Frei Otto - Finding Form - Towards the Architecture of Minimal

Frei Otto, Bodo Rasch: Finding Form Towards an Architecture of Minimal

Веркбунд представляет Фрая Отто, Фрай Отто представляет Бодо Раша Выставка в Вилле Штук, в Мюнхене, по случаю присуждения Приза Баварии Немецкого Веркбунда 1992 (1992 Deutscher Werkbund Bayern Prize) Фраю Отто и Бодо Рашу Каталог, научный вклад и библиография под редакцией Забине Шанц (Sabine Schanz)

Издательство Акселя Менгеса (Edition Axel Menges)

Выборочный перевод с английского Арсения Афонина

p. 13: Finding Form - On the Way to an Architecture of the Minimal

Фрай Отто (Frei Otto) и Бодо Раш (Bodo Rasch) Примитивная архитектура являлась архитектурой необходимости. Она не использовала ничего сверх меры, неважно была ли она из камня, глины, стволов тростника или дерева, шкур животных или шерсти. Даже при бедности, скудности она может быть очень красива и будет хороша в этическим смысле. Минимальная примитивная архитектура может являться структурой и украшением одновременно. Украшение (декорирование) рационально, логично, только если оно необходимо, присуще внутренне. Хорошая архитектура важнее, чем красивая архитектура. Красивая архитектура не обязательно будет хорошей. Идеал это этически хорошая архитектура, которая при этом также эстетична. Здания, достигнувшие этого идеала, редки. Именно их стоит сохранять. Мы строим слишком много зданий. Мы безрассудно тратим пространство, землю, массу и энергию. Мы разрушаем природу и культуры. Здания являются выражением силы, даже если мы не подразумеваем это, потому что мы не можем сделать иначе. Контраст, различие между архитектурой и природой становится все больше и больше. Мы имеем слишком много зданий, которые стали бесполезными, и мы все еще нуждаемся в новых зданиях, от полюса до полюса, в холоде и в тепле, мы нуждаемся в них, в мобильных и недвижимых. Современные места поселения человека являются новой экологической системой, в которой технология необходима, даже в холодных и жарких странах. Тысячи видов растений и животных сосуществуют с людьми по-новому в этой системе. Главенствующий вид - homo sapiens. Тем не менее, мы все еще строим неестественные, искусственные здания прошлых эпох. Наше время требует более легких, энергосберегающих, более мобильных и легко приспосабливаемых, в общем более естественных (природных) зданий, без пренебрежения к требованиям безопасности и защиты. Это логически ведет к дальнейшему развитию легких конструкций, к строительству при помощи тентов, оболочек, навесов и поддерживаемых мембран. Это также ведет к новой мобильности и изменяемости. Новое понимание природы формируется под влиянием одного аспекта высокопроизводительной формы (также называемой классической формой), который объединяет эстетические и этические точки зрения. В этом контексте мы осознаем качество естественных (примитивных) зданий и поселений. Для того чтобы разрешить современные проблемы нам нужна новая общая архитектура экологической системы поверхности Земли, заселенной человеком. Используя проницательность всех наук поиск формы этой новой, дружелюбной, саморегулирующейся системы будет поддержан прежде всего тем фактом, что сопротивления сломаны. Сокращение зданий и дорог, которые покрывают корой поверхность Земли - часть этой задачи. Многие люди надеются, что новая минимальная архитектура (architecture of minimal) будет способствовать мирному сосуществованию и сделает возможными процессы социальной саморегуляции. Предварительные условия для этого уже есть, т.к. здания, жилища и поселения будут снова спроектированы руками людей, которые живут в них, в пользу природы и человечества. Но нынешняя архитектура все еще инструмент выражения силы. Архитектура будущего станет снова минимальной архитектурой, архитектурой процессов самообразования и самооптимизации, предложенных людьми. Это должно быть рассмотрено как часть новой развивающей экологической системы людей, которые плотно и дружелюбно заселили поверхность Земли. Это архитектура, которая уважает подлинные традиции и многообразие форм в живой и неживой природе. Выставка (речь идет о выставке 1992 года, представляющей деятельность Фрая Отто и Бодо Раша) устроена для того чтобы сделать предложения, нацеленные на эту отдаленную задачу и привлечь внимание к ее результатам. Показано развитие, а не окончательное совершенство. Предложенный рабочий материал не претендует на завершенность и показывает основы и методы поиска формы в рамках нашего метода работы. Представленный метод, который возможно может по истечении некоторого времени привести к минимальной архитектуре, просто один из многих других. p. 15: Natural Constructions, a Subject for the Future

Текст лекции Фрая Отто на 230-м симпозиуме SFB (Sonderforschungsbereich) федеральной исследовательской программы 1 октября 1991 года в Университете Штутгарта Исследовательская группа «Биология и строительство» была основана в Берлине в 1961 году и нашла постоянное пристанище в Университете Штутгарта в 1964 году. Она интенсивно работала над 2

мембранами и сетчатыми конструкциям, с 1970 года как часть федеральной исследовательской программы 64 Немецкой Ассоциации Содействия Исследованиям, и затем с 1985 года в рамках федеральной исследовательской программы 230, которая имеет дело с природными конструкциями. Конструкция это сведение вещей, элементов вместе, их возведение. Все материальные объекты - это конструкции. Они состоят из частей и элементов. Это утверждение справедливо для всего космоса, всех природных объектов и объектов, сделанных человеком. Процессы осуществляют этот акт сведения вещей в конструкцию. Процессы осуществляют изменение. Существуют неисчисляемые объекты. Неисчисляемые объекты приходят в жизнь и исчезают снова. Природные конструкции для нас - это не просто любой объект в бесконечно изменяющемся многообразии. Мы ищем те конструкции, которые с особенной ясностью показывают естественные процессы, создающие объекты. Мы ищем первичное. Мы даже говорим о "классическом", когда становится очевидным что-то, что уже нельзя улучшить. Хотя технология это инструмент человека, который утверждает себя в противоположность остальной природе, используя технологию против нее, мы все же понимаем ее как продукт человека как природного объекта и соответственно тоже как часть природы. Он просто воспользовался ей для себя. Сейчас, наконец, он осознает, что он портит, разрушает, приносит вред природе. Он все больше и больше ищет пути ее сохранения, он пытается быть частью природы, частью всего. Его средства - это технология, которая сочетается с природой. Наша исследовательская группа пытается использовать наблюдение за процессами, благодаря которым конструкции появляются на свет, чтобы распознать целое, другими словами сосуществование и существование внутри друг друга многих объектов. Исследование: Архитекторы, гражданские инженеры и биологи работали вместе над этим вопросом исследования с самого начала. Затем присоединились философы, историки и, в конце концов, физики и синергетики. Это сделало федеральную исследовательскую программу 230 одной из самых междисциплинарных исследовательских групп в мире. Процессы самообразования объектов являются объектом нашего самого последнего исследования. Прошли времена, когда люди верили в то что мир все больше и больше погружается в хаос, в анархию природы. Мы задаем вопрос: есть ли такая вещь как постоянный, полный, всеобъемлющий хаос? Является ли хаос непостоянным состоянием природы, служащим вовсе началом для процессов упорядочивания? Промежуточные хаотические состояния естественны. Частичные катаклизмы создают частичный хаос. Это делает возможным процесс возобновления. Если многие материальные объекты формируются сами по себе, другими словами без участия человека, то они считаются природными. Все материальные, природные объекты формируются процессами, и это можно определить из формы объектов. Множество процессов и их продуктов между прочим независимы от материала. Зачастую одни и те же процессы вступают в силу, несмотря на разные материалы, и тогда производят схожие продукты. Например, из какого бы материала не были сделаны небесные тела, они всегда становятся сферическими с увеличением размера. Искусственное - натуральное: Объекты, созданные руками человека являются искусственными (artificial), согласно нашему языку, но это не всегда верно для искусства (art). Искусственные объекты могут также иметь натуральные компоненты. В особенности, когда физические процессы самообразования происходят сами по себе или преднамеренно активизированы в изготовлении и планировании специальных, технических объектов. Технические объекты в создании которых процессы самообразования играют значительную роль формируют естественную границу между натуральным и искусственным. Объекты же искусства (ремесла) созданы человеком и являются соответственно искусственными. И все же, они могут также, как и все чисто технические объекты, появляться на свет как результат естественных процессов. Мы живем во времени, когда размах искусственного и также искусства растет небывалым темпом. С одной стороны искусство становится более искусственным, чем оно когда-либо было, но с другой стороны также и более натуральным. В таком случае искусство может стать природой. Искусственная природа: Сегодня существует такая вещь как искусственная природа. Человек может стремиться придать природе форму, в соответствии с ее образом, который он выдумал себе сам. Намного легче говорить и писать об искусственной природе, чем о настоящей природе.

