人类的文明 人类和野兽的分别是：人类在进化过程中创造了文明，野兽没有；野兽今天的生活和一万年前并没有分别，人类今天的生活与一万年前的生活是完全不同了。 什么是文明？许多人一定会想到火车、汽车和飞机这些野兽没有的东西；许多人也会想到音乐、摄影、文学等艺术作品。这些是我们在一个文明的社会中可以拥有的东西，但不是文明本身。 韦氏大词典 (Webster Dictionary)对“文明”的定义是： “科学与技术为人类提供的现代的舒适与便利”。(Modern comforts and conveniences provided by science and technology)。 我觉得这是一个很好的解释。但还必须加上艺术，成为“科学，艺术与技术为人类提供的现代的舒适与便利”，才算完满。 让人能够容易得到想要的东西和容易做到要做的事情，就是便利。例如出行，从上海到南京：在机动交通工具出现之前，只能走路，大概需要60小时，有了自行车要24小时，有了汽车要4小时，有了高铁只要不到2小时。随着科技的进步，出行变得越来越容易。这就是文明提供的便利！ 又例如通讯，从烽火台、驿站，到邮政、电报、电话、互联网，到手机，一个比一个便利！ 便利当然也增加了人的舒适。但要达到真正的舒适，我们还必须有美好的环境，那就是生活中的“美”！没有美的人生是枯燥无味的，这就是为什么除了科学和技术之外还必须有艺术的原因。美有许多形式：声音的美，颜色的美，味道的美，形态的美，运动的美，感触的美，等等。但是，什么是美？ 美的定义 在我们生活中，有许多十分常用的、简单的词，要解释起来却是十分困难的。“美”就是其中一个。“美”是一个被讨论了两千多年，但始终还没有定论的词。 在古希腊时代就开始在哲学上对“美”的讨论。柏拉图（Plato，公元前427-公元前347，苏格拉底的学生）。在《大希庇阿斯篇》（Hippias Major，或称 Great Hippias）中记载了苏格拉底和希庇阿斯对美的讨论。苏格拉底提出了“美是什么”的问题。希庇阿斯第一个答案是 “美人是美！”这当然是一个文不对题的答案。希庇阿斯第二个答案是 “黄金是美！”这又是一个文不对题的答案。他们最终未能给“美”下一个清晰的定义。而只以一个希腊的谚语做结论：“美的东西都是困难的！(“Beautiful things are difficult!”) 这里说的困难，其实就是说不清！  图1 柏拉图的大希庇阿斯篇 之后，许多哲学家，例如，黑格尔、康德、笛卡儿等等都尝试过给美一个大家都能接受的定义，但仍然没有成功！ 中国学者易万成认为: 美是“人对自己的需求被满足时所产生的愉悦反应的反应，即对美感的反应。”我觉得，这是过于主观的定义。难道我们没有“需求”的时候，美就不存在吗？我们也许可以选择一个比较客观的定义，例如：“美是能够刺激人的感观使其感到愉悦的特质。”就是说，当人们并没有需求的时候，美仍然会剌激人的感观，让人得出美与不美的感觉。但这只是我的意见，大概不算数！ 我觉得，“美”的定义被讨论了两千多年，始终没有结论的一个主要原因，是与美有关的事物太广泛了，很难找到这么强大、有包容力的定义。“美”的范畴，如上面提到的，有音乐的美，有味觉的美，有形态的美，有心灵的美，有感觉的美，等等，基本上包括了世界上所有的感知。 而且美是相对的，不是绝对的。很多因素可能影响一个人或一组人对美的感受。同一件物品，不同人会有不同的评价，一些人觉得它很美，另外一些人可能觉得它不美。那是因为不同的人在不同环境成长的过程中，会形成不同的爱恶，影响个人对事物的评价。例如：曾有人评论中国古代画中的美女，说她们都是 “樱桃小嘴鹅蛋脸，人人丹凤眼，个个猪胆鼻”。这个当然和一个社会的文化有关。从前的习俗认为樱桃小嘴、鹅蛋脸、丹凤眼和猪胆鼻是富贵相。所以画家们认为美人理所当然应该都有这些特征！一个不曾在中国生活过的人很难领会其中道理。 在柏拉图之前，希腊哲学家普罗塔戈拉斯Protagoras (公元前490-公元前420)说：“人是衡量一切事物的尺度，Man is the measure of all things.” 在美的定义上可以解释为 “美纯粹是一个人主观的感受”。