建筑學(xué)的科學(xué)：空間及其形式語(yǔ)言

1、 建筑學(xué)的科學(xué)：空間及其形式語(yǔ)言 發(fā)布時(shí)間：2008-11-19 張毓峰 摘要本文從形式語(yǔ)言對(duì)人類科學(xué)事業(yè)的重要意義切入， 認(rèn)為所謂科學(xué)就是用一種形式語(yǔ)言對(duì)事物存在形態(tài)的解 釋；進(jìn)而指出建筑學(xué)專業(yè)語(yǔ)言的闕如與必要性，并對(duì)我們 為此建立的關(guān)于建筑空間的一般形式系統(tǒng)作了概略呈示； 最后通過示例的方式，對(duì)上述命題進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)性的驗(yàn)證。 作為一種專業(yè)的基本語(yǔ)言，我們期望，該系統(tǒng)能為建筑學(xué) 提供一個(gè)交流討論的科學(xué)的語(yǔ)言和理論的平臺(tái)。 關(guān)鍵詞科學(xué)建筑學(xué)空間形式語(yǔ)言 引子巴比倫塔的故事 這是挪亞方舟”后的一個(gè)故事。洪水過后，挪亞三個(gè)兒子 及其后裔在地上分邦立國(guó)。他們往東遷移，在示那這個(gè)地 方遇見一片平原，并在

2、那里定居下來。那時(shí)，天下人的言 語(yǔ)口音都是一樣的。他們商量說：來吧，讓我們共同建造 一座城和一座塔！塔頂要通天，為了傳揚(yáng)我們的名，為了昭示天下的人。上帝耶和華得知此事后想：既然這些人如今 能做出這等事來，那么他們以后還有什么事做不成的呢？于是，上帝就變亂了他們的語(yǔ)言，使他們彼此無法溝通。于是， 他們就停下手頭的工作，不再造那座城和那座塔了。（圖1） 圖1建造巴比倫塔 解讀語(yǔ)言的意義 語(yǔ)言是人們彼此思想溝通的工具。因?yàn)橛辛苏Z(yǔ)言，人們才能表達(dá)自己并了解他人的心思意圖，人們才能同心協(xié)力的去完成 非個(gè)人所能完成的一項(xiàng)偉大事業(yè)；因?yàn)橛辛苏Z(yǔ)言，人們才能打破時(shí)空的局限，形成更大乃至無窮的合力：把人類的愿望和

3、 成就記錄下來，使人們可以跨地域、數(shù)千年的延續(xù)和傳播一項(xiàng)事業(yè)。語(yǔ)言是人類迄今打造的所有工具中最偉大最有價(jià)值的 一把工具，籍此人類才造就了今天輝煌的文明業(yè)績(jī)。 演繹空間形式語(yǔ)言及其必要性 科學(xué)就是用一種形式語(yǔ)言（文字的或數(shù)字的或圖形的）對(duì)事物存在形態(tài)的解釋。科學(xué)事業(yè)尤如一座巴比倫塔，同樣需要科 學(xué)家們的共同努力，它同樣需要一種語(yǔ)言。譬如數(shù)學(xué)的語(yǔ)言、物理學(xué)的語(yǔ)言、化學(xué)的語(yǔ)言、生物學(xué)的語(yǔ)言、社會(huì)學(xué)的語(yǔ) 言、經(jīng)濟(jì)學(xué)的語(yǔ)言、音樂和聲學(xué)的語(yǔ)言、詩(shī)學(xué)的語(yǔ)言（詩(shī)詞格律）等等?？茖W(xué)家們正是憑籍著這種交流討論的語(yǔ)言平臺(tái)， 奠定了各學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，紛紛建造起一座座科學(xué)的巴比倫塔。 建筑學(xué)的巴比倫塔在哪里？如何建造我

