科普-中华学生百科全书-第592节
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地的一个个拱门随着跨度的不同（最大的跨度为圆形平面的直径）拱起的高
度也不同，造成马鞍形的外形，充气管由聚乙醇薄膜制成，外涂海普隆，内
涂聚氯乙烯。
美国在 1959 年建造了波士顿艺术中心剧场，有 2000 多个座位，建筑平
面为圆形，直径 44 米，采用气垫屋顶，层顶的中央高 7 米，飞垫式屋顶铆固
在钢制多边形体的各个柱上。
气泡泡能盖成大楼，能盖成很大很大的“大楼”，甚至使你不敢想象。
德国充气结构专家奥托曾设计了充气薄膜与网壳相结合的巨大的罩，其
直径为 2000 米，高为 240 米，可以覆盖拥有 15000～45000 居民的城市。在
寒冷的北极，有了这样一个“罩”，就可以调节气候，就可以开发北极了。
所以，奥托的设计又叫做“北极城设想”。
美国建筑师富勒，也是一位充满想象力的工程师，在 1962 年，他也设计
了用充气薄膜与网壳结合的圆穹，直径为 3200 米，想把纽约的整个曼哈顿地
区罩起来，这就是建筑中最著名的“乌托邦”充气结构。
树木参天高楼立
腹中空的竹子、麦杆，把材料尽可能分布在横截面的四周以增大抗弯、
抗断的能力。
树，肉眼所见是实心的，但在显微镜下却到处布满着细孔，它同样地把
有限的实体尽可能向四周扩展，也具有很大的抗弯、抗断的能力。
你去过泰山吗？你是否留意过泰山峡谷通风口的树长得怎么样？泰山峡
谷通风口的树与众不同，它的树干横截面不是圆的，而是椭圆的。由于通风
口风相当大，要生存必须提高迎风的抗弯能力，这种椭圆形树干是树木长期
适应自然优化的结果，这种椭圆形树干的树不是很美吗？！不是很科学吗？！
建筑师吉奥·庆蒂设计的意大利米兰的皮尔利大楼，其构思是 4 棵并排
的“树”。树与高楼之间，在具备抗弯、抗断能力方面是一致的，越是接近
地面，其受力越大。从树的外形可知，树干由树梢向树根越来越粗，从树的
外形联想高楼受力的核心部分，也必须从上到下越来越粗。把树干切片置于
显微镜下，研究树的水分、养料的输送，会发现它与城市道路立交网系统又
是何等的相似呀！
近几年来，出现了一批高技术建筑，这是一种表现技术美的建筑，正如
芬·里德所说：“……探求、研究并且为建筑带来诗意般充满信心的愿望。
在这种建筑中，科学——我们时代的‘上帝’——和技术也已富于人性。这
种建筑物能够塑造和表现。”
高技术建筑一方面从新技术的产物如高速赛车、航天飞机等形式中寻求
启示，一方面从自然界中寻求灵感。
伦佐·比阿诺在设计休斯顿曼尼尔博物馆时，集中精力研究屋面的形式
和构造，他从采光调节、阳光辐射的控制、结构、细部四个方面来构思，以
树叶为原型设计屋面档板，既轻柔又完美。
进入树林，成排的树干构成了“竖向线条”，显示出高洁、希望，给人
以紧张感、上升感。保罗·克利给线赋予了诗意，他说：“一条线就是一个
点在散步。”那末，像树林那样的竖向线条，则是众多点在向青天进军了。
日本建筑特色之一，就是有很多的竖向线条，如日本的法隆寺，它显示出像
树林那样日新月异，天天向上。
城市用地的紧张，促使城市的规划向空中发展，日本建筑师矶崎新在
1962 年设计了空中城市，设想把建筑集中在一棵棵人工大树上，好像一个个
果实，树干与树枝都是有效的交通系统，树与树之间也有交通之便。城市建
在空中，充分享受了阳光和空气，而且还土地于绿化，人类的生活再次上了
树，成了新的“有巢氏”，过着鸟儿般的生活了。
树，作为探索科学哲理的素材，具有着更宽更广的研究领域。树长得高，
枝叶繁茂而“招风”。但仍然屹立于大地之上，关键是扎根于地下，见缝插
针地深入、深入、再深入。再看看人类创造的房子地基，其中之一叫桩基，
