CC BY
40ЛесовикВ.С., член.-корр. РААСН, д-р техн. наук, проф., Перькова М.В., канд. арх наук, проф., Бабаев В.Б., канд. техн. наук Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
АРХИТЕКТУРНАЯ ГЕОНИКА КАК МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В АРХИТЕКТУРНОЙ НАУКЕ И ПРАКТИКЕ*
naukavs@mail.ru
В статье рассматривается архитектурная геоника как междисциплинарное направление в архитектурной науке и практике, затрагиваются истоки возникновения архитектурных объектов, основанных на кристаллических структурах. Сформулирован предмет, метод архитектурной геоники и задачи, обосновано новое научное направление в области архитектуры, использующее геологические процессы в архитектурной науке и практике в условиях постиндустриального общества.
Ключевые слова: архитектурная геоника, фулерены, кристаллы, кристаллическая решетка, структура, архитектура, объекты архитектурны и градостроительства, неорганический мир.
Эволюция объектов неживой природы является научно установленным фактом, и этот факт требует осмысления с точки зрения общих законов и механизмов естественной самопроизвольной реализации.
Немецкий исследователь В. Эбелинг констатирует, что «вопросы формирования структур относятся к фундаментальным проблемам естественных наук, а изучение возникновения структур является одной из важнейших целей научного познания». Структурные мотивы атомного строения некоторых кристаллов, установленные экспериментально с помощью современных физических методов исследования вещества, поразительно точно копируют некоторые геометрические орнаменты в ряде шедев-
ров мирового искусства. Многие орнаменты на мавзолеях и мечетях напоминают проекции структур неорганических кристаллов в полин-говских полиэдрах, особенно структур силикатов. Так, например, фрагмент орнамента мечети, построенной в 1094 году в Египте, передает структурный мотив минерала флуоборита, а архитектурные турецкие орнаменты XIII века являются почти точной копией мотива кристаллической структуры некоторых силикатов. Узор орнамента древнего персидского мавзолея Мад-жи и Джами (рис.) имеет сходство со структурным мотивом минерала фериерита - одного из представителей цеолитной группы минералов (рис. 1).
а б
Рис. 1. Фрагмент орнамента мавзолея Маджи и Джами в Исфахане (а) и проекция тетраэдрического каркаса
в структуре минерала фериерита (б)
Совместное рассмотрение чрезвычайно отличных друг от друга знаковых систем позволяет «увидеть» черты сходства и аналогии в их строении и в принципах функционирования. Например, структурное сходство различных по
своей природе знаковых систем: произведений художественного творчества человека и моделей структур химических веществ. Таким образом, существует предположение о возможном существовании единого универсального метаязыка
культуры, на котором творит природа и человек [1, 2]. Конечно, наивно думать, что древние зодчие были информированы о структурах кристаллов. Ведь реальное определение структур веществ началось не тысячу, а сто лет назад (отец и сын Брэгги - английские физики, основоположники рентгеноструктурного анализа, в 1913 году расшифровали атомную структуру некоторых кристаллов с помощью дифракции рентгеновских лучей).
Однако, случайно ли, что весьма сложные по рисунку орнаменты - продукты духовного творчества человека, так сходны с узорами структурных мотивов кристаллов, рожденных неживой природой? Возможно, что подобное сходство есть проявление универсальности явления симметрии. В кристаллографии установлено, что существует только 7 различно устроенных типов симметрий линейных и 17 плоских орнаментов. Полную классификацию орнаментов дал в 1891 году Е.С. Федоров. Атомы и молекулы веществ, находящихся в кристаллическом состоянии, образуют кристаллическую структуру - пространственный аналог орнаментов. Сечения подобных структур различными плоскостями представляют собой в точности
Рис. 2. Структура С60 молекулярный кристалл
плоские орнаменты. Группы симметрий плоских орнаментов называют плоскими кристаллографическими группами. Е.С. Федоров получил полную классификацию и пространственных кристаллографических групп - их существует 230. Академик Н.В. Белов отмечал, что мавританская орнаментика является иллюстрацией групп симметрии.