4、們的科學(xué)巴比倫塔？十八世紀(jì)末葉，在當(dāng)時(shí)科學(xué)思潮影響推動(dòng)下，法國(guó)人JN-L迪 朗開始思考這個(gè)問題：即如何為建筑學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ)以及它的基礎(chǔ)是什么？他開創(chuàng)了這項(xiàng)事業(yè)，并正確地將其研究對(duì)象確 立為建筑的空間形態(tài)，即將其研究目標(biāo)定格為用一種科學(xué)的形式語(yǔ)言來解釋建筑的空間現(xiàn)象。但是囿于思想和方法的局 (心予令on nuHSRHSHMHHM 回曲網(wǎng) num 田円+ 圖2迪朗的圖構(gòu)系統(tǒng) 建筑學(xué)仍處于失語(yǔ)”狀態(tài)。建筑學(xué)迄今尚無真正屬于自己的專業(yè)語(yǔ)言，即一種用抽象圖形符號(hào)來描述建筑空間現(xiàn)象的形式 語(yǔ)言系統(tǒng)。因此，對(duì)于建筑空間現(xiàn)象以及與之相關(guān)的建筑現(xiàn)象，人們無法作出客觀理性的解釋和評(píng)價(jià)。建筑學(xué)領(lǐng)域中的種 種弊端皆由

5、此而生。 我的工作正是在此基礎(chǔ)上開始的。 建筑學(xué)應(yīng)該是一門以研究建筑空間現(xiàn)象為基礎(chǔ)的科學(xué)。建筑是空間的容器，空間是建筑存在的理由。建筑，本質(zhì)上是一種 關(guān)于空間的建造活動(dòng)。因此，建筑學(xué)的基本問題應(yīng)該是如何建造空間”和 建造什么樣的空間”的問題，或可將其轉(zhuǎn)換為什 么是空間的本質(zhì)屬性”、什么是空間的形態(tài)構(gòu)造”等一系列的專業(yè)問題。 我們把建筑空間現(xiàn)象看作是一種類語(yǔ)言現(xiàn)象。這里包含兩層含義：其一，空間本身的構(gòu)造意義。即認(rèn)為復(fù)雜的建筑空間現(xiàn) 象如同日常語(yǔ)言一樣，其本身也是一種具有構(gòu)造性的東西；其二，空間描述的構(gòu)造意義。即認(rèn)為對(duì)復(fù)雜建筑空間現(xiàn)象的解 釋也可以通過一種類似日常語(yǔ)言簡(jiǎn)單確切的描述方式來進(jìn)行。 為

6、此，我們初步建立了一種關(guān)于空間的一般形式語(yǔ)言系統(tǒng)，即一種能對(duì)空間現(xiàn)象在抽象層面上作出解釋的形式化系統(tǒng)。在 這里，我們把空間語(yǔ)言視為建筑的第一語(yǔ)言，把空間確立為該系統(tǒng)的構(gòu)建實(shí)體。由于建筑空間的構(gòu)成形態(tài)同時(shí)蘊(yùn)涵著使用 功能、工程結(jié)構(gòu)諸項(xiàng)約束條件的可能性與合理性，空間語(yǔ)言無疑將成為建筑的不可再分的基本語(yǔ)言。 所有學(xué)科的科學(xué)體系都是以基本單位及其組織結(jié)構(gòu)兩個(gè)要素來搭建”完成的。在我們的建筑 空間形式語(yǔ)言系統(tǒng) 中，它們具 體表現(xiàn)為 空間元（UNITY OF SPACE 保持空間屬性的最小單位）和 空間結(jié)構(gòu)（STRUCTURE 空間單位UNIT與空間單 位UNIT的關(guān)系）。除此，鑒于空間現(xiàn)象的特殊性，我們

7、又引入了另一個(gè)特定考量：空間路徑（PATH在空間單位中，人 的運(yùn)動(dòng)軌跡與空間向量的關(guān)系）。因此，空間元U、空間結(jié)構(gòu)S和空間路徑P共同構(gòu)成我們解釋或定性描述所有建筑空間 I ; I +呻 I 圖3空間形式語(yǔ)言系統(tǒng)中的三個(gè)基本考量 作為度量事物的一把絕對(duì)標(biāo)尺，這個(gè) 一般空間形式語(yǔ)言系統(tǒng) 可用來客觀真實(shí)地記錄、描述、解釋建筑的空間現(xiàn)象，同時(shí)它 也以語(yǔ)言分析”的方式解讀了建筑空間的形態(tài)構(gòu)造規(guī)則 。（圖4） 示例密斯、萊特和東西方建筑 形態(tài)的解釋是學(xué)科的起點(diǎn)，也是它的終點(diǎn)，自然學(xué)科、人文學(xué)科皆同。在此，我們將以空間元U、空間結(jié)構(gòu)S和空間路徑 P這三個(gè)基本考量，通過一種簡(jiǎn)單明了的方式，對(duì)建筑史上懸而未決”

