ТЕКТОНИКА АРХИТЕКТУРНЫХ И ПРИРОДНЫХ ФОРМ . Архи.всЁ

Архивная версия / archive version:

Проект «Архи всЁ» переехал на сайт www.cih.ru
This project was moved to the www.cih.ru

данная версия не обновляется и может быть недоступной через некоторое время

^{см. также: СНиПы | Архитектура | Модерн | Новости | Строительство}

Вы можете найти необходимую информацию на сайте cih.ru / You can find the necessary information on the cih.ru website:

index / архи.всё -> архи . бионика
ТЕКТОНИКА АРХИТЕКТУРНЫХ И ПРИРОДНЫХ ФОРМ

Процессы обмена энергии и сохранения равновесного состояния, происходящие в бионических системах, точнее всего описываются законами термодинамики. Процессы развития и изменения геометрии формы с позиций термодинамики очень важны для трансформируемых систем, в том числе и пневматических, без чего
также нельзя глубоко решать и вопросы тектоники.
Считается, что живая система в пределах своих адаптационных возможностей оптимальна по отношению к воздействиям на нее абионических факторов среды. Геометрическую же форму живого организма можно рассматривать как некоторое оптимальное решение (или оптимальный результат) из множества конкурирующих .
С позиций термодинамики геометрическая форма различных систем природы (не только живых) может быть представлена как пространственно-временное отображение адаптационных, массо-энергетических процессов, протекающих в этих системах. С другой стороны, геометрическую форму можно рассматривать как относительно самостоятельную — явление, названное в науке морфркинезом. Это понятие соотносимо и с архитектурой, в которой также закономерно исследование геометрии формы и ее преобразования в процессе как исторического, так и индивидуального развития.
Эволюционный морфокинез развивающихся физических и биологических систем — будь то галактика, цветок растения или нейрон — подчиняется единой закономерности, проявляющейся в последовательной смене морфокинетических фаз. Для качественного описания этих фаз вводится представление о компактной, нормальной и диффузной (иррегулярной, атектоничной, ненапряженной) формах системы,, а также об эмбриональной (начальной, зародышевой), ростовой, зрелой и атональной стадиях.
Наблюдая морфокинез биологических объектов природы в их индивидуальном развитии, можно заметить, что начальная фаза развития представлена всегда компактной формой, а конечная — компактной или диффузной (иррегулярной). Основные — спиральные или ветвящиеся геометрические формы этих объектов реализуются лишь в процессе развития (рис. 21).
Смену фазовых морфокинетических состояний очень удобно наблюдать у распускающихся цветков растений, первоначально имеющих компактную форму бутона, преобразующуюся затем в спиральную или другие формы цветов (трансформация, метаморфоз); увядающий цветок принимает более или менее компактную форму или распадается на отдельные лепестки, что отождествляется с диффузной формой морфокинетического состояния. Аналогичные морфокинетические состояния характерны и для жизненных циклов представителей животного мира (рис. 22, 23). Логично предположить, что морфокинез космологических систем идет в таком же направлении, т.е. от компактных сфероидальных форм относительно малых размеров к спиральным формам и на заключительной стадии — снова к компактным формам относительного большого размера, или к диффузным, рассеянным формам (заметим, что галактики — это тоже напряженная, тектоническая система) . На рис. 24, 25 представлены фото различных галактик, последовательность которых имитирует процесс формообразования одной галактики с классической точки зрения. Такая имитация противоречит морфоки-нетической эволюции систем природы. По-видимому, морфокинез космологических систем идет по пути фрагментации малых сфероидальных тел, характеризующихся в начальной фазе развития сверхвысокой плотностью вещества. После фрагментации этих тел наступает спиральная фаза развития — дальнейшее разуплотнение вещества. Заключительная стадия развития космологической системы — преобразование спиральной формы системы в сфероидальную или диффузную с малой плоскостью . вещества. Такая схема морфокинеза" космологических систем -в самих общих чертах согласуется с современной концепцией эволюции галактик, разработанной академиком В.А. Амбарцумя-ном и его школой.
Феноменологические процессы формообразования систем природы, закономерности их морфокинетического развития в онтогенезе удобно исследовать с помощью функций F(t)(площади поверхности системы) и У(?-)(объема системы), изменяющихся во времени. При совместном рассмотрении этих функций соотношение между ними описывается степенной функцией вида F=kv" (с** = 2/3; k — постоянная величина, характеризующая компактность формы) : чем компактнее форма, тем меньше значение k.
Коэффициенту k иногда придается смысл коэффициента формы тела, что не совсем правильно, так как существует бесконечное множество форм, для которых значения этого коэффициента будут одинаковы (рис. 26).
