Закономерности естественного формообразования
Красота – страшная сила. Если не знать, что это такое.
Архитектура есть польза, прочность, красота, считал архитектор Витрувий. Точно так же думал архитектор Альберти. И сегодня им никто не возражает. Но сегодня архитектор занимается не всей архитектурой. В архитектуре архитектор занимается в основном красотой. Польза – это область заказчика, прочность – дело конструктора. И хотя такое разделение кажется естественным, оно приводит к тому, что архитектор позволяет себе делать бесполезные и хрупкие красивости. Такое положение связано с тем, что он не знает, что значит красота.
Красота — синоним лепоты, а лепота есть полнота, т.е. совершенство. Применительно к архитектуре – совершенство прочности и пользы. Иначе говоря, красота – это следствие прочности и пользы, а не ещё одна составляющая архитектуры. В архитектуре красота есть польза и прочность. Бесполезность излишня, а непрочность разрушительна. Оправдание им – только красота, которая требует жертв. Но стоит ли она этих жертв?
Полезность определяется возможностями, предоставляемыми архитектурным объектом. Как таковая, полезность по своему происхождению искусственна. В свою очередь прочность в большой степени естественна, поскольку задаётся используемым материалом. В то же время полезность через размеры и числа (пропорции и ритмы) связана с прочностью.
Различение естественных и искусственных составляющих архитектурного формообразования имеет большое значение, но до сих пор оно почти не учитывалось, поскольку архитектура по определению – искусственная среда. В том числе и поэтому архитектурное творчество во многом оказывается интуитивным, т.е. неосознанным.
Все известное многообразие форм не только в архитектуре, но и вообще во Вселенной, легко сводится к двум группам. Первая — естественные формы, вторая — искусственные. Естественные формы образуются путем самостоятельного роста, искусственные — путем действия извне, путем возведения и композиции, т.е. сложения. Рост осуществляется по естественным законам, сложение — по искусственным нормам и правилам и так именуемым законам композиции. Отличительной особенностью естественных форм является их непрерывность. Искусственные формы, как правило, сборные, т.е. сложенные.
В последнее время в строительстве наметился уклон в сторону монолитных конструкций, поэтому возникает необходимость более глубокого разграничения естественных и искусственных форм. С другой стороны, сближение искусственных форм с естественными также требует более глубокого проникновения в тайны естественного формообразования .
До сих пор формообразование в архитектуре рассматривалось как композиция, т.е. сложение архитектурной формы из готовых естественных или искусственных (архитектурных) форм, в том числе конструкций, деталей и элементов. При этом естественные формы включались в искусственную композицию только формально, по своим внешним данным. Точно так же вписывались в естественную среду искусственные объекты. Исключение составляют так именуемые бионические архитектурные объекты, поскольку в этих объектах бионические формы повторяют формы естественные.
Для сближения искусственного формообразования с естественным ради использования преимуществ последнего необходимо рассматривать естественное формообразование как процесс, представляющий собой не только и не столько сочетание конечных результатов или готовых форм, сколько начало, золотую середину, золотое сечение и уж затем и исходя из этого — конец.
Первый шаг в этом направлении осуществил западногерманский архитектор Фрай Отто. Одно время он занимался проектированием надувных сооружений. И у него не было особых трудностей с ними до тех пор, пока эти сооружения были простыми шарами или цилиндрами. Но когда возникала необходимость строить сложные надувные сооружения, состоящие из объёмов разных форм и размеров, Фрай Отто начинал теряться в догадках, как их проектировать и рассчитывать. Он не знал, из каких материалов надо делать разные оболочки, из одного и того же, или из разных, какое давление должно быть внутри сочетаемых оболочек, одинаковое или разное, как стыковать разные оболочки и т.д. В конце концов Фрай Отто обратил своё внимание на мыльную пену, которая как раз и представляет собой надувное сооружение, состоящее из множества различных объёмов. Исследовав её с разных сторон, он заметил, что мыльные пузыри сочетаются между собой не произвольно, а со строгим соблюдением одного и того же закона. Этот закон – угол между стыкующимися оболочками. Он всегда равен 120 градусам. Не 90 градусов, как в традиционной архитектуре, а 120. Второе открытие Фрая Отто – это как бы следствие первого. Чтобы выдержать угол в 120 градусов, сочетающиеся пузыри одинакового диаметра образуют между собой плоскую перегородку. Если пузыри разного диаметра, то перегородка между ними выпуклая, причём выпуклость направлена в сторону большего пузыря. Третье открытие Фрая Отто тоже является как бы следствием первого. Его суть состоит в следующем. Чтобы соблюсти угол в 120 градусов между оболочкам, два шара стыкуются друг с другом поверхностью, три шара стыкуются по линии, четыре шара – в одной точке. Этих трёх открытий оказалось вполне достаточно для решения тех задач, которые стояли перед Фраем Отто, и дальше он не пошёл. Дальше пошёл автор этих строк, который поставил перед собой задачу определить разницу между естественным формообразование м и искусственным. Все составляющие решения этой задачи уже были в работе Фрая Отто. Но у него не было нужного метода решения.
