Архитектурная бионика

128 Архитектурная бионика и как всякая функция йли сторона содержания живо ­ го мира благодаря своей последовательности и законо ­ мерности воспринимается как объективный закон гармонии, переживается и осваивается нами эстетически. Изучение повторяющихся элементов живых форм и использование их в архитектуре может идти по разной методике. Мы предполагаем рассматривать повторяю ­ щиеся элементы с точки зрения их формы и системы взаимного размещения в структуре организма, а также в пространстве, считая, что элементы живого организ ­ ма подчиняются тем же принципам конструирования и образуют те же тектонические формы, что и организ ­ мы в целом: здесь в малом, как в капле воды, отража ­ ется весь живой мир. А о конструктивных формах последнего мы еще будем вести разговор. Повторяющиеся элементы живого мира могут быть плоские (вернее, относительно плоские) , в которых ширина и длина значительно превышает их сечение, и пространственные, подразделяющиеся на замкнутые и открытые, развивающиеся как строго геометрически, так и по сложным, пока математически необоснован ­ ным законам криволинейных поверхностей, симметрич ­ но и асимметрично. Среди плоских фигур в природе встречаются окруж ­ ности, правильные выпуклые многоугольники (различ ­ ных видов) , вогнутые многоугольники и в том числе звездчатые, а наряду с этим самые нерегулярные формы 1. Пространственные фигуры представлены цилиндра ­ ми, призмами и многогранниками — правильными и не­ правильными и значительно более сложными образо ­ ваниями. Для архитектурной бионики в плане проблемы стандартизации очень важно изучение сочетаний элемен ­ тов как на плоскости, так и в пространстве. Этот вопрос нашел уже свою проработку в теории архитектуры, в искусстве и математике^. Но его рассмотрение в ос ­ новном было подчинено эстетическим или математи ­ ческим задачам. Нам же хочется взглянуть на него с архитектурных позиций: использования в архитектуре повторяющихся форм не только с точки зрения их кра ­ соты, но и практической значимости. Прежде всего, о компоновке элементов в плоскости. Плоскость, по существующим данным науки, равно ­ мерно и плотно во все стороны может быть заполнена лишь тремя правильными многоугольниками: шести ­ угольником, треугольником и квадратом, т.е. лишь теми многоугольниками, у которых углы кратны, а сумма углов в стыковых точках равна 360°. Другие правильные геометрические фигуры, в том числе и ок ­ ружность, оставляют зазоры . В природе мы встречаем сочетания правильных мно ­ гоугольников. Особенно они правильны у морских организмов, подобных радиоляриям (дальше мы объ ­ ясним это явление) . Однако плоскость останется также плотно заполнен­ ной указанными многоугольниками в виде эластичной решетки, если мы окажем с двух сторон механическое давление на их расположение. В результате из правиль ­ ных шестиугольников возникнут вытянутые шести ­ угольники, из квадратов — ромбы (ромбическая решет ­ ка может быть образована и из правильных шестиуголь ­ ников путем деления их на три части, и из правильных ‘ Под правильными многоугольниками понимаются такие, у которых углы, вершины и стороны равны. Таким обра ­ зом, вогнутые и звездчатые многоугольники не могут быть совершенно правильными. 2 Сюда нужно отнести работы известного русского кристалло ­ графа Е.С. Федорова (1853 — 1919), немецкого математика Г. Вейля, А. Цейзинга, М. Гика и др.

треугольников в результате уничтожения перегородок между двумя соседними треугольниками) . Плоскость можно плотно заполнить прямоугольниками и другими неправильными многоугольниками. Однако такое за ­ полнение не будет равномерным с точки зрения равен ­ ства углов (направлений сторон фигур) и сторон много ­ угольников. Но подобные заполнения мы также встре ­ чаем в природе. Изотропно, т.е. гомогенно (однообразно) с точки зрения линейной и угловой структуры, плоскость мо ­ гут заполнить лишь правильные треугольники, обра ­ зующие триангулярную решетку. Этот тип решетки, правда, несколько сферический, также обнаружива ­ ется в природе, например среди морских организмов — амфоридий, названных так за свою схожесть с гре ­ ческими амфорами (рис. 3). Приведенные примерь! доказывают, что в живой природе наряду с очень сложными, не поддающимися пока математической оценке существуют вполне зна ­ комые нам повторяющиеся правильные геометрические фигуры, что на данном этапе индустриализации строи ­ тельства особенно для нас ценно. Как мы увидим, пра ­ вильная форма этих фигур обусловлена действием ме ­ ханических сил природы. Обращают на себя внимание часто встречающиеся в природе (и в одиночку, и в своих собственных соче ­ таниях) правильный или несколько деформированный (сплющенный) шестиугольник и шестиугольная приз ­ ма. Эти формы в живой природе образуются из цилинд ­ рических форм. Например, у растения давление сока в эластичных трубчатых сосудах, равномерно распреде ­ ляясь во все стороны, придает им цилиндрическую фор ­ му. Если бы сосуд был единственным в пространстве, он, может быть, так и остался бы цилиндрическим. Но поскольку сосудов множество, да еще окружены другими плотными телами, то они, стремясь заполнить все пространство внутри замкнутого контура, превра ­ щаются в шестигранники (по краям могут возникнуть элементы иной формы. Примером может служить ткань паренхимы кукурузы) . Наглядно этот процесс в лабораторных условиях выглядит следующим образом. Возьмем несколько резиновых колец. Расположим их на плоскости так, чтобы каждого кольца касалось шесть других колец (центры окружностей каждого параллельного ряда сбиты по вертикали на радиус окружности) , а линии, соединяющие центры последних, образовывали бы пра ­ вильный шестиугольник. Окружности покрывают плос ­ кость с зазорами. При постепенном сжимании окруж ­ ностей равномерными усилиями со всех сторон зазоры между ними исчезнут и окружности превратятся в правильные шестиугольники. Площади шестиугольни ­ ков останутся равными площадям кругов, а площедь покрытия уменьшится. То же самое произойдет, если мы этот же опыт проделаем с резиновыми трубочками — в результате образуются правильные шестигранные призмы 1 Но при этом, как уже говорилось, появляются не только шестиугольники и шестигранники. С двух проти­ воположных сторон, там, где ряд окружностей идет ровно, образуются пятиугольники и пятигранники, с других же двух сторон периметр многоугольников и грани многогранников, стремясь заполнить пустоту, возникшую между сжимающими планками и неровны ­ ми здесь краями окружностей, становятся чуть дуго ­ образными (рис. 5) - В живой природе, конечно, все 1 Если сжимать кольца, размещенные на поверхности, когда их центры образуют квадратную решетку (центры в парал ­ лельных рядах не сбиты по вертикали) , то они превратятся в квадраты.