建筑中的學(xué)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(diǎn)上，使整個(gè)建筑看起來更挺拔、美觀

物理學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，建筑的防風(fēng)、抗震、保溫、遮陽、隔聲……無不與物理學(xué)密切相關(guān)。

上?；ú?huì)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(shè)計(jì)師不僅從動(dòng)物的“房子”中獲得靈感和啟發(fā)，豐富人類的建筑，而且通過研究動(dòng)植物的形態(tài)，設(shè)計(jì)出許多仿生建筑。

英國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家羅素曾說：“數(shù)學(xué)，如果正確地看它，不但擁有真理，而且具有至高的美……”數(shù)學(xué)是優(yōu)美的，建筑中的數(shù)學(xué)之美是曲線美、對(duì)稱美、比例美、簡潔美……

生土建筑，是利用未經(jīng)高溫?zé)频脑粒]有擾動(dòng)過的原狀土、自然土），結(jié)合水、稻草和沙子等天然材料，通過人類的智慧與勞動(dòng)，構(gòu)筑而成的建筑?？此破胀ǖ耐寥?，是如何變得堅(jiān)如磐（pán）石的呢？答案是化學(xué)的力量。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里深入研究土壤的微觀結(jié)構(gòu)，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(xué)戰(zhàn)衣。石灰、天然纖維素等自然界中的物質(zhì)，都成了這件“戰(zhàn)衣”中的神奇成分。

石灰，這看似普通的白色粉末，在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)揮了巨大作用。當(dāng)它與土壤混合并遇水時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，最終生成堅(jiān)硬的碳酸鈣。這個(gè)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(xué)反應(yīng)中則起到了關(guān)鍵作用。稻草如同細(xì)小的橋梁，使土塊之間更為緊密相連，增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的韌性。沙子則作為填充物，填補(bǔ)了土壤中的空隙，使墻體更為穩(wěn)固。

為了讓生土材料更加環(huán)保和耐用，科學(xué)家正在利用現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)從植物中提取天然黏合劑，并從廢棄物中回收有價(jià)值的化學(xué)成分，以創(chuàng)造出既堅(jiān)固又可持續(xù)的建筑材料。

現(xiàn)代生土建筑不僅是回歸自然的象征，更是化學(xué)與建筑藝術(shù)的完美結(jié)合，它展現(xiàn)了古老智慧與現(xiàn)代科學(xué)的完美融合。下次當(dāng)你遇見生土建筑時(shí)，不妨好好體會(huì)一下化學(xué)賦予這樸實(shí)無華之土的堅(jiān)固與魅力。

同學(xué)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(jī)會(huì)被推薦到《知識(shí)就是力量》新媒體平臺(tái)發(fā)表哦！

生土建筑（供圖/穆鈞）

你是否曾經(jīng)想過，當(dāng)你站在北京的國家大劇院門前時(shí)，其實(shí)正置身于一個(gè)宏大的數(shù)學(xué)公式之中？這座獨(dú)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(shù)學(xué)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(xiàn)各異的曲線弧度，打破了正球體的對(duì)稱性。據(jù)說，設(shè)計(jì)師在構(gòu)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(shè)計(jì)雖然簡潔，卻蘊(yùn)含著豐富的多樣性。通過精確計(jì)算得出的半橢球體邊界，再經(jīng)過精良的施工工藝，使建筑最終被完美呈現(xiàn)。同時(shí)，利用數(shù)學(xué)方程式計(jì)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(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學(xué)的合理性，確保了國家大劇院的屋頂既穩(wěn)固又美觀，是建筑與藝術(shù)完美結(jié)合的典范。

國家大劇院獨(dú)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(jīng)過精密的計(jì)算和數(shù)學(xué)模擬，以確保其拼縫自然、順滑。

北京奧林匹克塔被譽(yù)為“生命之樹”，其設(shè)計(jì)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(tài)，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(jié)合。

高大的樹木能夠屹立不倒，歸功其獨(dú)特的構(gòu)造——堅(jiān)實(shí)的樹干與深入土壤的根系給予樹木穩(wěn)固的基礎(chǔ)，而樹枝四面展開則維持了平衡。設(shè)計(jì)師從樹木的這一特質(zhì)中汲取靈感，為北京奧林匹克塔的設(shè)計(jì)注入了生命力。塔的底座如同樹木深埋地下的根系，穩(wěn)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(tái)如豐滿的樹冠，為游客展現(xiàn)遼闊視野；觀光塔的電梯與設(shè)備管道系統(tǒng)如“血管”，源源不斷地輸送著“營養(yǎng)”與“能量”。

當(dāng)我們仰望這座壯麗的建筑時(shí)，不禁會(huì)感嘆人類智慧與大自然的完美結(jié)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(dú)特的語言傳遞著獨(dú)特的信息，一直流淌在城市中。讓我們乘著知識(shí)的翅膀，感受建筑中科學(xué)與藝術(shù)的融合，領(lǐng)略不同建筑帶給我們的不同學(xué)科之美吧！

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 /周游）