1.2 形态的尺度
1.2.1 结构的尺度
对“形态”词源的考究中所获得的观念与结构的两义性也能够在形态尺度变换的差异中得到印证。
结构物体无法放大，无论是人类还是自然界都没有可能。仅把船桨、风帆、细针、铁棍等物品变得超级巨大，或是把船、宫殿、寺院等变得超级巨大都是不可能的。即便是自然也无法创造出超巨大的树木。这是由于树枝会由自重而折断的缘故。同样，人、马等动物的身高如果变得非常巨大的话，其骨架维持原来整体的正常功能也是不可能的。这是由于为了增加身高，除了使用比通常更为坚硬的材料，或是像怪物那样将骨架变大之外别无他法。与此相对，当把身体变小时，强度却不会以相同的比率降低，而会变得相对更强。比方说小型犬驮起与之大小相近的二、三条犬也不会有问题，但如果是马的话，即便是要驮起与其大小一样的一匹马都是不可能的。28
图1.4 Two New Sciences 封面
伽利略（Galileo Galilei）的这段关于结构物体大小的论述出自1638年出版的Two New Sciences（图1.4）一书。当中首次提到了结构材料与梁受弯强度，被认为是世界上首本关于材料力学的论著。伽利略开启的这扇结构理论研究的大门，聚焦在了结构物体强度与其形态大小的密切关系上。在其看来，形态中存在着与结构强度相关的大小“比例”关系。伽利略对形态与尺度的关注显然是同他的实证论科学方法有关，是以客观世界物质的观察作为前提的。换而言之，伽利略的形态是客观世界的具象形态，受到客观物质世界自然规律支配的形态。他所指出的是存在于形态中的“结构尺度”。
当代的结构设计中，在大容量、超高速计算机和各种各样软件的辅助下，复杂的结构系统解析也能够在瞬间解决，由此也使得我们结构设计者的日常设计业务变得极其高效。然而，无论是计算机还是软件，都不过是提供便利的道具而已，在这些道具中，对于以基本结构概念为基础的高度判断能力的期待，至少在现阶段可以说还是遥不可及的。
这种基本概念的其中之一就是“尺度”。
……
结构设计中尺度概念的必要性在于“在小物体中能够成立的结构，在大物体中并非就一定成立”。这一点是迄今四百年前伽利略以明确的形予以指出的。29
川口卫30这里所指的“四百年前伽利略以明确的形予以指出”的“结构尺度”正是Two New Sciences中物体大小与结构强度之间的“比例”（大小）关系。事实上，伽利略的“结构尺度”被后来归纳为“平方立方定律”（Square-Cube Law）：断面截面积是长度的平方，体积为其立方的比例。其更加简明的公式化描述为：
σ = μ ρ g（V / A）
其中，σ表示结构所受的应力值；ρ表示结构材料密度；g是重力加速度值；μ则是根据结构的形式、支撑方式、应力种类等所确定的系数；V表示结构物的体积 ；A表示结构物的截面积值。公式中的结构尺度是由（V/A）来确定的。比如结构物体仅仅在跨度方向放大3倍时，结构材料不变，则μ、ρ、g也都保持不变，当被放大结构物的应力值仍然维持被放大之前的大小，那么放大后的结构物体的情形，伽利略以动物的骨头给出了图式（图1.5）：粗细放大了9倍，截面积81倍，而体积更是达到了惊人的243倍。这意味着当小物体被放大之后，其断面呈平方级数放大，体积更是惊人地以立方级数膨胀，只有这样它才能获得如同原先小物体时所具备的力学性能。而当截面积与体积被极大地放大之后，物体原先的材料以及结构系统是否还能适用也必须重新作出判断。因此，“结构的尺度”是从根本上关系到物体形态的要因。
图1.5 伽利略动物骨头 示意图
1.2.2 观念的尺度
