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建筑表皮與生物進化存在某種深層次的淵源——《建筑材料與肌理I、II 》

2012-11-05 10:08:56

 

      著名的進化論生物學家兼作家理查德·道金斯曾在其于1976 年出版的《自私的基因》一書中提出,所有的生物體,從單細胞生命形式到結構繁復的人類軀體,都可以被視為 “生存機器”,這是一種數目龐大的、不斷繁衍著的多信息基因群,其唯一目的是確保自身遺傳譜系的延續。

       所有的生物,無論是那些扎根于大地上的、通過光合作用利用太陽光能來維持生命的植物,還是那些強壯、敏捷、善于捕食的動物,為了使其基因一代代健康而持久地復制下去,都必須不斷地進化自身。這些基因的突變最終導致了生物適應性的出現,包括為了生存而作出的行動和反應能力,以及尋找或吸引配偶的能力,而這些能力都是為了創造出長久的基因遺傳環境而在不斷的實踐中進化出來的。由于外部環境不是靜止不變,而是瞬息萬變的,因此,“生存機器”能夠通過新事物的循環出現,不斷迎接新的挑戰,并保證自身的生物遺傳信息的有效性。

       在這里,我們以引金魚的外膜為例,看看生物表皮的進化。引金魚(又稱“黃紋炮彈”)是一種棲息于印度洋-太平洋地區珊瑚礁中的熱帶魚。這種魚看起來有兩張嘴巴,一張是真的用來進食的,而另一張則是完全由其身上的色素放大而成的假嘴。盡管第二張嘴是假的,但是它卻起到了一種非常真實且有效的防御作用。比如說,當引金魚碰到捕食者的時候,它會利用這第二張嘴傳遞出一種“我有一個大口,我會吃了你”的信息。它的構成物質和圖案以一種新穎的方式向人們展示了物種進化過程中的智慧:無需任何實體組織結構,布滿鱗片的表皮就能構成一個足夠以假亂真的虛擬口。這種充滿人格化的謊言(盡管圖案本身只是圖案,不會真的“說謊”)有助于確保引金魚基因庫的安全性和傳承性,它不是一種多余的裝飾品,而是一個極具功能性的高效防御系統。在這里,我們看到了一個有趣的“基因群智慧”案例,那就是,若非出于進食的需要,與其通過重構自身的骨骼和肌肉來塑造一個真實的大口,還不如虛擬一個由色素組成的假口來得更容易些。從這些基因群、魚紋、表皮效果中,我們可以學到什么呢?事實上,人們現在將建筑物的外表面稱為“表皮”(一般是指動物或人體的外部感覺器官)并不是一個巧合,而是通過對那些新奇的或不尋常的事物的廣泛調查和研究從而獲得的一種對現代建筑構造中最根本的進化部件之一——建筑外膜——的另一種深刻理解。當代建筑表皮都在不斷地向生物共性靠攏。20 世紀法國哲學家米歇爾·賽爾大膽地把人體的皮膚比喻成一個充滿矛盾性的柳條筐,它能把我們體內所有的液體和器官都完整無損地包裹其中,卻像一個篩子一樣具有外透性。

        盡管幾個世紀以來,圍護系統已經解決了建筑流體和透氣性(空氣交換)問題,但我們還是采用了更多具有生物新陳代謝性能的新型表皮來包裹我們的建筑物。現在,這種復雜的集成體能以設計巧妙的太陽能光伏電池板、節能的綠色屋頂、雨水回收系統等形式,輕易地對能量進行轉換并儲蓄起來。就像那些為了能在資源競爭激烈的環境中生存下來并茁壯成長的植物一樣,建筑物會更多地利用和吸收當地的資源,以充實自身,從而在高樓林立的大都市中找到自己的一席之地,彰顯其獨特的美感。緊接著,一個穩固而具有強適應性的建筑外層將會成為建筑圍護其中一個主要的設計,尤其是隨著氣候的迅速改變。

     在《沒有我們的世界》一書中,軼聞證據作家艾倫·韋斯曼提供了一種無需工具就可拆卸木制谷倉的最有效方法:在其屋頂穿刺了一個小孔,然后于數年后故地重游,我們就會發現,由于無法阻擋的自然風化熵力和生物腐化的共同作用,建筑的實體已經遭到嚴重的破壞,分解成一堆垃圾了。然而,今天的大多數大型建筑物的建造方法卻是背道而馳的,建筑師在建造過程中并沒有考慮到建筑材料的拆卸或分解問題,大量采用那些長期不能分解及再生的雜化聚合物材料,極不利于回收利用。也許,這些復合材料可依靠其穩定性在短期內保證建筑物的功用,但是,這種做法卻是極不可取的,因為它違背了進化論中的一個中心論點——自然環境所提供的生存資源是有限的,任何一種生物的繁殖以及種群的擴張,都以環境的承受能力為限,透支環境的承受能力將導致種群的滅絕。這就是為什么生物體永遠都不會在不能持續提供養分供應(即可用資源)的地方發展自己的種群。換句話說,如果我們只顧眼前利益,透支了子孫后代的環境與未來,那么等待我們的就將會是種群的消亡!因此,在不久的將來,隨著各種創新型構造形式日新月異的發展,建筑材料的耐候性將會成為建筑環境一個能長期賴以生存的法寶。

       然而,當我們把注意力集中在對生物表皮和非生物表皮之間的行為進行比較的時候,一個關鍵性的限制因素出現了,使得我們不能把創新僅僅作為一種解決問題的向導來看待。一個至關重要的事實就是:生物進化的過程并不是呈線性單向快速地往前發展的,而是自下而上、充滿了偶然性與突發性的,還不受控制,在此過程中,新的特性不斷地產生出來,然后歷經自然環境的反復考驗,實現優勝劣汰:當某種特性對生物體有用的時候,它就會被長久地保留下來,直到失去價值并逐漸退化;相反地,當某種性能不符合生物體的生存需要時,它就必然會被淘汰,而生物體則將繼續進化下去。在此我們不如先回顧一下現代主義中形式與功能之間的辯證關系,現代主義的設計原則之一就是“形式必須服從功能”,但根據剛才闡述的進化論,我們再來看看引金魚這個例子:對于這種生物來說,如果一個形式上的“假口”能有效地抵御捕食者,或者說很大程度上起到吸引配偶的作用的話,那么這個“假口”就會遠勝于“真口”。從這個例子中我們可以看出:形式不必服從于功能。

    今天,建筑表皮正在一個不斷變化的跨學科領域中發展著,其功能、構造和效果也在以一種不斷變化的方法結合在一起。作為一種外部的圍護結構,建筑表皮能起到吸引注意力、刺激視覺,并引導人們去關注建筑與環境之間關系的作用。在這種情況下,比起簡單直接地(盡管難度相當)研究材料的耐候性,建筑表皮的研究和設計就顯得更為艱難曲折了。而這種通常以新式應用和物質變換為基礎的“優美而奇特的構筑物”,恰恰為建筑和生物進化之間提供了一種深層次的聯系。

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