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建筑表皮与生物进化存在某种深层次的渊源——《建筑材料与肌理I、II 》

2012-11-05 10:08:56

 

      著名的进化论生物学家兼作家理查德·道金斯曾在其于1976 年出版的《自私的基因》一书中提出,所有的生物体,从单细胞生命形式到结构繁复的人类躯体,都可以被视为 “生存机器”,这是一种数目庞大的、不断繁衍着的多信息基因群,其唯一目的是确保自身遗传谱系的延续。

       所有的生物,无论是那些扎根于大地上的、通过光合作用利用太阳光能来维持生命的植物,还是那些强壮、敏捷、善于捕食的动物,为了使其基因一代代健康而持久地复制下去,都必须不断地进化自身。这些基因的突变最终导致了生物适应性的出现,包括为了生存而作出的行动和反应能力,以及寻找或吸引配偶的能力,而这些能力都是为了创造出长久的基因遗传环境而在不断的实践中进化出来的。由于外部环境不是静止不变,而是瞬息万变的,因此,“生存机器”能够通过新事物的循环出现,不断迎接新的挑战,并保证自身的生物遗传信息的有效性。

       在这里,我们以引金鱼的外膜为例,看看生物表皮的进化。引金鱼(又称“黄纹炮弹”)是一种栖息于印度洋-太平洋地区珊瑚礁中的热带鱼。这种鱼看起来有两张嘴巴,一张是真的用来进食的,而另一张则是完全由其身上的色素放大而成的假嘴。尽管第二张嘴是假的,但是它却起到了一种非常真实且有效的防御作用。比如说,当引金鱼碰到捕食者的时候,它会利用这第二张嘴传递出一种“我有一个大口,我会吃了你”的信息。它的构成物质和图案以一种新颖的方式向人们展示了物种进化过程中的智慧:无需任何实体组织结构,布满鳞片的表皮就能构成一个足够以假乱真的虚拟口。这种充满人格化的谎言(尽管图案本身只是图案,不会真的“说谎”)有助于确保引金鱼基因库的安全性和传承性,它不是一种多余的装饰品,而是一个极具功能性的高效防御系统。在这里,我们看到了一个有趣的“基因群智慧”案例,那就是,若非出于进食的需要,与其通过重构自身的骨骼和肌肉来塑造一个真实的大口,还不如虚拟一个由色素组成的假口来得更容易些。从这些基因群、鱼纹、表皮效果中,我们可以学到什么呢?事实上,人们现在将建筑物的外表面称为“表皮”(一般是指动物或人体的外部感觉器官)并不是一个巧合,而是通过对那些新奇的或不寻常的事物的广泛调查和研究从而获得的一种对现代建筑构造中最根本的进化部件之一——建筑外膜——的另一种深刻理解。当代建筑表皮都在不断地向生物共性靠拢。20 世纪法国哲学家米歇尔·赛尔大胆地把人体的皮肤比喻成一个充满矛盾性的柳条筐,它能把我们体内所有的液体和器官都完整无损地包裹其中,却像一个筛子一样具有外透性。

        尽管几个世纪以来,围护系统已经解决了建筑流体和透气性(空气交换)问题,但我们还是采用了更多具有生物新陈代谢性能的新型表皮来包裹我们的建筑物。现在,这种复杂的集成体能以设计巧妙的太阳能光伏电池板、节能的绿色屋顶、雨水回收系统等形式,轻易地对能量进行转换并储蓄起来。就像那些为了能在资源竞争激烈的环境中生存下来并茁壮成长的植物一样,建筑物会更多地利用和吸收当地的资源,以充实自身,从而在高楼林立的大都市中找到自己的一席之地,彰显其独特的美感。紧接着,一个稳固而具有强适应性的建筑外层将会成为建筑围护其中一个主要的设计,尤其是随着气候的迅速改变。

     在《没有我们的世界》一书中,轶闻证据作家艾伦·韦斯曼提供了一种无需工具就可拆卸木制谷仓的最有效方法:在其屋顶穿刺了一个小孔,然后于数年后故地重游,我们就会发现,由于无法阻挡的自然风化熵力和生物腐化的共同作用,建筑的实体已经遭到严重的破坏,分解成一堆垃圾了。然而,今天的大多数大型建筑物的建造方法却是背道而驰的,建筑师在建造过程中并没有考虑到建筑材料的拆卸或分解问题,大量采用那些长期不能分解及再生的杂化聚合物材料,极不利于回收利用。也许,这些复合材料可依靠其稳定性在短期内保证建筑物的功用,但是,这种做法却是极不可取的,因为它违背了进化论中的一个中心论点——自然环境所提供的生存资源是有限的,任何一种生物的繁殖以及种群的扩张,都以环境的承受能力为限,透支环境的承受能力将导致种群的灭绝。这就是为什么生物体永远都不会在不能持续提供养分供应(即可用资源)的地方发展自己的种群。换句话说,如果我们只顾眼前利益,透支了子孙后代的环境与未来,那么等待我们的就将会是种群的消亡!因此,在不久的将来,随着各种创新型构造形式日新月异的发展,建筑材料的耐候性将会成为建筑环境一个能长期赖以生存的法宝。

       然而,当我们把注意力集中在对生物表皮和非生物表皮之间的行为进行比较的时候,一个关键性的限制因素出现了,使得我们不能把创新仅仅作为一种解决问题的向导来看待。一个至关重要的事实就是:生物进化的过程并不是呈线性单向快速地往前发展的,而是自下而上、充满了偶然性与突发性的,还不受控制,在此过程中,新的特性不断地产生出来,然后历经自然环境的反复考验,实现优胜劣汰:当某种特性对生物体有用的时候,它就会被长久地保留下来,直到失去价值并逐渐退化;相反地,当某种性能不符合生物体的生存需要时,它就必然会被淘汰,而生物体则将继续进化下去。在此我们不如先回顾一下现代主义中形式与功能之间的辩证关系,现代主义的设计原则之一就是“形式必须服从功能”,但根据刚才阐述的进化论,我们再来看看引金鱼这个例子:对于这种生物来说,如果一个形式上的“假口”能有效地抵御捕食者,或者说很大程度上起到吸引配偶的作用的话,那么这个“假口”就会远胜于“真口”。从这个例子中我们可以看出:形式不必服从于功能。

    今天,建筑表皮正在一个不断变化的跨学科领域中发展着,其功能、构造和效果也在以一种不断变化的方法结合在一起。作为一种外部的围护结构,建筑表皮能起到吸引注意力、刺激视觉,并引导人们去关注建筑与环境之间关系的作用。在这种情况下,比起简单直接地(尽管难度相当)研究材料的耐候性,建筑表皮的研究和设计就显得更为艰难曲折了。而这种通常以新式应用和物质变换为基础的“优美而奇特的构筑物”,恰恰为建筑和生物进化之间提供了一种深层次的联系。

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