3

Мы ищем настоящие, натуральные объекты, которые нам необходимо увидеть и пощупать, если мы хотим захватить их. То, что мы воспринимаем, ощущаем, является символическими образами. Соответственно, еще и образы являются аппаратом, помощником в дальнейшем наблюдении. Они являются образами из нашей жизни, из нашего космоса, поскольку мы можем увидеть, измерить и прикоснуться к нему. Только образы, которые мы осознали, захватили сами, близки к правде. Слова же слепы и неопределенны. Мы пытаемся захватить объекты не только Вселенной, макрокосма, но и микрокосма. Это объекты, которые в большинстве случаев не могут быть объяснены знаниями физики, химии и биологии по отдельности. Это на самом деле вполне повседневные объекты, которые были когда главным предметом ранних наук, но которые перестали быть актуальными в силу сильного отклонения к математике и так называемым точным наукам. Текущее задача: Вопрос процессов самообразования, которые ставят повседневные вещи снова в центр внимания. Природа все больше и больше наблюдается, изучается процессуально и интегрально (всецело). Наша отдаленная цель в лучшем понимании больших систем. Было начато с самых важных компонентов экологических систем. Наша тема деликатна, потому что она едва ли не лучшим образом подходит к этому времени новой открытости к экологии, которая к сожалению зачастую становится модной, т.к. все что имеет приставку "био" и "эко" считается хорошим. Почти никто не имеет сомнений на этот счет и все же это не есть правда. Экология и биология не хороши, и не плохи. Природа ни хороша, ни плоха. Только мы и продукты нашей деятельности могут быть хорошими или плохими. Задача архитектора: Обычно цель архитектора - создавать архитектуру. Архитекторы забыли как исследовать. И лишь в последнее время архитекторы решили посвятить себя исследованиям как никогда раньше. Теперь вместо планирования зданий или городов они хотят заниматься процессами изменения и самовозникновения в объектах, созданных человеком, причем достаточно поверхностно. Здание-биотоп, город как экологическая система, путь к минимальному массовому строительству, здания минимального энергопотребления, это заодно с ландшафтом и одновременно архитектурой, подлежит обнаружению (is to be found). Непростая задача. Сложно предположить решения, т.к. не существует ничего подобного зданию и городу. Есть лишь бесконечное количество домов и городов, которые все могут быть примерно оптимальными в аспекте энергии в той мере, что подходит к их времени. Даже в отношении классической формы, являющейся заключительной в последовательности развития, и к которой невозможно более ничего прибавить или отнять, очень редко существует одно единственное заключение. Поиск натурального в архитектуре не ограничивает возможности, он расширяет их. Он ставит условием, что наши здания могут быть на сей раз менее ненатуральными, чем они были ранее. Творцы в нашем исследовании, доблестные представители архитектуры, находятся на пути к тому, чтобы сделать свое искусство менее неестественным и поэтому более близким к природе, и возможно впервые вступают на путь к новой архитектуре, которая базируется на исследовании природы наряду с другими вещами. Архитекторы хотят выяснить с научной точки зрения, где новая связь между природой и зданием. В некоторых областях технические продукты были обнаружены таким путем, который еще называют объяснительными моделями для живых конструкций (explanatory models for living constructions). В этом случае мы имеем дело с шинами, бифуркациями (ветвлениями) и сетями. Здесь пока еще стоит делать больше разработок. Архитекторы следуют классическому пути изобретения, проектирования и развития технических объектов. Этот путь строго очерчен и всеобъемлющ на каждой стадии. Он может быть использован для того, что установить являются ли конечные, полученные продукты более энергосберегающими, светлыми, более гибкими и более близкими к людям. Этот путь иногда может привести и к продуктам, которые будут одновременно и высокопроизводительны, и, так как они зачастую содержат в себе эстетические компоненты, будут олицетворять связь с искусством строительства. Архитекторы чувствуют, не как идеологи, но на основе своего исследования, что для сохранения жизненного пространства наших видов целесообразно предохранять большие экологические системы, такие как лес, вода, город от всего балласта и особенно от избытка наших зданий, транспортных систем и машин. Они надеются, что их городская архитектура даст новой экологической системе города людей основание для долгосрочного выживания.

4

Задача биолога: С тех пор как Герхард Хельмке (Gerhard Helmcke) начал исследования в Техническом Университете в Берлине около 1960 года, биологи работают над темой совместного (единовременного) рассмотрения естественного качества (natural quality) сооружений человека и естественного качества живой природы. Основным аспектом их заинтересованности стали физические и механические процессы, которые приводят к появлению жизни и которые, параллельно с генетическим воспроизведением, все еще придают форму живым объектам, которые не объяснимы без этого самообразующего, по существу абиотического (неживого) процесса. Даже на подготовительных этапах этого исследования вновь были подняты идеи, которые появились еще в прошлом веке, но были отвергнуты. Около 1970 года они привели к совершенно новому пути изучения природы на базе новых знаний о мембране и сетчатой конструкции, поддерживаемой внутренним усилием (давлением). Как результат, стало появляться существенно усовершенствованное представление о формирования живой материи: все живые существа устроены по единой конструкции и соответственно принадлежат к единому образующему закону. Объяснения до сих ищутся тем же путем сегодня, с несомненно чрезвычайно важной моделью мышления генетики. Кроме того, при проектировании конструкций оптимизированной массы и энергии, очень сложно интегрировать в новое представление о появлении формы догадки синергетики, которая была обнаружена после, о принципах самоорганизации и опыта инженеров и архитекторов. Комплексное изучении живых объектов в их поведении друг с другом и как участников больших систем становится более сложным. Отдельное внимание здесь следует уделить исследованию экосистемы человеческого города, системы, которая может быть рассмотрена лишь совместными усилиями биологов, разработчиков города, исследователей поведения и инженеров. Здесь также необходимо учесть одновременный ход разных процессов, которые влияют друг на друга и которые, несмотря на большой конфликт и постоянно происходящие частичные катастрофические исходы, могут создать устойчивую, стабильную систему. Задача ученых-инженеров: Их задача исследовать механику самостоятельного формообразования в сфере данной темы, потому что существуют силы, действующие в самообразующихся конструкциях, которые могут вызывать синтез, изменение и разрушение. Инженерные конструкции башен, мостов и домов, дорог, железнодорожных путей и каналов меняются и на стадии проектирования, и на стадии возведения. Они также устаревают после этого и в конце концов превращаются в руины, если их не адаптировать или восстанавливать. Процесс поиска формы для больших инженерных конструкций может служить моделью для дальнейшего объяснения сил и переноса сил в объектах живой и неживой природы. Это первый этап объяснения происхождения их формы. В развитие предельных (предельно сложных) инженерных конструкций, в которых спонтанные идеи могут понемногу быть оптимизированы, участвуют процессы. Эти процессы живут сами по себе. Они зависят от людей, которые приводят их в действие, но зачастую дают результаты, непредсказуемые, и более того даже удивительные. Некоторые из этих процессов оптимизации в инженерной науке совершенно такие же, и частично такие же, как некоторые процессы самообразования в неживой природе и процессы отбора в живой природе, которые естественны, что касается нашей решительности в понятиях. Инженерные конструкции это особое бремя окружающей их среды, даже если они хорошо обоснованы техническими и человеко-этологическими (этология - наука о поведении животных) показателями. Они часто разрушают выросшие биотопы и наносят серьезный вред экосистемам. Они не просто так называются пределом неестественного строительства, они им и являются. Тем не менее, мы все еще нуждаемся в них. Мы надеемся, что многие из них станут ненужными в будущем. Задача инженеров меняется сегодня. Все в большей степени их задача сводится к сокращению зданий, даже на стадии планировки, и к осмотрительному устранению ненужных зданий, используя свое мышление, идеи, изобретения и исследования. В их задачу входит приспособить каждое новое строение, которое нельзя избежать, к его окружающей среде с минимальным затратами материалов и энергии так, что оно станет частью экологической системы. Задача ученых в точных науках: Пионеры синергетики помогли нам осознать, что существует баланс в неживой природе между объектами, которые разлагаются, взрываются или взрывают, уничтожают или уничтожаются и объектами, которые перестраивают себя. Неживая природа не разрушающаяся (распадающаяся), как однажды было принято без доказательств, по существу вопроса о хаотической нераспознаваемости (chaotic unrecognizability). Она находится в состоянии

