吳柳琦，張華/WU Liuqi, ZHANG Hua

1 Cantor集

2 Sierpinski墊片（1.2繪圖：吳柳琦）

3樹的迭代生成（圖片來源：RIAN I M, ASAYAMA S.Computational Design of a nature-inspired architectural structure using the concepts of self-similar and random fractals[J].Automation in Construction, 2016, 66:43-58.）

近年來，復雜性、非線性科學的發(fā)展，突破了以牛頓力學為代表的線性科學的束縛。線性科學是一種機械的自然觀，描述的是一個簡單的、可逆的、確定的世界，而真實的世界是復雜的、多變的。線性科學只是世界的一種理想的簡化狀態(tài)，非線性才是這個世界的真實面貌。在多元化的今天，自然科學的許多概念、理論、方法等被運用到社會科學領(lǐng)域，兩類學科相互交融，這是科學發(fā)展的必然趨勢。

科學的發(fā)展從線性向非線性過度，建筑學是科學的一個子系統(tǒng)，建筑學的研究也隨著科學發(fā)展在逐步深化。著名建筑評論家查爾斯·詹克斯 （Charles Jencks）在英國雜志《建筑評論》（Architectural Review）發(fā)表了一篇題為《建筑新范式》（The New Paradigm in Architecture）的論文，文中指出“傳統(tǒng)的還原論、二元論和機械論思想，已經(jīng)被當代科學觀所突破，以分形、拓撲、自組織等為代表的新的科學觀改變了人們認知世界的方式，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在新科學理念和新技術(shù)影響下建筑創(chuàng)作思維正在發(fā)生改變”[1]。復雜性科學對建筑師的形象思維產(chǎn)生了直接影響[2]，把世界的復雜性和矛盾性用一種形式語言來表達，是當今設(shè)計領(lǐng)域的一個發(fā)展方向。

1 分形滲流理論

1.1 分形

國外對分形的研究進行的比較早，著名的Cantor 集出現(xiàn)在19 世紀晚期（圖1），另一個經(jīng)典分形Sierpinski 墊片則比Cantor 集晚了40 年左右（圖2），此時對分形的研究局限于模糊的分形現(xiàn)象，并沒有提出分形概念和相關(guān)理論。1970 年代，法國著名數(shù)學家曼德布羅特（Benoit Mandelbrot）創(chuàng)立了分形幾何學，提出了分形理論（Fractal Theory）。如今分形理論成為非線性科學三大前沿理論之一1）。分形理論是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要的分支，是對歐幾里得幾何的拓展和深化。分形的本意為不規(guī)則碎片，其關(guān)注的是自然中的“粗糙”，研究事物的自相似狀態(tài)。自然中的山川、樹木、浮云等，無法用經(jīng)典幾何來精確描繪，分形幾何卻能很好的解決這些問題。分形幾何是一種描述自然的語言，被譽為“大自然的幾何學”[3]。分形幾何具有多層級的精密細節(jié)和獨特的數(shù)學特征，可以認為它是高度復雜的；同時，分形可以由一種簡單的迭代生成，其基本迭代方程可表述為Xn+1=f（Xn,C），經(jīng)過一系列迭代，簡單性產(chǎn)生了復雜性，因此分形又具有特別簡單的一面（圖3）。

分形理論突破了歐幾里得幾何的束縛，為研究自然界中復雜的形狀和結(jié)構(gòu)提供了一種簡便的工具，在多個領(lǐng)域有著廣泛的應用。曼德布羅特曾經(jīng)指出：“科學的目的總是把世界的復雜性還原為簡單的規(guī)則”[4]，在這里不是倡導還原論，而是說簡單性孕育復雜性。美國著名科學家約翰·霍蘭（John Henry Holland）提出“涌現(xiàn)的本質(zhì)就是由小到大，從簡單到復雜”[5]，二者觀點有著內(nèi)在一致性。

