建筑學(xué)及科學(xué)：空間及其形式語言

1、建筑學(xué)的科學(xué)：空間及其形式語言發(fā)布時間：2008-11-19張毓峰 摘 要 本文從形式語言對人類科學(xué)事業(yè)的重要意義切入，認(rèn)為所謂科學(xué)就是用一種形式語言對事物存在形態(tài)的解釋；進(jìn)而指出建筑學(xué)專業(yè)語言的闕如與必要性，并對我們?yōu)榇私⒌年P(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)的基本語言，我們期望，該系統(tǒng)能為建筑學(xué)提供一個交流討論的科學(xué)的語言和理論的平臺。關(guān)鍵詞 科學(xué) 建筑學(xué) 空間 形式語言引 子 巴比倫塔的故事這是“挪亞方舟”后的一個故事。洪水過后，挪亞三個兒子及其后裔在地上分邦立國。他們往東遷移，在示那這個地方遇見一片平原，并在那里定居下

2、來。那時，天下人的言語口音都是一樣的。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 語言的意義語言是人們彼此思想溝通的工具。因?yàn)橛辛苏Z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)力的去完成非個人所能完成的一項(xiàng)偉大事業(yè)；因?yàn)橛辛苏Z言，人們才能打破時空的局限，形成更大乃至無窮的合力：把人類的愿望和成就記錄下來，使

3、人們可以跨地域、數(shù)千年的延續(xù)和傳播一項(xiàng)事業(yè)。語言是人類迄今打造的所有工具中最偉大最有價值的一把工具，籍此人類才造就了今天輝煌的文明業(yè)績。演 繹 空間形式語言及其必要性科學(xué)就是用一種形式語言（文字的或數(shù)字的或圖形的）對事物存在形態(tài)的解釋?？茖W(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，它同樣需要一種語言。譬如數(shù)學(xué)的語言、物理學(xué)的語言、化學(xué)的語言、生物學(xué)的語言、社會學(xué)的語言、經(jīng)濟(jì)學(xué)的語言、音樂和聲學(xué)的語言、詩學(xué)的語言（詩詞格律）等等?？茖W(xué)家們正是憑籍著這種交流討論的語言平臺，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？如何建造我們的科學(xué)巴比倫塔？十八世紀(jì)末

4、葉，在當(dāng)時科學(xué)思潮影響推動下，法國人JNL迪朗開始思考這個問題：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)的形式語言來解釋建筑的空間現(xiàn)象。但是囿于思想和方法的局限，迪朗包括他的后繼者都未能完成這項(xiàng)工作。 （圖2）圖2 迪朗的圖構(gòu)系統(tǒng)建筑學(xué)仍處于“失語”狀態(tài)。建筑學(xué)迄今尚無真正屬于自己的專業(yè)語言，即一種用抽象圖形符號來描述建筑空間現(xiàn)象的形式語言系統(tǒng)。因此，對于建筑空間現(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價。建筑學(xué)領(lǐng)域中的種種弊端皆由此而生。我的工作正是在此基礎(chǔ)上開始的。建筑學(xué)應(yīng)該是

5、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。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言簡單確切的描述方式來進(jìn)行。為此，我們初步建立了一種關(guān)于空間的一般形式語言系統(tǒng)，即一種能對

6、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，我們把空間語言視為建筑的第一語言，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，空間語言無疑將成為建筑的不可再分的基本語言。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)兩個要素來“搭建”完成的。在我們的建筑空間形式語言系統(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，我們又引入了另一個特定考量：空間路徑（PATH 在空間單位中，人的運(yùn)動軌跡與空間

7、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現(xiàn)象僅有且完備的三個基本考量（圖3）。圖3 空間形式語言系統(tǒng)中的三個基本考量作為度量事物的一把絕對標(biāo)尺，這個一般空間形式語言系統(tǒng)可用來客觀真實(shí)地記錄、描述、解釋建筑的空間現(xiàn)象，同時它也以“語言分析”的方式解析了建筑空間的形態(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這三個基本考量，通過一種簡單明了的方式，對建筑史上“懸而未決”的幾個建筑現(xiàn)象作出客觀、合理的解釋。1.密斯對現(xiàn)代建筑運(yùn)動的意義 考