Еще один интересный пример структурного изоморфизма произведения архитектуры и строения молекулы фуллерена. Американский архитектор и дизайнер Бакминстер Фуллер конструировал и применял в различных сооружениях геодезические поверхности. В Монреале в выставочном павильоне США в 1967 году была представлена конструкция, которая точно отразила строение новой аллотропической модификации углерода. Ее назвали фуллереном в честь выдающегося американского архитектора. Эта модификация была экспериментально открыта Р.Керлом, Г. Крото и Р. Смолли в 1985 году, спустя восемнадцать лет после памятной выставки. Фуллерен имеет сферическую структуру, на которой атомы углерода расположены в вершинах правильных сферических шестиугольников и пятиугольников (рис. 2-4).
Ри с . 3 . В стр уктуре С 70 содержится 30 шестиугольников
Рис. 4. Павильон США на Всемирной выставке в Монреале 1967 г., Expo '67 Купол этого сооружения имел диаметр 75 чательно и то, что это не только купол, но и метров, конструкция была покрыта прозрачной пространственная композиция из этажей-внешней оболочкой, составленной из крашеных платформ, как бы парящих в пространстве купо-акриловых панелей. В этом сооружении приме- ла, олицетворяющего Вселенную. За этот ори-
гинальный архитектурный прием в 1968 г. он получил премию от Американского Института Архитекторов. В основу этого сооружения положен тот же икосасаэдр, который использовался в проекте «картографической проекции», но его грани разбиты еще на несколько треуголь-
ников для приближения формы к более сферической. «Геодезические купола» получили большое распространение, они продолжают использоваться и сейчас в крупных общественных сооружениях, например: «Проект Эдем» (Николас Гримшоу, 2000-2001 гг.) (рис. 5.).
Рис. 5. «Проект Эдем» (Николас Гримшоу, 2000-2001 гг.)
В 1985 году был обнаружен углерод в но- открытию вом молекулярном состоянии, молекулы представляли собой полые сфероидальные структуры в форме правильных многогранников, напоминающих «геодезические купола» - их назвали фуллерены, в честь Б. Фуллера. Благодаря этому
появилась возможность создавать электрические, механические, оптические эффекты. В частности, это позволит создать материалы, обладающие уникальным соотношением прочности и веса (рис. 6).
Рис. 6. Рост бакибола - фуллерена Сб0 (фотография с электронного микроскопа)
Если структурное сходство (в отдельных случаях - изоморфизмы) качественно разнородных знаковых систем - атомного строения кристаллов и орнаментов, генетического и лингвистического кодов и других не случайны и не являются чисто внешним совпадением, то тогда возникает фундаментальный вопрос о природе и причинах такого сходства.
Анализируя вышесказанное, в связи формулировкой нового научного направления -геоники, по мнению авторов, имеет место архитектурная геоника как междисциплинарное направление в архитектурной науке и практике.
Под архитектурной геоникой следует понимать подход к созданию архитектурных и градостроительных объектов, при проектировании которых основываются на исследованиях геологических и космохимических процессов, минералов и горных пород (авт.).
Предмет архитектурной геоники - исследование генезиса минералов и горных пород, их структуры, причин кристаллизации, кристалло-химической и морфологической характеристик с учетом информации целью создания новых архитектурных и градостроительных решений
для оптимизации триады «человек-материал-среда обитания».
Методом архитектурной геоники является механизм познания и практической реализации взаимосвязи архитектуры и неживой природы путем смешанного моделирования.
Новое научное направление развития теоретических исследований в области архитектуры нацелено на использование геологических процессов в архитектурной науке и практике в условиях постиндустриального общества и включает:
- создание современной методологической базы теории архитектуры, нацеленной на понимание и разработку технологий, соответствующих сложным динамично изменяющимся явлениям формо- и типообразования в современной архитектуре в их структурной целостности и взаимодействии с окружающей средой;
- разработку методологии проектирования жилых и общественных зданий на основе структуры кристаллов,
особенностей образной и морфологической структуры архитектурных объектов;
- определение современных подходов к комплексному преподаванию в специализированных учебных заведениях архитектурного проектирования.
