建筑中的學科之美

吳吉明

上海的東方明珠廣播電視塔，其上方的球體正好處在黃金分割點上，使整個建筑看起來更挺拔、美觀

物理學在建筑設計中發揮著重要作用，建筑的防風、抗震、保溫、遮陽、隔聲……無不與物理學密切相關。

上海花博會竹藤館的屋面，使用的是一種叫作竹鋼（以竹子為原料）的新材料

蜜蜂的蜂巢、鳥兒的鳥巢、螞蟻的洞穴……建筑設計師不僅從動物的“房子”中獲得靈感和啟發，豐富人類的建筑，而且通過研究動植物的形態，設計出許多仿生建筑。

英國哲學家、數學家羅素曾說：“數學，如果正確地看它，不但擁有真理，而且具有至高的美……”數學是優美的，建筑中的數學之美是曲線美、對稱美、比例美、簡潔美……

生土建筑，是利用未經高溫燒制的原土（沒有擾動過的原狀土、自然土），結合水、稻草和沙子等天然材料，通過人類的智慧與勞動，構筑而成的建筑。看似普通的土壤，是如何變得堅如磐（pán）石的呢？答案是化學的力量。科學家在實驗室里深入研究土壤的微觀結構，巧妙地混合各種元素與化合物，仿佛為土壤披上了一件化學戰衣。石灰、天然纖維素等自然界中的物質，都成了這件“戰衣”中的神奇成分。

石灰，這看似普通的白色粉末，在化學反應中發揮了巨大作用。當它與土壤混合并遇水時，會發生一系列化學反應，最終生成堅硬的碳酸鈣。這個過程就如同賦予了土壤新的生命，使其固化、變硬，最終形成承重墻體。

而稻草與沙子在化學反應中則起到了關鍵作用。稻草如同細小的橋梁，使土塊之間更為緊密相連，增強了整體結構的韌性。沙子則作為填充物，填補了土壤中的空隙，使墻體更為穩固。

為了讓生土材料更加環保和耐用，科學家正在利用現代化學技術從植物中提取天然黏合劑，并從廢棄物中回收有價值的化學成分，以創造出既堅固又可持續的建筑材料。

現代生土建筑不僅是回歸自然的象征，更是化學與建筑藝術的完美結合，它展現了古老智慧與現代科學的完美融合。下次當你遇見生土建筑時，不妨好好體會一下化學賦予這樸實無華之土的堅固與魅力。

同學們，你在生活中觀察到哪些生土建筑，拍照掃碼分享給我們，有機會被推薦到《知識就是力量》新媒體平臺發表哦！

生土建筑（供圖/穆鈞）

你是否曾經想過，當你站在北京的國家大劇院門前時，其實正置身于一個宏大的數學公式之中？這座獨特的建筑，仿佛懸浮在水中閃耀、奪目的巨大寶石，完美詮釋了數學與建筑的融合。

從任何角度欣賞，這座建筑都顯得無比和諧且超凡脫俗。橢球形的外觀在不同視角下呈現各異的曲線弧度，打破了正球體的對稱性。據說，設計師在構思過程中，口袋里始終揣著一塊石頭，以捕捉自然的弧線。這一設計雖然簡潔，卻蘊含著豐富的多樣性。通過精確計算得出的半橢球體邊界，再經過精良的施工工藝，使建筑最終被完美呈現。同時，利用數學方程式計算出的最佳弧度，不僅為國家大劇院增添了美感，還充分展現了結構力學的合理性，確保了國家大劇院的屋頂既穩固又美觀，是建筑與藝術完美結合的典范。

國家大劇院獨特的橢球體外形，被金色的金屬鈦板覆蓋，每一塊金屬鈦板都經過精密的計算和數學模擬，以確保其拼縫自然、順滑。

北京奧林匹克塔被譽為“生命之樹”，其設計靈感源于大地隆起、生命之樹破土而出的景象。塔頂逐漸向四周延展，形成樹冠形態，如禮花、清泉般綻放。奧林匹克塔不僅是城市的象征，更是人類智慧與自然奧秘的完美結合。

高大的樹木能夠屹立不倒，歸功其獨特的構造——堅實的樹干與深入土壤的根系給予樹木穩固的基礎，而樹枝四面展開則維持了平衡。設計師從樹木的這一特質中汲取靈感，為北京奧林匹克塔的設計注入了生命力。塔的底座如同樹木深埋地下的根系，穩固無比；塔身如壯碩的樹干，承受著來自塔頂與四周的壓力與拉力；塔頂展望臺如豐滿的樹冠，為游客展現遼闊視野；觀光塔的電梯與設備管道系統如“血管”，源源不斷地輸送著“營養”與“能量”。

當我們仰望這座壯麗的建筑時，不禁會感嘆人類智慧與大自然的完美結合。北京奧林匹克塔不僅是一座建筑，更是一首歌頌生命、敬畏自然的贊歌。

建筑雖然無聲，但它用獨特的語言傳遞著獨特的信息，一直流淌在城市中。讓我們乘著知識的翅膀，感受建筑中科學與藝術的融合，領略不同建筑帶給我們的不同學科之美吧！

（責任編輯 / 高琳? 美術編輯 /周游）