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淺析自然與設計的不解之緣
論文關(guān)鍵詞：自然 設計
論文內容摘要:人類(lèi)的生存發(fā)展需要設計和造物,但設計和造物一刻也離不開(kāi)大自然的恩賜。她慷慨地為我們提供物質(zhì)資源;人類(lèi)為適應不同的自然創(chuàng )造了不同功能和形式的器物;自然規律又以“巧生”啟發(fā)了人類(lèi)的許多發(fā)明創(chuàng )造,因此, 自然與設計有著(zhù)不解之緣。
人類(lèi)是大自然的產(chǎn)物,并依靠自然資源而生存。自然為不同地域的人類(lèi)提供相同或截然不同的資源，人類(lèi)造物活動(dòng)才有了可能性 ；人為適應自然要創(chuàng )造不同功能和形式的器具、用品，人類(lèi)造物活動(dòng)才有了多樣性，從這個(gè)角度，我們把自然稱(chēng)為“設計之母”。當然，如果沒(méi)有人類(lèi)的智慧，自然永遠是自然，絕無(wú)可能成為人造物。正如明代科學(xué)家宋應星（1587-1666年）反用古語(yǔ)所取的書(shū)名——“天工開(kāi)物”。中國科技史家潘吉星對此作了這樣的分析 ：“‘天工開(kāi)物’思想強調人與天（自然界）相協(xié)調，人工（）與天工（自然力）相配合，通過(guò)技術(shù)從自然界中開(kāi)發(fā)出有用之物，這種思想還有個(gè)內涵是，自然界本來(lái)蘊藏著(zhù)取之不盡，用之不竭的美好而有用之物，但
不會(huì )從天而降、輕易取得，而是‘巧生以待’，必借人力和人的技術(shù)通過(guò)水火這種自然力的作用，再用金屬、木石工具從自然界開(kāi)發(fā)出來(lái)，為人所用�！雹湃欢�, 自然的存在先于人類(lèi),如果沒(méi)有自然的慷慨賜予, 人類(lèi)的設計只能是無(wú)米之炊。
一、自然是設計的物質(zhì)之源
自然界所生萬(wàn)物皆可為人類(lèi)設計的物質(zhì)基礎，反過(guò)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有自然界的金、木、水、土、空氣，人類(lèi)根本無(wú)法生存，又何談設計和造物。但是,不同自然環(huán)境為人類(lèi)提供的物質(zhì)基礎，有的相同，有的又很不相同。這對于設計的發(fā)生階段有很大的影響。
人類(lèi)最初利用的相同物質(zhì)可以列舉出石、木、動(dòng)物的骨角、黏土以及水和火，所以世界上多數原始都有石器、木器、骨角器和陶器，并且先后發(fā)明了弓箭、獨木舟，在原始的最后階段又發(fā)明了銅器。它們在形制上雖有差別，但在器物的種類(lèi)上卻是相同的。
不同的自然環(huán)境會(huì )提供不同的物質(zhì)資源，形成有差異的設計。如紡織品，埃及最早的紡織原料是野生亞麻，隨著(zhù)原始的發(fā)展，人們種植亞麻用于織布。從開(kāi)羅博物館所藏的一件緊身衣來(lái)看，埃及古王國時(shí)期的亞麻布衣料質(zhì)地光滑細膩，幅寬達60英寸，細紗有幾十米長(cháng)⑵。美索不達米亞的蘇美爾人“最早的紡織品原料是羊毛”⑶。中國最早的紡織原料除野生的葛和麻纖維以外，最引人注目的是天然蠶絲。傳說(shuō)黃帝妃嫘祖發(fā)明養蠶和繅絲，其后在相當長(cháng)的時(shí)間里，只有中國出產(chǎn)絲織品。以上所說(shuō)的亞麻、羊毛和絲這幾種不同的紡織原料，都是不同自然生態(tài)條件下形成的異性。
二、自然是設計的“課題”之源