和我们常常说的“Beauty is in the eye of the beholder. 美是个人的直觉”相似。有人把它翻译为“情人眼里出西施”。  图2 有破洞的牛仔裤  图3 有破洞的建筑 近年流行“破洞牛仔裤”（图2），这些破洞是要额外付钱的。但是大家好像觉得牛仔裤有几个洞更好看，愿意花钱打洞。最近，有些建筑师似乎也受影响，开始在建筑上加上破洞了（图3）。这在30年前是不可思议的。这说明美的评判与社会风气也有关系！ 形态美 我们工程师不去凑热闹，我们只谈工程建筑的美。这样，研究的范畴就大大缩小了。可以说，我们只考虑“形态的美”！研究形态美的对象是结构的形状。 “形态美”的研究什么时候开始，说不清楚了，但至少可以追溯到公元前约600年的毕达哥拉斯 (Pythagoras)。他提出了“美是数的和谐”的理论观点。大家都知道，他是一位数学家，也是日后许多美学家研究的“黄金分割 Golden Section”的提出者。  图4 黄金矩形 “黄金分割”有不同的推论，最普遍的是“黄金矩形Golden Rectangle”，这些人认为世界上最美丽的矩形、两个边长的比例应该是Ф，而Ф=（√5-1）：2=0.61803……有些建筑师就把一个房间的两个边依照黄金矩形的比例设计。也有人把黄金分割应用在一些艺术品上，例如有人认为达文西的名画Mona Lisa的造型，就应用了黄金比例的原则(图5)；还有希腊女神维纳斯(Venus)的雕像（图6），也与黄金分割吻合。不过，我觉得，这些大概率只是巧合。  图5 Mona Lisa  图6 Venus 因为桥梁的造型受很多条件影响，黄金分割的理念在桥梁上应用没有效果。我们曾经应业主建筑师的要求，尝试在一座有许多跨的长桥上，用黄金比例来确定跨度的大小，就是根据主梁离地的高度（H）调整桥的跨度（S），使每个桥跨 S=H/0.618，或者H=S/0.618， 但效果并不理想，而且会增加造价。 康德的话 我们桥梁工程师不去管这些哲学问题。我们只从直觉上考虑桥梁的“形态美”！大家觉得好看就是美。但是，康德先生还是不肯放过我们。康德先生(Immanuel Kant,1724-1804)是德国人，他写了很多关于“美学”(Aesthetics)理论的文章。对我们桥梁工程师影响最大的是他说的： “实用的东西不可说是美丽，只能说是否正确或者合规。(The necessary cannot be judged beautiful, but only right or consistent.)” 桥梁当然是实用的东西，我们不能说桥梁美丽吗？等于说，世界上没有桥梁美观这个事情？ 还好，搞哲学有一个好处，就是任何事都可以有正反两面。那就是说，也有反对康德这个说法的哲学家。意大利建筑理论家卡洛·洛多利( Carlo Lodoli,1690-1761) 就认为：“只有被需要的东西才是美丽的！(Only the necessary is beautiful!)” 被需要的当然是实用的！所以，他说的和康德说的刚刚相反！论哲学，当然是康德的名气大；论建筑，却是洛多利的经验多！作为桥梁工程师，我们同意洛多利的话！我们认为，桥梁可以是美丽的！而且，美观是桥梁设计的一个要求！ 美观的代价 我们今天就谈谈桥梁美观的事情！很多时候，当我们谈到桥梁美观时，第一个反应大都是：“要多花多少钱？” 其实，真正的桥梁美观不一定要花钱。瑞士的沙吉纳托贝桥 (Salginatobel Bridge)就是一个好例子。这是一座十分成功的拱桥，是桥梁界公认世界十座最美的桥梁之一！工程师罗伯特．马亚特（Robert Maillart）是以最低价中标的 （注：从前工程师和建造商大都是同一个人）。他没有为美多花过一分钱！  图7 沙吉纳托贝桥 意大利著名结构工程师佩里·路易吉·内尔维 (Peri Luigi Nervi, 1891-1979)表示，他的工程中，90% 都是以最低价格和最短工期中标的。他说： “美不是来自装饰效果，而是来自结构连贯性。正式的美感和技术的完美是分不开的。