結構之書:從自然物到人造物,萬物成形與屹立不搖的永恆祕密

結構之書:從自然物到人造物,萬物成形與屹立不搖的永恆祕密 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

詹姆斯•愛德華•戈登
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  • 物理
  • 几何学
  • 形式与功能
  • 稳定性
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具体描述

經典暢銷逾40年,繁體中文版首度問世!
Tesla伊隆•馬斯克力薦必讀「這是一本非常好的結構設計入門書」!

 
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長踞Amazon「結構」、「土木工程」、「建築材料」分類暢銷榜,難以取代的經典著作!
收錄逾150張圖解,融合科學知識與人文素養,旁徵博引,非專業人士也能無礙閱讀!
Amazon 4.6顆星,《科學人》雜誌、《建築師期刊》讚譽推薦!

專業審訂──
呂良正│國立臺灣大學土木工程學系教授、康乃爾大學理論與應用力學博士

國內推薦──
王俊雄|實踐大學建築設計學系系主任
阮慶岳|建築評論家
畢恆達|國立臺灣大學建築與城鄉研究所教授
曾成德|國立陽明交通大學建築所終身講座教授/跨領域設計科學中心主任
劉曼君|博士/中華工程教育學會辦公室主任
鄭陸霖|《尋常的社會設計》作者、實踐大學工業產品設計系副教授
簡麗賢|北一女中物理教師

從人造結構、自然界的結構到萬事萬物的結構秩序,包含所有結構,又不只是結構!

「結構」一詞,有人定義為「任何以荷重為目標的物質組合」;結構相關的研究是傳統的科學學門之一。工程結構假如損壞,可能會有人因此而死,所以工程師會竭盡所能,謹慎地研究各種結構的反應。但是,工程師和其他人談到他們的研究主題時,問題就大了,因為他們使用的語言十分怪異,導致有些人深信一件事:結構相關的研究,以及結構會怎麼承載重量,都是無法理解、無關緊要,又無趣至極的事。

然而,結構處處和我們的生活相關;畢竟,所有的動植物,以及幾乎所有的人造物,多多少少都需要承受一定程度的力學力而不損壞,也因此幾乎所有的東西都有某種結構。談到結構,我們問的問題不只有建築和橋梁為什麼會倒,或是機械和飛機為什麼有時候會解體而已;我們還要問:

  ․蚯蚓為什麼會長成那個形狀?
  ․蝙蝠怎麼有辦法飛進一叢玫瑰裡,翅膀卻不會被撕裂?
  ․我們的肌腱是怎麼運作的?
  ․我們為什麼會腰痛?
  ․翼手龍的重量怎麼會那麼輕?
  ․鳥類為什麼會有羽毛?
  ․我們的動脈是怎麼運作的?
  ․我們能怎麼幫助身障兒童?
  ․帆船的帆為什麼會做成那樣?
  ․奧德修斯的弓為什麼會那麼難裝弦?
  ․古人為什麼到了晚上會把戰車的輪子拆下來?
  ․古希臘的投石機是怎麼運作的?
  ․蘆葦為什麼會隨風飄逸?
  ․雅典的帕德嫩神廟為什麼那麼美?
  ․工程師能不能從自然結構獲得靈感?
  ․醫生、生物學家、藝術家和考古學家又能從工程師身上獲得什麼靈感?

結構有可能會崩壞,也確實會崩壞,而且崩壞可能十分重要,有時還十分戲劇化。吊橋為什麼承受八線道的車流也不會垮?為什麼有些水壩能擋住幾萬公升的水,有些卻不行?摩天大樓、斜裁洋裝,或甚至是一隻袋鼠——這些物體的背後又有哪些設計原理?這些問題在這本書中都有答案。

不論是建築物、動物軀體、飛機或蛋殼,本書以通俗的方式,說明撐起世界萬物的各種基本原理。戈登用風趣的文字,結合他熟稔的專業長才和百科全書般的知識,探討包括「怎麼設計一隻蚯蚓」和「身而為梁好處多」等逗趣的主題,讓讀者深入了解人類和大自然創造各種物體的原理。此外,本書以清晰直白的用語解釋應力、應變、扭力、斷裂、壓縮等基本概念,即使是專業的建築師和工程師也能從中獲益。不論你想打造的是一棟房子、一艘帆船,或一台投石機,這本書都能讓你理解各種構件的運作原理,從接合、地板、天花板、船體、桅竿到古代大教堂的飛扶壁。

想要知道日常生活手邊各種事物的背後有哪些奇妙的科技,但又不想被專業術語淹沒?這本書就是深入淺出的最佳指南!
 