5

постоянного изменения. Что-то, что в течении короткого периода хаотично, постоянно преобразовывает себя в новый объект или конструкцию. Оно формирует новые формы естественных конструкций. С их (синергетиков) - в действительности еще очень несовершенными - знаниями о самоорганизации объектов синергетики уже берутся за синтетические, неестественные задачи. Они исследуют каждое событие, в котором несколько или даже много самообразующих процессов вступают в силу одновременно, неодушевленных, биологических и технических. Здесь найден подход к пониманию больших систем. Количество получаемых в результате возможностей визуально столь невообразимо велико, что новые модели мышления необходимы, чтобы понять множество процессов и комбинаций процессов, которые формируют совокупность и новые объекты. Самым важным предметом синергетического исследования является наша собственная экосистема, заселенная поверхность Земли, город. Но эта система не может быть понята без знания процессов самообразования и самоорганизации ее элементов. Задача филологов гуманитарных наук: Анализ понятия "природы" - ключевая задача философов. Пришло время когда мы наконец-то поняли что представляет из себя природа сегодня, и этим я имею ввиду настоящую природу, в которой мы живем, которую мы меняем и делаем чужой, хотим мы этого или нет. Тем временем стало ясно, что то, что Аристотель, Платон, Кант, Гегель, Шеллинг говорили о природе, может быть разумным и могло соответствовать тем временам, когда эти великие философы жили, но не описывает настоящую природу, это попытка найти слова для природы, которую они выдумали для себя. Какая польза архитектору от выдуманной природы, когда обеспечение жильем накапливает бездомных? Какая польза от выдуманной природы инженеру, столкнувшемуся с неизбежными природными катаклизмами? И тот и другой имеют дело с настоящей природой. Частью данной философии является гуманитарная дисциплина для моделей природы, которые больше не актуальны. Физики, доктора, архитекторы, инженеры работают над новыми представлениями о природе. Это делает из них настоящих философов сегодняшнего дня. Они пришли к многим разным пониманиям природы, но не пришли к единому. В конце концов, каждый осознанно живущий человек имеет свое понимание! Данная реальная философия находится в процессе поворота своего взгляда вперед. Она начала искать наше текущее представление о природе. Несмотря на все различия и разнообразие, начинают появляться основные положения. Мы уже нуждаемся в прогнозах на представление о природе 21-го века. Мы все должны работать над ним: филологи-гуманитарии и работники естественных наук, биологи, инженеры, архитекторы и все, кто обеспокоен природой и человеком. Это также касается художников и особенно профессиональных политиков. Они - мотор прагматичных изменений внутри нашего многообразного голосующего общества (voting society). Как философия, гуманитарии тоже должны тоже стать современными. Посмотрите на все, что случилось с 1950 года, и к каким исключительным догадкам относительно природы вещей и сделанных человеком конструкций мы приходим каждый день. То, чего все исследователи и художники добились в неоднозначном вопросе природы и пути, которые они выбрали, чтобы сделать это, должно быть документировано, упорядочено и серьезно обдумано нашими собственными доказательствами, а не из третьих рук. Сегодняшний день мчится невероятно быстро и по пути, который едва ли может быть понят, которого он никогда не имел ранее. Это движение само собой - великий процесс самоорганизации и создания формы. Без работы историков над событиями настоящего мы не никогда не преуспеем в понимании процессуального качества нашего времени во всей его полноте. Позднее историки столкнутся с проблемами, неразрешимыми без предварительной и составляющей основу работы, которая должна быть выполнена сегодня. Заключение: "Самообразование" и " Природные Конструкции" это темы, которые нуждаются в большей ориентации на них. Их исследование нуждается в сильном коллективном руководстве. Оно подвергается опасности, если привлеченные исследователи думают исключительно в узких рамках своего предмета, если они забывают, что они всегда должны воспринимать вещи в целом, в комплексе. Разработки по теме "Природные Конструкции" продолжаются. То, что уже сделано к настоящему времени, является лишь малой частью того, что должно быть сделано. Самый важный, пока еще условный, результат - это новая интерпретация происхождения жизни и приобретения формы. Дальнейшая работа требует понимания сути формообразование в объектах, в появлении из неупорядоченного состояния, в создании. Оно должно прийти через объективное, хладнокровное исследование с ясной целью. 6

И все же, вся работа, которая выходит за границы дисциплины и поэтому не определена с точки зрения дисциплин, всегда будет иметь субъективный компонент. Она совершается людьми, которые прикладывают огромные умственные усилия, которые часто, стирая границы дисциплин, непреднамеренно возводят новые стены. Она совершается людьми, которым непрестанно нужна движущая сила. Новое, субъективное, очень личное понимание природы может служить движущей силой. Я с большим уважением наблюдаю за тем, что происходит у меня на глазах, в особенности за теми вещами, что по существу независимы от неестественных действий человека. Соответственно я также приобретаю новое отношение к тем искусственным, сделанным человеком вещам, которые сделали возможным различить некоторые уменьшение, сокращение неестественного. Для меня новое понимание природы, технологии и искусства появляется на горизонте. Но мы, люди, до сих пор не видим природу. Мы до сих думаем о ней и находим выдуманную природу как отражение себя. Мы определяем природу, придаем ей форму согласно желаниям, которые исходят от выдуманной природы. Этим мы отчуждаем природу, делаем ее искусственной, но до сих пор не делаем ее искусством. Мы часто мучаем то, что живет, не обращая на себя внимания. Мы разрушаем наш мир, который мы не осознаем, потому что мы слепы. Frei Otto

7

p. 23: The Birth of Form, A Picture History

Материальные объекты приобретают свою форму под действием придающих форму процессов. Формы возникают во всех сферах природы: - в неживой природе - в живой природе - в технологиях животных и людей - в искусстве Все материальные объекты в природе и технологии имеет форму и собраны, соединены вместе; соответственно они являются конструкциями. Естественные объекты являются естественными (природными) конструкциями. Они появляются как результат процессов самообразования. Человек может как стимулировать (активизировать) природные, естественные процессы, так и также создавать искусственные вещи. p. 24: Self-formation Processes in Inanimate Nature (Процессы Самообразования в Неживой Природе)

С рождения Вселенной, формировались и исчезали звезды и планеты. Они варьируются в размере от бесконечно малых до гигантских. 1 Небесные тела. Жидкие шары как результат гравитации. 2 Звезды и галактики во Вселенной. Вращение небесных тел. 3 Крупномасштабные погодные условия. Воронки, вызванные вращением воздушных масс. p. 25:

1 Кристаллизация. Самоорганизация как результат действия сил межмолекулярного взаимодействия. 2 Усадочные трещины, вызванные охлаждением (базальт). 3 Декорирование поверхности. Образование кристаллов на поверхностях (сернистый свинец). 4 Усадочные трещины, вызванные высыханием (глина). p. 27:

1 Галька, скругленная проточной водой (пляж). 2 Движущиеся дюны, образованные ветром. 3 Ветровая эрозия (разрушение горных пород и почв ветром) от колебаний температур и песчаных бурь. 4 Земляные башни, созданные дождевой эрозией. 5 Эрозия. Дождь и вода придают форму горной породе. 6 Горная арка, созданная под действием температурного напряжения и водной эрозии. 7 Горная башня, созданная под действием температурного напряжения, горизонтального напластования и водной эрозии. 8 Горы. Тестообразные слои, сложенные боковым (горизонтальным) давлением. 9 Ледяная арка, созданная под действием таяния. 10 Конические формы, вызванные трением и гравитацией, когда щебень был выброшен водой и колебаниями температур. p. 28:

1 Природная воздушная капля, сформированная поверхностным натяжением. 2 Устья и реки. Перенос воды в концентрированных системах путей. 3 Висящая капля ртути, сформированная поверхностным натяжением и гравитацией. 4 Молния. Концентрированные системы путей для электрической энергии. 5 Облака, сделанные из несчетного множества водяных капель.