Как представитель традиционной архитектуры, он мыслил и действовал чисто формально, т.е. поверхностно: вот угол в 120 градусов, и этому углу всё должно быть подчинено. А то, что этот угол сам производный, т.е. вторичен, для представителя архитектуры как искусства не важно. У неё ведь метод проб. И вкусов. Попробуем? Вкусно? Хорошо. Не вкусно? Жаль. Не то попробовали. Или не там. Попробуем ещё. Угол в 120 градусов оказался не очень вкусным. Но и не в нём ведь суть. Суть – в методе. А суть метода познания в том, чтобы всё рассматривать как живое, как растущее, развивающееся. И вот если рассматривать растущий пузырь, то окажется, что одинокий пузырь во все стороны растёт равномерно. И любое естественное образование, если оно не испытывает никаких воздействий ни извне, ни изнутри, растёт равномерно во все стороны, по своему виду приближаясь к шару.
У шара не три измерения, как в традиционной прямоугольной архитектуре, а два – радиус и длина окружности. Один шар – два измерения, два шара – два радиуса и две длины окружности, четыре измерения. Три шара – шесть измерений, а сто шаров – двести измерений. Но, как заметил Фрай Отто, два пузыря – это вовсе не два математических шара. Естественные пузыри слипаются друг с другом. И слипаются они не произвольно, а по закону сверхплотной упаковки. Слипающиеся пузыри образуют между собой известные из математики части форм: точки, линии, поверхности и объёмы. И здесь важно заметить, что точки, линии, поверхности и объёмы — это не самостоятельные и исходные формы, возникшие сами по себе, а формы искусственные, вторичные, т.е. возникшие в результате взаимодействия естественных форм, сотворённые этими формами. И из этих форм.
По сути, всё многообразие форм окружающего нас мира – это производные от шара. И человек в своём искусстве невольно вторит этому. Именно так лепится из снега снеговик, и именно так, из глиняных или пластилиновых шариков, ваяет ваятель свои изваяния. Но всё это до сих пор проходило мимо внимания учёных. Поэтому не удивительно, что до сих пор и не были сделаны два очень важных вывода на этот счёт. Эти выводы состоят в следующем.
Вывод первый. Шар – не идеальная форма, как считал Платон, а гениальная, т.е. рождающая. И совершенная. При этом самая простая: всего два измерения. Кроме того, шар – и самая устойчивая форма, и самая ёмкая. Все прочие формы – это искажённые шары. И чем больше отличается форма от шара, тем больше усилий было потрачено на её изготовление и тем ущербней она по сравнению с шаром. Вот, собственно, в этом — и вся эстетика формы, и вся её экономика.
На что намекала в средние века и во времена Перестройки длинноносая обувь мужчин и женщин? На состоятельность её владельцев. Они могли себе позволить такую расточительность . А так она не очень удобная. Особенно в толпе. То же самое относится к башенкам и башням на загородных домах новых русских богачей. Они могут себе их позволить. Но расточительность – не от большого ума. А расточительность в архитектуре – это уже глупость не столько заказчика, сколько архитектора. Совершенство ценится ничуть не меньше роскоши, но обходится значительно дешевле.
Вывод второй. Шар есть основа всех форм. Не случайно «шар» – от существительного «царь». Но все формы – это не только искажённые шары. Многие формы — это сочетания шаров. Каждый из нас состоит из множества шариков, именуемых клетками. И вот здесь важно обратить внимание на то, как состоялся каждый из нас из этих клеток.
