形式的起源：万物形式演变之谜，自然物和人造物的设计美学×科学探索 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2024

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　　万物的世界，一切皆非理所当然――――
　　尺寸的极限 × 材料的可能 × 元素的关联 × 机能与设计的仿生美学

　　三角形、方形、圆形为什么最常出现？
　　鸡蛋的形状和雨滴的形状有何关联？
　　什么样的物件可能存在或不可能存在？
　　什么样的建筑应该建造或不应该建造？
　　永续长存的形式的共通要素是什么？

　　◎自然的物、人造的物，各种各样的物如何成为今日的形式？

　　无论是一个原子在大气运动中的路径，或者工匠工具的演变，
　　或是森林中、河岸边一棵树的生长，
　　都有其形式的成因和变迁发展的故事。
　　透过「形式」的演化，一切事物有了连结。

　　锻铁与茂盛生长的树有相似之处，铁桥与兀鹰中空的翅骨相仿，
　　植物叶片生长的形式与鹿角的曲线形状相近。
　　在绵长的时间尺度中，动物植物、液体固体、山脉地景、玻璃钢铁……
　　一个物件该有多大多小、什么样的材料可以做出怎样的物件、
　　物件的形式与它的机能及它的设计之间的关系是什么、
　　一个物件的使用会如何改变物件本身、哪些定律影响物件的发展，
　　种种问题都有了最适解答。

　　本书以「形式」为中心，探索万物形式的根源和演化，包罗领域含括设计理论、力学、结构和材料领域、地质学、生物学、人类学、古生物学、形态学。

　　清晰易读的阐释说明、流畅优美的叙事、精绘细制的美丽插图，带领读者领略这个充满魅力的主题，开阔视野，而我们也能知道我们的世界如何成为今日的样子。

　　◎对我们所在世界的献礼――――「被埋没的珍宝……令人深深着迷」

　　树木高度受哪些因素限制？大型船只或办公大楼为何比小型船只或一般大楼效率更高？人类的胸廓与飞机、野牛与悬臂桥之间有何共通点？我们应该如何规画，让物件不会因使用而磨损，而且越用越好？本书作者提出对三度空间形式最具影响力的八种基准，分为八大主题，每个主题各构成一章，以完全不同的角度探索各种形式从何而来、往何处去，并仔细观察及比较自然生成的产物和人工制作的物件。

　　本书激发读者开始观察周遭环境，抛开以往对人类环境中的形式演变的成见和漠不关心，并告诉读者更好的设计方式。作者以实际且直截了当的笔触，搭配特别为本书绘制的精美插图，提供关于「形式」的整体知识和了解。

　　对学生、设计师、建筑师来说，本书是价值非凡的作品；每一个关心自己所在世界的人，也可借由本书踏入这个令人着迷的主题。

★专业审订与推荐：

　　吕良正 国立台湾大学土木工程学系教授兼系主任、康乃尔大学理论与应用力学博士
　　刘曼君 中华工程教育学会（IEET）办公室主任、克莱蒙研究大学高等教育政策与行政管理博士

◎对本书的赞誉

　　「形势比人强？原意用在形容我们面对的处境，但用在万物的形式（FORM）上也行得通，也就是形式比人强。万物都是演化而来，其形式或形状某方面来说都是最佳最强的！近年来流行的仿生学就是由生物的强项上获得启发，进而用于产品的开发与设计。本书深入浅出探讨自然物和人造物的形式，把原本看似不相关的东西串连起来。万物运行是否有统一定理可兹遵循？本书也许可以给我们部分答案……」――吕良正 国立台湾大学土木工程学系教授兼系主任、康乃尔大学理论与应用力学博士

　　「作者以平易又流畅的文字，勾勒出天然和人造物质的形式及其形成原理，生动又饶富趣味，自然又蕴含深刻哲理；不知不觉中，读者被鼓励以不一样的眼光反思我们的自然环境和周遭的事物，让我们体悟到，大多数存在的物质确实已是文明演变下的最佳型态了。但就在这当下，作者又巧妙地提醒：现今所见的可能都是暂时的型态，人类文明的演变让未来充满了机会和可能性！」――刘曼君 中华工程教育学会（IEET）办公室主任、克莱蒙研究大学高等教育政策与行政管理博士

作者简介

克里斯多福•威廉斯Christopher Williams

　　毕业于纽约普瑞特艺术学院（Pratt Institute），后就读海德堡大学，安提亚克学院（Antioch College）设计理论博士。

　　教授设计理论多年，并撰写许多相关文章，曾于多所院校教授设计和建筑，包括加州大学洛杉矶分校、克里夫兰艺术学院、加拿大亚伯达大学（University of Alberta）、康乃尔大学设计暨环境分析系，亦于洛杉矶南加州建筑学院（Southern California Institute of Architecture）授课。

　　另着有《必需品的工匠》（Craftsmen of Necessity）一书。现居加州大苏尔（Big Sur）。

译者简介

甘钖安

　　学业结束后由科学界踏入「译文界」，现为专职译者。曾担任Discovery频道与资讯杂志编译，现仍定期为《科学人》及《BBC知识》等杂志翻译。书籍译作包括《爱因斯坦1905》、《摄影师之心》、《图解达文西机器人》、《乐观是一种选择》等。

