神話與現實中的仿生

時間

——

評論

　　《仿生設計》　[英]薇羅妮卡·卡普薩利著張靖譯　廣西師范大學出版社
　　本書作者是一位兼具生物學家和設計師背景的專業人士。她以深入淺出的方式，詳細闡述了每一種自然現象及其人工應用，並對生物學和設計背后的故事進行了通俗易懂的解釋。書中列舉的例子大多已經開發成具體的產品，而另一些則為有志於創新的設計師指明了可能的發展方向。
　　大自然的美妙、力量與浩瀚廣博總能激起我們心中最原始的情感，為我們提供永不枯竭的美學靈感，人類歷史上的眾多藝術作品都體現了這一點。
　　代達羅斯
　　在希臘神話中，代達羅斯是一位才華橫溢的建筑師、雕塑家和發明家，以其藝術造詣和心靈手巧而聞名。他有一個侄子叫塔盧斯（也叫佩迪克斯），在他那裡做學徒。這個神話中出現了一個特定的發明：塔盧斯在海灘上散步時，發現了一條死魚的完整脊椎，經過仔細觀察，他用金屬重制了這種結構，從而創造了第一把鋸子。
　　代達羅斯對他的天才侄子的嫉妒與日俱增，以至於有一天，他把塔盧斯從衛城上推下致其死亡，結果，代達羅斯因罪行被流放到克裡特島，為米諾斯國王服務。他想和他的兒子伊卡洛斯一起逃離克裡特島，但米諾斯控制了陸路和海路，於是，代達羅斯想從天上找到逃跑的辦法。受鳥類飛行的啟發，他用蠟和羽毛制作了翅膀，在翅膀的幫助下，這對父子成功地飛離了克裡特島。盡管代達羅斯警告過兒子不要飛得太高，但伊卡洛斯並未放在心上，最終，太陽的熱量熔化了蠟，導致翅膀解體，伊卡洛斯從空中墜落而亡，隻有代達羅斯一人最終抵達西西裡島。
　　埃迪斯通燈塔
　　埃迪斯通燈塔位於英格蘭南部德文郡海岸外，用於警告船隻注意附近危險的埃迪斯通礁石。該地點承受的風浪極大，用木材建造的兩座燈塔無法長久維持。18世紀中期，土木工程師約翰·斯密頓受命設計第三座燈塔，他以橡樹的形狀為原型，設計寬闊的底盤以增強穩定性，並以花崗岩作為主要材料。燈塔於1759年竣工，之后近100年都保持完好。該項目的成功不僅歸功於優秀的建筑設計，還有兩項創新也發揮了重要作用：其一是水硬性石灰的應用，這是一種特有的混凝土，最初羅馬人使用過，可以在水下凝固成型﹔其二是使用創新的燕尾形構件將花崗岩塊固定在一起，形成特別堅實耐用的砌體結構。
　　水晶宮
　　歐洲人於19世紀初發現的巨型睡蓮[亞馬孫王蓮]，據說長期以來被認為是1851年第一屆世界博覽會的舉辦地——英國倫敦海德公園的水晶宮的設計靈感來源。然而，現在人們認為這個故事本身就是一個神話。1847年，第一批熱帶植物標本被運抵英國，並被送到英國皇家植物園邱園的園藝師手中。這些園藝師努力地為這批植物創造了一個生存環境，並將其中一株幼苗送到了查茨沃斯庄園首席園藝師約瑟夫·帕克斯頓那裡。
　　帕克斯頓是一位才華橫溢的園藝家，同時也是一位富有創意的工程師，他將植物學知識應用於溫室的設計。通過各種建造實驗，他發明了一種“脊溝式”屋頂系統——能夠完全用玻璃和鐵制成的一個大型結構。帕克斯頓利用它開創性地設計建造了查茨沃斯百合屋，這是一個巨大的玻璃罩棚，可以用來培植亞馬孫王蓮幼苗。1849年，他培育出了第一株在英國種植的亞馬孫王蓮。
　　帕克斯頓借鑒百合屋的建造經驗，為1851年的世博會展覽提出了一個雄心勃勃的建筑設計方案。設計想法一經提出便廣受好評，於是他被任命為該展館的建筑師，完成了世界上最大的僅用鐵和玻璃建造的建筑——水晶宮。展覽結束后，帕克斯頓受邀在英國皇家藝術學會發表了一場關於該建筑設計的演講，其間他展示了一幅亞馬孫王蓮葉片的插圖。據說，一位過於熱情的記者誤解了帕克斯頓的發言，於是就有了這個關於設計靈感的傳說。盡管亞馬孫王蓮葉片的結構與水晶宮的“脊溝式”屋頂系統有相似之處，但事實上，山毛櫸等其他類型的植物葉片與該設計更為類似。
　　埃菲爾鐵塔
　　另一個早期仿生學的例子是為1889年巴黎世博會建造的埃菲爾鐵塔。法國結構工程師古斯塔夫·埃菲爾是一位才華橫溢的工程師，他的專長是設計由支柱和鉚釘組成的大型鐵結構。他的代表作包括葡萄牙波爾圖的瑪麗亞·皮亞鐵路橋（1877年），以及法國雕塑家弗雷德裡克·奧古斯特·巴托爾迪在紐約設計的自由女神像的內部框架（1884年）。
　　據說，埃菲爾鐵塔的靈感來自德國解剖學家赫爾曼·馮·邁耶和瑞士工程師卡爾·庫爾曼的共同研究，前者在人類股骨的內部結構中發現了一種被稱為骨小梁的交叉纖維，后者創建了這些纖維的數學模型，將其類比為建筑物中使用的支柱和支架。
　　埃菲爾鐵塔的最初設計實際上是由埃菲爾的兩名員工於1884年構思的，一位是曾師從於卡爾·庫爾曼的瑞士工程師莫雷斯·克什蘭，另一位是法國工程師艾米勒o努吉耶。古斯塔夫·埃菲爾利用他在大型金屬結構方面的專業知識，計算出了抵抗風荷載所需的基礎塔架的曲線，從而完善了該鐵塔的設計。這樣一座300多米高的鐵塔是1889年世博會展覽的中心建筑，現在已成為歷史上最具標志性的建筑之一。