8、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個垂直界面均為“透質(zhì)”的空間元。相對于4個垂直界面均為“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)動的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖4 密斯 柏林國家美術(shù)館新館 196219682.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萊特第一個解讀出西方建筑的精髓：“拉丁十字”垂直相交的兩個具有空間向量的結(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，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，1

9、932年：“拉丁十字”的三向度復(fù)合）。作為一個局內(nèi)人，萊特在無“東方建筑”參照比對情況下作此獨(dú)立判斷，尤顯其過人的智力與悟性。（圖5）3. 對“中國建筑”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，這恰恰是對僅有兩種基本“空間結(jié)構(gòu)”的瓜分：中國建筑采用了空間結(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)部空間外部空間內(nèi)部空間，外部空間作為整個空間序列中的一個有機(jī)組成部分，預(yù)示著中國人對“院落空間”的關(guān)注與向往，

10、以及中國建筑空間“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 東西方建筑空間路徑之比較當(dāng)中國人和西方人在最初（約8千年前）對“矩形盒子”的進(jìn)入方式（空間路徑）做出了不同的價

11、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確立后，人類的詞語或概念世界的擴(kuò)展演化、走向趨勢就不可再更改逆轉(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 19871989圖10 貝聿銘 盧浮宮擴(kuò)建 19

12、831989結(jié) 語 大千世界混沌復(fù)雜而又簡單清晰?？茖W(xué)家的工作就是使混沌復(fù)雜的世界“變得”簡單清晰。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單的“道理”來解釋清楚的。只不過人們往往對那些簡單的事實(shí)熟視無睹，對那些簡單的道理不以為然；只不過人們往往還不善于用簡單的方式去思考復(fù)雜的事物。事實(shí)上，我們還不曾看到過有誰用復(fù)雜方式有效地解釋了這個世界，我們所看到的只是在一些簡單方式下的混亂敘述。“建筑的本質(zhì)是空間”，這話聽起來很“老套”，但是它說得很實(shí)在。正是為了這個空間才有了界面；為了這個界面才有了材料，才有了結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，才有了實(shí)體，才

13、有了我們稱之為“建筑”的這個東西。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、人類對空間的意志或欲望，才是促進(jìn)建筑不斷發(fā)展演化的真正原動力?？臻g才是建筑的源頭活水。我現(xiàn)在所做的就是法國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)和夢想。張毓峰注 釋 參見舊約創(chuàng)世記第十一章 無論對于建筑的創(chuàng)作、實(shí)踐、設(shè)計(jì)教學(xué)、建筑評論還是對于歷史研究，即便對于專業(yè)人員之間最淺層面的交流討論，這種專業(yè)語言都是不可或缺的。

14、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)筑知識大廈時所必備的兩個基本要素。 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“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“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）在空間中的靜態(tài)或動態(tài)的客觀空間體驗(yàn)。 作為一般形式語言，建筑空間形式語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

15、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來對事物進(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, Prcis des lesons d architecture donnes a l cole Royale Polytechnique, Vol.1 (Paris, 1819)2 Leandro Madrazo, Swiss Federal Institute of Technology, “Durand and the Science of Architecture”, J

16、ournal of Architectural Education, Volume 48, No.1, Sep 1994. 三維空間的二維表達(dá)概念-形式系統(tǒng)與符號形式體系是一個抽象的符號系統(tǒng)，它揭示事物的本質(zhì)和事物形態(tài)的構(gòu)成規(guī)則。象征符號關(guān)聯(lián)符號考量什么 / 如何考量1自然人（視覺與運(yùn)動）在空間中的靜態(tài)或動態(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的確立 1UNIT是研究對象的最小單位；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

17、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個垂直界面；5建筑是這種空間UNIT的集合；6UNITY原始詞義：a combination or ordering of parts that constitutes a whole or promotes an undivided total effect.7UNIT原始詞義：a determinate quantity adopted as standard of measurement, a single thing, pers

18、on, or group that is a constituent of a whole.空間形式系統(tǒng)中的三個基本考量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)定為一個矩形的、具有6界面的基本空間。當(dāng)關(guān)閉頂、底（活動平臺）2個水平界面，考量邊界的4個垂直界面（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 the aggregate 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 pa