8、的幾個(gè)建筑現(xiàn)象作出客觀、合理的解釋。 1. 密斯對(duì)現(xiàn)代建筑運(yùn)動(dòng)的意義 考量參數(shù)：空間元 U （圖4） 在人類建筑史上，密斯首次創(chuàng)建演繹了4個(gè)垂直界面均為 透質(zhì)”的空間元。相對(duì)于4個(gè)垂直界面均為 非透質(zhì)”的古典空 間，他標(biāo)立了建筑的另一個(gè)極點(diǎn)。顯然，它最大程度地拓展了在現(xiàn)代技術(shù)條件下建筑空間的表現(xiàn)力和可能性，為后來現(xiàn)代 建筑運(yùn)動(dòng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 r T 圖4密斯 柏林國(guó)家美術(shù)館新館19621968 2萊特的建筑創(chuàng)作考量參數(shù)：空間結(jié)構(gòu) S 圖5萊特瑪丁住宅1904 萊特第一個(gè)解讀出西方建筑的精髓：拉丁十字”一一直相交的兩個(gè)具有空間向量的結(jié)構(gòu)單位（ 空間結(jié)構(gòu)S2）所蘊(yùn)涵 的西方建筑空間的精神

9、，將其推演（瑪丁住宅， 1904年：拉丁十字”的二向度復(fù)合），并發(fā)展至極致（落水別墅，1932 年:拉丁十字”的三向度復(fù)合）。作為一個(gè)局內(nèi)人，萊特在無東方建筑”參照比對(duì)情況下作此獨(dú)立判斷，尤顯其過人的智 力與悟性。（圖5） 3.對(duì)中國(guó)建筑”和西方建筑”的解讀考量參數(shù)：空間結(jié)構(gòu) S空間路徑P a.空間結(jié)構(gòu)S （圖6） 在空間結(jié)構(gòu)上中西方建筑體現(xiàn)了兩種截然不同的形式，這恰恰是對(duì)僅有兩種基本空間結(jié)構(gòu)”的瓜分：中國(guó)建筑采用了 空間 結(jié)構(gòu)S1,即 平行并置”結(jié)構(gòu)；而西方建筑則采用了 空間結(jié)構(gòu)S2,即 垂直相交”結(jié)構(gòu)。 圖6東西方建筑空間結(jié)構(gòu)之比較 在空間結(jié)構(gòu)S1中，由于空間路徑穿越內(nèi)部空間f 外部空間f

10、內(nèi)部空間，外部空間作為整個(gè)空間序列中的一個(gè)有機(jī)組成部分，預(yù)示著中國(guó)人對(duì)院落空間”的關(guān)注與向往，以 及中國(guó)建筑空間 內(nèi)向收斂特征傾向的形成與強(qiáng)化；在 空間結(jié)構(gòu)S2中，由于空間路徑穿越垂直相交的兩個(gè)具有空間向量 的結(jié)構(gòu)單位所組成的 復(fù)合空間”，西方人則形成了對(duì)建筑的另一種理解或觀念，即他們更多的是去探討這種復(fù)合空間”的 可能性和表現(xiàn)力。這與現(xiàn)代西方建筑師在構(gòu)筑復(fù)合空間”上的造詣和成就不無關(guān)系。 b.空間路徑P （圖7） 在空間路徑上中西方建筑也體現(xiàn)了兩種截然不同的形式：中國(guó)建筑采用了 空間路徑P1，即垂直于空間單位的空間向量; 而西方建筑則采用了空間路徑P2，即平行于空間單位的空間向量。 圖7東西