Последние 20 лет интерес архитекторов концентрируется на вычислительных технологиях, физических и биологических процессах. Наука о природе и вычислительные технологии переформировывают наше представление о бытие, а за этим и представление о том, как мы можем и должны работать с архитектурной формой и пространством. Это влечет за собой появление и развитие новых инструментов, способов и методов, что существенно меняет представление о том, какова морфология архитектуры, т.е. наука, изучающая строение архитектурной формы. На протяжении практически всей своей истории архитектура была увлечена конечным и статичным результатом. Но с возникновением постмодернизма проявился другой интерес: архитектура всё более увлекается процессом создания проекта. Сначала это были коллажи из аллюзий на большие исторические стили, античную ордерную систему и т.п., затем это перемещается в область игры с более абстрактными процессами: силами, энергиями, чистой геометрией, что сформировало образ де-конструктивизма. Со временем в диаграммном мышлении презентации архитекторов все более напоминают инструкцию по сборке и развитию архитектурного объекта (рис. 7).
Рис. 7. MVRDV и ADEPT Archi-tects, схема Архитектура не должна, да и просто не может строиться на эмоциях, ведь структурирование пространства требует, прежде всего, умственного напряжения. Закономерность интеграции одних искусств в другие и создание общего контекстуального поля не миновало и архитектуру, для которой выход в разреженные сферы актуальной культурной ситуации оказался тупиком.
сборки небоскреба 'Sky Village' в Копенгагене
Вспоминая триаду человек - материал-среда обитания и исследования в области нано-технологий, вспомним, что наномир - это часть пространства, в котором из атомов путем самоорганизации формируется вещество, живое или неживое. Фундаментальной характеристикой вещества является его структура [4].
Рис. 8. Многослойная наноструктура
Структура (строение, расположение, порядок) - это совокупность устойчивых связей
Рис. 9. Несущий каркас зданий
объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т.е. сохранение
основных свойств при различных внутренних и геометрию как мероопределение пространства внешних изменениях (структурная химия), а это [4]. определение вводит в нее (структурную химию)
Рис. 10. Нанотрубки разных типов и формообразование архитектурного объекта
Обращаясь к геонике и кристалллографиии, кристаллимческая решётка минералов имеет сходство с канвой или сеткой, неким архитектурным (или конструктивным) модулем. В связи с этим она может выступать вспомогательным геометрическим образом (вводимым для анализа строения кристалла) для создания градостроительных и архитектурных объектов (рис.11). Объектами неорганического мира, которые могут выступать вспомогательным геометрическим образом для создания градостроительных и архитектурных объектов могут быть: структуры химических соединений и элементов, структуры кристаллической решетки минералов, формы кристаллов, структуры минеральных агрегатов, текстуры горных пород, формы складчатости и выветривания.
В связи с этим архитектурная геоника ставит перед собой следующие задачи:
• выявить генезис профессиональных представлений, лежащий в основе взаимодействию архитектуры и геологии через раскрытие специфики развития внестилевых представлений о формообразовании и роли понятия «образ» в архитектурной теории и практики конца XX - нач. XXI века;
• определить роль и место архитектурно-геонических исследований в архитектурной теории и практике.
• сформировать терминологический и аналитический аппарат как способ корректного введения и описания межсубъектных взаимодействий в архитектурном проектировании, лежащий в основе любого взаимодействия «человек - материал - среда обитания»;
• выделить и раскрыть специфику работы геонических морфотипов, лежащих в основе формирования образа архитектурного объекта;
• разработать развивающуюся типологическую систему, включающей: типологизацию архитектурных объектов, комбинаторику эле-
ментов в концепции архитектурного геониче-ского формообразования,
• обосновать «теорию» неорганической архитектуры, или архитектурной геоники.
Фактологической основой нового научного направления являются работы по кристаллографии и кристаллохимии; работы по исследованию наноматериалов; работы по композиционной организации архитектурной формы отечественных и зарубежных авторов; работы по архитектурной комбинаторике; работы в области формообразования; работы в области теории фракталов.
