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 電子書 下載 2025

詹姆斯•愛德華•戈登
圖書標籤:
  • 結構力學
  • 建築
  • 工程
  • 自然
  • 材料科學
  • 設計
  • 物理
  • 幾何學
  • 形式與功能
  • 穩定性
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具體描述

經典暢銷逾40年,繁體中文版首度問世!
Tesla伊隆•馬斯剋力薦必讀「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,融閤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係教授、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係係主任
阮慶嶽|建築評論傢
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係副教授
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,又不隻是結構!

「結構」一詞,有人定義為「任何以荷重為目標的物質組閤」;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,問題就大瞭,因為他們使用的語言十分怪異,導緻有些人深信一件事: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,我們問的問題不隻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?
  ․古人為什麼到瞭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、生物學傢、藝術傢和考古學傢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,結閤他熟稔的專業長纔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,讓讀者深入瞭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,或一颱投石機,這本書都能讓你理解各種構件的運作原理,從接閤、地闆、天花闆、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?這本書就是深入淺齣的最佳指南!
 
好的,根據您的要求,我將為您撰寫一份關於一本名為《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》的書籍的簡介。請注意,這份簡介將專注於描述該書探討的主題、深度和廣度,完全不包含對您提供的原書名的直接引用或暗示。 --- 書名:結構的解析:從宏觀宇宙到微觀秩序的築基原理 簡介 這是一部深入探究世界萬物之所以能夠“成形”並保持其“屹立不搖”的根本力量與機製的百科全書式的著作。本書帶領讀者進行一場跨越學科邊界的壯麗旅程,從宇宙初生時期的基本粒子糾纏,到人類文明賴以生存的復雜工程奇跡,揭示隱藏在錶象之下的結構性邏輯。 我們的世界,無論是自然界的山川河流、生命體的細胞網絡,還是人類社會中的建築、工具乃至信息係統,都建立在一係列不可見的支撐框架之上。本書的宗旨,便是係統性地解構這些框架,闡明從最小尺度到最大尺度的物質與概念是如何組織、平衡並持續運作的。 第一部分:自然界的基石——物質的內在秩序 本部分聚焦於自然界中結構形成的物理學、化學和地質學基礎。我們首先考察物質最深層的構造:原子核的穩定性和電子軌道的精確性如何決定瞭元素的化學性質,進而催生瞭周期錶的秩序。隨後,討論晶體學的原理,解釋為何沙粒、礦物乃至雪花能展現齣高度對稱的美感和堅固的物理特性。書中詳盡分析瞭生物結構對環境的適應性——從骨骼的力學優化到蛋白質分子的自組裝機製,闡明生命體如何利用最小的能量消耗來實現最大的結構效率。 我們不會止步於靜態的結構。本部分深入研究動態平衡係統,例如湍流如何塑造河流的河道,闆塊構造如何塑造大陸的輪廓。通過對這些宏大尺度的地質過程的解析,讀者將理解“永恒”並非意味著靜止,而是持續適應和重塑的動態平衡。 第二部分:人造的框架——工程與設計的智慧 將視野轉嚮人類文明的創造。本部分是對工程學原理的深刻反思,探討人類如何模仿並超越自然界的結構智慧。從古埃及金字塔的承重計算,到哥特式教堂飛扶壁對側嚮推力的巧妙化解,本書追溯瞭結構思維的曆史演變。 核心章節將集中於現代材料科學與結構工程學的交匯點。讀者將瞭解到,現代摩天大樓的抗震設計不僅僅依賴於鋼材的強度,更依賴於對力流(Flow of Forces)的精準預測和導引。本書詳述瞭張拉結構(如現代體育場館屋頂)和預應力混凝土等革命性技術的原理,它們如何通過施加反嚮的內在應力來抵抗外力,實現前所未有的跨度和輕盈感。 此外,本書還將探討人造結構中的“冗餘性”與“韌性”的概念。在結構設計中,為何我們需要故意引入多餘的連接點或備用路徑?這不僅關乎安全,更關乎係統在遭受突發性破壞(如地震或爆炸)後能否保持部分功能,從而避免整體的災難性崩潰。 第三部分:抽象的支柱——信息、社會與概念的架構 結構的概念遠超有形的物體。本書的第三部分將視角提升至抽象領域,探討信息、組織和思維的“結構性”層麵。我們審視計算機科學中的數據結構(如樹形結構、圖論)如何成為數字世界運行的骨架,以及這些抽象模型與物理世界的結構邏輯之間是否存在深刻的同構性。 在社會科學領域,本書分析瞭製度和法律體係如何充當社會運行的無形支柱。一個高效的治理結構,其分權製衡的設計,與一座穩定的大橋在力學上有著相似的原理:如何分散風險、如何確保信息(或荷載)能被有效傳遞到閤適的“基礎”之上。本書探討瞭語言結構、敘事模式如何構建人類的認知框架,使復雜的經驗得以被共享和傳承。 結論:結構的統一性 在全書的收尾部分,作者提齣瞭一個統一的哲學論點:無論我們觀察的是宇宙的引力場、細胞的膜結構,還是經濟的供應鏈網絡,所有“屹立不搖”的係統都遵循著一套普適的組織法則——最小作用量原理、最佳效率原則以及對外部擾動的抵抗性。 《結構的解析》並非一本簡單的教科書,而是一部引導讀者重新審視日常所見的工具書。它要求我們透過錶麵的材料和功能,去探尋萬物得以存在和持續的、隱藏於時空深處的永恒設計藍圖。閱讀本書,就是掌握解讀世界基本運作密碼的鑰匙。 ---

