变革建筑的十个科学新发现

文│张宁远

变革建筑的十个科学新发现

著名城市规划师、建筑理论专家Michael Mehaffy 和 Nikos Salingaros，在他们的最新著作《星球大设计：定居、科学和人类未来》中，研究了影响甚至可能根本改变未来建筑的最新发展。

建筑历来关注自身的未来，也关注科学新发现及其在建筑工艺上的实际应用。如今我们确实看到了极具异域风情的电脑设计的美丽建筑表皮、花键连接的形态和生成图示。对于一个不是科学家的人，这个工作可能显得极端科学化和“现代化”。我们也看到动荡破裂的宇宙的象征主义，其涵义的旧观念正面临令人痛苦的后现代挑战。

但是从现代物理学家的观点，建筑仍然深陷过去的泥淖。那是因为建筑怀抱在其核心造型理论中的“现代性”现在几乎有100年历史了，它是过去纯朴工业时代过时的遗迹。当然“现代”建筑很多装饰性外表由尖端技术制成。但是它们实质上仍是用来支撑旧工业聚落方法的新奇噱头。建筑师让自己成为引人注目的艺术包装者，使用精致艺术文化的诱惑来帮助在全球推销夸张过时的项目。为了我们所有对可持续性的追求，我们实际上在与灾难同行。

问题是我们没有真正地参与过定居过程，也没问建筑作为工艺和原理怎样能够在形成聚落过程中真正处于领导地位。这意味着超越艺术隐喻的活动为其它活动服务，有助于依据科学发现实际应用聚落科学。这些科学必须包括经济学、政治学、环境心理学和医学，也包括来自生物学、数学和物理学关于形成和成长动力方面的深刻见解。

与医学类比特别恰当。聚落科学的应用必须和艺术与工艺一起应用，正如医学必须被有艺术与工艺的医师应用。就像医学行业，聚落科学必须植根于实证方法，必须有一个关心他人福祉的行业标准作为基础。

但是这意味着深入的再评估并对失败的专家模式进行改革。它意味着方法学、技术和“现代性”概念方面真正的革命，最终成为设计思想本身的革命。

这些来自科学的见解是什么？书的两位作者，他们是物理学、数学和城市和建筑哲学与理论领域的专家，总结了其中十条。

自适应系统

各类设计者得到的一个重要教训是产品设计不能真正从环境设计中分离。某种意义上我们都是工作在人类环境中的环境设计者。因为每个系统只是部分封闭的，我们必须设法像在开放系统工作一样在这些系统中工作——也就是说作为更大优化整体的一部分。老一套设计由于无法实现这样的系统而导致了我们的生态灾难。

自组织

任何设计如果硬要追求一种“标准的”、“形式的”、预想的或者自我参照的建筑或者城市的类型学，那它在根本上是有缺陷的。因为它没有从当地条件出发计算一个自适应配置。很多二战后的城市规划因此不得不被丢弃。

网络城市

我们可以把建成的城市建筑和基建看作城市的“硬件”，它是一个基质，只有在付出相当多的时间和费用后才能够改变。这个“硬件”能够到处移动、连接、交换信息等等。简单地说，只要我们能获得无限的能源和支持资源，通过将网络连接的重担推给“软件”来运行较差的“硬件”，我们就能建造一个城市。但是电脑设计师非常清楚，设计不佳的硬件和日益复杂的软件一起使用会带来麻烦，迟早系统会变得难以管理。

弹性几何学

差异制造了熟悉的几何图形，比如局域对称性：举例来说，我们身体有两手两腿。感受这种（以及其它相关种类）对称性的能力是进化心理学非常重要的方面，这也是促进人类福祉的环境属性。通过差异产生的对称性存在似乎同样对结构弹性必不可少。没有它结果会是毫无生气而僵硬的。差异性产生了对比，对称则在抵消均匀性的同时产生组群。

灵活的设计

这里只是举个例子，鸟群复杂的图形不是从任意的指定时刻、指定复杂形状的蓝图严格中创造出来的，那将是极其巨大的指令集。相反每只鸟只有些简单的规则来保持相对领头和相邻的位置。这些简单的指令相互作用，从而产生了鸟群漂亮复杂的几何图形。

缩放和分形

分形加载来自特有的分形结构的“生成算法”，更小尺度上的重复穿孔经常继续下行至细节和装饰的尺度。似乎很可能我们这些使用者通过这些地方，发现如此复杂的环境更易于理解，也是更清晰的，是更有效的组织，也是更漂亮的。

循证设计

最终的确切产品在计算开始时并不完全明确；只有某些重要品质是事先决定好的，实现需求驱动着设计的完成。如果产品一开始完全明确了，就不可能有调适，也就很可能在人文方面失败。

生物自卫

其含义可能极其重大：审美设计选择不仅关系到设计者的艺术表现，让用户喜欢或不喜欢，而且和其它因素一起能改善或者损坏用户的健康。

计算不可化归性

在这个最简单的计算可归化的系统中（像简单的数学题），我们不需要迭代计算工作，但能用公式通过捷径达到最终状态。但是自适应设计过程的计算是不可归化的，如果我们认为能强加模板或者设法通过公式或捷径达到最后的构形，那我们是在愚弄自己。这就是“还原性谬论”，到目前为止多数建筑师和城市规划专家已陷入其中，结果他们的设计是非适应的，并最终功能失调。

模型的进化

我们在机械思维的工业年代沉迷于新奇，因为它提供了市场营销的力量。新的！改善的！推论得到的思想是旧事物必须当作“不真实的”或者“过时的”丢弃。但是科学给我们展示了不同的世界：这里充满了循环、进化和模型，这些模型持续了几百万年，或者通过遗传过程得以再生。这就是进化如何经历无数的年代适应并且成功。这个启示寓意深远，人类建筑将不得不学习或者重新学习。