然而，在伽利略开启的科学观到来之前，支配形态的尺度并非源自客观物质世界，更多地源自人类的心智。柏拉图（Plato）在Timaeus（《蒂迈欧篇》31）中明确了作为“理念”（Ideen）的视觉形态几何学 ：造物主将“没有比率和尺度的状态”带入到“由形与数所组成形态”的宇宙。自然界的四种构成要素，或者原始的四种要素（火、空气、水、土）因为都是物体、都具有内部，因此都可以用面将其围合。32作为心智的“理念”，几何的永恒性挣脱了时间的束缚，又是视觉完形的“最简模式”的最好诠释，于是观念的几何形态成为主导之后对象化建筑形态的主要视角。柏拉图将基本几何学视作是永恒不变的“理念”的视觉化，也就意味着基本几何学具有不受客观世界变化影响的恒定性，以三角形、圆形、正方形等为代表的基本几何形无论放大或缩小都表现出不变的特质无疑就是“理念”完美的图式化身。它们只存在于人类自身的观念之中并且形态的大小只受观念支配，因此存在于这些形态之中的是“观念的尺度”。
图1.6 埃菲尔铁塔与自由女神像
19世纪末，古斯塔夫 ·埃菲尔（Gustave Eiffel）就将这一“矛盾的两分性”向世人展露无遗:埃菲尔铁塔是“结构的尺度”的形态，而自由女神像（图1.6）则显然是属于“观念的尺度”的。然而，真正将形态“矛盾的两分性”推向极致的是在20世纪的60年代。一方面得益于科学技术在经历了两次世界大战之后的飞速发展，一批结构建筑师如奈尔维、艾斯勒以及坎德拉33等将结构的形态赋予空间的表现获得了成功，开创了被称为“结构表现主义”的时代（图1.7）。一时间结构成为取代观念的形态主宰。另一方面则是以皮希勒34、霍莱茵35等人试图通过消解形态的物质属性来获得纯粹的“观念形态”。1967年在斯蒂芬中心画廊展出了皮希勒由电话亭改造而来的“防护帽”——一个可以遮蔽住身体头面部的视听觉终端装置（图1.8），通过一套自闭的影音系统向头部感觉器官灌输空间的意象。此外，在一系列被称作为“非建筑”（Non Building）、“不可视建筑”（Invisible Architecture）的作品之后，霍莱茵也提出了他的终极“胶囊”（Non Physical Environmental Control Kit，图1.9），试图通过药性使身体崩溃之后产生的幻觉来营造空间的假象。无论是“防护帽”还是“胶囊”，它们的共通性正如霍莱茵的宣言所阐释的那样——“谁都可以是建筑师，一切皆是建筑！”36。
图1.7a 罗马小体育宫 F.奈尔维 1957
图1.7b 阿尔罕希拉斯市场 E. 特罗哈 1934
图1.7c 奥赛阿诺餐厅 F. 坎德拉 1958
图1.8 “防护帽”
图1.9 “胶囊”
杰弗里・斯科特37将建筑物的大小分为三种“度量”：实际的大小“机械度量”，看上去的大小“视觉度量”，以及给人感觉上的大小“身体度量”38。显然，“机械度量”是“结构的尺度”，而后两者的“视觉度量”和“身体度量”无疑都是属于“观念的尺度”的。从主观的任意性与客观的规律性的两种不同尺度的存在可以看出形态中观念与结构的两义性。将形态以观念与结构进行二分化并非是非此即彼的简单化，而是试图从中揭示出促使形态形成的要因及其机制。也正因为形态中的观念与结构的重叠，相互影响，才使得形态具有多样性和丰富性。形态的观念与结构的两义性也表明了它是主观世界与客观世界的交汇，建立起人与客观世界之间相沟通和融合的媒介与途径。因此，如果说形态是最终结果的话，那么组成“形”的观念则是来自主观世界对结果设定的目标 ；而“态”的结构则是遵循客观规律从而实现结果的手段。