是一根根桩打入地下，房子建在桩的顶部。与树根相比，弯弯曲曲的树根要
比直直的桩不知高明多少倍呢！
美的构想——对称建筑
在“天河夜转漂回星，银浦流云学水声”的茫茫宇宙有着奇妙的对称，
在微观世界里的细胞、分子、原子……也有着奇妙的对称，凯库勒的苯环结
构式，华森、克里克提出的 DNA 的螺旋结构，都显示出一种对称的科学美。
在自然界中，飞禽走兽、草木花卉都显示对称的美。
对称被视为“和谐与美”的定义。一般对称的物体具有对称轴，在对称
轴的两边等距离处具有大小、方向相同的物件，如常见互相垂直的十字轴线
的对称形式：正方形，正圆形，正六边形，正八边形等；另外如“十”字，
“田”字，“井”字，“亚”字等。这一类称为具有两个对称轴的对承称物
体。更普遍的是具有一个对称轴的对称物体，如人、虎、蝴蝶、鸽子……
在科学上，科学理论也有美与不美的问题，它决定于和谐、对称、简洁、
新奇。和谐，即逻辑的正确性和构造的严密性。对称，即反映出自然形态和
运动的广泛对称性。简洁，即丰富的多样统一。新奇，即科学思想的独创性
和科学方法的新颖性。对称，作为决定科学理论美与不美的四大要素之一，
含义是很广泛的，科学家维尔写了一本专著《对称》，书中说：“对称，无
论广义或狭义，我们都不理解这个词。对称是一种思想。多少世纪来，人们
希望借助它来解释和创造秩序、美和完善。”
对称，表现出一个整体的各部分和成分的配置的匀称和协调，给人带来
优美和精确的感觉。对称的理论帮助了德国化学家凯库勒发现了芳香化合物
分子结构，分子中的原子以对称形式组成闭合的环形联接的链，分子模型完
美、漂亮。自然现象的对称原则启迪了狄拉克，使他预见了粒子的电性能能
够转变。1979 年美籍华人物理学家杨振宁谈道：爱因斯坦开辟的“对称性支
配着相互作用”的原理，有力地促进了“规范场的对称性”、“超对称性”
新理论的出现；对称性可以说是理论物理学的一个重要观点。
自然界的对称现象是如此强烈地影响着建筑，以致于所有的建筑和建筑
群都包含着对称的原则。
1403 年，我国明朝永乐皇帝下令迁都北京，在元朝大都的基础上建立了
北京城。1557 年，明朝嘉靖皇帝在城南外加筑外城，形成了今天的“凸”字
形平面的北京城，从南端的永定门向北经皇宫、景山到钟鼓楼，直到北城墙
结束，形成了一条 7．5 公里长的中轴线，这就是北京城的对称轴，它可谓世
界上最长的对称轴了，宫殿建筑就在这轴线左、右对称的位置上。皇宫层层
殿宇，错落有致，以太和殿、中和殿、保和殿为核心，由对称形成庄重、整
齐、稳定的格局，充分显示皇权的精神作用。
我国古都西安，隋朝统一后模仿汉魏的洛阳城，南北长 8651 米，东西长
9721 米，唐朝定都后改名长安，和北京城一样以中轴线规划建筑，体现出对
称的特色。
雨果的小说《巴黎圣母院》轰动了全世界，哥特式建筑（欧洲古典建筑
风格之一）的巴黎圣母院也因此蜚声世界。经历了 72 年才建成的巴黎圣母院
教堂是中世纪欧州哥特式教堂的“元老”和典范，教堂西立面是典型的左右、
上下三段式划分的建筑，底部是深深内凹的三座券门，券内侧的层层线脚中
布满了雕像，教堂的东立面是一圈环形的圣坛和小礼拜堂。对称布局在其中
处处可见。
对称往往与均衡联在一起。在视觉艺术中，以均衡中心作为中心点，就
能感到均衡中心的左右两侧的吸引力相当，在均衡中心给予某种强调，当眼
睛能满意地停留在均衡中心的瞬间，就能产生健康与平静的均衡感。对称是
均衡的天然格局，在对称的情况下，在对称轴的两侧，彼此相当的对称必然
导致均衡。
在建筑上还经常采用不对称但又均衡的做法，有人说是广义的对称。那
是采用了杠杆平衡原理，当一侧小体量安排在离中心轴远距离处，与另一侧
大体量安排在离中心轴近距离处，造成两侧对中心轴的均衡感。我国承德避
暑山庄的烟雨楼就是采用这种做法使园林建筑灵活多变而更具有诗意的。
