Архитектурная бионика

38 Архитектурная бионика Он выводит закон о рациональной конфигурации балки: "сопротивления двух цилиндров" (механичес ­ ким нагрузкам) , построенных из равного количества одинакового материала, но из которых один полый, а другой сплошной находятся между собой в таком же отношении, как их диаметры. У полых балок "без увели ­ чения веса значительно возрастет сопротивление. . - . Если бы соломинка злака, поддерживающая колос, более тяжелый, не ­ жели весь стебель, была произведена ери том же количестве ма ­ териала, но была бы сплошной, то она явилась бы гораздо ме­ нее сопротивляющейся изгибу и излому". Вопросами целесообразных конструкций в природе в ХУ1 в. занимался Неемия Грю), пользуясь в своей реботе также достижениями в ботанике Роберта Гука2. Он говорил, что конструкция соломины ржи круглой и полой служит для того, чтобы сделать ее прочной. Инте ­ ресно его высказывание по поводу конструкции ствола дерева. Он рассматривал также вопрос о прочности листовых черешков в связи с их формой и расположением в них механических волокон (своеобразной арматуры. — Ю.Л.) . Он указывает далее на различие в строении стеб ­ ля и корней, последние из которых работают не на сжа ­ тие, а в основном на растяжение. В конце ХУП в. и на протяжении ХУП1 в. соображения о функциях обеспечения физико-механической прочнос ­ ти растения и его частей ограничиваются почти исключи ­ тельно указанием на роль корней по заякориванию рас ­ тений (Мальпиги) 3. Некоторые ученые проводят анало­ гию, хотя и не всегда решительно, между скелетом млекопитающих и устройством "скелета" растений. Ж.Сенебье^ разбирает роль различных тканей, способ ­ ствующих механической прочности растения, говорит также и о цилиндрическом строении стебля. После опубликования труда Ч. Дарвина "О происхож ­ дении видов" (1859 г.) возобновляется интерес к проб ­ леме целесообразного в жизни организмов. Ф.МюллерБ проводит аналогию между стеблями и канатами. Осо ­ бенно значительны в этой области и во многом полезны для нашего времени (например, в области системоло- гии) работы английского инженера, философа, биолога Герберта Спенсера^ и швейцарского биолога, инженера Симона Швенденера (1829 — 1889). Г. Спенсер в книге "Основания биологии" (1864), говоря о зависимости между ростом и сопротивляемос ­ тью растенф физико-механическим воздействиям сре ­ ды, высказывает мысли, в некоторых аспектах сходные с мыслями Г. Галилея (по поводу роста организмов в различных средах) . "Естественный отбор благоприятствует наиболее от ­ весно растущим формам" — говорит Спенсер; следова ­ тельно, идет борьба за укрепление отвесного устойчиво ­ го положения: закручивание стебля (спираль) у я гелей и печеночника — это начало образования цилиндра. По мере увеличения высоты растения поддерживающая часть или увеличивается в обхвате, или делается плот ­ нее, или одновременно и то и другое (папоротники, имеющие сосудистые пучки и твердые ткани, похожие 1 Н. Грю (1641 — 1712) — английский ботаник. Р. Гук (1635 — 1703) — английский естествоиспытатель и тео ­ ретик строительной механики. 3 МальпигиМарчелло (1628 — 1694) — выдающийся итальянский биолог и анатом. ь Сенебье Жан (1742 — 1809) — швейцарский ученый, один из ос ­ новоположников физиологии растений. ® Мюллер Фриц (1821 — 1897) — немецкий зоолог и эмбриолог. g Спенсер Герберт (1820 — 1903 гг.) известен как один из осно ­ вателей позитивизма, видный представитель органической школы в социологии- Переносил биологическое учение о борь ­ бе за существование на историю человечества.

на древесину) . Далее Спенсер пишет: "Если плотное ве ­ щество, способное противодействовать этим растяжениям и сжатиям, отлагается там больше, где они значительнее, то мы вправе ожидать, что это вещество примет форму цилиндричес ­ кой обшивки". У листа, по мысли Спенсера, растущего вертикально, в черешке, который "работает" на продольный изгиб, механические волокна распространены по периферии по замкнутой окружности поперечного разреза черешка; у листа, растущего наклонно, в черешке механические волокна расположены в местах, "работающих" на изгиб. Великий русский ученый К.А.Тимирязев обращает особое внимание на интересные конструктивные качест ­ ва растений. В 1890 г. он в своей речи "Факторы органи ­ ческой эволюции" говорил: "Роль стебля, как известно, главным образом архитектурная: это твердый остов всей по ­ стройки, несущей шатер листьев, в толще которого, подобно водопроводным трубам, заложены сосуды, проводящие соки. . . . Именно на стеблях узнали мы ряд поразительных факторов, доказывающих, ч?о они построены по всем правилам строитель ­ ного искусства" £34/. Рождение новой строительной техники в XIX в. за ­ ставило активизироваться и инженерную мысль в облас ­ ти изучения конструкций живой природы, в которой инженеры увидели большие перспективы для развития строительной техники, соответствующие новым ее воз ­ можностям (некоторые биологи также специализирова­ лись на исследовании этого вопроса) . Симон Швенденер стал основателем учения об архи ­ тектонике растений). Он подошел к этому вопросу как инженер, применяющий свои знания к раскрытию меха ­ нической работы растений. В своей книге "Das median i- sche Prinzip im anatomischen Bau" ("Принципы меха ­ ники в живых структурах") (Leipzig, 1874) он пишет: "Растение строит себя, несомненно, по тем же правилам, по которым и инженеры строят здания, но Только его техника гораздо тоньше и совершеннее . . .Кроме более тонкой техники "самопостроения", растительный мир располагает лучшим строительным материалом: целлюлоза гораздо легче, чем мяг ­ кая сталь, не уступает ей пр прочности в пределах упругости". Советские ученые биолог В.И.Талиев и инж. В.Ф.Раз- дорский не только развили учение С.Швенденера, но и поставили его на новую ступень, связав с шагнувшим далеко вперед строительно-техническим делом. Их тру ­ ды, написанные в духе материалистического понима ­ ния связей живой природы с инженерным делом, пред ­ ставляют собой синтез инженерно-строительной и био ­ логической наук [35, 361 . Эти работы стали одним из источников развития в Советском Союзе теоретических взглядов в области конструктивного раздела архитек ­ турной бионики^. Интерес к бионическим конструк ­ циям не был потерян и периодически- пробуждался в делах и мыслях советских инженеров (проф. И.П. Про ­ кофьев, проф. Н.В.Никитин и др.) (рис. 36 — 38). Про ­ кофьев, например, в свое время говорил, что позвоноч ­ ник лошади — интересная балка, которая ждет своего исследователя. Исторический очерк показал, что архитектура всегда содержала в себе проблему органической (зачатки био ­ нической) связи с природой. Не случайно известный швейцарский историк и теоретик архитектуры Зигф ­ рид Гидион, разделяя в архитектуре "организующие" и "преходящие" элементы, отнес "взаимосвязь архи ­ тектуры и человеческого жилища" (понятие которого вполне можно в данном контексте расширить) к "ор ­ ганизующим элементам" [36, с. 38]. В отношении связи архитектуры и живой природы нельзя сказать: она может быть или может не быть. Архитектоника в данном случае — не совсем точное название данного напревления науки, так как предметом науки была строительная техника природы. 2 Автор исследования использует указанные труды в своей работе.