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《结构是什么》作者 [英]J.E.戈登(J.E.Gordon)



内容简介:

为什么一座吊桥即便开通了八条车道也不至于倒塌?为什么堤坝可以阻拦或释放巨大的水量?为什么希腊人在晚上会将马车轮子卸下来?为什么人类会腰痛?为什么鸟类有羽毛?摩天大楼和袋鼠的设计有什么原理?本书将帮你理解伟大建筑的巧夺天工之处,并探究历史上诸多灾难性事故的背后原因。

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结构涉及我们生活的方方面面,无论是植物或动物,还是高楼大厦、桥梁等设计都要承受一定的机械力度,使其不易被折断或倒塌。所以,每个事物都包含一种结构。

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当我们思考结构的问题时,我们不仅要考虑为什么建筑物和桥梁不会坍塌,为什么机器和飞机不会解体,也要考虑虫子为何长成那种形态,以及蝙蝠为什么能飞过玫瑰花丛而翅膀完好无损。

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这是一本发现结构的原理、生动解释结构的基本特性的趣味读物,它将为你揭开关于结构力学的许多好玩的谜题。作者摒弃了工程师惯用的让人不知所云的技术术语,用浅显、幽默的语言为读者解释了结构的有趣原理,分析了不同结构的特性,并告诉我们,生物的生存需求和人类的设计需求影响了这些结构的发展,自然、科技、生活中存在的结构都有其各自的道理。


作者简介:

詹姆斯•爱德华•戈登(1913–1998)

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毕业于格拉斯哥大学造船专业,材料科学和生物力学研究领域的先驱者之一,他的三本结构和材料方面的普及读物影响深远,本书即为其中之一。他的作品被翻译成多种文字,并进入中学和大学教材。《泰晤士报》称他是“材料科学的先驱之一”,他的书“文学造诣颇高,专业人士和学生都会有兴趣”。


精彩书评:

壹:短评

#  对于文科生,这书还是太专业了。

#  专业科普不仅可以简单易懂,还能兼具文学性。开始好奇作者的其它作品了。

#  这本结构太有意思了,引申出好多有趣的构造问题,而且阅读门槛不高,没有结构力学基础的普通读者读着也蛮顺畅。


贰:

《结构是什么》是一本关于结构力学和材料力学的科学文化读物,是埃隆·马斯克力荐的读物之一。埃隆·马斯克的书单在网上有各种版本,但不论哪一版都有这本书的一席之地,而且是他推荐书目里唯一的一本物理学的读物。

最终,所有的结构都会被破坏,正如凡人终有一死。医学和工程学的目的就在于将这些事情推迟到适宜的时间再发生。

一本关于结构的书,主要内容肯定是关于结构力学和材料力学的基础知识。但其描述的手段与其要介绍的知识在气质上完全不一样。戈登可能是大学课堂里最风趣的灵魂段子手,他总有办法用形象的比喻和风趣的故事把你将要飘到窗外的注意力拉回来。力的作用用拉着猫尾巴的小女孩来形容,挠度变形形象的用猴上树来展现,多数时候体现了一个英国人骨子里时而正常时而尴尬的幽默感。

不智者不思虑之,愚顽者不了然之。

随着阅读的深入,你会切身的感受到,作者对于工程师们自以为是的固执的恐惧更甚于他们关于基础知识的无知。毕竟无知尚存敬畏,固执仅生傲慢。这里你到处可以看到因为固执和偏见而生的事故最后以无知为借口去掩盖。这导致了“极少数的事故是与道德无关的”。工程师或工人只是粗心大意、懒惰闲散、不学不问、固执偏执、骄傲自满、嫉妒贪婪,使得很多灾难——用作者的话来说——具有希腊悲剧式的戏剧性和必然性。

一艘丑陋的船不会招人喜欢,不管它跑得有多快。

我觉得这本书最有价值的地方并不在于知识,而是作者关于工程设计的思考。科学技术作为现代人类的固执已经让人类对自然的偏见越来越深。凡是人造的就好,自然的就落后渐成为人们的共识。但要知道大自然是靠漫长的自然选择发展起来的,是基于对事实的尊重发展到现在的,几可以说是世界上现存的关于所有问题的最优最高效的解决方案。道法自然,有时候会得到更多的智慧。

另一个固执是关于效率。人类对于死亡的恐惧刺激了对效率的追求。作者用了一个很形象的比喻:“工程师、规划者、官僚、帮倒忙者和所有标新立异者都可能像这些小孩一样,在一个满是硝化甘油的房间里玩耍,而丝毫察觉不到他们可能会引发一场大爆炸。”效率使我们放松了对优雅和魅力的追求,对低俗和丑陋妥协。效率让我们认为美是无用的追求,效用才是定义价值的唯一标准。这种对效率的固执不仅在于工程设计领域,在存在于各个角落。或许最终我们会抛弃对美的认知,变成一个低效的工具。其时也就离我们被人工智能取代的那天不远了。

