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形式的起源:萬物形式演變之謎,自然物和人造物的設計美學×科學探索

Origins of Form: The Shape of Natural and Man-made Things: Why They Came to Be the Way They Are and How They Change

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內容簡介

176幅精繪插圖,探索一切形式的根源
一部結合設計、自然、科學的萬物形式演化史

  萬物的世界,一切皆非理所當然――――
  尺寸的極限 × 材料的可能 × 元素的關聯 × 機能與設計的仿生美學

  三角形、方形、圓形為什麼最常出現?
  雞蛋的形狀和雨滴的形狀有何關聯?
  什麼樣的物件可能存在或不可能存在?
  什麼樣的建築應該建造或不應該建造?
  永續長存的形式的共通要素是什麼?

  ◎自然的物、人造的物,各種各樣的物如何成為今日的形式?

  無論是一個原子在大氣運動中的路徑,或者工匠工具的演變,
  或是森林中、河岸邊一棵樹的生長,
  都有其形式的成因和變遷發展的故事。
  透過「形式」的演化,一切事物有了連結。

  鍛鐵與茂盛生長的樹有相似之處,鐵橋與兀鷹中空的翅骨相仿,
  植物葉片生長的形式與鹿角的曲線形狀相近。
  在綿長的時間尺度中,動物植物、液體固體、山脈地景、玻璃鋼鐵……
  一個物件該有多大多小、什麼樣的材料可以做出怎樣的物件、
  物件的形式與它的機能及它的設計之間的關係是什麼、
  一個物件的使用會如何改變物件本身、哪些定律影響物件的發展,
  種種問題都有了最適解答。

  本書以「形式」為中心,探索萬物形式的根源和演化,包羅領域含括設計理論、力學、結構和材料領域、地質學、生物學、人類學、古生物學、形態學。

  清晰易讀的闡釋說明、流暢優美的敘事、精繪細製的美麗插圖,帶領讀者領略這個充滿魅力的主題,開闊視野,而我們也能知道我們的世界如何成為今日的樣子。

  ◎對我們所在世界的獻禮――――「被埋沒的珍寶……令人深深著迷」

  樹木高度受哪些因素限制?大型船隻或辦公大樓為何比小型船隻或一般大樓效率更高?人類的胸廓與飛機、野牛與懸臂橋之間有何共通點?我們應該如何規畫,讓物件不會因使用而磨損,而且越用越好?本書作者提出對三度空間形式最具影響力的八種基準,分為八大主題,每個主題各構成一章,以完全不同的角度探索各種形式從何而來、往何處去,並仔細觀察及比較自然生成的產物和人工製作的物件。

  本書激發讀者開始觀察周遭環境,拋開以往對人類環境中的形式演變的成見和漠不關心,並告訴讀者更好的設計方式。作者以實際且直截了當的筆觸,搭配特別為本書繪製的精美插圖,提供關於「形式」的整體知識和了解。

  對學生、設計師、建築師來說,本書是價值非凡的作品;每一個關心自己所在世界的人,也可藉由本書踏入這個令人著迷的主題。

★專業審訂與推薦:

  呂良正 國立台灣大學土木工程學系教授兼系主任、康乃爾大學理論與應用力學博士
  劉曼君 中華工程教育學會(IEET)辦公室主任、克萊蒙研究大學高等教育政策與行政管理博士

◎對本書的讚譽

  「形勢比人強?原意用在形容我們面對的處境,但用在萬物的形式(FORM)上也行得通,也就是形式比人強。萬物都是演化而來,其形式或形狀某方面來說都是最佳最強的!近年來流行的仿生學就是由生物的強項上獲得啟發,進而用於產品的開發與設計。本書深入淺出探討自然物和人造物的形式,把原本看似不相關的東西串連起來。萬物運行是否有統一定理可茲遵循?本書也許可以給我們部分答案……」――呂良正 國立台灣大學土木工程學系教授兼系主任、康乃爾大學理論與應用力學博士

  「作者以平易又流暢的文字,勾勒出天然和人造物質的形式及其形成原理,生動又饒富趣味,自然又蘊含深刻哲理;不知不覺中,讀者被鼓勵以不一樣的眼光反思我們的自然環境和周遭的事物,讓我們體悟到,大多數存在的物質確實已是文明演變下的最佳型態了。但就在這當下,作者又巧妙地提醒:現今所見的可能都是暫時的型態,人類文明的演變讓未來充滿了機會和可能性!」――劉曼君 中華工程教育學會(IEET)辦公室主任、克萊蒙研究大學高等教育政策與行政管理博士
 

作者介紹

作者簡介

克里斯多福•威廉斯Christopher Williams


  畢業於紐約普瑞特藝術學院(Pratt Institute),後就讀海德堡大學,安提亞克學院(Antioch College)設計理論博士。

  教授設計理論多年,並撰寫許多相關文章,曾於多所院校教授設計和建築,包括加州大學洛杉磯分校、克里夫蘭藝術學院、加拿大亞伯達大學(University of Alberta)、康乃爾大學設計暨環境分析系,亦於洛杉磯南加州建築學院(Southern California Institute of Architecture)授課。

  另著有《必需品的工匠》(Craftsmen of Necessity)一書。現居加州大蘇爾(Big Sur)。

譯者簡介

甘錫安


  學業結束後由科學界踏入「譯文界」,現為專職譯者。曾擔任Discovery頻道與資訊雜誌編譯,現仍定期為《科學人》及《BBC知識》等雜誌翻譯。書籍譯作包括《愛因斯坦1905》、《攝影師之心》、《圖解達文西機器人》、《樂觀是一種選擇》等。