В жизни каждого из нас всё началось с одного-единственного шарика, именуемого оплодотворённой яйцеклеткой. Эта яйцеклетка подросла и разделилась пополам. Образовалось два сросшихся шарика. И здесь вряд ли стоит говорить о том, что срослись они по закону сверхплотной упаковки. Затем два вновь образовавшихся не совсем уже шарика подросли и тоже разделились пополам. Но не распались, а тоже образовали сверхплотную упаковку. Дальше опять рост и опять деление, опять рост и опять деление. В числах это звучит так: раз-два, раз-два, раз-два. В конечном итоге из одного маленького шарика вырастает форма под названием человек. Рост этот в определённых местах прекращается, но, тем не менее, в целом естественная форма человека остаётся непрерывной, или как сказал бы современный строитель, монолитной. И все естественные формы без исключения именно такие, т.е. сросшиеся, не разборные.
Иное дело – искусственные формы. Они, как правило, сборно-разборные . И это – не достоинство искусственных форм, а их существенный недостаток. Ведь сборно-разборность предполагает предварительное или заводское изготовление, а предварительное изготовление предполагает наличие изготовителя, т.е. завода, и поставщика, т.е. транспорта. Но нас ведь не выращивает капуста и не приносит аист. Все мы строим себя сами, без упомянутых орудий и транспортных средств. Тем не менее, не обязательно, что бионические формы совершенней технических. Архитектурная бионика – это лишь приближение искусственной архитектуры к естеству путём изучения естественных образований и использования их достижений в архитектуре. До сих пор изучение естественных образований было и остаётся поверхностным, формальным, не по существу, потому что истинный метод познания до сих пор не применялся и не применяется. Основанием для такого утверждения является личный опыт автора, который с 1987 года и проектирует, и строит на основе описанных выше открытий, а также зарубежный опыт использования естественных форм в архитектуре.
Прямоугольные образования встречаются в Природе, но как исключения, а не как правило. Так, кристаллы поваренной соли – это правильные прямоугольные кубики. И атомы золота располагаются в узлах прямоугольной решётки. И всё. Таким образом, даже Природа особенно не увлекается прямоугольной системой ординат. Почему же человечество увлеклось ею?
Как ни странно это звучит, но виной тому – сборное строительство. Сборное строительство требует предварительного изготовления собираемых частей сооружения. А предварительное изготовление требует, чтобы эти части были одинаковыми, и сами по себе устойчивыми. Но особенно важно, чтобы они легко стыковались друг с другом. Всем этим условиям лучше всего отвечают прямолинейные и прямоугольные изделия. В том числе кубики, из которых строят дети, и кирпичи, из которых строят дяди. А также блоки, панели, доски, брусья, брёвна. Юрты, вигвамы, чумы тоже сборные, но круглые, потому что эта форма у них задаётся гибким ограждением – шкурами животных, войлоком или корой дерева. Таким образом, переход от сборного строительства к монолитному должен увести от прямого угла и плоских ограждений и привести к криволинейным. Но пока не приводит. И тому есть веская причина.
Современные монолитные дома отливаются в опалубке, а форма опалубки определяет форму сооружения. Помимо этого, как писал А.С. Пушкин, привычка – деспот людей. В том числе — архитекторов. Современный архитектор не может спроектировать дом из шаров. Завершить дом шаром — это ещё куда ни шло, и даже задумать дом в виде шара, но из шаров?! Это неслыханно. И этому нигде не учат. Поэтому и не хватает на это у архитекторов воображения. Тем не менее, близкие к шарам формы и даже их сочетания уже появляются. Например, в конце 60-х – в начале 70-х годов во Франции на Лазурном Берегу финский архитектор венгерского происхождения Анти Ловаг построил дом для Пьера Кардена в виде сочетания шаров разного диаметра. В виде приплюснутого шара в 1976 году была построена заправочная станция возле города Лоо в Краснодарском крае. А в США есть целый Институт Монолитных куполов (Monolitik Dome Institute), который проектирует и возводит полусферические сооружения разных размеров и назначения с помощью надувной опалубки. В Италии есть фирма «Бини-Шел», которая тоже строит полусферические здания на надувной опалубке. От формы этих зданий, а также от имени основателя — и название фирмы. Бини – это фамилия основателя, а Шел – это ракушка по-английски. Помимо этого и в США, и в Западной Европе есть архитекторы, которые проектируют и строят необычные криволинейные здания и с помощью надувной опалубки, и без неё. Во Франции в городе Анже, недалеко от Канн, построен целый микрорайон под названием «Гроты» на 720 квартир, среди которых нет и двух похожих. И в Женеве, Швейцария, архитектор Карл Хунцикер построил микрорайон подобным образом. И теперь уже пора сказать об этом образе.
