评论与鉴赏
Comments and Appreciation 有关国外建筑(及建筑师)的评论
肥皂泡与建筑
Soap Bubble and Architecture
游
少
萍
You
Shaoping
中图分类号 TU-86 文献标识码 A 文章编号 1003-739X(2008)11-0020-04 摘 要 在自然界中,肥皂膜和肥皂泡体现 了莫佩蒂的最小作用量原理.该文通过研 究肥皂膜和肥皂泡的形态构成原则,并分 析弗赖奥托等建筑师的设计实践,来探讨 肥皂膜和肥皂泡的形态构成在建筑设计中 的应用. 关键词 肥皂泡 最小作用量原理 极小曲面 奥托 悬链线 国家游泳中心
Abstract In nature, soap membrane and bubble embody P.Maupertuis' Least Action Principle. Through studying their configuration principles and analyzing Frei Otto's and other architects' design p r a ctice, this arti cle discusses the application of the form structure of soap membrane and bubble in architectural design. Key Words Soap bubble, The Least Action Principle, Minimal surface, Frei Otto, Catenary lines, The National Swimming Center
我们大多数人都曾吹过肥皂泡,就像 法国画家夏尔丹于1739年所作的油画中的 男孩一样,通过细管吹出形态各异,色彩 绚丽的肥皂泡(图1).我们每个人都有 吹肥皂泡的经验,但是并不是所有的人都 知道肥皂泡中蕴含着很深的学问. 观察周围的世界,我们就会发现世 界具有一定的规律性.似乎混沌中也有 一定的秩序,这些秩序启示我们应该去 发现那些在具有种种结构的形态后面的 普遍适用性原理.人们通过对自然的观 察,发现简单性正是我们所要寻找的原 理.1744年法国科学家皮埃尔—路易莫 罗德莫佩蒂(Pierre-Louis Moreau de Maupertuis)提出宇宙的总体模式, 后来被称为最小作用量原理.也就是说: 自然界总是使作用量减到最小.而肥皂膜
和肥皂泡正是自然界中这种原则的最好 体现. 历史上终身研究肥皂泡的科学家不 少,其中最有名的是比利时科学家约 瑟夫安托恩费迪南德普拉蒂奥 (Jose Antoine Ferdinand Plateau), 他从1803年~1843年从事肥皂泡的研 究.他将各种金属丝环绕成的线圈浸入 肥皂溶液,并移动它们,他意识到不论 几何形状如何,由单个封闭金属丝所组 成的所有线圈都至少蒙上一层肥皂膜 (图2).这个物理实验所产生的数学问 题也被称为普拉蒂奥问题.
1 肥皂膜与奥托
在建筑界,也有很多人对肥皂泡感 兴趣.其中以弗赖奥托(Frei Otto)
图1 吹肥皂泡的男孩(资料来源:[法]夏尔丹.梅 特罗波利坦艺术博物馆) 作 者 邮 编 电子信箱 收稿日期 南京大学建筑学院硕士研究生 310013 appleyoyoc@yahoo.com.cn 2008 05 28
图2 线圈上的肥皂膜(资料来源:斯特凡希 尔德布兰特,安东尼特隆巴 著. 悭悭宇 宙——自然界里的形态和造型. 沈葹 译. 上 海:上海教育出版社,2004:147)
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华中建筑 HUAZHONG ARCHITECTURE
11/ 2008
第26卷
图3 蒙特利尔世界博览会德国馆(资料来 源:[德]鲁迪舒尔曼,基恩博克 斯 著. 城市文脉中的张拉建筑. 谭锋 译. 北京:中国建筑工业出版社, 2006)
图4 斯图加特轻质结构研究所(资料来源:同图2,209)
为代表,他自1950 年起开始研究索膜结 构所具有的结构与形式特性.并且总结 出"极小曲面"对索膜结构设计的重要 作用.因为当索膜结构处在极小曲面的 时候,膜材料在所有方向的受力是均等 的,它的形式遵从自己的规律,并不以设 计者的意志为转移,形式和结构在此形 成了一个不可分的整体,共存于不可变 的形体中. 为了找出"极小曲面",奥托及其 合作者将肥皂膜作为研究的主要工具. 去寻求合理的索膜结构形式.奥托在实 验中采用的材料是毛发和细丝,把它们 系在针或细杆的端点,而针或细杆则是

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