建筑中的数学之美——斐波那契数列的应用

2023-11-20 13:44:34

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233,377,610,987,1597,2584,4181,6765,10946,17711,28657,46368........

你知道生活中被称为“大自然的密码”的数学序列是什么吗?对,就是上面这行数列,这个数列从第3项开始,每一项都等于前两项之和。它就是著名的“斐波那契数列”。斐波那契数列由著名的数学家斐波那契(Fibonacci)在1912年发表于著作《算术》(Liber Abaci)中,它由一个数列组成,其中每个数字等于前两个数字的和。斐波那契数列也称黄金分割数列,黄金比例也是由此而来。此时,如果你的身边有纸和笔,不妨跟着小编一起画一画。你能发现什么呢?    

    ·先画两个边长为1的正方形

    ·再画边长为2的正方形

    ·边长为3的正方形

    ·边长为5的正方形

    ……

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    最终,我们可以得到一个长宽比约为0.618的矩形,形成一个美丽的“黄金螺线”。在大自然中,这种比例的有机形状十分普遍,也被称为“大自然的密码”,如鹦鹉螺的螺旋、一些花朵的结构、松果乃至飓风,都能从中看见它的影子。

    几个世纪以来,斐波那契数列与黄金比例被人们运用于艺术、设计和建筑中,以达到视觉和构图上的平衡与和谐。这个强大的数学公式至今仍不断启发着建筑师和室内设计师,本期小编就精选了以下6个运用斐波那契数列的建筑案例,和大家一起欣赏它的独特的美。

    01·古希腊(雅典)帕特农神庙

    帕特农神庙之名出于雅典娜的别名。拉丁字母中Parthenon即希腊文∏αρθενωνας的译写,位于希腊雅典卫城的古城堡中心,始建于公元前447年,占地面积2116平方米。

    帕特农神庙背西朝东,呈长方形,耸立于3层台阶上,神庙用白色大理石砌成,整个庙宇由凿有凹槽的46根高达10.3米的大理石柱环绕,洁白无瑕的大理石表示对女神雅典娜的尊重。神庙的屋顶是两坡顶,顶的东西两端形成三角形的山墙,上有精美的浮雕。它采取八柱的多立克式,东西两面是8根柱子,南北两侧则是17根,东西宽31米,南北长70米。东西两立面(全庙的门面)山墙顶部距离地面19米,其立面高与宽的比例为19:31,接近希腊人喜爱的“黄金分割比”。由此可见,古希腊的建筑师一定是数学家。帕特农神庙因而成为现存古代建筑中最具美感的建筑物之一。


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    02·古埃及胡夫大金字塔

    胡夫大金字塔是古埃及金字塔中最大的金字塔。塔高146.59米,因年久风化,顶端剥落10米,现高136.5米,相当于40层大厦高。大小不等的石料重达1.5吨至50吨,塔的总重量约为684万吨,它的规模是埃及发现的110座金字塔中最大的。    胡夫大金字塔的斜面中线长是611.75英尺,斜面底边一半是378英尺,这两个相除611.75/378≈1.6183恰好是中末比。大家可能觉得会是巧合,但巧合一般不会精确到小数点后四位,千分之一或万分之一这种精确度,所以建筑师一定知道这个中末比。

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    03·中国深圳钟书阁

    钟书阁被誉为“中国最美书店”,整个书店里最吸引人目光的就是这座巨型的红色螺旋书架,这是设计师(X+Living的创始人兼首席设计师李想)为深圳量身定制的艺术装置。

    巨型的红色螺旋书架,它就像一条科幻巨蟒,蜿蜒走向阅读室、活动室和远处的儿童室,由两条红色金属丝带组成,中间夹着LED照明的书籍插槽,配有楼梯般的栏杆和扶手。

    当顾客从正面凝视这座螺旋阶梯,就可以观察到一个个时钟表盘形状的切面,钟表指针式样的扶手具有双重语境含义,承担阶梯扶手功能之外也在表盘上投影下指针轮廓,暗喻出这是一座由无数时间累叠而成的历史之梯,传达出历史被快速推动的时间流动感。空间也被恰当分割,营造出较为独一的空间格局,带给读者良好的私密阅读体验。

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    04·美国NASA轨道展馆

    这个创新的展馆于2015年在纽约市的世界科学节上首次亮相,其有机的形态唤起了人们童年时在贝壳中寻找海洋之音的怀旧之情。其内部是一个音频室,用户可以在这里体验空间的声音。

    为了向儿时海边的记忆致敬,该项目采用了鹦鹉螺的形式,也是对斐波那契数列的运用。该建筑由72块穿孔铝板构成,每个有1.8米长,7.6米宽。受到海螺能够传递大海声音的启发,这座建筑的设计可以在减少外界声音的干扰的同时,放大太空的声音。

    展馆外立面的铝板表皮上用条形的穿孔代表了轨道路径,固定在弯曲的铝框架上。在室内,管弦乐队的扬声器中转播了美国宇航局卫星实时运行的声音,犹如太空中的交响乐,为人们带来了独特的体验。

                

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    05·加拿大巧克力公寓

    该公寓距加拿大多伦多一个小时车程,为两位数学教授而设计。滑动门将空间一分为二,能够灵活的转变空间功能。设计基于业主对数学的热爱,巧妙地将斐波那契数列融入公寓之中。通过滑动门上玻璃与木材的比例增长,隐晦表达了潜在的数学逻辑,这样的表达还体现在浴室瓷砖的排布上,此外,休息区的背景墙还将斐波那契数列可视化,形成了美妙的图案,整个空间都充满了数学的理性之美。

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    06·中国上海自然历史博物馆

    上海自然历史博物馆由帕金斯威尔建筑设计事务所全球设计负责人拉尔夫· 约翰逊设计,占地44,517平方米(479,180平方英尺)。

    它的设计灵感源于自然界中的有机形态——鹦鹉螺壳。设计遵循黄金比例,通过流动的体量容纳了展览室、中庭、4D剧院和花园等功能空间。

    在整个建筑空间中,最引人注目的当属其用不规则玻璃曲面,作为建筑一侧的立面,如同植物和动物的细胞结构,将光线以点状斑块照入大厅,其美妙的光影令人驻足观赏。设计融入了中国传统园林的思想,将建筑和周围场地相结合,达到了人与自然和谐的愿景。

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    斐波那契的质感和雅致可以让空间利落流畅、明亮大气,按照黄金分割比例构造的设计自带神奇的魔力,人们每每都会为之赞叹。你还知道哪些领域的斐波那契数列(黄金分割)的应用。欢迎给小编留言哦。

 


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