Краткий анализ основ геометрий 44 страница
Между величинами ряда разница около 7−8 см, примерно такая же, как между кирпичом полной длины (30 см) и его «трехчетверкой» − 3/4 частью кирпича (23 см), обрубавшейся для перевязки швов и обычно помещаемой по углам.
Мы невольно задаемся вопросом: в чем причина, и какие внутренние силы побуждали зодчих на протяжении многих веков пользоваться одними и теми же величинами, строить части и детали сооружений в одних и тех же размерах?
Иногда по поводу методики размерения зданий высказывается уже упоминавшееся нами мнение о якобы изображении на земле схемы абстрактных геометрических фигур, последующем перенесении размеров с помощью циркульных дуг в каком-то закодированном порядке в третье измерение и получении таким путем размеров на фасадах и разрезах архитектуры. Предшествующий рассмотренный нами материал не подтверждает таких предположений.
Какова должна быть циркульная засечка, чтобы высоту восьмерика из с. Коломенского перенести в Новый Иерусалим?
Если функционируют постоянно употребимые величины, то не нужны дуги для их переноса.
Возникает иной вопрос: не в том дело, каким путем размеры попадали в третье измерение, по-видимому, не сложнее, чем в первое и второе, но почему столь устойчивыми они оказались в четвертом измерении − во времени? Какова причина длительного функционирования системы размеров? Если на протяжении многих веков она способствовала созданию прекрасных произведений древнерусской архитектуры, то в чем конкретно состояла эффективность ее воздействий?
|
|
Числовые системы пропорционирования
произведений архитектуры
Среди современных методов проектирования и пропорционирования зданий существует тенденция к применению определенных числовых систем, благодаря чему происходит упрощение процессов проектирования и достигаются большее единство и целостность решений. Вводятся различные «модули», стандартизируются сетки колонн (6 −12 − 24 − 36 м), производится упорядочение размеров балок, плит и т.д. Существуют специальные госты. В результате в структуре здания создаются четкие повторяющиеся ритмы, сокращается число типоразмеров элементов, упрощается строительство.
На протяжении многовековой истории древнерусской архитектуры мы встречаем однотипные габариты и размеры злементов, деталей, помещений. Была ли и ранее какая-либо модульная или какая-то иная система, которая благоприятствовала определенным качествам древнерусской архитектуры? Существование единой стройной системы пропорционирования представляется невероятным, но вопрос этот не подвергался всестороннему рассмотрению.
|
|
Б.А. Рыбаков систему древнерусских мер представил как единую целостную систему с определенными закономерностями и характерными особенностями.
Связывая систему древнерусских мер с потребностями архитектуры, Б.А. Рыбаков показал геометрический характер взаимозависимостей некоторых мерных величин. В частности, в них слагались соотношения сторон и диагоналей квадратов. Графически мерные величины могли изображаться системой вписанных один в другой квадратов.
Такая система мер позволяла объяснить для культовых зданий домонгольского периода некоторые разбивочные операции, построение прямых углов, нахождение ряда размеров в наиболее сложной подкупольной части сооружения и по основным его осям. На примере Успенской церкви Елецкого монастыря в Чернигове была показана такого рода разбивка.
Однако сооружения последующих периодов − XV − XVI вв. и, особенно, XVII в.− с их развитыми многообразными формами, с целыми каскадами пышных белокаменных деталей, с виртуозными, льющимися, подобно музыке, изгибами линий не могли, естественно, обслуживаться системой величин, привязанных к несложной схеме нескольких квадратов. Системам пропорционирования вообще свойственно отражение более общих закономерностей, и они не объясняются какой-либо схемой здания, тем более упрощенной.
|
|
В этот период, по-видимому, в мерах возникли новые или несколько изменились некоторые прежние отношения.
Различные системы, предназначенные для пропорционирования и ускорения архитектурного проектирования, создаются вплоть до настоящего времени; не было препятствий к их функционированию и в прошлом; некоторые из современных находят себе преемственные прообразы в прошлых, несмотря на кардинальные изменения, произошедшие в современной архитектуре. Укажем, например, на разработки выдающегося французского архитектора Корбюзье. Его система пропорционирования, так называемый «модулор» (в которой, кстати, также делаются попытки увязки с системой мер), при относительно небольшом составе величин способствует достижению в архитектуре эстетически совершенных пропорций, обеспечивает многовариантность компоновок и соразмерение получаемых габаритов с человеком. Величины системы разработаны на основе модели человека. Система Корбюзье обобщила некоторый опыт современной и прошлой западноевропейской архитектуры и архитектурной математики.
|
|
Однако следует начать с работы знаменитого итальянского математика Леонардо Пизанского (Фибоначчи). В XIII в. он опубликовал числовой ряд, вошедший впоследствии в различные системы пропорционирования.
Этот числовой ряд называется его именем и имеет следующий вид:
1−2−3−5−8−13−21−34−55−89−144−233−377 …
Каждый последующий член ряда равен сумме двух предыдущих:
1+2 = 3, 3 + 5 = 8, 8 +13 = 21...
