集中布置在地塊的東北角，沿東西向跨越壩下河水平延展，線性靈動又不失穩重大氣的群體組合形成面向北側王咀湖公園城市界面的標志性形象；建筑主體呈南北向布置以獲得最好的通風、采光效果。利用建筑形體水平錯動的關系，在地塊東北角退讓沿望江西路100 多米形成面向王咀湖的禮儀性入口廣場；而在西南角預留出超過1/4 用地面積的大尺度景觀綠地，結合人工丘陵和水體公園設置山谷狀的、為科研人員提供活動交流場地的開敞空間。

科學之力——量子信息科學作為一門新興的科技領域，將對信息科學的發展產生革命性的影響，從粒子波動、糾纏以及疊加等狀態中汲取靈感以呼應建筑形態，體現強有力的識別性。

科學家在量子物理方面的研究，使人類對自然世界的科學探索又躍上一個新的高度。而現代物理學的新發現如“量子糾纏效應”與很多中國古代哲學思想不謀而合，如《易經》的“陰陽相生互克”和老子的“道法自然”。現在，我們設計代表中國甚至世界最前沿科技的量子實驗室，可以利用幾何圖釋法，用二維、三維的、抽象的數學或物理符號來詮釋量子科技的基本原理，象征人類在不斷超越現實世界，接近物理世界未知領域的努力探索；同時，我們也要在設計中融入中國古代哲人在追尋自然界萬物變化基本規律的過程中產生的宇宙觀與哲學思想，以全新的理念面向未來，在促進人類基礎學科前沿領域的突破進展中展現中國的文化自信。

形態之序——設計遵循中國傳統建筑自然、柔美、和諧、有序的至上追求，力求建筑布局與場地景觀、建筑空間與城市環境、內部功能與外部形態、設計與建造的統一有序。

傳統風水理論認為“千尺為勢、百尺為形”，勢是遠景，形式是近觀。形態生成不僅可以從物理學、數學的概念內尋求靈感，也要在城市大尺度上從中國傳統的師法自然、大山水格局的理念中取勢，在近人小尺度上從建筑局部和景觀處理等細節上取形，使中國元素融入到建筑的骨子里去，符合代表國家級重點項目的標志特征。

而代表波粒二象性且成對出現的，以光波曲線為形式相互交錯、糾纏的建筑形體構成該地塊區別于周邊區域，具有統治力的建筑形象。綿延起伏、縱橫交錯的建筑形體也與北側王咀湖公園的水體形成大山大水的中式景觀格局。

活動之宜——作為高尖端科學的創新平臺，力求高科技與高情感的融合、科研與生活的融合，為科學家們在嚴肅的研究之余提供放松、休閑的生活環境，植入慢行系統、運動休閑、步移景異的場地漫游體驗。

建筑本身不僅要體現量子物理的科學特征，也可以通過彈性的、富有動感的流動曲線來營造一種浪漫的、富有意境的科研場所，讓科學家插上藝術的翅膀，在物理世界中探尋事物的復雜性和多樣性。

項目地塊內主要道路實現人車分離，同時建筑底層架空，方便步行貫穿建筑空間，形成連續的步行系統。在開放式生態公園內引入慢行系統，設置科學家小道，采用流線型路徑，形成相互纏繞的形態，與項目主題相呼應，為科學家提供休閑、交流、散步的理想場所。

內部景觀規劃將國家級科研機構的學術氣氛與徽派村落的巧妙、中國園林的優雅相結合，在空間的功能、形式和尺度上趨向多樣化，注重文化氛圍和交往空間的塑造，營造開合多變、小中見大、步移景異的園林化園區。

為紀念中國古代圣賢墨子以及“墨子號”量子通信衛星，中心景觀區水邊設置“墨子亭”作為主要標識，整合周邊人工丘陵山體上散落的、給科學家駐足休憩的“靜者軒”“志歸齋”等中國傳統園林建筑小品，以小博大，獲得景觀與建筑之間的平衡。

建筑內部空間布局吸收中國傳統文化的精華，采用“內向聚合，外向開放”的方式。內向采用連續的條帶形中庭及邊庭，有效串聯起各部分使用空間，激活科研人員交流共享的積極性，并點綴適用于室內生長的植被，實現建筑內部的生態中庭與綠色辦公空間。整個設計中所倡導的“綠色節能”“模塊簡約”等設計原則也是圣賢墨子“利天下”的設計主張。

建筑設計里結合環境優雅的共享空間設置了分布于各個區域的開放式休閑、交流空間及咖啡茶座，餐飲、超市等服務性區域，讓科研人員在緊張的工作中體會到在家中的溫馨感受。

地下空間的設計則結合景觀庭院和下沉廣場，將科研辦公區、生活配套區、地下軌道交通樞紐聯接成一個整體。不受刮風或雨雪天氣的影響，科研人員在步移景異的空間感受中，不出建筑即可方便通達生活配套區的住處或地鐵，而途中停下腳步在下沉庭院邊的咖啡吧及書吧小憩亦不失為一種享受。

對稱之美——“對稱”“序列”是中國傳統文化中最為重要的美學法則，與量子基本的“成對性”特征耦合，建筑空間采用對稱、序列、靈動的設計手法，打造傳統與現代、文化傳承、主題鮮明的量子信息科研中心。

3 建筑形體生成

在上文所述設計理念的前提下具象化建筑的形體生成就可以從量子科技的內在去發掘和設計（見圖1）。

中國元素的體現：如何從建筑外觀上具有中國建筑的辨識度是方案設計主要因素。可以從中國傳統風水理論關于“形”與“勢”的理論發散開去，在宏觀（總體規劃）與微觀（建筑細部設計）兩個角度去體現中國元素。

圖1 規劃總平面

無窮或無限的數學符號∞：量子糾纏是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象，盡管粒子在空間上可能距離接近無限遠，愛因斯坦稱之為“鬼魅似的遠距作用”。而在數學概念中對于無限有以下解釋或定義“無限不是指邊界外就沒有東西，而是指邊界外永遠有另一個邊界存在。”規劃將無限的數學符號“∞”復制、組合來構成建筑在地塊上獨特的肌理形式，反映量子糾纏這種“鬼魅似的遠距作用”，也體現中國傳統哲學中“天人合一”“萬物皆有靈”等思想理論。

光子具有波粒二象性：量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊的基本特征是利用微觀世界里面的能量的最小單元——單光子，進行信息傳遞。光子具有波粒二象性，即有像聲波一樣的波動性。規劃以代表波粒二象性的、成對出現的、以光波曲線為形式相互交錯、糾纏的建筑形體構成該地塊區別于周邊區域，具有統治力的建筑形象。

科學家的浪漫情懷：潘建偉院士在電視訪談中曾經說過，不會后悔迷戀春天維也納多瑙河邊的野菜而錯過一個重要的實驗項目，喜歡一個人在林間散步和聞聞樹枝的氣味，這體現出中國頂尖的科學家在進行科學研究的過程中不僅要有理性的科學嚴謹，同時也需要有感性的浪漫情懷。因此，建筑形態不僅要體現量子物理的科學特征，同時也可以通過彈性的、富有動感的流動曲線來營造一種浪漫的、富有意境的、花園式的科研場所，讓科學家插上藝術的翅膀，在物理世界中探尋事物的復雜性和多樣性。

4 結語

通過以上從設計立意到建筑具象化這兩個層次的創新理論分析成功把文化自信與科技自信綜合到一起，也為項目設計方案的最終中標和實施打下了堅實的基礎。