  目前住在有山有海有美食的台灣頭基隆,熱愛吸收各類知識,正努力朝「全方位譯人」的目標邁進。最大的心願是知識普及、人人快樂。
 

目錄

新版序

前言

1 形式與物質
原子的一生
物質的三態:氣態、液態、固態
時間和萬物的漸變
均化的過程:由高到低和由熱到冷等
細胞:由內部發展
晶格結構:由外部發展
脫水、腐朽、侵蝕、磨損、氧化
磨損的成因
表面:近距離與遠距離觀察
材料的特質
紋理、木材和鍛鐵
新材料的製造和形式

2 壓桿與拉桿:結構元素
經濟性的必要:以最小成本獲得最大效益
決定形式的力:張力、壓力、彎曲、剪力、扭轉
張力結構:輕盈又有柔性
壓力結構:沉重而堅實
動物的身體結構
鳥類:結構統一性的傑作
細緻的人類結構形式
三角形、球形和圓頂
未來的結構:透過柔性提供強度

3 尺寸
相對量和絕對量
極大和動態相似性定律
大與小的生命模式
功和運動:尺寸的優點和缺點
人造的建物和尺寸

4 機能的形式
形隨機能但永遠追趕不上
市場中的選擇過程
專門化:高度適應的形式
傳統:滿足機能需求的阻礙
多功能:通用的形式
形式、機能和經濟性,為何某些形式歷久彌新?
跨機能主義:滿足某一需求但不利於另一需求
貫機能主義:整合互相對立的需求
機能、時間和變化――萬物都會經歷以下過程:
平衡:在某段時間內維持不變
動態:必然發生的改變
創造:舊蛻變成新

5 世代:來自過去的影響
最初的工具
發現、發明和影響的順序:
原發突變:經調整的初發現
自由突變:改良新的發現
替代:物質的改變
交叉突變:借用概念
獨立發現vs.科技擴散
真正的創造:產出以往不存在的事物
擴散的終結與跨社會知識的開端
近親繁殖和遠親繁殖得來的知識
從獸力到機械力
剩餘形式:變化後的殘餘

6 生態表現型效應:環境中的形式
形式在個別環境中透過使用、生長和發揮機能所產生的變化
工匠的產品獨特性
工作坊和磨坊:較為一般化的生產
工廠系統、大量生產、分工、標準化和互換性
製造過程只是開端:出自使用者的產品

7 目的論:世界一家
物質世界概觀:萬物對相同法則的反應
統一化原理的視覺化檢視:
費布那西數列
黃金分割
對稱
流線
空間分割
120度交叉
緊密堆積
六角網

8 機率與非理性
機率的影響
就機率而言不存在但應該存在的事物
理論家的地景:產品歷經起伏通過高山和深谷地形的淬鍊不斷演變,受機率影響,最後抵達適用的顛峰

注釋
參考書目
 

詳細資料

  • ISBN:9789862354568
  • 叢書系列:藝術叢書
  • 規格:平裝 / 144頁 / 18 x 25.5 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

◎原子的一生
 
一輛汽車正高速行駛,在騷亂吵雜的引擎室中,一個氫原子受倉促雜亂的大批氣態化合物、混合物、分子和自由原子驅策,從通氣管離開邊充電邊冒著氣泡的汽車電瓶。一陣強風吹來,這個氫原子很快被帶到州際公路旁的鄉間空氣中。這個原子剛由汽車電瓶內的氫氯酸化合物釋出,從前一次的自由狀態到現在總共只有兩年。那輛汽車很快就不見蹤影,這陣風把這個原子吹到牧場上空,在距離地面6公尺的高度向西飄去。不到幾秒鐘,又有兩個原子同時碰上這個氫原子,立刻結合成分子,氫原子的自由狀態很快宣告結束。與它結合的兩個原子之一是氫原子,另一個是氧原子,它們結合形成的新分子則是水分子。這個新分子乘著午後熱流盤旋而上。
 
這個季節很乾燥,空氣中的水粒子和分子很少。儘管同類稀少,其他水分子仍然乘著向上的浮力彈跳,彼此接近到一定距離時立刻結合在一起。分子與分子結合,新的分子團變成可分辨的水滴,安靜地漂浮在一片紫花苜蓿上空300公尺。太陽下山,空氣溫度降低,水氣慢慢聚集,水滴變得越來越大,無法繼續飄浮在空中,因此落了下來。
 
第二天清晨,含有這個氫原子的一滴露水出現在紫花苜蓿葉上,這滴露水很快吸收其他水粒子,最後滾落地面。白天溫度越來越高,草地表面附近的水氣多半分解成水蒸氣後飄散開來。不過,包含這個氫原子的水分子已經滲入土壤。它在這裡停留了三天,但後來附近一株紫花苜蓿的根毛穿過土壤微粒間的氣穴,接觸到它。根毛尖端細胞以直線脈衝的方式增生,每個細胞可讓根毛前進0.25毫米左右。根毛接觸含有水氣的土壤,很快吸收了這個分子。
 
五個小時後,這個氫原子在各種簡單和複雜化合物之間進進出出,通過總長2.5公尺的汁液傳導管,最後進入擁有6個碳原子、6個氧原子和另外11個氫原子的黏稠液態化合物分子,這種化合物稱為葡萄糖。這個氫原子所屬的分子位於從植物頂端數下來第三片葉子的末端邊緣。這株紫花苜蓿體型大卻不怎麼健康,長在這片草地最南端的角落。

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