　　目前住在有山有海有美食的台湾头基隆，热爱吸收各类知识，正努力朝「全方位译人」的目标迈进。最大的心愿是知识普及、人人快乐。

新版序

前言

1 形式与物质
原子的一生
物质的三态：气态、液态、固态
时间和万物的渐变
均化的过程：由高到低和由热到冷等
细胞：由内部发展
晶格结构：由外部发展
脱水、腐朽、侵蚀、磨损、氧化
磨损的成因
表面：近距离与远距离观察
材料的特质
纹理、木材和锻铁
新材料的制造和形式

2 压桿与拉桿：结构元素
经济性的必要：以最小成本获得最大效益
决定形式的力：张力、压力、弯曲、剪力、扭转
张力结构：轻盈又有柔性
压力结构：沉重而坚实
动物的身体结构
鸟类：结构统一性的杰作
细致的人类结构形式
三角形、球形和圆顶
未来的结构：透过柔性提供强度

3 尺寸
相对量和绝对量
极大和动态相似性定律
大与小的生命模式
功和运动：尺寸的优点和缺点
人造的建物和尺寸

4 机能的形式
形随机能但永远追赶不上
市场中的选择过程
专门化：高度适应的形式
传统：满足机能需求的阻碍
多功能：通用的形式
形式、机能和经济性，为何某些形式历久弥新？
跨机能主义：满足某一需求但不利于另一需求
贯机能主义：整合互相对立的需求
机能、时间和变化――万物都会经历以下过程：
平衡：在某段时间内维持不变
动态：必然发生的改变
创造：旧蜕变成新

5 世代：来自过去的影响
最初的工具
发现、发明和影响的顺序：
原发突变：经调整的初发现
自由突变：改良新的发现
替代：物质的改变
交叉突变：借用概念
独立发现vs.科技扩散
真正的创造：产出以往不存在的事物
扩散的终结与跨社会知识的开端
近亲繁殖和远亲繁殖得来的知识
从兽力到机械力
剩余形式：变化后的残余

6 生态表现型效应：环境中的形式
形式在个别环境中透过使用、生长和发挥机能所产生的变化
工匠的产品独特性
工作坊和磨坊：较为一般化的生产
工厂系统、大量生产、分工、标准化和互换性
制造过程只是开端：出自使用者的产品

7 目的论：世界一家
物质世界概观：万物对相同法则的反应
统一化原理的视觉化检视：
费布那西数列
黄金分割
对称
流线
空间分割
120度交叉
紧密堆积
六角网

8 机率与非理性
机率的影响
就机率而言不存在但应该存在的事物
理论家的地景：产品历经起伏通过高山和深谷地形的淬鍊不断演变，受机率影响，最后抵达适用的颠峰

注释
参考书目

◎原子的一生
 
一辆汽车正高速行驶，在骚乱吵杂的引擎室中，一个氢原子受仓促杂乱的大批气态化合物、混合物、分子和自由原子驱策，从通气管离开边充电边冒着气泡的汽车电瓶。一阵强风吹来，这个氢原子很快被带到州际公路旁的乡间空气中。这个原子刚由汽车电瓶内的氢氯酸化合物释出，从前一次的自由状态到现在总共只有两年。那辆汽车很快就不见踪影，这阵风把这个原子吹到牧场上空，在距离地面6公尺的高度向西飘去。不到几秒钟，又有两个原子同时碰上这个氢原子，立刻结合成分子，氢原子的自由状态很快宣告结束。与它结合的两个原子之一是氢原子，另一个是氧原子，它们结合形成的新分子则是水分子。这个新分子乘着午后热流盘旋而上。
 
这个季节很干燥，空气中的水粒子和分子很少。尽管同类稀少，其他水分子仍然乘着向上的浮力弹跳，彼此接近到一定距离时立刻结合在一起。分子与分子结合，新的分子团变成可分辨的水滴，安静地漂浮在一片紫花苜蓿上空300公尺。太阳下山，空气温度降低，水气慢慢聚集，水滴变得越来越大，无法继续飘浮在空中，因此落了下来。
 
第二天清晨，含有这个氢原子的一滴露水出现在紫花苜蓿叶上，这滴露水很快吸收其他水粒子，最后滚落地面。白天温度越来越高，草地表面附近的水气多半分解成水蒸气后飘散开来。不过，包含这个氢原子的水分子已经渗入土壤。它在这里停留了三天，但后来附近一株紫花苜蓿的根毛穿过土壤微粒间的气穴，接触到它。根毛尖端细胞以直线脉冲的方式增生，每个细胞可让根毛前进0.25毫米左右。根毛接触含有水气的土壤，很快吸收了这个分子。
 
五个小时后，这个氢原子在各种简单和复杂化合物之间进进出出，通过总长2.5公尺的汁液传导管，最后进入拥有6个碳原子、6个氧原子和另外11个氢原子的黏稠液态化合物分子，这种化合物称为葡萄糖。这个氢原子所属的分子位于从植物顶端数下来第三片叶子的末端边缘。这株紫花苜蓿体型大却不怎么健康，长在这片草地最南端的角落。

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