（Beauty does not come from decorative effects but from structural coherence. Formal beauty and technical perfection are inseparable.）” 这里，技术的完美要看设计师的修养和造诣。我从前一篇文章中说过，造桥艺术有“能、会、美、雅” 四层境界。“美”是第三层境界。要达到美的境界，一个工程师必须在“能”和“会”这两个技术境界中有足够修养和心得，才能够生产出技术完美的设计！ 所以，如果技术完美，美观才能得心应手，构筑美的结构，不用花钱！如果技术不能完美，就只能花钱装饰了！但装饰是虚浮的，没有价值。 桥梁美 可以说：“能让个人感受到舒适的一种状态就是美”。但如何让人看了会感到舒适？很多人都对桥梁美观给过建议，其中最完整的大概是德国莱昂哈特（Fritz Leonhardt）教授的建议。下列是他给大家提供的十个桥梁美观的重点： 1.Fulfilment of purpose/function 实用 2.Proportion 比例 3.Order 层次 4.Refinement of form 形式的深化 5.Integration into the environment 融入环境 6.Surface texture 表面条纹 7.Color 颜色 8.Character 性格 9.Avoid Complexity 避免复杂性 10.Incorporating nature 渗入自然因素 我认为，这十点要求可以简单地用“自然”“简洁”和“协调”三个词概括。之外，桥梁美是造型美，是艺术，应该要求“原创”。所以，总结起来就是 “自然、简洁、协调和原创”。一座桥能满足这四个要求，应该会是很美的桥梁了。  图8 桌子 自然——人生长在大自然中，受到大自然的熏陶，习惯了大自然的结构形象。所以，对自然的事物比较认同。我们看到能认同的东西，容易引起共鸣。例如金字塔形的结构，上窄下宽，我们看了觉得很稳定、很放心。如果反过来，上宽下窄，我们会不喜欢，觉得它不稳定、不放心。 图8a是我在一个餐厅看到的桌子，觉得不自然，主要是它四条腿弯曲的位置不对；我们知道这样的折点会产生一个水平力，和图8c类似。所以，如果把这些折点向上移到平板的地方，图8b，看起来就稳定很多。这是很自然、很直觉的事情，不需要学习力学才会明白。因为在日常生活中常常遇到相似的经验。这就是自然！ 简洁——简洁就是没有负担！人大都不喜欢累赘的事物，那就是不喜欢没有用处的东西。大自然的定律都很简洁：例如：F=ma; E=mC2。这些方程式虽然简单，但对人类的文明有着极重大的影响。 艺术史上的奇才里昂纳多·达·芬奇(Leonardo Da Vinci)说:“简单是极端的精练(Simplicity is the ultimate sophistication)”。这和老子提倡的“大道至简”是同一个道理。 爱因斯坦甚至认为，物理上的方程式如果太复杂无序，大概率是错的。 一个自然和简洁的结构容易引起人的共鸣。共鸣是喜爱的先决条件！而且，结构理论中有“最小能量定理，(Theorem of least energy)”，说明最自然简洁的结构应该是最经济的结构！ 原创——大家都知道，艺术品的价值在于原创。真迹才有价值！原创的定义是自己的作品 ，不是抄人家的东西。但是，八大山人画了山水，不等于张大千就不应该再画山水了。“原创” 的意思是你要根据你的桥的要求和环境，设计最适当的方案。重要的是思维的过程和合理性！  图9 今日酷装 造桥，和所有艺术一样，都是以经验为基础。这些经验都是千百年间慢慢累积起来的。不管你是有意或无意，你都在使用很多人家用过的技术！在这方面，乔布斯 (Steve Jobs) 曾引毕加索(Pablo Picasso)的话说： “好的艺术家抄；大艺术家偷！(Good artists copy, great artists steal)” 首先，这句话很有趣！因为我上学时国文课老师也说：“熟读唐诗三百首，不会作时亦会偷！”看来，偷好像也是一个办法，但是必须偷得高明，不是顺手牵羊那种。那么，根据老师的教导，在看了图9的酷装之后，念出一句“追星学酷何时了，破洞知多少”是不是也算偷？（原话出自李煜的《虞美人》，“春花秋月何时了，往事知多少？”） 