8

p. 29:

1 Вязкие массы. Образование из пузырей и колонн (например, когда температура породы поднялась). 2 Замороженная капля жидкости (лунный камень). 3 Плывущие по течению пузыри созданные благодаря внутреннему давлению и натяжению мембраны. 4 Скопление пузырей и пен, связанные пневматически. 5 Сосульки замораживают водяные капли. 6 Сталактиты и сталагмиты, созданные каплями воды и минералами. p. 30: Animate Nature (Живая природа)

Живая природа «использует» многие из процессов самообразования неживой природы, таких как образование небольших пузырей, нитей и узоров, но она фундаментально отличается от неживой природы тем, что ее объекты умирают и становятся мертвыми природными объектами. Живые объекты воспроизводятся делением и половым размножением. Они меняются в результате случайных ошибок в воспроизведении и «развиваются» при помощи нецеленаправленного «процесса оптимизации» - негативного отбора неспособности выживать. Все больше и больше разнообразных форм появляются с еще более выдающими способностями доминировать над другими живыми существами. p. 31:

1 Микросфера. Пока еще неживая клетка, конструктивный элемент жизни. 2 Живые клетки в отношении конструкции - это поддерживаемые волокном пузыри, наполненные жидкостью. 3 Многоклеточные первобытные организмы. 4 Туго натянутое сферическое пневматическое устройство (ягоды). 5 Репродуктивное размножение. Деление клеток. p. 32:

1 Система путей для соков и сил (пример, листья). 2 Возросшая прочность от кремниевых волокон (злаки). 3 Ветвистость нелесных растений. 4 Деревья. Отвердевание из-за высокой плотности волокон и слипания (древесина). p. 33:

1 Ветвящиеся конструкции в колониях животных: кораллы. 2 Пневматическое устройство в пневматическом, костном скелете становится твердым (человеческий эмбрион). 3 Мягкое тело частично твердеет благодаря включению твердых веществ. 4 Сферическое пневматическое устройство в образовании зубов челюсти. p. 34: Animal and Human Technologies (Технологии животных и людей)

В течение приблизительно полумиллиона лет высокоразвитые и подвижные животные использовали технологии для придания формы продуктам деятельности. Методы, используемые насекомыми и пауками, чьи формы и конструкции установлены генетически, стары в аспекте биологического развития. Генетическое установка все больше и больше заменяется получением знаний от родителей у высших животных и тех, что моложе по биологическому развитию. Инструменты и материалы, являющиеся частью тела, дополнены подручными предметами и инструментами, которые животные делают сами. В конце концов, человек изобретает и развивает технические средства, согласно его собственным целенаправленным процессам оптимизации с само-производимыми инструментами, которые создают продукты из самодельных материалов в любом количестве, и которые лишь в виде исключения можно отнести к объектам живой природы или технологиям животных. Технические объекты изнашиваются и становятся ненужными. Они заменяются технически усовершенствованными средствами. Объекты искусства производятся с помощью технологий. Они зачастую очень далеки от всей природы. Они не нуждаются в моделях, правилах и условностях. Они развиваются совсем немного или не развиваются вовсе. 9

1 Технологии животных. Паутины пауков, приспособления для поимки еды, полностью генетически предустановленные. 2 Паутины паука подробно. Затвердевшие формы вязких нитевидных масс. 3 Птичьи гнезда. Дома для позвоночных животных, построенные из подручных материалов. 4 Вид изнутри города термитов. Трехмерная легкая конструкция. 5 Осиное гнездо. Миниатюрный город, построенный из бумаги, произведенной самими осами (Бумажные осы). p. 36:

1 Система путей муравьев для поиска добычи. 2 Город мышей. Человеческие и животные системы путей формируются в энергетическиоптимальные сети с минимальным окольным путем, обходом. 3 Системы путей бегущих животных не отличаются от пешеходных систем путей человека (деревня эфиопов). 4 Система путей социальных млекопитающих (мыши). 5 Появление транспортных средств также ничего не изменило в процессах самообразования систем путей (Римская дорога). p. 37:

1 Использование территории и сеть дорог в средневековом центре города. 2 Использование территории, когда необходимо сохранение дистанции, одинаково у животных и у людей. 3 Использование поверхности: чрезмерно плотное поселение. 4 Первобытное жилище. Защита от непогоды: тростниковая хижина. 5 Более развитая технология строительства. Плетеная тростниковая хижина. p. 38:

1 Первобытное жилище из камня. Свод сухой кладки. 2 Величайший свод античности. Форма здания, спланированная прикладной геометрией (Пантеон, Рим). 3 Глиняный свод. Классическая форма перекрытия. 4 Ранний свод из тесаного камня конической формы. 5 Основание башни в крепости в Иерихоне, возраст около 8000 лет. 6 Вавилонская башня, представление 1567 года. p. 39:

1 Арка использовалась на протяжении по меньшей мере 4000 лет (Кордова, Испания) 2 Висячий («подвесной») мост известен с ранних времен, самообразование при помощи каната. 3 Рыболовные сети, как и тенты, приобретают свою форму самообразованием (самоформированием). 4 Железный мост возрастом в 200 лет, минимальное использование материалов. 5 Висячий мост – тип моста, который используется до сих пор. p. 40:

1 Складывающаяся мембранная крыша. 2 Регулярность (закономерность) в диаграмме складок крыши. 3 Складки в подвешенной простыне. 4 Пневматический плавучий рукав как пешеходный мост. 5 Образование складок в мятой фольге. 6 Пневматический: воздушный шар, работающий на нагретом воздухе.

10

p. 41: Self-formation Processes Used by Man (Процессы самообразования, используемые человеком)

Когда объекты формируются по собственной воле, человек может напрямую использовать этот процесс. Например, сооружая валы и насыпи, он будет принимать во внимание углы естественных насыпей. Он может получить форму арок из паутины паука или форму куполов (bowls) из подвешенных сетей. Это новая форма процесса самообразования, использующая компьютерные программы оптимизации, чтобы найти решения практических проблем. p. 43:

1 Подвешенные цепи. Модель для стоящих арок. 2 «Стоящая» линия цепи (Супер-Арка в St. Louis, США). 3 Самовыравнивающаяся арка из цепи со связями. 4 Использование самообразования в земляных сооружениях (сброс в отвал отрытого грунта). 5 Самообразование в сооружении колодцев (экспериментальное самообразование полости-цистерны). 6 Подвешенные сети как модель сетчатых оболочек. 7 Мыльная пленка между нитями. Модель для тента на четырех опорах. 8 Мыльная пленка с выступающей точкой. Модель для тентов с выступающей опорой (например, Институт Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) при Университете Штутгарта). 9 Нити и мыльная пленка. Модель для остроконечного тента. 10 Идеальная форма купола. Самообразование с использованием компьютерных вычислений после эксперимента с моделью. p. 44:

1 Мыльная пленка, модель для тента. 2 Самообразование мыльной пленки на ветру. Форма паруса. 3 Самообразование паруса давлением воздуха и кроем паруса, оптимизация с помощью экспериментов с мыльной пленкой и компьютерных вычислений. 4 Сети в трехмерном расположении как объяснение пространственных структур. p. 45: The Reverse Path (Обратный путь)

Метод «обратного пути» делает возможным выявление процессов формообразования в живой и неживой природе в тех случаях, когда эти процессы запущены искусственно. Это совершается путем эксперимента и технической разработки конструкций. Технические разработки, гонимые вперед на высоком уровне качества, обеспечивают более глубокое знание природных нетехнических конструкций. Это называется «обратным путем». Природа не копируется, но постигается через технические разработки. Например, техническая и научная разработки работают над электричеством и водоснабжением и над конструкцией распределяющего нагрузку скелета, принося расширенные знания о движении воды в потоках и реках и движении электронов в молниях. Они же дают начальное понимание происхождения и генетической стабильности листьев, кустов, деревьев и кораллов. Один из важнейших результатов работы методом «обратного пути» в том, что систематическое исследование и техническая разработка пневматических конструкций, сделанных из поддерживаемых тканью мембран для использования в залах с очень большими пролетами, вызвали существенный прогресс в объяснении происхождения жизни и придающих форму процессах. Предшествующее аналитическое фундаментальное исследование последних 200 лет было не в силах сделать это, так как оно не имело представления о процессах формообразования технических пневматических конструкций. Было легко распознать, что живая природа накладывает абиотический (неживой) процесс самообразования на формообразование пузыря, и кроме того, что составные волоконно-оптические сети, используемые в технологии, необходимы и потому существуют в природе. Очевидно: поддерживаемая волокнами мягкая пневматическая структура это примитивная конструкция жизни. Она образует ячейки, органы и живых существ в целом, даже когда части затвердевают и, к примеру, образуют дерево или кости. Процесс биологического воспроизведения, который отделяет живое от неживого, использует абиотический строительный элемент. Он не может функционировать без него. Абиотический элемент необходимый, когда живые организмы приобретают форму, заслуживает внимания, большего, чем предполагалось. Однако он сокращается с растущим совершенством, безукоризненностью в контексте эволюционной истории.

11

p. 46:

1 Образование водоворотов в жидкостях помогает объяснить торнадо. 2 Изучение образования воронок помогает понять образование кратера. 3 Пики и кратеры, состоящие из щебня. 4 Пузыри, покрывающие поверхность. 5 Поверхности, покрытые пузырями, объясняют строение кристалла и также образование биологических паттернов (biological patterns). 6 Частицы жира разного размера показывают их распределение по поверхности. 7 Прямая система путей. Минимальные затраты энергии, пути большой длины. Значительное использование земли (модель сетки нитей). 8 Минимальная система путей. Кратчайшая возможная суммарная длина пути, связанного обходами (окольными путями). Небольшое использование земли (самообразование с мыльными пленками). 9 Оптимизация энергии с помощью ограниченных обходов (окольных путей) (самообразование во влажной сетке нитей). 10 Усадочные трещины в бетоне. Расширение знания о трещинах и дефектах в земле и скалах. p. 48:

1 Клетки это заполненные жидкостью контейнеры, на техническом языке: сдерживаемые волокнами «пневматики», «шины» («pneus») - пневматические конструкции. 2 Классический «пневматик» («pneu»), свободно плывущий мыльный пузырь, идентичный по форме с центросомой и с примитивной клеткой. 3 Оптимизация энергии с помощью сосредоточения (искусственный электрический разряд). 4 Трехмерная ветвящаяся конструкция в качестве поддержки деревянного тента (Bad Dürrheim). 5 Сгенерированные компьютером системы путей и ветвящиеся конструкции. 6 Сетчатые формы в эксперименте с пневматическими конструкциями. 7 Сеть волокон клетки (цитоскелет). 8 Складки натяжения в тонкой коже, генетически незакрепленные, нефиксированные. 9 Спутанные волокна, раздвинутые в эксперименте, создают структурные формы, типичные для сетей в клетках. 10 Образование пузыря и сети в живой клетке (радиолярия). 11 Пузыри на сфере. p. 50:

1 Эксперименты с сырыми трехмерными сетями волокон ведут к исследованию конструкции кости и т.д. 2 Растянутые концы пластиковой массы аналогичны такой же форме и у живых существ (например, радиолярия). 3 Формы растянутых нитей или образованные мембранами субстанции (например, мед, клей) также аналогичны пространству внутри костей. 4 Складки на коже идентичны складкам горных хребтов (яблоко). 5 Складки от усадки в пыльце, вызванные высыханием. 6 Структура кости (клюв черного аиста). Типичные трехмерные растянутые сети, созданные самообразованием. p. 51:

1 Равное поверхностное натяжение в пневматических конструкциях также допускает отклонения от сферических форм (ртуть). 2 Замороженный мыльный пузырь. Все пневматические конструкции могут затвердевать. Панцири крабов, морские ежи, ракообразные, орехи являются затвердевшими пневматическими конструкциями. 3 Модель сетчатой пневматической структуры с типичным образованием бутонов. p. 53: Living Constructions, Models for Technology? (Живые

конструкции, модели для технологии?)

Многие искусственные объекты это вооружение человека против сил природы. Настолько они неестественны. Дома и современные транспортные магистрали также входят в их число. Даже созданные человеком объекты, формально идентичные живым объектам, остаются искусственными. Использование 12

природных, натуральных материалов также не делает их естественными, натуральными. Живые существа остаются не имитируемыми. Имитация живых конструкций на сегодня в лучшем случае дает результат в производстве искусственных конечностей. Человек выучился у родителей, учителей и на созданных им моделях. Он редко имитировал природные объекты. Они были и остаются мотивом для искусства. В то же время человек овладел более прочными материалами, нежели те, что доступны в живой природе. Он может строить выше, перекрывать бо́ льшие пролеты и передвигаться быстрее, чем живые объекты. Он уже занимается машинами, которые могут думать. С техническими и художественными средствами в своем распоряжении человек, как никакое другое живое существо, способен разрабатывать бесконечное множество новых объектов. Он соответственно невероятно опасен и может быть предельно враждебен к природе. Мы уже привыкли называть некоторые конструкции, которые выглядят менее ненатуральными, чем другие, природными, биологическими или даже экологичными. Это заблуждение! Высокий уровень технологии и науки дает возможность к более глубокому пониманию природного, чем ранее. Среди прочего, он делает возможным уменьшение ненатуральности многих технологий и их продуктов. Он дает основание для использования созданных человеком вещей в поддержку мирного сосуществования с другими живыми существами. p. 55: Experiments (Эксперименты)

Фрай Отто разработал модели и методы, при которых формы генерируют сами себя, для того чтобы наблюдать и анализировать процессы, с помощью которых материальные объекты возникают во всех сферах природы, технологии и архитектуры. В Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) в рамках основной исследовательской программы несколькими командами под руководством Фрая Отто осуществлялось огромное количество экспериментов. Однако здесь описано лишь немногое из моделей и экспериментального оборудования, используемого как способ нахождения формы в архитектурном проектировании: - эксперименты с мыльными пленками для получения минимальных поверхностей, в качестве моделей нахождения формы для натянутых мембран и сетчато-тросовых конструкций; - экспериментальное оборудование для создания пневматически и гидравлически напряженных мембран с наружными слоями (skins) из резины или других пленок (foils), которые твердеют при надувании, накачивании; - эксперименты с цепями и сетками цепей для нахождения формы висячих конструкций, стабилизируемых собственным своим весом, и для сжатых сводов и сетчатых оболочек; - эксперименты с обработанными гипсом бинтами для создания форм сжатых сводов путем инверсии растянутых висячих форм; - эксперименты с нитями для исследования ветвящихся конструкций, чтобы найти вид оптимальных систем путей (дорожных сетей); - эксперименты с буграми из песка для создания форм воронок и конусов выноса (форма рельефа, имеющая вид слабовыпуклого полуконуса, образованного скоплением рыхлого обломочного материала) и для изучения земляных сооружений и осадку зданий; - эксперименты с наклоненными и вращающимися дисками для исследования устойчивости сооружений из каменных кладок при раскачивании или землетрясении; - эксперименты с плавающими магнитами для объяснения распределения по территории при росте города. Модели являются чрезвычайно простыми физическими экспериментами, которые показывают бесконечное многообразие возможных форм и конструкций без затрат большого количества усилий. Например, эти эксперименты сделали возможным открытие до настоящего времени абсолютно неизвестных форм сооружений, таких как тросовое кольцо, или объяснение процессов, благодаря которым возникают водоемы. Результаты многих экспериментов сейчас могут быть воссозданы на компьютере и сделаны более точно, если необходимо. В архитектурной практике Бодо Раш разработал цифровые модели нахождения формы, основанные на физических экспериментах, разработанных Фраем Отто; их результаты впоследствии были использованы в процессе проектирования. Сочетание этих программ с современными CAD-системами означает, что нахождение формы, статистический анализ, структурирование и планирование работы могут быть сделаны компьютером.

13

Очевидно, что в будущем многие цифровые модели будут разработаны с помощью новых компьютерных алгоритмов, основанных на фрактальной математике, которые могут использоваться для анализа и симуляции процессов самообразования. 1 Оборудование для экспериментов с мыльными пленками в Вилле Штука (Villa Stuck), Мюнхен, выставка, 1992. 2 Оборудование для создания пневматических конструкций. Вилла Штука, Мюнхен, 1992. 3 Вращающийся диск для исследования устойчивости сооружений из каменных кладок. Вилла Штука, Мюнхен, 1992. 4 Модели, сделанные из обработанных гипсом бинтов. Вилла Штука, Мюнхен, 1992. 5 Спускающая воронка и конус отвала из сухого песка. p. 58: Soap-film Experiments for Producing Minimal Surfaces (Эксперименты с мыльными пленками для получения минимальных поверхностей)

Мембраны, сделанные из жидкостей, известные как «мыльные пленки», образуются, когда замкнутый каркас опускают в мембранообразующую жидкость и затем вынимают. Каркасы могут быть сделаны из тонкой проволоки или нитей. Самая известная мембранообразующая жидкость - это мыльный щелочной раствор. Наиболее тонкие мембраны получаются из дистиллированной воды с несколькими каплями моющего средства или мыльных пузырей «Pustefix». Мембрана, подвешенная на каркасе, обладает совершенно особыми качествами. В плоском каркасе она плоская, в неплоском каркасе она в основном изгибается, приобретая седловидную форму. Мыльная пленка всегда сокращается до наименьшей возможной поверхности. Затем она принимает форму «минимальной поверхности», которая четко определена математически. Жидкие мембраны испытывают одинаковое натяжение в любой точке. Они предварительно напряженные, нежесткие к изгибу и плоские несущие конструкции, которые при этом испытывают растяжение. То же относится и к тентам. Формы, полученные в экспериментах – соответствующим образом увеличенные – могут предоставлять невероятно точные модели для форм тентовых конструкций. Фрай Отто использовал это сходство. Это привело к качественно новой архитектуре тентов. Эксперимент с мыльной пленкой может также быть использован, чтобы проверить, является ли совершенно оптимальным распределение напряжения в существующих тентах, путем создания каркаса для экспериментов предельно близкого к настоящему, насколько это возможно. Когда тенты заметно отклоняются от формы минимальной площади, это видно и неопытному глазу. Они не просто выглядят неправильно, они также обычно плохо сконструированы. «Машина мыльных пленок» была разработана и создана в Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) для геометрического регистрирования и измерения моделей из мыльных пленок: модели из мыльных пленок могут быть сохранены на более длительный срок в климатической камере. Направленное освещение используется для проецирования моделей в ее реальных размерах на фотопластинку или на пластинку молочного стекла; затем они фотографируются и измеряются. Формы, полученные с помощью эксперимента с мыльной пленкой, воплощены в проектные и рабочие модели из широкого ассортимента материалов и использованы для дальнейшей переработки в рамках процесса проектирования. Существует бесконечно много различных форм мыльных пленок или минимальных поверхностей, на основе которых мембранные конструкции самых разнообразных типов – не только тентов – могут быть сконструированы. Возможности никоим образом не истощены. Фундаментальные, значительные открытия все еще возможны. Фрай Отто экспериментировал на самой ранней стадии, когда искал форму для мембран и сетей для подобных тентам конструкций с различными натяжениями мембран. Для этого он использовал сети, сделанные из пружин и резиновых пружин. Конструкции такого типа были использованы для самолетного ангара. 1 Мыльная пленка в аэродинамической трубе. 2 Мыльная пленка в виде остроконечного тента. 3 Машина мыльных пленок в Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) с моделью из мыльной пленки в камере с направленным освещением. 4 Мыльная пленка в виде четырехконечного паруса. 5 Мыльная пленка. Пронизывание спиральной площади плоской пластиной. 6 Модель из мыльной пленки в круге с вертикальной перепонкой.

14

p. 60: Simple Experimental Apparatus to create the Form of Pneumatic Constructions (Простой экспериментальный аппарат для создания формы пневматических конструкций)

Аппарат для раздувания полностью прозрачных пневматических конструкций это неоценимая помощь, особенно в поиске форм образованных мембранами залов, поддерживаемых воздухом. В этом эксперименте тонкий лист ПВХ или акрилового стекла нагревается и раздувается сжатым воздухом. Контур может иметь любую форму, и, к примеру, может быть вырезан лобзиком из двух листов клееной фанеры; затем выбранный пластиковый лист ставится между ними и потом этот комплект прикрепляется, таким способом, что он может быть быстро удален, к опорной плите с отверстием для вдувания воздуха. Ламповый аккумулятор, помещенный над экспериментальной установкой, используется для нагревания. Мощный пылесос или вентилятор горячего воздуха подойдет для обеспечения продувания воздухом. После того, как была достигнута форма, лампы убираются, и раздутая формы немедленно обрызгивается холодной водой и убирается с опорной плиты. Эксперименты с усиленными пластмассой резиновыми пленками также подходят для поиска формы пневматических конструкций. В этом случае используется резиновое полотно. Оно раздувается и помещается в стеклоткань, пропитанную жидким полиэстером. Другой метод использует резиновые пленки, покрытые жидким гипсом. Резиновая пленка натягивается над оборотной стороной листа и закрепляется водонепроницаемо в любом требуемом контуре. Пленка заполняется и покрывается свежеприготовленным формовочным гипсом через отверстие в листе. Гипс формирует оболочку и твердеет. Через 45 минут модель может быть перевернута и оболочка снята. Эта закрепленная гипсом форма во многом идентична мыльному пузырю в каркасе той же формы. Это значит, что мембранные растяжения резиновой пленки приблизительно равны во всех направлениях. При сооружении воздушного зала схожей формы на основе эксперимента такого типа, могут быть спрогнозированы подобные натяжение его мембран; они не только гарантируют отсутствие загибов, но и максимально используют материал. Конечно дальнейшие тесты с большими поддерживаемыми воздухом моделями, статически-динамическими вычисления, эксперименты в аэродинамической трубе и подобное необходимы перед окончательным сооружением воздушного зала. Этот метод построения модели особенно подходит для достижения формы воздушных залов и заполненных водой мембранных конструкций. Он также дает возможность разработки путем натягивания окончательной мембраны, сделанной из полос, на очень точную гипсовую поверхность, которая является «грунтовой основой под картину» для пространственно изогнутого натягивания. 1, 2 Сравнительное сопоставление образованной пневматически гипсовой модели с моделью висячей сетки. 3 Мыльная пленка на гантелеобразном плане. Она образует два свода, седловидно соединенных. 4 Раздутая акриловая форма. Проектное исследование сооружения покрытия в виде прозрачной мембраны для города в Северной Канаде. 5 Формы этой гипсовой модели образованы армированием, соединением тросами и сетками и закреплением в нижних точках. p. 62: Experiments with Suspended Chains to find Shapes for Suspended Constructions (Эксперименты с подвешенными цепями для нахождения форм висячих конструкций)

Подвешенные тонкие цепи в модели точно воспроизводят форму тросов или проводов, подвешенных таким же образом, к примеру – высоковольтных кабелей. Частая структура подвешенных цепей дает форму подвешенных крыш, которые стабилизируются своим собственным весом без предварительного натяжения. Крыши такого типа сейчас можно встретить в большом количестве по всему миру. Форма многих из них была определена с помощью моделей цепей. Было давно известно, что линия, описываемая цепью (гиперболический косинус), может быть рассмотрена как идеализированная форма отдельно стоящей арки или большепролетного свода из камня или кирпича. Модели из цепей отражают арки и своды, которые возможно построить с их помощью. Сетки цепей, показывающие значительно более сложные формы, нежели свободно висящие отдельные цепи, могут быть собраны из небольших кусочков цепи или коротких прутков, гибко скрепленных вместе. Свободно подвешенные сети такого типа открывают гигантский мир форм «тяжелых тентов», так называемых висящих под силой тяжести крыш. Они встречаются в крышах храмов и пагод Дальнего Востока, где они изначально были сделаны как гибкие бамбуковые сетки. Сегодня крыши такого типа делаются из сеток тросов с деревянным покрытием или покрытием из легкого бетона.

15

1 Висячая модель для изучения висящих под силой тяжести крыш. 2 Висячая модель подвешенной сети с квадратной ячейкой, сделанная из треугольных частей, и ее отражение. 3 Висячая модель, использующая сетку цепей с квадратными ячейками, отражает форму Азиатских крыш. p. 63: Experiments for Producing Pressure-loaded Vault Forms by Reversing Tension-loaded Suspended Forms (Эксперименты для создания форм сжатых сводов путем инверсии растянутых висячих форм)

Модели из медицинских бинтов в гипсе легко и просто сделать, они ясны в своем выражении, но не очень аккуратны. Обработанные гипсом бинты окунаются в воду или опрыскиваются ей и затем подвешиваются как мягкая шкура; после этого затвердевают за несколько минут и удерживают свою форму, даже если их перевернуть. Подобно тому, как сети нитей показывают формы сетчатых оболочек, когда они переносятся из подвешенного в стоячее состояние, обработанные гипсом бинты принимают форму оболочки с замкнутой поверхностью. Вначале в мягком, а затем и в затвердевшем состоянии. Когда бинты сухие, они негнущиеся, но очень гибкие, когда влажные. Легко установить, что они не создают «идеальных» висячих форм, даже если так кажется, имеется ввиду, что они не могут воспринимать сжимающие усилия в подвешенном состоянии. Но все формы могут быть сделаны в большем масштабе, в особенности из бетона и дерева. Другие методы создания моделей (сети цепей, нагруженные резиновые пленки) и компьютерная симуляция могут быть использованы для более точной фиксации найденных форм. Экспериментирование с гипсовыми бинтами позволяет легко приступать к работе по поиску формы оболочек, арок и сводов, таких как крыши, перекрытия и конструкции мостов, которые во многих случаях могут быть даже реализованы в неармированном бетоне или кирпичной кладке, так как там отсутствуют или очень малы растягивающие усилия. Подвешенные сети из цепей или сети, сделанные из металлических прутков, отражают «стоящие» изогнутые жесткие плоскостные (plane) несущие конструкции. Это решетчатые оболочки, также называемые сетчатыми сводами, сетчатые купола или свободные от изгиба (flexion-free) оболочки. Сети, сделанные из гибко соединенных прутков, могут стать решетчатыми оболочками, при закреплении узлов в подвешенном состоянии (запаиванием или склеиванием), и они также очень стабильны и хорошо держатся в стоячем состоянии. Сотни различных подвешенных сетей и форм оболочек были рассмотрены в экспериментах такого типа в ходе работы Бодо Раша, Фрая Отто и Института Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures), также были интерпретированы висячие крыши и своды, относящиеся к прошлому. Здания были возведены в Германии (Multihalle Mannheim), Канаде, США и Японии, с развитием конструкций с помощью сетей цепей и затем использованием к качестве решетчатых оболочек. 4, 5 Обработанные гипсом модели из бинта, сооруженные подвешенными и перевернутые после высыхания. 6 Инверсия висячих форм для поиска формы ребристого свода. p. 64: Sand Piles (Бугры из песка)

Формы вулканов, каменистых осыпей в горах или отвал при добычи руды схожи между собой. Они принадлежат к канону формы - конус отвала. Когда проектируются и сооружаются валы, дамбы, волнорезы, отвалы земли, грунта или мусора, знания о процессах самообразования отвалов являются необходимым условием. Любой зернистый (гранулированный) материал, падая с установленной точки, образует конус на поверхности ниже. Если какая-то часть гранулированного материала высвобождается в одной точке, тогда в гранулированной массе образуется воронка с постоянным углом наклона, «природным» углом естественного откоса. Поверхность конуса отвала или воронки с естественным углом откоса сравнительно нестабильна. Вибрация (землетрясение, ветер, дождь, движение) вызывают скольжение или скатывание грунта. Это понижает угол откоса, делает уклон более слабым, а земляную конструкцию более устойчивой. Естественный угол откоса играет ключевую роль в гражданском строительстве на или ниже уровня земли, в земляных и фундаментных работах и проектировании садов. Если во время рытья профиля дороги, к примеру, уклон станет круче, чем естественный угол откоса, то поверхность, по-видимому, заскользит, если она будет разрушена морозом, жарой или дождем. Существует бесконечно много других форм в одном ряду с геометрически очень точными коническими формами воронок и конусом отвала. Все формы, созданные естественными отвалами, и технологии могут быть воспроизведены экспериментально.

16

Подходящие экспериментальные материалы это песок, мелкий гравий или стружка, а также соль, сахар и ряд других веществ. Формы такого типа могут быть созданы без усилий с помощью очень простого оборудования, состоящего из верхней и нижней пластин, смонтированных параллельно друг другу. Песок сочится через отверстия в верхней пластине и сверху образуется воронка, а снизу конус отвала. Небольшая вибрация или отклонения основной пластины делает созданную форму более плоской, а потому более устойчивой. Оборудование полезно для научного исследования природных конструкций, например для получения информации об устойчивости к землетрясениям вулканов, каменистых осыпей, дюн и холмов. Результаты экспериментов при помощи этого оборудования находятся среди неотъемлемых основополагающих принципов земляных, фундаментных работ и гидроинженерии. Так как бугры из песка также используются в искусстве крупного масштаба (Лэнд-Арт), оборудование, кроме всего прочего, может использоваться для художественных целей. 1 Спускающие воронки и конусы отвала из сухого песка. 2-4 Формы спускающих воронок и конусов отвала зависят от расположения и позиции отверстий. 5 Воронки и - 6 - конусы отвала в ровном слое песка. Отверстия расположены регулярно. p. 66: Experiments with Tilting and Turning Plates to examine the Stability of Brick and Stone Constructions (Эксперименты с наклоненными и вращающимися дисками для исследования устойчивости кирпичных и каменных сооружений)

Устойчивость зданий может быть изучена путем помещения модели меньшего масштаба на вращающийся диск и последующего его наклона и вращения. Устойчивость к падению меньше в том направлении, в котором объект наклоняется. В случае зданий каменной или кирпичной кладок возможно установить опасность неполной внутренней стабильности с помощью диска, если, например, части, но не все целиком, разрушаются в результате эксперимента. Устройство идеально подходит для разработки чрезвычайно устойчивых кирпичных и каменных конструкций, таких как стены, своды, купола, арки и башни. Оно также очень подходит для тестирования устойчивости конструкций, которые особенно чувствительны к землетрясениям. Во время землетрясения земля под зданием движется с опасным ускорением и смещается в сторону в заранее неизвестном направлении. Инертная масса здания является причиной появления горизонтально действующих сил, которые измеряются в % от веса конструкции, и которые воздействуют на каждый отдельный элемент здания. Устойчивость к мощным землетрясениям может считаться достаточной, если каменное здание не разрушается, когда диск наклонен на угол 20-30%. Это устройство подтвердило предыдущие предположения об опасности землетрясений для каменных зданий, а также дало новые представления о том, что возможно построить стены, башни, арки, своды и купола, которые стабильны и устойчивы к землетрясениям. 1 Наклоненные вращающиеся диски. 2 Плоскость, наклоненная на 30⁰. 3 Вращение дисков с моделями. 4 Эксперимент на стабильность купола со световым окном. Фотография отражает конструкцию прямо перед ее разрушением при наклоне в 40%. 5 Эксперименты на стабильность кирпичного здания квадратного в плане, 1993. p. 68: Experiments for the Investigation of Optimized Path Systems and Branched Constructions (Эксперименты для исследования оптимальных систем путей (дорожных сетей) и ветвящихся конструкций)

