科學牽引下的建筑學科之變

張昕楠

他們把建筑學視為一種利用空間單元來工作的數學科學：他們在透視法則中找到了科學地闡釋這些宇宙空間組成部分的鑰匙……

——魯道夫·維特科爾（Rudolf Wittkow）[1]

在未有萊昂·巴蒂斯塔·阿爾伯蒂（Leon Battista Alberti）、安德烈亞·帕拉第奧（Andrea Palladio）和塞巴斯蒂亞諾·塞利奧（Sebastiano Serlio）3 位古典建筑巨擘奠定經典建筑學科之時，“全能人”菲利浦·布魯內萊斯基（Filippo Brunelleschi）幾乎憑一己之力，完成了對圣母百花大教堂穹頂從圖紙設計、結構設計、施工管理、材料應用等全部工作的計劃與實施（圖1、2）[2]。布魯內萊斯基之所以被稱之為“全能人”，是因其在學科尚未分明的文藝復興早期乃至之后的一段時間里，“建筑師”綜合統協了幾何、數學、人文、地理、藝術、工學及管理等學科。倘使我們承認“科學是反映自然、社會、思維等的客觀規律的知識體系”的話，在當時、或者說是在經典建筑學誕生之前的時間里，可能沒有哪門專業或者職業如同這些“全能人”一般遵循著科學的思維邏輯和方法。

1 圣母百花教堂穹頂剖面草圖，引自參考文獻[2]

2 布魯內萊斯基發明的施工機械，引自參考文獻[2]

之后的一個世紀，在文初提及的3 位建筑師的共同推動下，建筑學終于從圖學語言基礎、設計的客觀方法和建筑師職業的權力3 個層面得到了確立。此處，如果類比于“普遍意義”“量化標準”和“可重復性”的科學三要素的話，我們也可以在以弗朗切斯科·波洛米尼（Francesco Borromini）于四噴泉圣卡羅教堂（Chiesa di San Carlo alle Quattro Fontane）為代表的設計過程中，發現其以幾何數理邏輯的方法對建筑生成的嚴謹控制（圖3）[3]。也因此，自文藝復興發端以來的設計方法論、設計數理的推衍對于建筑的生成即具有超前的影響，一定程度上揭示了建筑師認識宇宙的實踐方法——科學[4]。

3 四噴泉圣卡羅教堂空間的幾何生成邏輯，引自參考文獻[3]

當然，不得不指出的是，上述時期建筑所指向的目的也回應著其時代的命題——“整個文藝復興時期考慮到人與自然的神性一面，神性地完美在人體中……置身于一種偉大的宇宙秩序的和諧之中。”[4]而其后的時代，隨著社會和技術的發展，建筑的目的也不斷發生著變化，而建筑的理論則在每一個轉折時期肇始（圖4），將建筑導引向當時的“現代主義”。

4 代表性建筑理論梳理

上述的論述也可以從我國建筑教育的發展中窺得一斑：中國建筑教育自1927 年至今，在社會國際大背景之下從未脫離過理論與技術的共同影響。后現代以來的建筑行業和建筑教育面臨著理論解構和科學、技術的迭代，無論是基于計算機的程式化設計（CAAD）還是智能建造技術，仍延循著文藝復興以來的建筑圖學基礎和設計方法規則，雖然其判斷方法的目的發生了根本的變化。

當然，當代的技術也給了我們挖掘并歸納前人基于經驗的設計方法的門徑，或者說給對既往經驗方法的研究提供了更為科學的視角。以筆者指導的兩例專業碩士論文為例：在題為《基于古典園林空間特征量化的設計生成研究》的設計討論中，陳珂欣同時運用了數理分析的方法對園林大樣本進行梳理。基于語料庫的建立，對相關園林空間序列閾值、圖景閾值進行梳理，并借助建筑節點特征量化的轉譯進行編程，最終輸出結果以指定任務序列對園林漫游空間組織進行自生成（圖5）[6]。

5 漫游空間組織數字化自生成過程，引自參考文獻[6]

而在題為《傳統院落民居設計生成研究》的討論中，古子豪基于Shape Grammar 界定傳統院落民居并從院落層次、同類性劃分和空間開放層次進行概念性分析，使用編程對閩南古厝進行深入的量化分析，以現代計算機技術從規劃和建筑兩個層面完成了蕉溪村的村落設計（圖6）[7]。

6 閩南傳統古厝量化分析，引自參考文獻[7]

以上兩個案例，盡管是當代技術支撐下完成的虛擬的生成設計，然而其立足的建筑學語境仍是基于“環境、尺度、類型、結構、材料”所表征的——顯見于碳基世界的經典建筑學內核。當我們將目光從碳基轉向硅基、或者說是虛擬世界，我們會遺憾地發現——尺度、類型、結構、材料這4 個可以被真實討論的要素將不復存在，而環境也從立足的語境變換為創造所指的目標。

如果說近年的NTF 像帕拉迪奧爭取建筑師署名權一般，保證了虛擬世界數字化信息的版權，硅基的世界為未來的建筑師們提供了無限的施展空間，未來的我們可否像柯布西耶定義新建筑五點那般去定義硅基世界的“建筑”五點？在筆者看來，聯系了“碳—硅”的聯覺的交互可以替代真實碳基環境中基于人尺度的衡量，而類型則由藝術化的形式予以替代；結構則可由程式進行表征并促生形態的結果，大數據的挖掘和預測回饋即是材料的反映。上述幾點共同作用之下將導引出復合了“碳—硅”模糊現實環境（圖7）。

7 硅基世界的“建筑“五點

自文藝復興發展至今，建筑學作為一門多學科交叉的綜合性學科，極深地受到了技術、理論和社會發展的影響，其每一個發展階段均是遵循著人類文明的科學發展規律進行著迭代。上述行文，僅為基于筆者的建筑學體系認知從史實、范例、思考及愿景這幾個方面進行的淺嘗輒止的討論。基于建筑學教師身份，筆者仍堅信在當代愈發多元的語境下，無論基于碳基還是硅基，技術、方法、思辨、態度亦或是立場才是優秀建筑師培養過程中不可回避的要點。□