國外對分形理論的研究在20 世紀末取得了較大進展，在建筑領(lǐng)域著名建筑理論家尼科斯·塞靈格勒斯（Nikos A.Salingaros）較早運用分形理論研究建筑和城市2），引起了較大反響。建筑大師彼得·埃森曼（Peter Eisenman）致力于新的設(shè)計探索，早在1980 年代就教導學生運用分形結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的歐幾里得幾何進行建筑設(shè)計構(gòu)思[6]1，可見分形思想對建筑師群體產(chǎn)生的影響。

1.2 滲流

分形大致可分為規(guī)則分形和隨機分形兩大類，將某種程度的隨機性加入到規(guī)則分形中，會引起滲流（Percolation），因此從幾何學的角度來說滲流是一種典型的隨機分形[7]。就力學角度而言，滲流理論主要研究流體在多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律，滲流現(xiàn)象也是現(xiàn)實生活中一種常見的物理現(xiàn)象。1852-1855 年，法國工程師達西(Henri Darty)在大量實驗基礎(chǔ)上研究砂土中的滲流規(guī)律，學界稱之為達西定律，被認為是有記載的早期經(jīng)典滲流研究。從時間上來看，早期的分形研究和早期滲流研究基本處在一個時間段，可以認為是科學發(fā)展使然。后來，滲流研究逐漸成熟，形成了一個新的力學分支滲流力學。而今，滲流理論廣泛應用于多個領(lǐng)域，如水利、地質(zhì)、醫(yī)學、環(huán)境保護等，已經(jīng)有學者開始使用滲流理論來分析經(jīng)濟和社會問題。

4 勒拿河三角洲滲流衛(wèi)星照片（圖片來源： http://news.k618.cn/travel/201208/t20120813_2351354_4.html）

5 卡塔爾國家會議中心（圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/771025/ju-guang-deng-arata-isozaki-ji-qi-xin?ad_source=search&ad_medium=search_result_all）

6 不同隨機因子分形滲流研究（圖片來源：來自參考文獻[9]:303）

7 KAPSARC總平面

8 KAPSARC鳥瞰

9KAPSARC室內(nèi)（7-9圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/882427/a-bu-du-la-guo-wang-shi-you-yan-fazhong-xin-zaha-hadid-architects?ad_source=search&ad_medium=search_result_all）

滲流現(xiàn)象在自然界中廣泛存在（圖4），它具備分形的基本特征，如自相似性、尺度層級等，除此之外，還有自身的一些特點：（1）滲流具有自然生成性，作為一種自然現(xiàn)象，它具有自發(fā)性和不確定性特點；（2）滲流圖形有明顯的流動感，這是其力學性能的形式化體現(xiàn)；（3）流體在孔隙介質(zhì)中流動時，由于液體粘滯性的作用必然伴隨著能量損失，動勢上往往帶有一種減弱的趨勢，會形成一種漸變的狀態(tài)；（4）復雜性，滲流往往不是由單一物質(zhì)形成的，需要流體和介質(zhì)的共同參與，往往是多種物質(zhì)相互滲透；（5）根據(jù)流體的種類滲流又可分為單相滲流、兩相滲流和多相滲流，且具有明顯的相界面。

對流體的研究也進入到建筑設(shè)計領(lǐng)域，著名建筑師格雷格·林恩（Greg Lynn）早在上世紀末就提出了“流體建筑”3），建筑大師磯崎新(Arata Isozaki)則根據(jù)流體力學原理創(chuàng)造了“流體結(jié)構(gòu)”，并在建筑創(chuàng)作中得到運用（圖5）。

1.3 分形滲流理論的提出

分形理論是現(xiàn)代數(shù)學的一個新的分支，滲流理論是現(xiàn)代力學的一個重要分支。曼德布羅特早在1970 年代研究分形理論時就提出了分形滲流理論，并建立了分形滲流模型探討隨機分形中滲流發(fā)生的問題[8]。德國學者海因茨·奧托·佩特根（Heinz Otto Peitgen） 是資深數(shù)學教授，長期進行分形研究，在其著作《混沌與分形：科學的新疆界》中，詳細分析了在規(guī)則分形中加入不同的隨機因子引起的滲流現(xiàn)象[9]（圖6），進一步豐富和發(fā)展了分形滲流理論。