11、方建筑空間路徑之比較 當(dāng)中國(guó)人和西方人在最初（約 8千年前）對(duì) 矩形 盒子”的進(jìn)入方式（空間路徑）做出了不同的價(jià)值 取向之后，就決定了中西方建筑之后數(shù)千年的獨(dú)立 平行的發(fā)展道路，包括上述在空間結(jié)構(gòu)的選擇與運(yùn) 用上。這就好像一旦人類把基本詞語(yǔ)確立后，人類 的詞語(yǔ)或概念世界的擴(kuò)展演化、走向趨勢(shì)就不可再 更改逆轉(zhuǎn)了。 直到20世紀(jì)初以后，隨著全球一體化進(jìn)程的開 始，中西方建筑這兩條平行發(fā)展的軌跡在空間結(jié) 構(gòu)、空間路徑層面上才發(fā)生了各種方式的碰撞交 匯。譬如，萊特的羅比住宅：平行并置的復(fù)合空間（圖8）、安藤忠雄的光的教堂：空間路徑P1 +空間路徑P2 （圖9）、貝聿 銘的盧浮宮改建：空間結(jié)構(gòu)S1 +空

12、間路徑P1/P2 （圖10） 圖8萊特羅比住宅1909 圖9安藤忠雄 光之教堂1987 1989 圖10貝聿銘 盧浮宮擴(kuò)建1983 1989 結(jié)語(yǔ) 大千世界混沌復(fù)雜而又簡(jiǎn)單清晰?？茖W(xué)家的工作就 是使混沌復(fù)雜的世界變得”簡(jiǎn)單清晰。 事物的構(gòu)成、事物的發(fā)生發(fā)展機(jī)制、事物的來龍 去脈”等等，其實(shí)并不如人們想象得那么復(fù)雜，它 們都可以由一些最簡(jiǎn)單的道理”來解釋清楚的。只 不過人們往往對(duì)那些簡(jiǎn)單的事實(shí)熟視無睹，對(duì)那些 簡(jiǎn)單的道理不以為然；只不過人們往往還不善于用 簡(jiǎn)單的方式去思考復(fù)雜的事物。事實(shí)上，我們還不 曾看到過有誰(shuí)用復(fù)雜方式有效地解釋了這個(gè)世界， 我們所看到的只是在一些簡(jiǎn)單方式下的混亂敘述。 建筑

13、的本質(zhì)是空間”，這話聽起來很 老套”，但是 它說得很實(shí)在。正是為了這個(gè)空間才有了界面；為 了這個(gè)界面才有了材料，才有了結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，才有 了實(shí)體，才有了我們稱之為建筑”的這個(gè)東西。因 此，在我們看來，人類的建筑史就是一部關(guān)于建筑 空間發(fā)展的歷史。正是人類的空間意識(shí)、人類對(duì)空 間的意志或欲望，才是促進(jìn)建筑不斷發(fā)展演化的真正原動(dòng)力?？臻g才是建筑的源頭活水。 我現(xiàn)在所做的就是法國(guó)人迪朗兩百年前曾做的事，區(qū)別僅僅在于他沒做成我做成了；我現(xiàn)在所做的就是迪朗之后兩百年來 很多人想做的事，只不過誰(shuí)也沒做成我做成了。建造一座建筑學(xué)的巴比倫塔是我們的迪朗曾為之努力的，它也將成為我一 生的事業(yè)和夢(mèng)想。 張毓峰 完稿

14、于2002.5.26 注釋 參見舊約 創(chuàng)世記第十一章 無論對(duì)于建筑的創(chuàng)作、實(shí)踐、設(shè)計(jì)教案、建筑評(píng)論還是對(duì)于歷史研究，即便對(duì)于專業(yè)人員之間最淺層面的交流討論，這 種專業(yè)語(yǔ)言都是不可或缺的。 盡管 基本單位”、組織結(jié)構(gòu)”并非事物本身所有，但它們是人類構(gòu)筑知識(shí)大廈時(shí)所必備的兩個(gè)基本要素。 在我們看來，建筑的人文現(xiàn)象很大程度上也可以用這種物質(zhì)化的空間現(xiàn)象予以解釋。 這是一個(gè) 公理系統(tǒng)”，它是基于 建筑或建筑設(shè)計(jì)的本質(zhì)是空間限定的過程和結(jié)果”這個(gè)科學(xué)公設(shè)”以及若干 基本假定 前提下經(jīng)邏輯推導(dǎo)得出的。它是自明的。限于本文篇幅和性質(zhì)，關(guān)于空間形式語(yǔ)言系統(tǒng)的論述及推導(dǎo)從略。它考量的是自 然人（視覺與運(yùn)動(dòng)）在空

