浅谈建筑中的数学美

【摘要】 建筑的数学美表现在简洁上，加上数学精确的计算，让其因和谐协调而在人们的心灵上激起美感。

【关键词】 数学思维 数学计算 建筑设计 简约和谐 美感

独学而无友，则孤陋而寡闻。在大学里，只知道数学是基础学科，并没有从根本上意识到这个理性至尊——数学给生活带来的真正内涵。当接触到建筑专业，才领悟到了数学的美。建筑的结构形成于数学和力学的创造，而建筑上的整体美观又与数学比例有着密切的关系。建筑，只有数与形结合，才更具有神韵，数学赋予了建筑活力，同时它的美也被建筑表现得淋漓尽致，当你在欣赏一座跨海大桥时，其实是在不知不觉中惊叹大桥的静定多跨结构中包含的数学和自然融合美的成分。千百年来，数学已成为设计和构图的无价工具.它既是建筑设计的智力资源，也是减少试验、消除技术差错的手段。

一、数学思维为建筑设计拓展思路，创造灵感

数学美是一种客观存在，是自然美在数学中的反映。建筑在数学思维的启发下不断发展为世界创造和谐美。

拜占庭时期的建筑师们将正方形、圆、立方体和带拱的半球等概念优雅地组合起来，就像他们在康士坦丁堡的索菲娅教堂里所运用的那样；文艺复兴时期的石建筑物，显示了一种在明暗和虚实等方面都堪称精美和文雅的对称。

随着新建筑材料的发现，适应于这些材料最大潜力发挥的新的数学思想也应运而生。用各种各样可以得到的建筑材料，诸如石头、木材、砖块合成材料等等，建筑师们能够设计出实质为任何形状的建筑物。在近代，我们能亲眼见到双曲抛物体形式的建筑物(旧金山圣.玛丽大教堂)、抛物线型的机棚、模仿游牧部落帐篷的立体组合结构、支撑东京奥林匹克运动大厅的悬链线缆，以及带有椭圆顶天花板的八角形房屋等等。密斯有一句名言：“lessismore”——“少即是多”，或者是“简约而不简单”。建筑最终归结到数学的简约，拉格郎日的微分中值定理是一切建筑和谐的基础。

二、数学计算使得建筑精确完美

一座建筑物的设计到建成是受周围环境等因素的影响的，所以只有在精确计算的基础上达到最小的失误，从而让建筑作为数学的一种表现形式完全融入自然中，达到诗一般的韵律：帕提侬神庙的沉郁，艾菲尔铁塔的豪放，悉尼歌剧院的飘逸，徽派建筑的清远……

希腊雅典的帕提侬神庙的构造依靠的是利用黄金矩形、视错觉、精密测量和将标准尺寸的柱子切割成呈精确规格(永远使直径成为高度的 1/3)的比例知识；埃皮扎夫罗斯古剧场的布局和位置的几何精确性经过专门计算，以提高音响效果，并使观众的视域达到最大；麦加皮克楚的图案的整齐和均匀没有几何计划是不可能的。

罗素说：“数学，如果正确地看它，不但拥有真理，而且具有至高的美，是一种冷而严格的美，这种美不是投合我们天性微弱的方面；它可以纯净到崇高的地步，能够达到严格仍只有最伟大的艺术才能显示的那种完美的境地。”当抽象的数学与现实的建筑融为一体，它们就成了不可分割的完美组合，互相渗透、交相辉映。

(作者单位：河南省建筑职工大学)

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