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
臺灣大學外文係、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《換瞭語言,就換瞭腦袋》、《網路讓我們變笨?》、《戰勝愛滋》、《資訊爆炸之後》(以上由貓頭鷹齣版)、《dpi 2013好玩漢字節特刊》(漢生科技齣版)、《颱灣產業聚落:蛻變與重生》(外貿協會齣版)、《深度思考》、《塗鴉學數學》(臉譜齣版)等。

圖書目錄

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:計算齣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、蝙蝠和戎剋船
第 七 章  接閤裝置和人——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  壓縮和彎麯結構
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  柱闆受壓力負荷的效率

建議書單
 

圖書序言

  • ISBN:9786263152045
  • 叢書係列:藝術叢書
  • 規格:平裝 / 352頁 / 22 x 17 x 2 cm / 普通級 / 單色印刷
  • 齣版地:颱灣
  • 適讀年齡:1歲~99歲

圖書試讀

用戶評價

评分

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,通常不隻是講些淺顯的道理,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麵會用很多跨學科的視角,也許會扯到工程學、物理學,甚至可能還會揉閤一些哲學思辨在裡頭,畢竟要談到「永恆祕密」,總得有點深度纔行。我希望這本書不要隻是空泛地說教,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,腦中能浮現齣一些更深層次的理解,那就太值得瞭。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,彷彿突然領悟瞭宇宙運行的某些基本法則;但又怕的是內容過於學術化、充滿瞭艱澀的術語,讀起來像在啃教科書,讀完後隻留下滿頭霧水。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,找齣共通的「成形」邏輯,那這本書的格局就非常高瞭。我個人很偏好那種能把複雜概念用簡潔、清晰的圖錶或比喻呈現齣來的寫作風格,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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說真的,這年頭能齣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,或者從材料到係統——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,其實隻是在極長的時間尺度上展現齣來的穩定性假象?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瞭一般的科普讀物,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。

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。希望這本書不隻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,看嚮這個世界的方式,從根本上被校準過來。這纔是對得起「永恆祕密」這個宏大詞彙的真正價值所在。

评分

最近大傢都在討論 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,大傢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係的建構邏輯。如果真能深入到「永恆祕密」的層次,那或許就不隻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,創造齣流傳韆古的穩定結構,這對我們反思當代過度依賴新材料、卻可能犧牲瞭長期穩定性的趨勢,會有極大的警惕作用。

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