分形滲流是一種兼具滲流特征的可量化的隨機分形，它綜合了分形和滲流的特點，如自相似性、尺度層級、分維、流動性等。對分形滲流理論的研究，既回避了規(guī)則分形的機械性和隨機分形的隨意性，同時又使得滲流的自然生成特點具有一定的可控性。在建筑設(shè)計領(lǐng)域，體現(xiàn)分形滲流特點的建筑作品不斷出現(xiàn)，以國外建筑師作品居多，但多停留在實踐層面，缺少理論研究支撐。天津大學張華教授根據(jù)數(shù)學分形理論率先提出了建筑設(shè)計中的分形滲流理論，并運用分形滲流理論指導建筑創(chuàng)作，探索新的設(shè)計可能[10]。

2 分形滲流理論的建筑學意義

建筑可以理解為是一種幾何秩序的表達與應用?；跉W氏幾何的建筑設(shè)計有很多優(yōu)點，同時也有一些不足，比如形式雷同、單調(diào)乏味、漠視自然等。分形滲流理論具有確定性和隨機性的統(tǒng)一，可運用計算機技術(shù)進行量化分析，既符合迭代生成規(guī)律，還具有自然特點和流動性美學。運用到建筑設(shè)計中，建筑的空間和形式、建筑和環(huán)境以及建筑和人的關(guān)系，不再是一種線性邏輯的結(jié)果，建筑具有生成特點，符合有機秩序原則。和歐氏幾何體系下的建筑相比，分形滲流建筑追求一種多樣狀態(tài)，具有時代特性，這也是當今科學發(fā)展的一種映射。分形滲流是對歐氏幾何的一種補充，有利于營造充滿生機的人造環(huán)境。著名建筑評論家查爾斯·詹克斯認為“與過度的簡單和‘極簡藝術(shù)’相比，‘復雜和矛盾’更受歡迎”[11]。

分形滲流理論對城市發(fā)展也具有指導意義。城市發(fā)展過程中當人為的干預力量較少時，城市會出現(xiàn)一種自發(fā)生長狀態(tài)，這種現(xiàn)象在老城鎮(zhèn)中體現(xiàn)的較為明顯。當人為的干預力量較多時，往往會對城市發(fā)展進行理性的規(guī)劃，此時城市會呈現(xiàn)出一種相對嚴謹?shù)姆中螏缀螤顟B(tài)，但會缺少一些老城鎮(zhèn)中生動的具有人性的空間，城市的多樣性復雜性被忽略，這是現(xiàn)代城市面臨的一個問題。分形滲流思想具備科學理性和自然隨機性，可以合理指導現(xiàn)代城市的發(fā)展，這和當前的自組織城市研究有著某種內(nèi)在一致性。

3 建筑設(shè)計特征總結(jié)

分形滲流是一種可控的隨機分形，具備分形的自相似性和嵌套同構(gòu)特點等，而建筑中不同的空間組成部分、建筑與環(huán)境之間也存在著維度一致的嵌套相似關(guān)系[12]；分形滲流同時具有明顯的流動性特征，這符合當代的科技美學特點。分形滲流作為一種新的設(shè)計思維在建筑創(chuàng)作中得到了體現(xiàn)，有的是建筑師具有明確的分形滲流思想，有的是一種潛意識的創(chuàng)作構(gòu)思，不可否認的是，新的科學思維潛移默化中影響了建筑師群體。