好的,根据您的要求,我将为您撰写一份关于一本名为《結構之書:從自然物到人造物,萬物成形與屹立不搖的永恆祕密》的书籍的简介。请注意,这份简介将专注于描述该书探讨的主题、深度和广度,完全不包含对您提供的原书名的直接引用或暗示。 --- 书名:結構的解析:從宏觀宇宙到微觀秩序的築基原理 简介 这是一部深入探究世界万物之所以能够“成形”并保持其“屹立不搖”的根本力量与机制的百科全书式的著作。本书带领读者进行一场跨越学科边界的壮丽旅程,从宇宙初生时期的基本粒子纠缠,到人类文明赖以生存的复杂工程奇迹,揭示隐藏在表象之下的结构性逻辑。 我们的世界,无论是自然界的山川河流、生命体的细胞网络,还是人类社会中的建筑、工具乃至信息系统,都建立在一系列不可见的支撑框架之上。本书的宗旨,便是系统性地解构这些框架,阐明从最小尺度到最大尺度的物质与概念是如何组织、平衡并持续运作的。 第一部分:自然界的基石——物质的内在秩序 本部分聚焦于自然界中结构形成的物理学、化学和地质学基础。我们首先考察物质最深层的构造:原子核的稳定性和电子轨道的精确性如何决定了元素的化学性质,进而催生了周期表的秩序。随后,讨论晶体学的原理,解释为何沙粒、矿物乃至雪花能展现出高度对称的美感和坚固的物理特性。书中详尽分析了生物结构对环境的适应性——从骨骼的力学优化到蛋白质分子的自组装机制,阐明生命体如何利用最小的能量消耗来实现最大的结构效率。 我们不会止步于静态的结构。本部分深入研究动态平衡系统,例如湍流如何塑造河流的河道,板块构造如何塑造大陆的轮廓。通过对这些宏大尺度的地质过程的解析,读者将理解“永恒”并非意味着静止,而是持续适应和重塑的动态平衡。 第二部分:人造的框架——工程与设计的智慧 将视野转向人类文明的创造。本部分是对工程学原理的深刻反思,探讨人类如何模仿并超越自然界的结构智慧。从古埃及金字塔的承重计算,到哥特式教堂飞扶壁对侧向推力的巧妙化解,本书追溯了结构思维的历史演变。 核心章节将集中于现代材料科学与结构工程学的交汇点。读者将了解到,现代摩天大楼的抗震设计不仅仅依赖于钢材的强度,更依赖于对力流(Flow of Forces)的精准预测和导引。本书详述了张拉结构(如现代体育场馆屋顶)和预应力混凝土等革命性技术的原理,它们如何通过施加反向的内在应力来抵抗外力,实现前所未有的跨度和轻盈感。 此外,本书还将探讨人造结构中的“冗余性”与“韧性”的概念。在结构设计中,为何我们需要故意引入多余的连接点或备用路径?这不仅关乎安全,更关乎系统在遭受突发性破坏(如地震或爆炸)后能否保持部分功能,从而避免整体的灾难性崩溃。 第三部分:抽象的支柱——信息、社会与概念的架构 结构的概念远超有形的物体。本书的第三部分将视角提升至抽象领域,探讨信息、组织和思维的“结构性”层面。我们审视计算机科学中的数据结构(如树形结构、图论)如何成为数字世界运行的骨架,以及这些抽象模型与物理世界的结构逻辑之间是否存在深刻的同构性。 在社会科学领域,本书分析了制度和法律体系如何充当社会运行的无形支柱。一个高效的治理结构,其分权制衡的设计,与一座稳定的大桥在力学上有着相似的原理:如何分散风险、如何确保信息(或荷载)能被有效传递到合适的“基础”之上。本书探讨了语言结构、叙事模式如何构建人类的认知框架,使复杂的经验得以被共享和传承。 结论:结构的统一性 在全书的收尾部分,作者提出了一个统一的哲学论点:无论我们观察的是宇宙的引力场、细胞的膜结构,还是经济的供应链网络,所有“屹立不摇”的系统都遵循着一套普适的组织法则——最小作用量原理、最佳效率原则以及对外部扰动的抵抗性。 《結構的解析》并非一本简单的教科书,而是一部引导读者重新审视日常所见的工具书。它要求我们透过表面的材料和功能,去探寻万物得以存在和持续的、隐藏于时空深处的永恒设计蓝图。阅读本书,就是掌握解读世界基本运作密码的钥匙。 ---