人類(lèi)在不同地域會(huì )遭遇不同的生態(tài)環(huán)境，我們常說(shuō)的海洋、大陸文化、大河文化等不同文化類(lèi)型,也包含著(zhù)不同的設計。這些設計所以不同，是因為當地居民要適應環(huán)境、利用環(huán)境，進(jìn)而要改造環(huán)境，就會(huì )出現需要解決的問(wèn)題。在不同的生態(tài)環(huán)境中，這些問(wèn)題可能不同，因而解決的方式也有不同。如果我們把問(wèn)題看成“課題”，那么解決問(wèn)題的方案就是設計。從這個(gè)意義上，可以把自然生態(tài)看成設計課題的來(lái)源。
人類(lèi)最初的設計往往以順應自然環(huán)境的方式來(lái)解決問(wèn)題和矛盾,這與當時(shí)的技術(shù)技能、實(shí)踐經(jīng)驗和對自然的認識水平相關(guān)。如人類(lèi)的居所直接聯(lián)系著(zhù)基本生存問(wèn)題，這不僅關(guān)系著(zhù)人身安全，也關(guān)系著(zhù)如何便于獲取和利用生活資源的問(wèn)題。最初的人類(lèi)居所由樹(shù)上巢居轉移到地面的天然山洞穴居。新石器時(shí)期，永久性居所遷到河湖附近的階地，已無(wú)天然穴居的可能，于是出現豎穴或地穴式，使用木骨泥墻和木柱支撐地面以上的頂蓋。到晚期，則出現了夯土墻、石砌墻和土坯墻的地面建筑。這些建筑形式遍布于我國南北各地溫帶氣候區。而東南沿海地區的臨水干欄式建筑和北方黃土高原窯洞式建筑，則因適應自然環(huán)境形成了截然不同的形式。
干欄式建筑的“干欄”，是從少數民族轉譯而來(lái)的。我國新石器時(shí)期的河姆渡文化、良渚文化都發(fā)現有干欄式建筑的遺跡。⑷其中，河姆渡文化的遺存較為典型。"河姆渡文化盛行一種栽樁架板高于地面的干欄式建筑。在河姆渡遺址各文化層，都發(fā)現了與這種遺址有關(guān)的圓柱、方樁、板樁、梁、柱、木板等木構件，共達數千件。干欄式建筑是我國長(cháng)江以南地區新石器時(shí)代以來(lái)重要建筑形式之一，目前以河姆渡發(fā)現為最早。"⑸
同類(lèi)的建筑在歐洲也可以見(jiàn)到。如瑞士日內瓦湖邊，1854年干旱的冬季，水面降到很低的程度，暴露了新石器和早期青銅時(shí)代建于湖淀木樁上的房屋的基礎�！斑@種湖上居所類(lèi)似今天在西里伯斯島及其他地方所見(jiàn)到的方式。不但古代站臺的木樁還保留著(zhù)，而且在下面泥炭堆里還找到了大量的木器、骨器、石器、陶制器皿及裝飾品、剩余的食物等等。甚至還發(fā)現有網(wǎng)罟和衣服的殘片�！雹�
以上這些建筑，都需要大量木材，可以想見(jiàn)當時(shí)在這些遺址周?chē)置�，有理想的取材之地。北方黃土高原的情況就很不相同，在木材漸見(jiàn)稀少的情況下，在新石器時(shí)期晚期出現了窯洞式住所。我們都知道，窯洞建筑在黃土高原上，至今還在廣泛使用。"迄今為止時(shí)代最早的窯洞式建筑發(fā)現于甘肅的寧縣陽(yáng)遺址，屬仰韶文化晚期遺存。龍山時(shí)期窯洞式建筑則發(fā)現較多，主要見(jiàn)于甘肅東部、寧夏南部、內蒙古中南部、陜西和山西的黃土高原地區。這些窯洞式建筑基本分布在青藏高原以東、太行山以西、秦嶺以北的黃河中上游第二級階梯上。這里屬溫帶半干旱氣候區，海拔較高，地下水位普遍較深，黃土堆積也較豐厚（最厚可達200余米），且多梁峁、臺塬，為窯洞式建筑出現并長(cháng)期流行提供了自然環(huán)境基礎。"⑺
根據考古學(xué)家分析，窯洞建筑在局部地區流行，與當地生態(tài)環(huán)境的變化有關(guān)。一是建筑和生活用燃料大量使用木材，使這一地區森林資源極度萎縮，又不像南方那樣容易再生 ；二是約公元前3000 -前2000年的龍山期氣溫呈下降趨勢，黃土高原地區氣候向干涼發(fā)展。以上兩方面因素使木材用量少而又冬暖夏涼的窯洞應運而生，在生態(tài)環(huán)境無(wú)法改善的情況下，這種建筑形式得以長(cháng)期流傳，至今已達數千年之久。
三、自然是設計的“巧思”之源
