主题：【原创】探索建筑结构的优美 -- 年华似水流

文艺复兴是公元前1400从意大利的佛罗伦萨开始的. 当时 这座城市把自己比喻成雅典和罗马共和国. 文艺复兴的中心思想就是一句古西腊的格言：

在建筑方面，　一个佛罗伦萨人叫ＰＯＧＧＩＥ　ＢＲＡＣＣＩＯＬＩＮＩ　在瑞典的圣嘉伦（ＳＴ．　ＧＡＬＬＥＮ）的修道院中寻觅经典著作的时候，　发现了一本前面提起的Marcus Vitruvius Pollio写的建筑书 <<DE ARCHITECTURA>>　．大为吃惊，因为一千多年前的它比当时所能见到任何建筑书都要高明的多．但不好的是，　它不包含图解，　语言晦涩难懂，难以广泛流传做为普及教育，由它也很难理解当年罗马时代的建筑结构．达芬奇读懂了，而且对其中精髓的流传做了一件重大贡献．

在１４８５年，达芬奇画了一张著名的示意图，称为Vitruvius人体图：Vitruvius想告诉人们，人体，就象任何结构一样，　比例和谐就是美：

它诠释了Vitruvius的一段很长的文字：

＂The navel is naturally placed in the centre of the human body, and, if in a man lying with his face upward, and his hands and feet extended, from his navel as the centre, a circle be described, it will touch his fingers and toes. It is not alone by a circle, that the human body is thus circumscribed, as may be seen by placing it within a square. For measuring from the feet to the crown of the head, and then across the arms fully extended, we find the latter measure equal to the former; so that lines at right angles to each other, enclosing the figure, will form a square. ＂

? a palm is the width of four fingers

? a foot is the width of four palms

? a cubit is the width of six palms

? a man's height is four cubits (and thus 24 palms)

? a pace is four cubits

? the length of a man's outspread arms is equal to his height

? the distance from the hairline to the bottom of the chin is one-tenth of a man's height

? the distance from the top of the head to the bottom of the chin is one-eighth of a man's height

? the distance from the hairline to the top of the breast is one-seventh of a man's height

? the distance from the top of the head to the nipples is one-fourth of a man's height

? the maximum width of the shoulders is one-fourth of a man's height

? the distance from the elbow to the tip of the hand is one-fifth of a man's height

? the distance from the elbow to the armpit is one-eight of a man's height

? the length of the hand is one-tenth of a man's height

? the distance from the bottom of the chin to the nose is one-third of the length of the face

? the distance from the hairline to the eyebrows is one-third of the length of the face

? the length of the ear is one-third of the length of the face

达芬奇并没有满足与解读Vitruvius　的古董文字，　而是孜孜不倦的去了解周围世界是怎么运作的，以一种即使现在看来也很先进的思想方法．他崇信试验手段：

＂在研究物理问题时候，我一般要从做几个试验出发，因为只有在对问题的有了感知之后，　我才有一种把它叙述出来的冲动．＂　

＂我们必须要依靠试验，努力做好以便揭示出真理．＂

作为一个工程师，达芬奇对建筑结构是如何承受荷载有着很大的兴趣, 并做了很多梁, 柱, 桁架, 以及拱的试验. 特别是对拱形情有独钟. 以下是他对拱结构和支撑受力做的分析.

Studies of arches and supports

扯开一下，很多人现在做研究，是君子远离庖－试验室，倾向于直接做模型．模型是一定要的，但计算机模型并不是高于冗长的试验更高级的科学．模型是对试验所揭示的＂真理＂一个高度的归纳，基础在于对其中物理现象或过程本质的认识．如果对试验的功能表示怀疑，　要问自己一个问题：＂我这个模型是否揭示以往试验所不能够揭示的新的东西？＂．赶紧回来．

对比以下两组情况, 一是将BLOCKS 竖直堆起来, 力的传导方向竖上竖下, 比如柱子, 但不会围成一个空间.

另一是是将BLOCKS 堆成拱形, 力的传导方向不再是竖上竖下, 空间就出来了. 空间的大小决定与拱的形状, 或高耸, 或扁平, 达芬奇对很多形状的拱做了承载实验, 将不同的重量悬挂在拱下面, 他说: “我想知道, 这些不同形状的拱, 到底能够承受多大荷栽而不倒塌?” 其实现在只要根据拱的曲率, 稍做计算即可, 但那是500年前.

1502年, OTTOMAN SULTAN SELIM 一世，因为要在CONSTANTINOPLE, 现在的伊斯坦布尔, 修建一座跨越 GOLDEN　ＨＯＲＮ的大桥，　向工程师们征集意见．　当年50岁的达芬奇写信给他，　建议建一座单垮的拱桥越过２００米宽的海峡．　他将设计画出来：

并解释说：＂　桥高于水面７０Braccia（约40 米），宽４０Braccia，桥长６００ Braccia, ４００在水面上，因有２００在陆地上，因此地势也可以做为支撑．＂以下是他自己画的此桥的形状与周围的环境．

Leonardo’s Bridge at　Constantinople

达芬奇的桥是个完美的＂被拉紧的弓形＂．他在此桥中所反应的设计思想在３００年后才被广泛的接受：　较平的拱顶形式需要坚实的桥台，　以承受平拱给拱脚带来很大的水平推力．

但他的这个桥自始至终没有建．

文艺复兴时代另一座当时＂最大胆最美＂的石拱桥建造于６０年后的．它是１５６６年ＯＴＴＯＭＡＮ帝国的ＨＡＹＲＡＴＴＩ设计的，　在现在的波斯尼亚－黑塞哥维那．它的拱只有７７厘米厚，是拱径的确／３７，突破了当时１／２０的传统．可惜１９９３毁于内战．

真正美的东西总是会激发人的热情的．　五百年后，一位挪威的画家， Vebj&oslash;rn Sand，　在１９９６举行的达芬奇的建筑和工程设计展时候，深深被这么一个简单有力的设计打动了．他发起了＂达芬奇桥梁工程＂，　决定将达芬奇的设计变为现实，　为公众所用．在游说挪威的有关管理部门时，他说：＂我们将会创造历史．＂Vebj&oslash;rn Sand　只是一个年轻的画家．在当时，对学艺术的学生已经不要求学技术知识了，这种认识风气是他极力反对的．他把这个项目当成一堂将功能和美学紧密结合的生动的课．＂这个桥将连接过去和现在，将表达文艺复兴的伟大艺术美和科学成就．＂

最后这座桥被决定设计为过行人的天桥．大小与达芬奇的设计相比要缩小了．拱跨度为100 米，总长为１３５米．这做桥在百忙之中２００２年月向公众开放，比较下图桥的造型和达芬奇的设计，拱形的美是两者的共同点．

５００年后，达芬奇的设计在某意义上变成了现实．这个意义也许就在于建筑物的功用和结构的优美要在科学计算的基础上完美地融合一起．

达芬奇是个什么样的人? 建筑学家，音乐家，解剖学家，发明家，工程师，雕塑家，和画家．．．．．500年后, 我常常去飞行博物馆，进门后第一个电视讲解中说, 将人类的飞行梦想变为现实的鼻祖, 也是达芬奇．莫名其妙地，每次都看，每次这都令人地惭愧地想，还敢自称是＂哲学博士＂吗？能上升到哲学高度，很多学科是相通的．达芬奇的所有的成就，上升到一点，　能否归结为对科学和功用＂美＂的一种追求？