3.1 建筑具有“分形元”和“相”兩個特點

10 教堂塔樓

11 花墻

12 教堂全景

“分形元”是分形滲流的一種基本組成單元。以阿卜杜拉國王石油研究中心（KAPSARC）為例，這是扎哈·哈迪德建筑事務所的一個代表作品，從總平面圖可以看出，多邊形的“細胞”作為基本的分形元，建筑體塊和建筑環(huán)境均由分形元組成（圖7）。建筑立面多是三角形和四邊形圖案，可以看成是分形元的變異，室內(nèi)仍然保留分形元的特征，形成內(nèi)外的一致性（圖8、9）。中國成都“獨角獸島”是扎哈·哈迪德建筑事務所在中國大陸的另一個重要設(shè)計作品，已經(jīng)開工建設(shè)。成都“獨角獸島”以橢圓為基本分形元，大小不一的“橢圓”靈活的聚集在一起，環(huán)境設(shè)計依然沿用“橢圓”（圖19、20）。于慶成美術(shù)館建筑表皮以不規(guī)則的龜裂碎片作為基本分形元，借助計算機編程技術(shù)，大小不一的龜裂碎片以一種細胞分裂狀態(tài)鋪滿墻面（圖14）。美國印地安那州華人社區(qū)教堂是參加國際競賽獲獎作品，其主要設(shè)計思想既是分形滲流理論。教堂塔樓由一系列十字架組成，十字架作為基本的分形元層層迭代生長，最終生成塔樓形態(tài)（圖10）。3D 打印技術(shù)的發(fā)展，使得該設(shè)計的實現(xiàn)具有較強的可行性。

“相”是分形滲流的另一個顯著特點。滲流力學中性質(zhì)相同的一類物質(zhì)稱為“相”，根據(jù)流體種類又可分為單相滲流、兩相滲流和多相滲流，在建筑中“相”指具有相同性質(zhì)的空間。天津大學孔宇航教授指出“在物理學中，將具有相同成分、相同物理性質(zhì)的均勻物質(zhì)稱為‘相’，在空間研究中，關(guān)于‘相’的轉(zhuǎn)譯可視為某種性質(zhì)類似的空間形態(tài)”[6]75。阿卜杜拉國王石油研究中心建筑和環(huán)境兩種“細胞”互相滲透，成都“獨角獸島”建筑的“橢圓”和環(huán)境的“橢圓”兩種“流體”體現(xiàn)出滲透咬合狀態(tài)，兩個設(shè)計圖底均以兩種“相”的形式呈對偶關(guān)系存在，形成了一種力的約束，兩相滲流特征明顯（圖7、19）。

13 陶片尺寸

14 于慶成美術(shù)館立面形態(tài)

15 鳥瞰（10-15圖片來源：天津大學建筑設(shè)計研究院張華教授工作室）

美國印地安那州華人社區(qū)教堂塔樓十字架由大到小，從模糊到清晰，形成一種流體在空隙介質(zhì)中的流動狀態(tài)，屬于單相滲流（圖10）。塔樓后面的白色花墻，運用分形擬態(tài)理論4）模擬綠色攀援植物從墻上生發(fā)出來，植物疏密、寬窄以一種漸變流動的方式逐漸向白色墻面過度，綠色和白色兩種紋飾呈糾纏轉(zhuǎn)換狀態(tài)，兩相滲流特征明顯（圖11、圖12）。

3.2 擺脫歐幾里得幾何的束縛，建筑由靜止到運動，追求一種流動性和不確定性

歐幾里得幾何描述的是一種簡化的、靜止的、機械的狀態(tài)，是對自然的一種高度抽象，以歐式幾何為基礎(chǔ)的建筑學，追求理性思維和嚴謹?shù)倪壿?，建筑關(guān)系明確精準，這一點在現(xiàn)代主義的機器美學中體現(xiàn)的最為明顯。但世界的真實狀態(tài)是復雜多變的，是一種非線性狀態(tài)。科學發(fā)展深刻改變了人們的認知，從理論和技術(shù)兩個層面對建筑學產(chǎn)生了影響，即非線性科學理論的興起和計算機輔助設(shè)計的蓬勃發(fā)展，分形滲流設(shè)計理論是非線性的一種幾何表現(xiàn)。

阿卜杜拉國王石油研究中心以多邊形細胞作為分形元，細胞的排列從建筑延續(xù)到環(huán)境，建筑體塊、屋頂、墻面、環(huán)境形成了一種連續(xù)的轉(zhuǎn)換流動模式。建筑與環(huán)境在“流動性”參與下融為一體，建筑的內(nèi)與外、主與次、人工與自然等，各種邊界一定程度上發(fā)生了弱化（圖7-9）。成都“獨角獸島”建筑和環(huán)境以橢圓為基本單位，大小不一的“橢圓”靈活的聚集在一起，建筑與環(huán)境界限進一步弱化，建筑的“橢圓”和環(huán)境的“橢圓”兩種“流體”互相滲透。在這里傳統(tǒng)線性設(shè)計所體現(xiàn)的永恒、靜止不見了，更多呈現(xiàn)的是流動和變化狀態(tài)（圖19、20）。