有一位學(xué)者在談?wù)撎斓卦煳锱c人類(lèi)制作的關(guān)系時(shí)說(shuō) ："規律如河道，行船有順逆。大自然總是采取‘順流而下’的方式展示自然規律，而人類(lèi)往往以‘逆流而上’的蓄勢來(lái)運用同一條規律�！c滾滾波濤順流而下的自然造物相比，人工制作不過(guò)是逆流而上的幾葉小舟�！雹�
人類(lèi)的設計雖然在窺探大自然的奧秘，并按自然規律來(lái)進(jìn)行自己的創(chuàng )造，但往往不是先作出科學(xué)的，再進(jìn)行實(shí)踐的探索。早期的人類(lèi)，只能憑經(jīng)驗直覺(jué)實(shí)踐，符合自然規律的才能成功，違背自然規律的就會(huì )失敗。在第一只獨木舟下水之后幾千年，古希臘學(xué)家阿基米德才提出關(guān)于浮力的定律 ；在人工取火幾千年后，18世紀的俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫才提出燃燒是物質(zhì)氧化的原理�？傊�，當初的設計是經(jīng)驗性的創(chuàng )造活動(dòng)，然后再總結規律使之完善。在這樣的反復實(shí)踐之中，自然界不經(jīng)意的“巧生”直接啟發(fā)了設計的“巧生”，也就是某些物質(zhì)特殊的原生狀態(tài)啟發(fā)了人的智慧，從而完成了一些十分關(guān)鍵的物質(zhì)創(chuàng )造，例如從純銅到青銅合金的發(fā)現就是如此。
“銅是人類(lèi)最早認識和使用的金屬之一。人類(lèi)開(kāi)始以天然銅鍛制小件工具和飾物，繼而發(fā)明冶銅技術(shù)�！雹吞烊汇~鍛制的紅銅并不堅硬，但延展性強，用于裝飾十分理想，制作工具則很勉強。此后，先后出現了硬度較高的砷銅合金和錫銅合金（青銅），至青銅產(chǎn)生，銅才得到比較廣泛的應用。
20世紀80年代以前，考古界對砷銅還比較陌生，這一概念的引出，因于對中國四壩青銅器的檢測。砷是一種劇毒的半金屬，大多以硫化物形式夾雜在銅、鉛、鎳、鈷等金屬礦物中，其中一種灰色晶體砷可用于制作硬合金。砷銅合金的出現，一種可能是人為實(shí)驗的結果，更大的可能是因為砷銅共生，在冶煉中自然生成較硬的銅合金�？脊艑W(xué)家在討論這一問(wèn)題時(shí)有一種意見(jiàn)是 ："最初，人們首先使用的是地表常與自然銅伴生的孔雀石、藍銅礦等，用這種礦石冶煉的銅是較純的自然銅。接著(zhù)是開(kāi)采氧化礦層中的礦石，冶煉出的銅往往含較多的砷或銻。含砷的銅經(jīng)過(guò)冷鍛會(huì )很快硬化，其性能優(yōu)于紅銅�？墒�，一旦采用了硫化礦石，由于在焙燒階段大量的砷要流失，所以煉出的銅又是較純的銅，其硬度低于砷銅。在這種情況下，人們需要尋找新的物質(zhì)來(lái)提高銅的硬度，銅錫合金就成為生產(chǎn)“硬銅”的基本工藝，并最終導致青銅時(shí)代的到來(lái)。顯然，銅器的起源發(fā)展依紅銅、砷銅、青銅的先后序列，也是由銅礦礦床的結構和性質(zhì)決定的。"⑽
然而，對錫銅合金的產(chǎn)生，也有一種認為是巧合的看法。西方學(xué)者認為，原始人“偶然把一堆銅礦石和普通石塊一起筑成他們用來(lái)烹煮的火炕時(shí)發(fā)現了煉銅的秘密”，由于銅與錫常常同在一個(gè)礦脈里，煉銅時(shí)就偶然產(chǎn)生了銅錫合金。英國人類(lèi)學(xué)家赫·喬·威爾斯認為："在中國、康沃爾和其它地方，常在同一礦脈里，有銅礦石又有錫礦石；在匈牙利，銅和銻混在一起；因此，與其說(shuō)是由于手藝，倒不如說(shuō)是偶然，古代冶煉的人才找到了較硬又較好的青銅。所謂‘純銅’器具常常包含一小部分錫，這時(shí)期沒(méi)有發(fā)現過(guò)錫器，也沒(méi)有證據表明早期人類(lèi)曾把錫看成另一種金屬。在印度鋅和銅的礦石出現在一起，黃銅（這是兩種金屬的合金）也是這樣偶然制成的。"⑾