从视觉心理的角度看，实的建筑具有重的质感，虚的建筑（光明透亮玻
璃组成的建筑）具有轻的质感，于是做成小而实的建筑与大而虚的建筑造成
均衡感。
给建筑施以统一的变化，则会显现出反对称的效果，在视觉艺术上同样
会产生富于变化的个性。反对称指的是在对称轴两侧等距离处，两个物体大
小相等。但一个朝上，一个朝下。如果等距离处有两条竖向而同样长度的线
段，一条在对应点的上部，另一条则在对应点的下部，这叫做两条线段的反
对称。图形的反对称最典型的代表是“ ”字。北京圆明园中有一建筑叫“万
方安和”，它的反对称布局新颖而富于联想。
对称，是建筑的永恒主题，是自然界的普遍规律，彼得·柯林斯说得好：
“从有机的躯体来看，一目了然，自然界是有意对称的，同理，建筑也应有
意对称。”
水一样的透明建筑
水下的世界是透明的世界，梦幻的世界，光彩绮丽的世界，一切是那么
清澈、纯洁！人们是多么地想要尝试一下过水下世界的生活呀！文人们于是
设想出“孙悟空闹龙宫”，“落水相公与龙公主成亲”等等有趣的故事来，
建筑师也想造一座水晶宫，让人们生活在既可以自由呼吸又处于晶莹透明的
宫殿之中。
世界上确实造了一批水晶宫，有英国伦敦水晶宫，美国迦登格罗芙蓉教
堂水晶宫，美国纽约贾维茨展览中心水晶宫……自然界确实有透明的水晶，
但价格昂贵，当然不可能作为建筑材料。当人们发明了玻璃，才使水晶宫成
为现实。
1851 年，英国帕克斯顿建造了伦敦水晶宫，帕克斯顿在非洲发现浮在水
面的玉莲，让小孩坐其上也不会下沉，他研究了玉莲的叶脉结构，并作为水
晶宫屋面结构的依据。伦敦水晶宫使用了 86058 平方米的玻璃，是当时英国
全年玻璃产量的 1／3，帕克斯顿的设计获得空前的成功，是当时世界上三大
有名建筑之一。伦敦水晶宫作为世界上工商博览会会场，终于让世界各国的
来宾享受了“水下世界”的乐趣。
由于建筑材料的限制，建筑总是为光线而苦恼，在一定程度上说，建筑
在为了得到光线而斗争着，正如建筑大师柯布西埃所说：“建筑的历史就是
为光线而斗争的历史，就是为窗子而斗争的历史。”按照建筑美学的观点，
为使整个墙面所用材料、质感、色彩、光影获得和谐的统一，就应该使整个
外墙成为全部玻璃墙，甚至使屋顶也全部成为玻璃的，这样，室内环境才能
充分体现出“光、亮、热”。
1911 年，德国建筑师格罗皮乌斯首先设计了法古斯鞋厂，拉开了建筑中
采用玻璃幕墙的序幕。第二次世界大战后，著名建筑师凡·德·罗设计了美
国芝加哥湖宾公寓和纽约西格拉姆大厦，色彩协调，典雅精美，新颖动人。
著名设计师贝聿铭设计的波士顿汉考克 60 层大楼，玻璃墙采用反射玻璃，使
周围环境、建筑、蓝天、白云、天光云影，交相辉映，显得虚无缥缈，若隐
若现，建筑的实体与周围环境相呼应，但它又在自身无限的反射中消失，建
筑的模糊形式和它形象的可变性，展示了无限性和不定性，让人们感到已置
身于水下的水晶宫了。
美国达拉斯的海特摄政饭店，采用高低错落的多个几何体组成雄伟体
景，全部采用玻璃幕墙，形象丰富。
最大的水晶宫是美国贾维茨展览中心水晶宫。建筑物正立面南北延伸
305 米，入口处中央布置了高达 45．7 米的大厅，整个建筑室内室外景色融合
一起，不怕风雨侵袭，不怕烈日曝晒，却享受着自然的清新、自然的风光。
大自然为鱼儿造了水下的世界，建筑师为人们造了地上的“水晶宫”，
通透的美、晶莹的美、反射的美、变色的美、交辉的美，让人们尝到了水下
世界的美。
奇异宏伟的古今建筑
万里长城
举世闻名的“万里长城”，是中国古代一项最雄伟、最壮观的防御建筑
工程。它像一条巨龙，跨越浩瀚的沙漠，穿越茫茫的草原，翻越巍巍的群山，
绵延盘踞在祖国辽阔的国土上。它那恢宏的气势，艰巨的工程，显赫的功能，
悠久的历史，深远的影响，不仅在我古代建筑工程中绝无�
