淺談數(shù)學(xué)發(fā)展如何影響建筑
踏出國(guó)門，到環(huán)球各地旅行的中國(guó)人而今越來(lái)越多。出境游除了購(gòu)物游，更多人選擇的是親臨現(xiàn)場(chǎng)，去領(lǐng)略過(guò)去只能通過(guò)電視、網(wǎng)絡(luò)、雜志圖片看個(gè)大概的壯觀建筑物的風(fēng)采。從金字塔到埃菲爾鐵塔，從大本鐘到帕提農(nóng)神廟，從畢爾巴鄂古根海姆博物館到悉尼歌劇院，從科爾多瓦大清真寺到美國(guó)國(guó)會(huì)大廈，世界上尚存的古希臘、古羅馬、伊斯蘭、哥特式、文藝復(fù)興時(shí)期、日本江戶時(shí)期、現(xiàn)代主義等不同時(shí)代和風(fēng)格的建筑物，都吸引了大量的中國(guó)游客。
對(duì)于上面舉例提到的部分帶有歷史感、地域和宗教文化特色的建筑物，無(wú)論是游客還是媒體，通常都是從藝術(shù)鑒賞或純粹的好奇心的角度來(lái)看待的。游客們特別是那些帶著未成年孩子同行的游客沒有意識(shí)到，各種風(fēng)格而令人神往的建筑不僅僅是歷史文化遺產(chǎn)、藝術(shù)杰作，也反映出不同地域和時(shí)代的數(shù)學(xué)應(yīng)用水平。欣賞建筑物亦可成為數(shù)學(xué)知識(shí)性與趣味性的體驗(yàn)。正是因?yàn)橄ＥD幾何學(xué)、印度-阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)體系、二維和三維解析幾何、微積分等數(shù)學(xué)上的成就，才為文化理念和藝術(shù)思想注入建筑物創(chuàng)造了可能。
美國(guó)圣母大學(xué)數(shù)學(xué)系教授亞歷山大J.哈恩所著的《建筑中的數(shù)學(xué)之旅》，按照人類歷史的編年進(jìn)程，對(duì)全球各地各時(shí)期數(shù)學(xué)知識(shí)、文化藝術(shù)思想發(fā)展帶來(lái)的建筑成果給予了盤點(diǎn)，引領(lǐng)讀者暢游世界標(biāo)志性建筑物，并分別探討了各建筑物的構(gòu)造原理、數(shù)學(xué)與藝術(shù)理念�！督ㄖ械臄�(shù)學(xué)之旅》這本書可謂數(shù)學(xué)、歷史、藝術(shù)，以及作為具體應(yīng)用學(xué)科的建筑學(xué)的多學(xué)科交叉成果，有助于讀者深化歷史和藝術(shù)理解、激發(fā)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和研究興趣。此書曾榮獲美國(guó)出版商協(xié)會(huì)“建筑與城市規(guī)劃”類年度圖書，并獲美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)、歐洲數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)、美國(guó)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)聯(lián)名推薦。
根據(jù)現(xiàn)有的考古資料，原始社會(huì)時(shí)期隨著社區(qū)、部落實(shí)體的出現(xiàn)，開始涌現(xiàn)出更多的專業(yè)化分工，建造灌溉工程、控制河水泛濫都需要數(shù)學(xué)及其他應(yīng)用技術(shù)。數(shù)學(xué)與建筑學(xué)也因此產(chǎn)生了第一個(gè)交匯點(diǎn)，人們從感知形狀中理解數(shù)字，通過(guò)對(duì)次序、圖案、對(duì)稱、比例等概念的.由淺入深認(rèn)識(shí)及積累，開始探索出最基本的數(shù)學(xué)意識(shí)和建筑思想。書作者指出，巴比倫人已經(jīng)掌握了我們今天所謂的畢達(dá)哥拉斯原理。
古希臘人將人類對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)，提升到驚人的高度。歐幾里得、阿基米德、阿波羅尼斯等人開創(chuàng)了現(xiàn)代數(shù)學(xué)和天文學(xué)基礎(chǔ)，他們研究了橢圓、拋物線、雙曲線，使用與解析幾何及現(xiàn)代微積分聯(lián)系極其緊密的方法，大量原理以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z(yǔ)言形式和公式積累下來(lái)；除此之外，還在力學(xué)研究中推進(jìn)了一大步。帕提農(nóng)神廟和厄瑞克提翁神廟正是古希臘數(shù)學(xué)發(fā)展水平的最直觀體現(xiàn)。
書中用頗為寬泛和簡(jiǎn)略的筆觸，介紹了圣索菲亞大教堂等歐洲中世紀(jì)前后各時(shí)期的偉大建筑成果，從數(shù)學(xué)、力學(xué)、設(shè)計(jì)美學(xué)、藝術(shù)思想等角度給予了細(xì)致解析。書作者特意強(qiáng)調(diào)，中世紀(jì)前后的建筑，無(wú)論是羅馬式還是哥特式，均為人工建造，設(shè)計(jì)師必須同時(shí)是石匠大師，能夠統(tǒng)御采石工、石匠、磚匠、木匠、鐵匠、泥水匠、油漆工、雕刻家等專業(yè)技術(shù)人員，建造難度和協(xié)作水平之高令人贊嘆。
中世紀(jì)末期到文藝復(fù)興時(shí)期，數(shù)學(xué)、科學(xué)及人文學(xué)科又開始快速進(jìn)步，這也使得新型建筑技術(shù)獲得應(yīng)用。哈恩在書中就此回顧了這一時(shí)期曲線、數(shù)軸、坐標(biāo)平面、三維坐標(biāo)系、透視法等數(shù)學(xué)進(jìn)步，并以佛羅倫薩大教堂、帕拉迪奧圓廳別墅和教堂、圣彼得大教堂（米開朗琪羅作品）為例闡釋了上述進(jìn)步的應(yīng)用。
當(dāng)新材料、結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算機(jī)、設(shè)計(jì)工具被用于建筑，人類社會(huì)中所可能出現(xiàn)的建筑物形態(tài)更可能多樣化，但無(wú)論如何，建筑仍不能離開數(shù)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)。哈恩首先以18-19世紀(jì)一些有穹頂?shù)膫ゴ蠼ㄖ䴙槔�，如倫敦的圣保羅大教堂、巴黎的先賢寺、華盛頓的美國(guó)國(guó)會(huì)大廈，對(duì)鐵-鋼筋砌體和鑄鐵等新材料及傳統(tǒng)數(shù)學(xué)思想的應(yīng)用作了敘述；然后再對(duì)18世紀(jì)以來(lái)結(jié)構(gòu)工程中幾何學(xué)、物理學(xué)應(yīng)用作了回顧介紹；再通過(guò)悉尼歌劇院（1957-1973年建造）的歷史敘述，引出預(yù)應(yīng)力混凝土和球面幾何學(xué)等新的基本要素的融合應(yīng)用。
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