著名哲學家吉爾·德勒茲（Gilles Louis Réné Deleuze）認為引起運動的原因是差異的存在，如果差異消除將導致靜止，運動是活力、生機的體現(xiàn)，而靜止象征著衰退和沉寂[13]。成都獨角獸島大小不一的橢圓及不同的組合方式，對比效果明顯，運動特征較強，同時，這種對比也控制在一定范圍之內(nèi)，以一種漸變的方式進行。于慶成美術(shù)館7 個建筑體塊從左至右，飾面陶片尺寸呈一定比例的遞減關(guān)系，給人一種變化流動的狀態(tài)（圖13）。7 個建筑體塊從方正到扭曲變形，這種漸變關(guān)系也產(chǎn)生了一種動勢（圖14）。建筑外環(huán)境設(shè)計追求一種自然狀態(tài)，蜿蜒的道路像是河流的隨意流淌所形成（圖15）。美國印地安那州華人社區(qū)教堂塔樓，眾多十字架在“力”的作用下呈逐漸減弱狀，流動特征明顯（圖10）。

3.3 以人的比例作為尺度被打破，建筑具有多重尺度層級特點

建筑中以人的比例作為尺度已經(jīng)成為一種重要的建筑美學法則，比如現(xiàn)代主義的人體模數(shù)等，分形滲流理論在此基礎(chǔ)上擴展了尺度的內(nèi)涵，自相似性形成了多重尺度層級，這是對自然尺度的一種回應。非生命的自然結(jié)構(gòu)和生物有機體都是具有層級組織的復雜系統(tǒng)，這是大自然的規(guī)律。

尺度層級不是單純的模仿自然形態(tài)，準確的來說是探索自然形態(tài)背后的數(shù)學規(guī)律。歷史上知名的宗教建筑并沒有追求自然的形態(tài)，但是其結(jié)構(gòu)秩序依然讓人感覺舒適，這是因為其各要素之間相互協(xié)調(diào)達到視覺和結(jié)構(gòu)上的一致，具有自相似特點，符合自然尺度層級原理[14]（圖16）。

以阿卜杜拉國王石油研究中心為例，建筑由幾種不同大小的細胞群組成，每種細胞群形成一個尺度單元，每一個尺度單元嵌入到下一個較大體量的尺度單元里，大小不一的細胞群形成了不同的尺度層級。由于分形滲流中自相似關(guān)系的存在，建筑的細節(jié)和局部、局部和整體、整體和環(huán)境之間也存在一種嵌套自相似關(guān)系，使得建筑呈現(xiàn)出豐富的多重尺度狀態(tài)（圖17）。形體是空間的一種外化，建筑形式的多重尺度對應著空間的多層次性，有豐度的多樣性的空間更具有人文品質(zhì)（圖18）。

多重尺度層級構(gòu)成了豐富的建筑形態(tài)，混亂中卻有著內(nèi)在的秩序，這種秩序是“流體”中“力”的形式化表達。貢布里希（E.H.Gombrich）在《秩序感：裝飾藝術(shù)的心理學研究》中指出：“過于簡單的模式很難吸引注意力，而太過復雜的模式會使人們的感知系統(tǒng)超負荷，讓人不再關(guān)注它們，介于雜亂和單調(diào)之間的事物則會產(chǎn)生審美愉悅”[15]。

