Архитектурная бионика

250

Архитектурная бионика по массе, чем аналогичные им естественные объекты. При этом живая природа совсем даже не безгренично оптимизирована. Она обладает очень небольшим ассор ­ тиментом материала: белок и известь^. Техника опе­ рирует прежде всего металлами. Объекты живой природы весьма различны по фор ­ ме. Материал сложился более или менее в рамках воз ­ можных биохимических процессов. Форма здесь оп ­ тимизируется миллионы раз. Чтобы изучить формы и структуры живых объектов, надо знать историю их развития. Особенно внимательно следует отнестись к тем высокопрочным строитель ­ ным элементам, из которых состоит живая природа: это клетки и их предки, неживая микросфера, кото ­ рую, впрочем, несложно при определенных усилиях смоделировать. Однако нельзя рассматривать клетку изолированно; она может функционировать лишь во взаимодействии с условиями окружающей среды — "всей природы". Штутгартская исследовательская группа до настоя ­ щего времени написала две книги: "ИЛ-9"и "ИЛ-19" (" IL9" и "IL 19"), в которых делаются важнейшие выводы о том, что все объекты живой природы имеют лишь одну конструктивную систему, состоящую из текуче-мягкого наполнения и сопротивляющейся на растяжение гибкой пленки — кожи. Это касается как растений, животных, так и всех микроорганизмов. Такая схема миллионы раз комбинировалась. В архи ­ тектуре это означало бы (если бы имелся один и тот же строительный метод) , например, строительство на основе кирпича, из которого создавались бы дома, дамбы, мосты, а также упаковки для молока, мешки для песка, пакеты и т.д. В ближайшие годы группа будет проводить дальней ­ шие исследования с целью установить, что же в дейст ­ вительности можно называть легким в живой природе, какие структуры в технике имеют малую массу и ма ­ лые затраты энергии. Несомненно, уже достигнуты боль ­ шие успехи; архитектура и инженерная наука впер ­ вые в значительной степени освоили биологию. Мно ­ гие знания ранее отсутствовали, например, объяснение прочности и вместе с тем хрупкости скорлупы птичьих яиц. Установлено, что это необходимо для противо ­ действия вакууму, который требуется для того, что ­ бы внутрь яйца мог поступать воздух для дыхания на ­ рождающегося птенца. Появятся разъяснения — по поводу создания пены диатомеями и превращения ее в прочные оболочки. Имеются уже новые разъяснения формообразования кишечника и сосудистой системы, будут открыты те силы и условия, которые формируют рестения и де ­ ревья. Сейчас выдвинуто много новых гипотез, кото ­ рые одна за другой проходят проверку. Результаты дальнейшего развития знаний принци ­ пов строительства из легких конструкций настоятель ­ но требуют вновь обратить внимание на равенство экономии материала и энергии, чтобы можно было бы строить здания при их одинаковых функциональ ­ ном назначении и надежности, только на основе одно ­ го элементарного материала или вида энергии. Грани ­ цы возможностей трудно предсказать. Интересующиеся дилетанты спрашивают: почему архитекторы не строят так органично, как природа? Ответ может быть только один: поверхностное под ­ ражание природе не даст положительного результата. Необходимо оставаться в рамках возможного, пони ­ маемого и изученного. Цель тех немногочисленных архитекторов, которые хотят возводить здания на

основе законов природы, — не строить их подобно органам живых организмов или телам животного с тем, чтобы они выглядели натуралистично, а руко ­ водствоваться большой задачей — строить дома и горо ­ да так, чтобы они были естественными, чтобы дома и города вместе с растениями и животными образовали естественный биотоп (Biotop), чтобы человек и его техника превратились в неотделимую часть природы. Если это будет достигнуто, тогда станет возможным перенесение знания о природных структурах на техни ­ ческие структуры. Подтверждения этому уже имеют ­ ся, хотя и очень редкие. КОНСТРУКЦИИ В НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ * Видимые формы в неживой природе — галактика, формы волн, глетчеры, капли жидкостей и многое другое, ставшее для нас фенотипом внутри одного определенного канона — мира и ощущаемое как нечто знакомое, по-видимому, вследствие того, что незави ­ симо от размеров, физического состояния и време ­ ни, управляет определенным жизненным "репертуа ­ ром". С точки зрения геометрии, имеются типовые основополагающие образцы, которые встречаются пов ­ семестно: это спирали, ветвления под углом 120° на плоскости и узлами из трех ветвей; под углом 109°28' в пространственном образовании и узлами, в которые сходятся четыре ветви; в плоскости форми ­ рующиеся шестиугольники, пятиугольники, многоуголь ­ ники; окружности; сферы. В этих .геометрических данных заложена идея минимизации — меньших поверх ­ ностей, наименьшего расстояния между двумя или большим числом точек, плотная упаковка множества отдельных элементов, вместе с активизирующейся тенденцией интеграции систем (рис. 2). Однако такие абстрактные геометрические разъяс ­ нения протекания процессов в природе вряд ли могут обрисовать истинное положение вещей. Линии раз ­ рушения базальта или система завихрений в грязевых потоках отвечает лишь приблизительно идеальным формам минимальных сложных сеток, имеющих угол 120° и узел из т^х ветвей. Материал затвердевает нерегулярным образом на основе схватывания. Он не может вести себя так же, как жидкость с двухосным равномерным распределением давления. Маленькие падающие капли дождя тоже не идеально круглы, как шарики, так как здесь играет важную роль собст­ венный вес, сила гравитации (рис. 3). И все же совер ­ шенно отчетливо прослеживается тенденция к созда ­ нию типовых форм. Мы рассматриваем здесь формы природы в- их материальном аспекте. С этой точки зрения мираж или молния также связаны с матери ­ альными явлениями. Это объекты, которые могут переносить силы и при этом являются конструкция ­ ми с их специфическими конструктивными свойст­ вами. Массы в каждой форме при ее агрегатном состоя ­ нии образуют систему, состоящую из более или менее плотных упаковок, вплоть до полностью неоргани ­ зованного состояния свободно двигающихся частей. Система строит себя в соответствии со степенью упо ­ рядоченности: кристаллы — по их внутреннему зако ­ ну отталкивания и притягивания ионов; свободно перемещаемые, катящиеся, текучие неоднородные час ­ тицы, такие, как песок и галька, пустая порода, прев ­ ращаются в насыпи. В конце концов, большие массы на основе закона притяжения становятся горными об ­ разованиями и планетами. Мы знаем такие спиральные скопления, как галак ­ тика или вихри, когда центробежная сила направлена противоположно силе гравитации (рис. 4). Нам зна-

Добавим, что в живой природе из неорганических материа ­ лов широко используются также кремнезем (радиолярии и та I (Примеч.-ЮЛ.) .

* © Thywissen С.. Schmall J., Schneider R. (BRD).