關(guān)于銅與砷、銅與錫合金的偶然發(fā)現僅僅是最初出現銅器時(shí)的狀況，隨著(zhù)實(shí)踐經(jīng)驗的豐富，工匠們逐漸找到銅（古稱(chēng)“金”）錫配比與合金硬度的關(guān)系，成書(shū)于春秋晚期的《考工記》就有關(guān)于“六齊”的記錄。⑿雖然實(shí)物分析表明，商周青銅器的合金配置較“六齊”更復雜，但“六齊”仍是世界上關(guān)于銅錫配比最早的文字記載。
除青銅合金之外，煉丹引起對汞及其化合物的認識也是一例。丹砂即朱砂，朱砂是一種緋紅色的礦物，成分為一硫化汞，是提取汞的重要原料，也是古代制作紅顏料（銀朱）的重要原料。在煉丹術(shù)出現前后，從原始到秦漢，在墓葬中用朱砂撒遍死者全身，或以朱砂鋪墊時(shí)有發(fā)現。河南偃師二里頭遺址Ⅲ區發(fā)掘的2號墓，墓底鋪墊朱砂厚達6厘米。⒀這種現象應與山頂洞人在尸體周?chē)龀噼F礦粉相似，與巫術(shù)與象征生命有關(guān)�！艾F在化學(xué)史專(zhuān)家多認為，中國的煉丹術(shù)可能是發(fā)韌于戰國和秦代齊燕方士的求‘不死之’”。⒁煉丹與青銅冶煉有一定關(guān)系�！暗珶挼び植煌谇嚆~冶煉，它是以‘抽砂煉汞’，用汞來(lái)制造金汞齊和藥金、藥銀的主要內容�！雹佑捎诠苋芙饨�、銀、鉛、錫等金屬，常用于提煉金銀。金與汞的合金，古稱(chēng)“金汞齊”，是鎏金工藝的重要材料。方士從丹砂提煉水銀，制成金汞齊為器皿鍍金，是因為相信用鍍金器皿飲食可以長(cháng)壽，由此產(chǎn)生了一種鎏金新工藝。
自然界萬(wàn)物幾乎都以它們的特性和內質(zhì)不斷地啟發(fā)著(zhù)人類(lèi)設計的“巧思”。竹木富有彈性的枝條啟發(fā)人發(fā)明了弓弩，木材浮在水上的性能啟發(fā)人發(fā)明了船舶，草木灰覆蓋在陶器上燒成釉，熔化的石英成了玻璃，空氣和水流動(dòng)的規律產(chǎn)生了流體動(dòng)力學(xué)，天體運行的規律產(chǎn)生了天，空氣急劇膨脹的原理產(chǎn)生了火藥，磁鐵與磁場(chǎng)的相應關(guān)系產(chǎn)生了指南針……冥冥之中，大自然造物的奧秘在一點(diǎn)點(diǎn)地啟發(fā)人類(lèi)的創(chuàng )造，大自然才是真正的設計之母。
注釋?zhuān)?
�、呸D引自潘吉星：《〈天工開(kāi)物〉譯注》，上海古籍出版社，1993，導言17頁(yè)。/⑵張竟瓊、蔡毅主編：《中外服裝史對覽》，中國紡織大學(xué)出版社，上海，2000，第27頁(yè)。/⑶（英）阿諾德·湯因比：《人類(lèi)與大地母親》，徐波等譯，上海人民出版社，2001，第50頁(yè)。/⑷《中國大百科全書(shū)·考古學(xué)》，中國大百科全書(shū)出版社，北京，1986，第134頁(yè)。/⑸同⑷，第190頁(yè)。/⑹（英）赫·喬·韋爾斯：《世界史綱》（第15版），吳文藻、謝冰心、費孝通等譯，廣西師范大學(xué)出版社，桂林，2001，第86頁(yè)。/⑺錢(qián)耀鵬：“窯洞式的產(chǎn)生及其考古學(xué)意義”，《文物》，2004.3，第69頁(yè)。/⑻詹克明：“造物與制作（上）”，《上海文匯報》，2005。/⑼同⑷，第533頁(yè)。/⑽李水城、水濤：“四壩文化銅器研究”，《文物》，2000.3，第41頁(yè)。/⑾同⑹，第83頁(yè)。/⑿《十三經(jīng)注疏·考工記》，中華書(shū)局，北京，1980，第915頁(yè)。/⒀“1980年秋河南偃師二里頭遺址發(fā)掘簡(jiǎn)報”，《考古》，1983.3。/⒁李零：《中國方術(shù)考》（修訂本），東方出版社，北京，2000，第306頁(yè)。/⒂同⒁。
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