3.4 構(gòu)圖上模糊視覺中心

對稱、軸線關(guān)系是古典主義建筑慣用的手法，現(xiàn)代主義建筑也強調(diào)構(gòu)圖中心和主次關(guān)系,透視法以一點透視、兩點透視、三點透視等焦點透視為主。具有分形滲流特征的建筑以多視點取代傳統(tǒng)的透視關(guān)系，淡化視覺焦點，建筑不再是恒定不變的，而是具有偶然性和隨機性。建筑隨著人的移動產(chǎn)生不同的視覺效果，類似于中國傳統(tǒng)繪畫中的散點透視?？梢赃@樣理解，具有分形滲流特征的建筑往往沒有最佳視角，變換不同的觀賞角度都有可能出現(xiàn)較好的視覺效果，這一點和古典主義建筑、現(xiàn)代主義建筑有明顯的不同。

與歐氏幾何一維的線、二維的面、三維的立體相比，分形滲流維數(shù)呈分數(shù)狀態(tài)。分數(shù)維是建筑在尺度層級關(guān)系上表現(xiàn)出來的規(guī)律，反映了分形滲流形態(tài)在空間中的擴張趨勢，它是對建筑復雜性的一個量度，可通過測算方法得到。和歐氏幾何建筑的整數(shù)維度不同，分形滲流建筑體現(xiàn)的是一種分數(shù)維度下的空間效果，這也是其視覺中心模糊背后的數(shù)學原理。

3.5 建筑具有多元化的異質(zhì)空間

建筑不再以功能與形式的簡單融合為標準，努力營造一種兼具物理意義和感知意義的多元化異質(zhì)空間，把人的主觀體驗和建筑空間品質(zhì)結(jié)合起來，激發(fā)人們的感官參與性[16]，這是現(xiàn)代建筑多元發(fā)展的一種趨勢。古典主義和現(xiàn)代主義建筑奉行理性主義設(shè)計原則，注重建筑的物質(zhì)功能，對人的心理、情感因素考慮的較少。一個舒適的精神環(huán)境對使用者來講是十分重要的，建筑的精神功能越來越受到重視。一如成都“獨角獸島”，大小不一的“橢圓”靈活且有秩序的布置，滿足物質(zhì)功能的同時營造了豐富多樣的空間形態(tài)，建筑與環(huán)境兩種“相”呈奇妙的圖底反轉(zhuǎn)關(guān)系，具有較強的藝術(shù)趣味，整體呈現(xiàn)出濃郁的物理和情感之美（圖19、20）。追求物質(zhì)功能和精神功能的統(tǒng)一，是分形滲流建筑的一個重要特點。

16印度神廟尺度層級（圖片來源： Rian I M , Park J H ,Ahn H U , et al.Fractal geometry as the synthesis of Hindu cosmology in Kandariya Mahadev temple, Khajuraho[J].Building & Environment, 2007, 42(12):4093-4107.）

17KAPSARC模型

18KAPSARC內(nèi)部空間（17.18圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/882427/a-bu-du-la-guo-wang-shi-you-yanfa-zhong-xin-zaha-hadid-architects?ad_source=search&ad_medium=search_result_all）

19成都獨角獸島總平面

20成都獨角獸島鳥瞰圖（19.20圖片來源：成都天府新區(qū)管委會提供）

21上海189弄購物中心（UNStudio，圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/874747/shang-hai-lane-189-xiang-muunstudio?ad_source=search&ad_medium=search_result_all）

22 紐約倫納德大街56號（Herzog & de Meuron，圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/871774/lun-na-de-dajie-56hao-he-er-zuo-ge-he-de-mei-long-shi-wu-suo?ad_name=article_cn_redirect=popup）

23卡爾加里中央圖書館（Sn?hetta，圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/905311/qia-er-jia-li-zhong-yang-tushu-guan-snohetta?ad_source=search&ad_medium=search_result_all#）

3.6 分形滲流是一種自然的語言

分形滲流具有分形的幾何學特征，又有流體力學的力學特性，它來自于自然，是一種自然的語言，具有分形滲流特征的建筑擁有和自然相似的尺度層級，易于與自然環(huán)境協(xié)調(diào)，也會對人們產(chǎn)生積極的潛意識作用，因為人類和自然有一種天生的情感聯(lián)系。有研究指出，由于進化的結(jié)果，大腦傾向于分形結(jié)構(gòu)，當被這些結(jié)構(gòu)包圍時感覺放松，原因是分形讓人想起了古老的自然棲息地，人類的大腦在進化過程中一些最初的生物反應仍然在起作用[17]。