А отношение двух соседних приближается к величине золотого сечения (Ф = 1,618...) особенно по мере увеличения порядковых номеров членов ряда:
5:3 = 1,666; 13 : 8 = 1,625; 34 : 21 = 1,619; 144 : 89 = 1,618...
Золотое сечение известно в архитектуре и изобразительном искусстве с античных времен (возможно, употреблялось и ранее). Наименование «золотое» принадлежит Леонардо да Винчи. Пропорции и отношения, построенные на золотом сечении, обладают исключительно высокими эстетическими качествами. Оно свойственно объектам живой природы − растениям, раковинам, различным живым организмам, включая самого человека.
Золотое сечение (его условное обозначение Ф) устанавливает наивысшую соразмерность между целым и частями. Возьмем отрезок и разделим его так, чтобы весь отрезок (а + b) относился к большей части (а), как большая часть (а) − к меньшей (b), т. е.
(a+b) ∕ а = а ∕ b.
Тогда найденное после решения квадратного уравнения отношение a ∕ b будет равно величине золотого сечения, выражаемого бесконечной дробью: а/b = Ф = 1,618034...
Соразмерность частей и целого − необходимое условие любого произведения искусства. Лучшие произведения архитектуры всех времен и народов всегда строились соразмерными во всех своих частях, использовали золотое сечение и производные от него функции.
Последовательное деление в золотом отношении может быть продолжено, можно получить ряд величин, подобно ряду чисел Фибоначчи, но, в отличие от него, помимо возрастания, еще и в убывающую сторону.
В восходящую сторону:
1 −1,618... −2,618... −4,236... − 6,854... −11,090...
В нисходящую сторону:
1 −0,618... −0,382... −0,236... − 0,146... −0,090...
Эти ряды называются золотыми геометрическими прогрессиями. Знаменателем прогрессии является величина золотого сечения (знаменателем называется число, на которое умножается предыдущий член для получения последующего). В возрастающей прогрессии − знаменатель 1,618...; в убывающей −1∕ 1,618 = 0,618…
3олотые прогрессии - единственные из всех геометрических прогрессий, где последующий член ряда может получаться так же, как и в ряду Фибоначчи, еще и сложением двух предыдущих членов (или вычитанием для убывающей). В отличие от чисел ряда Фибоначчи члены золотой геометрической прогрессии − бесконечные дроби (иногда исключением, как в данном случае, может быть лишь исходный =1).
Итак, несоизмеримые отрезки золотого сечения устанавливают наивысшую соразмерность частей и целого. В ряду Фибоначчи они возникают по мере удаления, когда отношения все более приближаются к золотому сечению.
Характерно и еще одно свойство, общее для рядов Фибоначчи и золотого сечения. Числам этих рядов свойственна многовариантная слагаемость с получением результирующего в их же системе:
3 + 5 = 8,
3 + 5 +13 = 21,
3 + 5 +13 + 34 = 55,
3 + 5 + 5 = 13; 3 + 5 + 5 + 8 = 21 и т. д.
Следует обратить особое внимание на эти комбинаторные свойства чисел ряда. Понимая под комбинаторной ветвь математики, исследующую комбинации и перестановки предметов, мы хотели бы подчеркнуть, что именно благодаря указанной взаимной соразмерности и сопоставимости величин ряда Фибоначчи обеспечивается возможность получения многообразных компоновок. Если размеры некоторого ограниченного количества элементов принять в величинах ряда Фибоначчи, то становится возможным образование из них более крупных габаритов и форм, взаимно соразмеренных и композиционно совместимых как между собой, так и в своих частях. Величины ряда Фибоначчи способствуют получению весьма интересных и многовариантных компоновочных решений.
Видимо, поэтому живая природа в своих построениях и компоновках часто прибегает к отношениям золотого сечения и величинам этих рядов.
Модулор Корбюзье как математическая система построен на двух рядах Фибоначчи (Корбюзье условно назвал их «линиями» − красной и голубой), взаимно соотносящихся между собой путем удвоения. Продолжая начатый пример, покажем схему комбинаторики модулора Корбюзье. Добавим еще ряд удвоенных величин с сохранением условных наименований рядов:
красная линия: 3−5−8−13−21−34−55...;
голубая линия: 4−6−10−16−26−42−68 ...
В каждом из рядов существует слагаемость величин, о которой говорилось выше, но, помимо нее, происходит еще и совместная слагаемость величин обоих рядов. Многочисленные варианты сложения можно разбить, например, на такие группы:
1) красные величины в сумме дают голубую: 3 + 5 + 13 + 21 = 42,
2) красные и голубые в сумме дают красную: 3 + 10 + 42 = 55,
3) красные и голубые в сумме дают голубую: 3 + 5 + 8 + 26 = 42,
4) красные и голубые, взятые по несколько раз, в сумме дают голубую:
2 х 5 + 2 х 16 = 42,
5) то же, но красную: 1 х 4 + 2 х 6 + 3 х 13 = 55 и т.д.