Специфику исследования составляет нацеленность на формирование новых методологических подходов к решению практических проблем зодчества в современных экономических условиях гармонизации архитектурной среды. Архитектурная геоника как междисциплинарное направление в архитектурной науке и практике может развиваться в нескольких направлениях, например: проектирование жилых и общественных зданий, ландшафтная архитектура, дизайн интерьера и предметный дизайн.
Таким образом, формирование «теории» архитектурной геоники в условиях постиндустриального общества включает в себя:
а) фундаментальную концепцию неорганической архитектуры и ее составляющие:
- модель анализа образной структуры архитектурного объекта;
- модель анализа морфологической структуры архитектурного объекта;
б) прикладную концепцию развивающейся типологической системы и ее составляющие:
- архитектурный геонический метод,
- концепцию архитектурного геонического формообразования,
- концепцию модальности архитектурного объекта на основе объектов неорганического мира.
*Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта ПСР А-25/12 от 10.04.2012 г. в рамках Программы стратегического развития университета.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ален И. Николас Гримшоу. Проект Эдем. / Проект классика. 2002. №4.
2. Лесовик В.С. Геоника. Предмет и задачи. Белгород: Изд-во БГТУ. 2012. 213 с.
3. Лебедев, Ю.С. Архитектурная бионика / Ю.С. Лебедев, В.И. Рабинович, Е.Д. Положай и др.; Под ред. Ю.С. Лебедева. М.: Стройиздат, 1990. 269 с.
4. Лорд Э.Э. Новая геометрия для новых материалов / Э.Э. Лорд, А.Л.Маккей, С. Ранга-натан Пер. с анг. к.х.н. Л.П. Мезенцевой под ред. академика В.Я. Шевченко д.ф.-м.н. В.Е. Дмитриенко. Москва «Физматлит», 2010 г.
5. Таланов В.М. Существует ли единый универсальный язык культуры? Журнал «Фундаментальные исследования». №1. 2009. С. 9294
6. Таланов В.М. Семиотическая Вселенная и проблема структурного сходства знаковых систем //Материалы международного научного симпозиума «Системно-синергетическая парадигма в культуре и искусстве». Таганрог: Изд-во ТРГТУ, 2004. С. 71-75.
7. Таланов В.М. Структурное сходство знаковых систем (к постановке проблемы о едином метаязыке культуры) //Известия Вузов. СевероКавказского региона. Технические науки. 2007. Спецвыпуск. С. 156-167.
8. Richard Buckminster Fuller, a Visionary Architect [Электронный ресурс] / The Green LaneTM, Environment Canada's. - Режим доступа:
http://biosphere .ec.gc. ca/The_sphere/Richard_Buck minster_Fuller-WS30956246-1_En.htm
9. Седов В. Купола Фуллера / Проект классика. 2002. №4.
10. PhotoTravelGuide - достопримечательности мира. [Элекстронный ре-сур] Королевский музей Онтарио, Торонто, Канада // 01.06.2011. URL: http://phototravelguide.ru/muzei-teatr/muzei-ontario-kanada/ (дата обра-щения 01.12.2012).
11. ЯЬЬг [Электронный ресурс] «А давайте построим камень!» // 11.09.2010. URL: http://yablor.ru/blogs/a-davayte-postroim-kamen-ili-yayca-sudbi/734568 (дата обращения 01.12.2012).
Buildd.ru [Электронный ресурс] NaCl Residence - дом-соляной кри-сталл в Мэриленде // 28.04.2012. URL: http://buildd.ru/archives/15833 (дата обращения 01.12.2012)._
Lesovik V.S., Perkova M.V., Babaev V.B.
ARCHITECTURAL GEONIKA AS THE INTERDISCIPLINARY DIRECTION IN ARCHITECTURAL SCIENCE AND PRACTICE.
In article is considered architectural geonica as the interdisciplinary direction in architectural science and practice, mentioned sources of emergence of the architectural objects based on crystal structures. Formulated the subject, a method architectural geonica and tasks, justifies the new scientific direction in the field of architecture using geological processes in architectural science and practice in the conditions of postindustrial society.
Key words: architectural geonica, fullerenes, crystals, crystal lattice, structure, architecture, objects of an arkhitekture and town planning.