По сути бурное строительство криволинейных, назовём их так, домов возникло благодаря появлению подходящей строительной технологии. Криволинейные дома строились и до появления этой технологии, но это были единичные и уникальные примеры, потому что привычные строительные технологии предназначены для строительства прямоугольных зданий, и их применение не по назначению всегда связано с дополнительными затратами. Новая же технология позволяет удешевлять строительство.
Новая технология называется безопалубочным монолитным строительством. Автор был первым из отечественных учёных, кто исследовал этот вид строительства и описал его в научном отчёте, а также в газете «Архитектура» (Приложение к «Строительной газете»), за что получил диплом Союза Архитекторов РФ за 1985 год. В основе безопалубочного строительства лежит торкретирование, т.е. пневмобетонирование или набрызг бетона с помощью сжатого воздуха. Эта технология в машиностроении известна как напыление, но там она применяется в основном как вспомогательная технология для ремонта и отделки изделий. И лишь в строительстве её применяют как конструктивную, т.е. для строительства.
Отличительной особенностью существующего опыта безопалубочного строительства является произвол архитекторов, именуемый индивидуальным подходом. Чаще всего архитекторы вторят природным формам. Например, во Франции есть жилой дом в виде рыбины, а в Австралии – музей в виде муфлона. Один из жилых домов в США как бы собран из частей осьминога. Но эти повторы видны далёко не всегда. В той же Франции построен жилой дом, который в плане изображает мышь. План другого дома – это рисунок камбалы, третий дом в плане – это мотылёк, а четвёртый в плане — и вовсе голова гладиатора в шлеме. Но на фасаде это никак не отражается. Упомянутый выше дом в виде мыши снаружи выглядит как обжитые изнутри скалы в центральной Турции, в Каппадокии. То есть в общем эти дома скорее бесформенные, чем изящные. Отсюда – и название микрорайона в Анже — «Гроты», т.е. жилые пещеры.
В Центра Помпиду в Париже построили ресторан, помещения которого имеют вид внутренностей человека: зал в виде желудка, кухня в виде печени, туалет в виде почки. Причём и раскрашены эти помещения в соответствующие цвета.
Все эти примеры указывают на то, что строительная наука до этого вида строительства ещё не дошла. Этот вид строительства воспринимается и проектировщиками , и строителями, и потребителями как экзотика, и существенного влияния на строительную деятельность любой страны пока не оказывает. Однако технология безопалубочного строительства не стоит на месте, и в настоящее время этот вид бетонирования уже кое-где вытесняет обычный, в опалубке. Например, в обделке тоннелей. Применение ускорителей твердения бетона позволяет за один проход наносить слой бетона толщиной 20 см не только на стены, но и на потолок. Причём стопроцентную прочность такой бетон набирает не за 27 суток, как обычный, а за 36 часов.
Выводы: 1. Красота в архитектуре есть польза и прочность. Красота – это следствие, а не цель. 2. Всё богатство форм делится на две части: естественные образования и искусственные построения. Отличительная особенность естественных образований – это их нерасчленённость , связанная с их ростом из одной клетки или семени. Отличительная особенность искусственных образований – это их сборность, связанная с предварительным изготовлением их составляющих. 3. Исходная форма для формообразования – не точка, а шар. Точка – это конец не только предложения, но и формообразования . Все естественные и искусственные формы – это производные от шара. В одном случае это деформированный шар, в другом – сочетание шаров. Третий случай – это сочетание деформированных шаров. Этот случай мы имеем сегодня в архитектуре. 4. Главное в архитектуре – технология. Чтобы почувствовать это, надо перевести «архитектуру» на русский язык. Помимо этого надо ответить на вопрос, почему Природа почти не использует прямоугольную систему координат, а люди почти только её и используют.