著者信息

作者簡介

詹姆斯•愛德華•戈登James Edward Gordon
1913年生於英國,為材料科學與生物力學領域的先驅研究者之一。格拉斯哥大學造船專修,除本作外,另有兩本影響深遠的結構和材料領域著作,《The New Science of Strong Materials or Why You Don''t Fall Through the Floor》(1968)、《The Science of Structures and Materials》(1988),譯為多種語言,並廣泛作為中學和大學教材。

譯者簡介

王年愷
臺灣大學外文系、臺北藝術大學管絃擊樂研究所畢業,臺灣師範大學翻譯研究所博士班肄業,譯著包括《換了語言,就換了腦袋》、《網路讓我們變笨?》、《戰勝愛滋》、《資訊爆炸之後》(以上由貓頭鷹出版)、《dpi 2013好玩漢字節特刊》(漢生科技出版)、《台灣產業聚落:蛻變與重生》(外貿協會出版)、《深度思考》、《塗鴉學數學》(臉譜出版)等。

图书目录

前言

謝辭

第 一 章  我們生活中的結構(或稱:怎麼和工程師溝通?)

第 一 部  彈性學誕生,真是不好生
第 二 章  結構為何能荷重?(或稱:固體有彈力)
第 三 章  應力與應變的發明(或稱:柯西男爵與楊氏模數的解讀過程)
第 四 章  為安全著想的設計(或稱:計算出來的強度數值真的能相信嗎?)
第 五 章  應變能和現代的破裂力學——兼論弓、投石機和袋鼠

第 二 部  抗拉結構
第 六 章  抗拉結構和壓力容器——兼談鍋爐、蝙蝠和戎克船
第 七 章  接合裝置和人——兼談潛變和戰車車輪
第 八 章  軟物質和有生命的結構(或稱:怎麼設計一隻蚯蚓?)

第 三 部  壓縮和彎曲結構
第 九 章  牆垣、拱門和水壩(或稱:直達雲霄的高塔,以及石工結構有多麼穩固)
第 十 章  關於橋梁二三事(或稱:聖貝內澤和聖伊桑巴德)
第十一章  身而為梁好處多——兼論屋頂、桁架和桅竿
第十二章  剪力與扭力之祕辛(或稱:北極星與斜裁的睡袍)
第十三章  各種壓縮崩塌的方式(或稱:三明治、顱骨和歐拉博士)

第 四 部  結果如下……
第十四章  設計的哲學(或稱:形狀、重量與成本)
第十五章  一整章的意外(罪惡、失誤和金屬疲勞的研究)
第十六章  效率和美學(或稱:我們被迫居住的世界)

附錄一  手冊和公式
附錄二  梁理論
附錄三  扭力
附錄四  柱板受壓力負荷的效率

建議書單
 

图书序言

  • ISBN:9786263152045
  • 叢書系列:藝術叢書
  • 規格:平裝 / 352頁 / 22 x 17 x 2 cm / 普通級 / 單色印刷
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:1歲~99歲

图书试读

用户评价

评分

說真的,這年頭能出一本讓人願意花時間精讀的非虛構作品並不容易。大部分的暢銷書都追求快速閱讀和即時滿足感,但「結構之書」這個名字,暗示著它需要讀者投入較多的心力去建構理解的框架。我預期這本書的論述會非常有條理,可能是依照不同的尺度——從微觀到宏觀,或者從材料到系統——層層遞進。我特別好奇作者是如何定義「屹立不搖」的。在一個不斷變動的宇宙中,真正「永恆」的結構是否存在?或者所謂的永恆,其實只是在極長的時間尺度上展現出來的穩定性假象?如果作者能挑戰讀者對於「不變」的既有認知,引導我們思考如何在變動中尋找穩定的錨點,那這本書的價值就超越了一般的科普讀物,變成一種關於生命哲學的探索。我會帶著非常高的標準去檢視它的論證過程是否嚴謹有力。

