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第 23 卷第 3 期
1998 年 9 月
武汉测绘科技大学学报
Jou rna l of W uhan T echn ica l U n iversity of Su rveying and M app ing
. V o l 23 N o. 3 Sep t. 1998
从混沌分形看中国古典建筑与园林设计
李德仁 廖 凯
( 武汉测绘科技大学校长办公室, 武汉市珞喻路 129 号, 430079)
摘 要 本文将混沌分形等现代科学前沿迅速发展的非线性系统科学理论, 引入到对中国古典建筑, 园林和 城市规划及其空间分析与设计的理论基础—— "风水" 理论的研究中, 从而在对传统建筑与城市空间理念进行 整体性抽象继承的基础上, 为探索和发展新的空间分析与设计的理论和方法提供了新思路. 关键词 混沌分形; 中国古典建筑与园林设计; 风水; 空间分析与设计; 非线性秩序 分类号 TU 2
探索根植于中国文化传统又富于时代精神的 建筑空间观念和形式语言, 无疑是一种 "扣古朴与 现代之两端, 揉合而再生" 的创新, 而其首要的任 务是要实现观念的更新, 解决如何认识传统的问 题. 依据西方古典建筑构图理论, 我们眼中是传统 的 "大屋顶"斗拱等外在立面形式; 而通过借鉴和 , 发展建筑类型学, 模式语言理论, 我们认识和把握 的传统是 "类四合院" 等内在空间模式. 进一步探 索, 发展并依据新的思想及理论, 则能够对传统有 新的认识和理解. 非线性系统科学理论的兴起, 使得当代的学 术思潮, 乃至我们对世界的看法都正经历着一个 根 本性的转变. 在此背景下, 以传统的 "天人合 一" 思想为基本理念, 以 "周易" "阴阳五行" 及 理论 为哲学基础, 以古老的 "山水之术" "风水" —— 为 理论源泉的中国传统建筑学, 包括中国古典建筑, 园林及城市 ( 规划) 设计, 愈加折射出其隽永智慧 与哲理的光芒.
1 混沌分形
111 关于混沌 混 沌学 (Chao s) 研究的是无序中的有序, 即
自然界和人类社会非线性过程的内在随机性所具 有的特殊规律性. 它的出现冲破了确定性与随机 性之间不可逾越的传统观念, 使人们得以以一种 新的眼光认识和思维世界. 世界上除了确定性现象和随机现象外, 更多 更广泛的乃是混沌现象. 亚马逊河流域丛林中的 一只蝴蝶偶尔扇动翅膀, 导致了美国德克萨斯的 一场飓风, 这就是著名的蝴蝶效应. 它说明了混沌
收稿日期: 1997207218. 李德仁, 男, 58 岁, 教授, 博士生导师, 中国科学院院士, 中国工程院院士, 现从事 3S 技术及其集成研究.
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系统处于不稳定的平衡点上, 小的变化可以非线 性地放大为大的变化. 然而混沌运动的变化又非 任意而为, 非周期性背后隐藏着有序性, 其轨迹在 一定区域内折叠, 压缩, 扭曲, 进而形成在不同尺 度下具有相似结构的奇异吸引子 ( st range a t t rac2 to r ) .
112 关于分形 分形几何 ( F racta l Geom et ry ) 揭示了事物的
组成部分可能在一定条件下或过程中, 在某些方 面 ( 形态, 结构, 信息, 功能等) 表现出与整体的相 似性, 即具有自相似性 ( 确定性的或统计意义上 的) , 并能够用连续取值的分数维数来描述. 分形研究的这种自相似性广泛存在于自然 界, 人类社会和客观物质系统的各个层次上, 它是 物质运动发展的一种普遍表现形式. 自然界的许
多事物都是由简单步骤的重复而产生的, 这正是 分形思想带给我们的启示. 而运用计算机迭代算 法所生成的分形图形, 可以对自然界的许多复杂 形态 ( 如海岸线, 山脉, 云等) 及过程进行逼真模 拟, 见图 1. 长期以来人们习惯于对复杂的研究对象进行 近似简化抽象, 建立起各种理想模型 ( 绝大多数是 线性模型) , 然后加以分析. 而分形则是直接从非 线性复杂系统的本身入手, 从未经简化的研究对 象本身去认识其内在的规律性.这一点正是分形 理论与线性近似处理的本质区别.
113 混沌与分形

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