抄和偷有什么分别？抄是大家都看得出来的；偷是大家看不出来的！将人家的好理念，借鉴过来，改良，加入新元素，可以变成一个更先进的创新。这可以说是偷！所以，这里说的偷和抄的确是不同的！ 我看也应该在这里交代一下，毕加索究竟有没有说过上面这句话。因为乔布斯很有名，既然他说是毕加索说的，许多人就都相信这是毕加索说的话。 其实不是！ 毕加索说的是：“比较低级的艺术家借，大艺术家偷！(Lesser artists borrow; great artists steal.)”这句话听起来斯文很多，比较适合毕加索的身份。 据说，毕加索这句话其实也是偷来的。原主应该是T.S. Eliot。他说：“不成熟的诗人模仿，成熟的诗人偷！(Immature poets imitate; mature poets steal! )” 这些都是大艺术家，如果他们都偷，“偷”大概也是正常的事？  图10（a）纽约地岳门大桥 （b）纽约巴约纳大桥 （c）悉尼湾大桥 我们看看世界上三座有名的拱桥（图10）：图10a是纽约的地岳门大桥(Hellgate Bridge), 于1916年通车，跨度298米，Gustav Lindenthal 设计；图10c是悉尼的海湾大桥，(Sydney Harbor Bridge)，1932年通车，跨度503米，是设计师Ralph Freeman去看了地岳门大桥之后改成这个样子的，跟他原来的设计完全不同；图10b是纽约巴约纳大桥(Bayonne Bridge)，是Lindenthal设计地岳门大桥时的助手Othmar Ammann设计，1931年通车，主跨503.6米。看来偷的成分也蛮重。实在偷了，但加进了自己的理念，也还可以吧！（注：巴约纳大桥通车时是世界最大跨度的拱桥，直到1977年被518米跨径的新河峡大桥取代。） 协调——协调是桥形与周边环境的配合。旧金山的金门大桥，在蓝天白云下蔚蓝的海湾中十分漂亮；悉尼海湾大桥在悉尼港湾也很漂亮。但是如果我们把这两座大桥的地点互换，就不好看了。所以，不同的环境应该考虑与该环境相配的桥型。 在设计重庆两江大桥——东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥的时候，最重要的事情就是如何达到和周边环境协调。这两座桥一左一右位于重庆最重要的地标，嘉陵江和长江交汇的朝天门。桥梁美观是投标时的首要要求。我觉得这两座桥虽然必须本身漂亮，但不能喧宾夺主，把重庆市的景观破坏了。所以这两座桥必须尽量窈窕和通透，人们除了看到大桥，同时也必须能看到大桥后面重庆市漂亮的风景。所以我利用主梁桁架的刚度，采用了一对简洁的单索面的矮塔斜拉梁桥的桥型，只有很少数目的拉索，达到窈窕和通透的目的。而且这两座桥也必须是同类型的桥梁。在两江大桥的实例中，我们必须考虑每一座桥本身的美观，要考虑两座桥的联合体的美观，同时也要考虑两座大桥和城组合一起的美观。  图11 重庆东水门大桥（左）与千厮门大桥 （右） 意大利文艺复兴时期的名建筑师莱昂·巴蒂斯塔·阿尔贝蒂（1404-1472）将《美》定义为：“整体中所有部分理性的和谐，使任何东西的添加、删除或者改变都会使它变得糟糕”。（Leon Battista Alberti，Italian Renaissance architect, 1404-1472，who defined beauty as “that reasoned harmony of all the parts within a body, so that nothing may be added, taken away, or altered, but for the worse”.） 就是说：“加一点，减一点，改一点，都不行！”如果一座桥梁设计能够达到这样的境界，就是完美！  本文刊载 / 《桥梁》杂志 2021年 第5期 总第103期 作者 / 邓文中 作者系美国工程院院士、中国工程院外籍院士 林同棪国际工程咨询（中国）有限公司董事局主席 |
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