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最近大家都在討論 AI 繪圖的結構穩定性,或是數位內容的持久性問題,或許這本書能提供一個更宏觀的視角來看待「結構」的意義。現在的社會,實體結構或許不如從前那樣被重視,大家更關注虛擬世界的流動性。但說到底,無論是網路的架構還是我們認知世界的模型,不也是一種結構嗎?我猜測這本書可能會探討從最基礎的分子鍵結到最複雜的社會體系的建構邏輯。如果真能深入到「永恆祕密」的層次,那或許就不只是建築學或材料學的問題,而是關乎秩序與混亂之間的永恆拉扯。我希望作者在敘述中能多帶點歷史的縱深感,看看古人是如何在資源有限的條件下,創造出流傳千古的穩定結構,這對我們反思當代過度依賴新材料、卻可能犧牲了長期穩定性的趨勢,會有極大的警惕作用。

评分

每次看到這種標榜「揭示祕密」的書名,總會有點懷疑,但同時又被那種深邃的承諾吸引。我關注的點在於,作者如何避免落入那種「萬事萬物皆可統一解釋」的過度簡化陷阱。結構的形成受限於物理定律、化學反應、甚至社會文化,這些因素交織在一起,形成一個極其複雜的網絡。如果這本書能提供一個強大的概念模型(Conceptual Model),讓我們能用一套核心的原理去理解從蜂巢到摩天大樓的設計邏輯,那它就是一本劃時代的巨著。我個人非常看重作者的「洞察力」,也就是他能不能看到別人看不到的連接點。希望這本書不只是對既有知識的整理,而是能帶來真正嶄新的視角,讓讀者在闔上書本後,看向這個世界的方式,從根本上被校準過來。這才是對得起「永恆祕密」這個宏大詞彙的真正價值所在。

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這本書的書名光是看起來就氣勢磅礴,那個「從自然物到人造物,萬物成形與屹立不搖的永恆祕密」聽起來就讓人忍不住想一探究竟。我最近剛把手邊幾本比較輕鬆的小說看完,正想找本能讓我腦袋轉一下的書來啃啃看。這種標題的書,通常不只是講些淺顯的道理,而是會深入探討事物的本質,像是為什麼某些結構能撐得住時間的考驗,而有的卻不堪一擊。我猜測作者可能在裡面會用很多跨學科的視角,也許會扯到工程學、物理學,甚至可能還會揉合一些哲學思辨在裡頭,畢竟要談到「永恆祕密」,總得有點深度才行。我希望這本書不要只是空泛地說教,而是能提供一些具體的案例分析,讓我能從日常生活中那些看似理所當然的結構裡,看到不一樣的奧秘。如果能讓我以後看著一座橋樑或一棟大樓時,腦中能浮現出一些更深層次的理解,那就太值得了。畢竟在這個快速變遷的時代,能抓住一些「屹立不搖」的原理,對建立自己的價值觀也很有幫助。

评分

坦白講,我對這種主題的書常常抱持著一種既期待又怕受傷害的心情。期待的是那種「醍醐灌頂」的瞬間,彷彿突然領悟了宇宙運行的某些基本法則;但又怕的是內容過於學術化、充滿了艱澀的術語,讀起來像在啃教科書,讀完後只留下滿頭霧水。不過,這本書的書名「結構之書」,聽起來還算紮實,沒有過度浮誇的行銷詞彙,反倒是給人一種沉穩的感覺。我比較在意的點是,作者要怎麼平衡「自然物」和「人造物」之間的連結?畢竟石頭的結構和鋼筋混凝土的結構,形成的原因和作用力很不一樣。如果作者能巧妙地將這兩者拉到同一個框架下討論,找出共通的「成形」邏輯,那這本書的格局就非常高了。我個人很偏好那種能把複雜概念用簡潔、清晰的圖表或比喻呈現出來的寫作風格,如果這本書能做到這一點,那它絕對會成為我書櫃裡的常備參考書,隨時翻閱都能獲得新的啟發。

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