我估计这才是埃隆·马斯克推荐本书的真正理由吧。


叁:

展开这本书时,被章前语吸引——“数不清的窘迫在各个方面摧毁着人类的傲慢,我们好像对最普通的物体和效应也一无所知。”如饥似渴地开始了阅读,这是一本介绍结构的书,所谓结构,宏观上讲可以是万事万物——飞禽走兽,房屋桥梁,分子原子,都有结构,囊括万物,我们生活在一个充满结构的世界。而作者在书中偶举实例,更多的都是在说原理,材料,力学,日常,应用。上帝搅乱了世间的语言,工程师之间如何无障碍的沟通,那就要懂得结构的奥妙,我们都生活在结构的世界里,人类设计的世界里。

曾经有一本书中,这样说过:“我们喝水用的水杯是设计出来的,使用方式也是设计出来的;我们下雨打的雨伞是设计出来的,撑伞避雨的方式也是设计出来的。”我们生而为人,存在于物质的世界当中,置身于不必都贴上说明书的泛滥的工业品之中,我们出行搭乘飞机,火车,汽车,轮船,我们住在拔地而起的摩天大厦当中,我们幸运地生活在人类设计的世界当中,不禁惊叹,多了几分理所当然,却少了几分用脑思考的热心。

大自然创造了生命,并使之自身自灭。动植物在进化过程中,把奥秘藏在身体中,蜗牛甚至把“家”背在了身上 ,它们本身可能并不会过度思考自身的奥秘,不会想自己怎么如此这般科学便宜,这都源自于何,生命的长度和脑容量都不允许它们制造太多久存于世的东西,它们没有文字,没有野心,但是人类不同,人类从树上下来以后,便思考如何给自己一个家,怎样让自己生活得更好,我们的祖先最早住过山洞,土窑,用弓箭攻击野兽,用陶罐盛水,随着代代相传,我们的生活方式发生了改变,我们特有的传承观念,让我们有了对后世的期冀,我们开始有野心修建“永久”存在的文明,搭建桥梁,建造房屋,制造飞机、汽车、轮船,自然创造万物,却没能给它们一个坚固的家,于是人类开始了坚持不懈地建造家园,留下痕迹,我们尝试不同的材料,计算比例,考虑成本,甚至考虑美学价值,一座座房子坍塌了,也有一座座房子还在支撑着。

人类社会出现了一个叫做工程师的职业。最初的工程师甚至不懂数学,他们的建筑原则难于难说,都靠经验。作者在讲解弹性和应力的原理时,大量引用了数学的思想,呼吁更多的用到数学,也讲到了数学对于物理学和工程学的重要性,可谓苦口婆心,连我这个高数挂科的人也默默地学习了一下数学的重要性,试想如果我们现在要过一座1000m长的大桥,桥头的铭文中如果写道:“此桥是由一群不懂数学的工程师造的。”你敢不敢过?我是有些不敢的,因为这个工程没有经过计算,应力和承重都没有经过计算,保不齐会在我走上去的那一刻就坍塌了,这样的建筑当然有很多,而且至今支撑着,没人能解释得了,建的人解释不了,科学家也解释不了。

数学是什么呢?看似高深,无用,其实它是很实用的工具。我们建造一个模型,然后去计算验证它的合理性,这就是数学。而数学对普通人来讲就是绊脚石,对数学家来说,是一门宗教,而对工程学家来说,最初是一种被怀疑用不到的东西,而今却是必需品。

在这条设计之路上,我们难免显得有些笨拙。巧妙的自然赋予了我们生命,我们本身没有经过机密的计算,便成就了自我;蝙蝠和蝴蝶甚至没有语言文字的文明,它们就偏偏会飞,对称而且还很安全。动植物都像化工厂一样运营,据说蠕虫的身体设计得最为实用,全身由各种管子组成,内部充满了复杂和肮脏的流体,大自然的生物最初都趋向于柔软,坚硬反而不安全,我们也本不需要骨架,骨架可能只是我们身体中金属原子的安全倾倒场。但不得不说,我们本身的结构,巧夺天工,大自然一定是一位懂数学的工程师!

书中说:“重物迟早会落地,应变能迟早会释放”。还挺有终结感的,但也说到了,结构的职责就是在于讲这一类事件延迟一季,一生或者数千年之久,最终所有的结构都会被破坏。但是我们仍然需要它,就像人终有一死,但是生病了也要去看医生一样,不能等死!


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