3.7 建筑“生成論”思想

分形滲流理論強調(diào)動態(tài)的研究問題，關(guān)注建筑的生成過程，是一種建筑“生成論”思想。美國印地安那州華人社區(qū)教堂塔樓，以十字架為基本分形元，借助計算機編程技術(shù)通過一系列迭代，最終生成塔樓形狀。于慶成美術(shù)館建筑表皮以不規(guī)則的龜裂碎片作為基本分形元，在計算機輔助設(shè)計下以一種細胞分裂狀態(tài)迭代生成整個墻面。阿卜杜拉國王石油研究中心以多邊形的“細胞”作為基本的分形元，建筑體塊和建筑環(huán)境均由分形元形成，未來的擴建可以延續(xù)流動性，通過簡單的細胞分裂來實現(xiàn)，在保持原有風格不變的前提下，進一步完善研究中心使用功能，這是一種建筑有機生成狀態(tài)。

分形滲流理論借助迭代手法，從局部到整體，簡單生成了復雜。分形滲流具備有機生長的特點，一如樹木，大樹在生長出枝干時會本能的預留出空間，以便后來的分枝得到生長。

3.8 小結(jié)

非線性科學逐漸成為一種新的世界觀，它打破了歐式幾何的束縛，改變了當代建筑師的既有思維模式。著名建筑師屈米（Bernard Tschumi）認為大多數(shù)建筑實踐都在追求秩序，這種秩序是對世界秩序的一種反映[18]。分形作為非線性科學的重要組成部分，是自然秩序的一種表述，這成為了設(shè)計中新的靈感來源。滲流作為一種典型的隨機分形，也在設(shè)計中體現(xiàn)出來，建筑師開始有意識追求設(shè)計的不確定性和流動性，優(yōu)秀的建筑作品不斷出現(xiàn)（圖21-23）。

4 結(jié)語

分形滲流思想逐漸引起國內(nèi)建筑界的關(guān)注，近年來相關(guān)文章、專著等陸續(xù)出現(xiàn)。天津大學張華教授在《泰山之相——泰安文化大廈》《巴別塔——美國印地安那州華人社區(qū)教堂》兩篇文章中深入分析了分形滲流理論與建筑實踐的結(jié)合；華南理工大學冒亞龍教授的《基于分形理論的建筑設(shè)計研究》一書，比較全面的闡述了分形理論對建筑設(shè)計的指導意義；《滲流理論在當代建筑中的研究與應用》是一篇學位論文，作者雷丹敏在文中對建筑設(shè)計中的分形滲流特點進一步做了積極的探討。

新的科學觀引發(fā)了多元的價值觀，傳統(tǒng)建筑設(shè)計邊界愈發(fā)模糊，建筑的評價標準也更加多元。非線性設(shè)計思想勢必對傳統(tǒng)的線性設(shè)計形成一種沖擊，但非線性設(shè)計理論不是對以前設(shè)計理論的否定，它是對線性設(shè)計理論的完善和發(fā)展?！?/p>

注釋

1）非線性科學三大前沿理論是分形理論、混沌理論和孤子理論。

2）美國數(shù)學家、建筑理論家尼科斯·塞靈格勒斯（Nikos A.Salingaros）于1995年發(fā)表研究論文《一個物理學家眼里的建筑法則》（The Laws of Architecture From a Physicist's Perspective），文中運用分形理論研究建筑和城市。

3）流體建筑（Blobitecture）由美國著名建筑師格雷格·林恩于1995年發(fā)起，建筑使用數(shù)字軟件生成，建筑形態(tài)像變形蟲一樣柔軟多變，與復雜的自然形態(tài)相似。普利西.當代建筑新動向[M].電子工業(yè)出版社, 2013:94。

4）分形擬態(tài)，即研究大自然中的生物和非生物特點，利用分形理論分析他們的功能組織和形態(tài)生成規(guī)律，探討事物的自組織生長、力學形態(tài)、內(nèi)在的結(jié)構(gòu)關(guān)系等。見參考文獻[12]:70。