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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

Structures: Or Why Things Don’t Fall Down

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內容簡介

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」!

 
―――

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!
 
 

作者介紹

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。

 

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
 

 

詳細資料

  • 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
 

內容連載

一整章的意外
(罪惡、錯誤和金屬疲勞的研究)
 
你可曾聽聞那奇妙的單馬車, 它完全合乎邏輯製造,它運轉整整百年,日子不差半個, 然後突然間,它就——
 
奧利佛.溫德爾.霍姆斯(Oliver Wendell Holmes),《單馬車》(The One-Hoss Shay)
 
如果用最正確的方式來看整個實體世界,應該將它視為一個巨大的能量系統:在這個巨無霸的市場裡,各種能量不斷依照固定的規律和計算方式互相轉換、交易。只要某個行為在能量上會有優勢,它遲 早一定會發生。就某方面來說,「結構」的作用是延緩能量上有優勢的事件發生。舉例來說,重物掉到地上,藉此將應變能釋放出來,就能量而言其實有利。這個重物遲早一定會掉到地上,應變能一定會釋放出來。但結構的作用就是讓這件事情延遲發生,延遲的時間可能是一季、一輩子,或是幾千年。到了最後,所有的結構一定會破壞或毀滅,就像沒人逃得了一死。醫學和工程學的用意,就是將死亡或毀滅延遲一段充足的時間。問題來了:「一段充足的時間」是多久?在打造所有的結構時,我們都得設法讓它在我們認為適當的壽命內能「安全」運作。至於適當的壽命有多長?火箭可能是幾分鐘,汽車或飛機可能是十年或二十年,大教堂可能是一千年。霍姆斯筆下的單馬雙輪馬車,打造的時候就是要運作一百年,一日都不差;它最後也確實依照原訂計畫,在一八五五年十一月一號那一天,正當執事撰寫講道稿寫到「第五點」的 時候解體。但這一切當然都是鬼扯。同理,在內維爾.舒特(Nevil Shute)的小說《無航道》(No Highway)裡,膽大過頭的英雄角色狄奧多.哈尼(Theodore Honey)預言「馴鹿式客機」飛行剛好一千四百四十小時後,可能加減大約一天,機尾就會因為「金屬疲勞」而斷裂。這種說法當然也是鬼扯, 而且舒特一定知道這是鬼扯,因為他自己就是經驗豐富的飛機設計師。

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