Известно, что наиболее упорядоченным и структурно организованным геометрическим телом является сфера: при заданном объеме она обладает наименьшей площадью поверхности по сравнению с другими телами такого же объема. В отношении теплообмена живых систем с окружающей средой форма сферы энергетически более выгодна, чем форма каких-либо других тел. Значение А для сферы, равное 4,834, — наименьшее из всех возможных. В качестве иллюстрации в таблице даны абсолютные и относительные значения этой величины для пяти правильных многогранников — плато-новых тел (рис. 27).
Геометрические характеристики сферы и правильных многогранников (где за единицу принята сфера)
ii — диаметр; a — длина ребра.
Изменение функции F (v) при постоянных назначениях k и ос = 2/3 соответствует при определенных условиях процессу подобного преобразования геометрических тел. Этот процесс удобно рассматривать, пользуясь графиком этой функции (рис. 28), который в логарифмических координатах имеет вид прямой линии, наклоненной к оси абсцисс под углом, тангенс которого равен 2/3.
Множество подобных преобразований самых различных геометрических тел относительно параметров F и V изображается на таком графике параллельными прямыми (на рис. 28 показаны графики функции пяти Платоновых тел), лежащими в верхней полуплоскости, ограниченной прямой линией графика F(V) алп сферы и осью ординат; чем больше какое-либо геометрическое тело по форме отличается от сферы, тем выше соответствующая прямая располагается над прямой для сферы. Изменение наклона прямой означает изменение формы тел при увеличении или уменьшении их размеров. Очевидно, что прямые, параллельные осям координат, означают какие-то экстремальные случаи изменения формы. Одной из моделей такой ситуации может служить капля бензина, падающая на поверхность воды. Можно допустить, что до падения и в процессе падения капля бензина (гидронапряженная система) имеет сферическую форму и постоянный объем. При соприкосновении с водной поверхностью она растекается и образует пленку, объем которой равен объему капли, а площадь поверхности на несколько порядков превосходит площадь поверхности сферы. Этот процесс изме- нения формы тела только за счет изменения площади его поверхности отображен на графике рис. 29 в виде прямой, параллельной оси ординат. В алгебраическом отношении такая ситуация соответствует непрерывному изменению коэффициента в уравнении F = k VK от наименьших до весьма высоких его значений. Интересен и другой экстремальный случай, когда площадь поверхности тела остается постоянной, а объем изменяется до определенной величины. Этому случаю на графике рис. 29 соответствует прямая, параллельная оси абсцисс; моделью здесь может служить футбольный мяч или любая надувная конструкция, раскрой поверхности которых неизменен (при изменяемости формы и объема) .
Рассмотренные примеры позволят сделать вывод о том, что на графике функции F(V) можно изучать поведение всевозможных геометрических тел, связанное с изменением из формы. При <х- < 2/3 преобладает тенденция изменения формы геометрических тел за счет изменения их объема; при эс > 2/3 — тенденция изменения формы за счет изменения площади поверхности. Иначе говоря, при ос ? 2/3 происходит активная перестройка формы тел. Подобное преобразование геометрической формы тел реализуется только при ос = 2/3. Исследования геометрических характеристик раковины моллюсков Donax, Mitilus edulus. Patella pontlca показали, что в процессе роста и развития моллюсков (исключая эмбриональную стадию, которая не изучалась) форма раковин изменяется, хотя и остается фено-типически постоянной. Для этих моллюсков показатели степени функции F (V) имеют значения меньше 2/3 (рис. 30); при этом, коэффициент k может принимать значения, сопоставимые с аналогичными значениями для икосаэдра (раковина моллюска Donax), додекаэдра (раковина моллюска Mitilus edulus) и тетраэдра (раковина моллюска Patella pontica). Этот факт является несколько неожиданным, так как указывает на существование в живой природе форм, очень близких по своим геометрическим характеристикам к наиболее упорядоченным и организованным геометрическим формам, и в то же время построенных по иному принципу.
В настоящем исследовании показано, что с феноменологических позиций описание процесса развития систем природы, стремящихся к устойчиво стационарному состоянию, соответствует термодинамической теореме Пригожина, согласно которой уровень продуцирования энтропии системы постоянно снижается и становится равным нулю в стационарной стадии.
В онтогенезе живых систем, к которым относятся и архитектурные системы, выделяются четыре стадии развития: эмбриональная (начальная, зародышевая), стадия роста, зрелая стадия и агональная (стадия гибели) . В математическом отношении развитие систем можно описать логистической или похожими на нее функциями. Параметрами этих функций могут быть площадь поверхности и объем системы, т.е. по состоянию параметров F (т) и V (г) можно судить о той или иной стадии развития системы (рис. 31, 32).

. страницы:

1	11	21
2	12	22
3	13
4	14
5	15
6	16
7	17
8	18
9	19
10	20

. содержание:

. архи.Лекции

. архи.проекты:

. архи.поиск: [keywords], [global]

. архи.другое:

. архи.дизайн:

, ссылайтесь...

Всё.