В рамках технологии модели возможно отразить прямую систему путей, в которой каждая точка начала движения соединена прямой линией с точкой назначением, с помощью нитей (например, резиновыми нитями). С точки зрения движения прямая система путей идеальна. В ней не существует окольных путей, крюков. Но суммарная длина путей и площадь, занимаемая прямой системой путей очень велика. Минимальная система путей идеальна для маршрутов движения транспорта (пешеходных и велосипедных дорожек, дорог, железнодорожных линий, шоссе) и специальная экспериментальная установка была разработана, чтобы исследовать ее. Если целью является исследование форм с минимальными требованиями к изготовлению, содержанию и действию системы путей (дорожной сети) и движения, то особенно подходит модель, использующая смоченные нити с «ограниченным удлинением». Она может быть рассмотрена как компромисс между прямой и минимальной системой путей. Нити натянуты между начальными и конечными точками движения. Они показывают прямую систему путей. Если нити ослаблены и превышают длину, к примеру, на 8% от первоначальной длины, и затем опущены в воду (без детергента 17

(моющего средства)), то тогда нити группируются благодаря поверхностному натяжению воды. В таких конфигурациях, вызванных группировкой «путей движения», используются на 8% длиннее пути, чем прямой системе путей, но площадь, необходимая для создания транспортных маршрутов и их суммарная длина заметно меньше. Она составляет обычно лишь 30-50% от показателей прямой системы путей. Система «минимальных окольных путей» стремиться к минимуму в показателях энергии, необходимой на строительство и обеспечение дорог и на движение в целом. Эта очень простая методика эксперимента также применима для исследования систем распределения сил, особенно в решетчатых конструкциях, сделанных из работающих на сжатие и изгиб гибких стержней. Здесь сближения, стягивания дают небольшое удлинение системы распределения сил, но также и меньший расход материала из-за уменьшения приведенной (расчетной) длины (при расчете на продольный изгиб) и ширины пролета в свету. Созданы типичные ветвящиеся конструкции, которые по определенным обстоятельствам могут быть связаны с внешним видом лиственных деревьев. Этот очень простой метод создания модели был разработан Фраем Отто в 1958, усовершенствован в исследованиях в Йельском университете в 1960 и доведен до продвинутого уровня на многих этапах работы, в том числе совсем недавно Мареком Колодзейчиком (Marek Kolodziejczyk) из Кракова в Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) и затем в Ателье Вармбронн (Atelier Warmbronn). 1 Макроснимок модели из нити с водяной перепонкой и открытым ветвлением. Двухмерная модель из нитей для исследования ветвящейся структуры: 2 Свободноподвешенные нити. 3 Сгруппированные нити после погружения в воду. Двухмерная модель из нитей: 4 Прямая система путей. Каждая точка связана со всеми остальными. 5 Ветвящаяся структура с закрытыми ячейками, система минимизированных окольных путей, сгенерированная после погружения в воду. 6, 7 Трехмерная модель из нитей с открытыми ветвями в точках опоры. Модель была сделана в подвешенном состоянии и перевернута после высыхания. Все эти модели были сделаны Мареком Колодзейчиком в Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures). Так называемый аппарат минимальных путей может достоверно устанавливать систему минимальных путей между любым количеством точек, расположенных любым образом, за считанные секунды. Главная особенность аппарата это лист стекла, помещенный точно горизонтально над чашей с водой. Он опрыскивается водой снизу. Вода смешана с несколькими каплями мыльного щелочного раствора (детергент, Pustefix (мыльные пузыри)). Стеклянного листа снизу касаются тонкие подвижные иглы. Они закреплены на конце тонкими «пальцами», которые могут быть выверены, настроены с кромки чаши. Если уровень воды медленно опускается, образуются мыльные пленки между листом стекла, поверхностью воды и иголками. Мыльные пленки всегда сокращаются до минимально возможной площади поверхности: так называемой конфигурации минимальной поверхности. Так как расстояние между поверхностью воды и нижней поверхностью стекла постоянно, линии соприкосновения мыльных пленок на нижней стороне стеклянной пластины имеют минимальную суммарную длину. Эти линии видны сверху. Они могут быть измерены фотографически и прочтены системой хранения компьютерных данных. Аппарат был разработан в 1958 году в Ателье Фрая Отто в Берлине и использовался в Институте Легковесных Конструкций (Institute for Lightweight Structures) Университета Штутгарта с 1964 года. 1 Минимальная система путей в виде мыльных перепонок между 6 точками. 2 Минимальная система путей в двух поколениях. Минимальные системы путей размещаются под углом 90⁰ к другой минимальной системе путей, сделанной из фиксированных элементов между 4 точками. 3 Минимальная система путей с закрытыми ячейками. 4 Минимальная система путей в виде мыльных перепонок между 24 точками в аппарате минимальных путей.

18

p. 71: Experiment for the Simulation of the Occupation of an Area (Эксперимент для симуляции распределения по территории)

Многие животные, в том числе человек, демонстрируют территориальное поведение. Они занимают территории, которые они охраняют, как свои собственные. Если, к примеру, очень большая территория заселена только одним жильцом (животным или человеком), то участок обитания может быть выбран произвольно. Если существует 2 жильца, участки обитания сдвигаются к периферии, с максимально возможным расстоянием между ними. Если жильцов много, образуются вполне определенные паттерны, модели. Механизмы распределения по свободной территории можно наблюдать, например, на пляжах, на лужайках и в ресторанах. Мы так хорошо знакомы с заниманием «привлекательной» территории, когда занимающие (оккупанты) перемещаются насколько близко друг к другу насколько это возможно. Этот процесс легко симулируется с использованием мыльных пузырей, плавающих на поверхности воды. Пузыри плавают вместе друг с другом и образуют большие группы зачастую шестиугольные в плане, но также пятиугольные или семиугольные. При работе над проблемами городского развития необходимо разрабатывать процедуру, в которой и отталкивающее и притягивающее распределение по пространству могут быть симулированы при любой плотности для любой точно ограниченной территории. Форма очертания впоследствии занимаемой территории вырезается из, например, оргстекла, и помещается в неглубокую форму с водой. Небольшие стержневые магниты (например, намагниченные булавки), удерживаемые в вертикальном положении поплавками, должны плавать таким образом, что все одинаковые полюса находятся или сверху, или снизу. Стержневые магниты отталкивают друг друга и занимают стандартные позиции с максимально возможным расстоянием между друг другом. Позиции занимаются магнитами «добровольно» с несколькими «оккупантами» в середине поля действия в точности до миллиметра без посторонней помощи. Более мощные магниты или связки магнитов распространяются по большим «территориям», чем слабые или отдельные магниты. Этот экспериментальный подход также делает возможным симуляцию притягивающего распределения в сочетании с отталкивающим, такого типа, который можно наблюдать, например, в группах людей в сельских общинах, которые перемещаются ближе друг к другу по экономическим причинам или причинам безопасности, но дистанцируются от других групп. В этом случае притягивающие распределения достигаются переполяризацией (изменение полюсов) некоторых магнитов, так что разные полюса притягивают друг друга. Пути, свойственные оптимизированным системам путей и ветвящимся конструкциям, могут быть определены, обусловлены этим экспериментальным подходом и конфигурациями, которые он создает. 1 Форма 2 Опора 3 Профиль 4 Вода 5 Намагниченная иголка 6 Круглый диск 7 Поплавок (например, пенополистирол) 8 Светящаяся шляпка Эскиз устройства модели для аппарата симуляции распределения по территории.

19