15、間中的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的客觀空間體驗(yàn)。 作為一般形式語(yǔ)言，建筑空間形式語(yǔ)言也可以用來描述所有建筑空間現(xiàn)象的特征。譬如，古典建筑或現(xiàn)代建筑的空間特 征、東方建筑或西方建筑的空間特征等等，并可讀出它們相互之間的差別，包括物質(zhì)性的和精神性的。由此，摒棄了通過 事物間的相互比對(duì)來對(duì)事物進(jìn)行描述界定的所謂比較法”。 人類的這種最初選擇是先驗(yàn)的、不可言說的 參考文獻(xiàn) 1. Jean-Nicolas-Louis Durand, Pr e cis des lesons d architecture donn e es a l e cole RoVOeipPateCh8q9e 2 Leandro Madrazo, S

16、wiss Federal Institute of Technology,“Durand and the Science ofJoAurcrnhaitleocftuArerchitectural Education, Volume 48, No.1, Sep 1994. 三維空間的二維表達(dá) 概念 -形式系統(tǒng) 與 符號(hào) 形式體系 是一個(gè)抽象的符號(hào)系統(tǒng)，它揭示事物的本質(zhì)和事物形態(tài)的構(gòu)成規(guī)則。象征符號(hào)關(guān)聯(lián)符號(hào) 考量什么 / 如何考量 1. 自然人（視覺與運(yùn)動(dòng)）在空間中的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的客觀空間體驗(yàn)； 2. 矩形的基本空間的集合； 3. 垂直界面的透質(zhì) /非透質(zhì)； 空間形式系統(tǒng)中 研究單位 UNIT 的確

17、立 1. UNIT 是研究對(duì)象的最小單位； 2. 空間 UNIT 是研究空間現(xiàn)象的最小單位。在空間形式系統(tǒng)里，我們把它具稱為 空間原型 ；譬如，對(duì)分子生物學(xué)而言， 它的 UNIT 是分子而不是原子。 3. 空間 UNIT 是一系列矩形的基本空間； 4.空間 UNIT 具有兩種形式： a. 空間原型 “關(guān)閉”頂、底面，考量 4 個(gè)垂直界面（透質(zhì) /非透質(zhì)） b. 空間結(jié)構(gòu) “關(guān)閉”頂、底面， “懸擱 ”4個(gè)垂直界面； 5. 建筑是這種空間 UNIT 的集合； 6. UNITY 原始詞義： a combination or ordering of parts that constitutes a

18、whole or promotes an undivided total effect. 7. UNIT 原始詞義： a determinate quantity adopted as standard of measurement, a single thing, person, or group that is a constituent of a whole. 空間形式系統(tǒng)中的 三個(gè)基本考量 6界面的基本空 1.空間元 U （UNITY OF SPACE ） 定義 保持空間屬性的最小單位。我們把它設(shè)定為一個(gè)矩形的、具有 間。當(dāng)關(guān)閉頂、底（活動(dòng)平臺(tái)） 2 個(gè)水平界面，考量邊界的 4個(gè)垂直界面（透質(zhì) /非透質(zhì)）及其內(nèi)域垂直介體（有/無）的各 種狀態(tài)，（邊界限定/內(nèi)域限定）它具有10種形式。 2空間結(jié)構(gòu) S （ STRUCTURE 原始詞義 theaggregate of elements of an entity in their relationships to each other 定義空 間單位 UNIT 與空間單位 UNIT 的關(guān)系。 3空間路徑 P （PATH 原始詞義 a trodden way。 a track specially constructed for a particular