Этим далеко не исчерпываются возможные варианты. Количество величин в системе хотя и удвоилось, но комбинаторика возросла многократно как в абсолютном значении, так и в относительном (в расчете количества вариантов на 1 величину).
Небольшое количество величин позволило получать весьма много разнообразных компоновок.
Построив с использованием модулора всемирно известный дом в Марселе, Корбюзье писал: «Я дал задание проектировщикам мастерской составить номенклатуру всех использованных в здании размерных величин. Оказалось, что пятнадцати размерных величин было вполне достаточно. Всего пятнадцать!». Это весьма и весьма показательно. Правда, в названном количестве не учтены, видимо, суммарные, дробные и другие виды размеров; а лишь модулорные, но и они дают представление о высоких возможностях комбинирования с помощью системы «модулор».
Все величины модулора были увязаны с моделью человека. За исходные параметры модели Корбюзье принял рост, равный 6 футов = 183 cм, и размер в положении с поднятой рукой = 226 см. От исходных величин по математическим закономерностям чисел Фибоначчи Корбюзье вычислил все остальные и получил в сантиметрах:
красная линия: 16−27−43−70−113−183 ...
голубая линия: 20−33−53−86−140−226 ...
На рисунках, выполненных Корбюзье, показывалось, как эти величины согласуются с размерами и положениями тела человека. 3а создание системы «модулор» Корбюзье получил патент и всемирное признание.
Укажем на некоторые распространенные виды пропорций, которые строятся величинами модулора:
Ф = 1,618 ... 2/Ф = 1,236 ... Ф2/2 = 1,309 ... 2/Ф2 = 0,472 ...
Последнее отношение представляет собой одну из так называемых «функций Жолтовского».
И.В. Жолтовскому, выдающемуся зодчему современности, назначенному еще в первые годы Советской власти при В.И. Ленине главным архитектором Москвы, принадлежит научное обоснование и практическое внедрение в современную практику эстетически наиболее ценных и изысканных пропорций в архитектуре, производных от золотого сечения. Он выявил их, исследуя лучшие произведения античности и ренессанса, точно рассчитал и применял в современной архитектуре. В частности, И.В. Жолтовский при анализе пропорции Парфенона в отношениях между диаметром колонны и интерколумнием, между высотой антаблемента и фронтона указывает отношение, составляющее в числовом выражении 528 : 472. Чтобы получить малый отрезок, характеризующий это отношение, Жолтовский в убывающем ряде золотой геометрической прогрессии берет значение третьего порядка − 0,236, удваивает его и получает 0,472. Вычитание этой величины из единицы дает 0,528. Отношение 528 : 472 было названо «функцией Жолтовского».
Учитывая, что в древнерусской архитектуре встречается очень много отношений, как по функции Жолтовского, так и по отдельным ее составляющим, мы ввели в целях удобства изложения материала, следующие условные наименования, которыми ниже 6yдем пользоваться:
0,472 − первая составляющая функции Жолтовского, или сокращенно − первая функция Жолтовского с условным обозначением Fж1
0,528 − вторая составляющая функции Жолтовского, или сокращенно − вторая функция Жолтовского с условным обозначением Fж2.
0,528 : 0,472 = 1,118 ...− основная функция Жолтовского, или функция Жолтовского с условным обозначением Fж.
Корбюзье успешно использовал функции Жолтовского в своем марсельском доме. Перед началом строительства дома был заложен символический камень шириной 86 см и длиной 183 см. «Этот крупный камень, − писал Корбюзье, − действительно, обладает изяществом, и он послужил для прославления модулора...».
В соотношении размеров камня 86 : 183 = 0,472 ... мы узнаем первую функцию Жолтовского, благодаря чему и возникло изящество, о котором упомянул Корбюзье.
Размеры камня (86 и 183 см) брались по величинам модулора. Но в модулоре строились не все функции Жолтовского; получалась главным образом лишь первая (0,472); вторая − воспроизводилась сложным путем, и практически не возникала и основная функция. To же самое относится и к ряду других ценных в архитектурном отношении пропорций.
Таким образом, обладая в качестве системы пропорционирования многими полезными качествами, модулор все же не создал возможностей для построения полной гаммы лучших архитектурных пропорций.
Упомянем еще об одном весьма существенном недостатке модулора, пожалуй, принципиальном его недостатке. В своей основе система величин имеет одну модель человека. Только одного человека. Сразу же при разработке величин возникал вопрос, какого человека взять за образец, и, по-видимому, как само собой разумеющееся брался средний или выше среднего человек. В первом варианте модулора он был ростом 175см, а в положении с поднятой рукой имел размер 216 см. От этих исходных величин и были подсчитаны все остальные.
Обычно средний человек мыслится более характерным и эталонным. Ho последующие исследования в специальных областях, связанных с проектированием оборудования и помещений со строго регламентированными условиями пребывания в них людей, показали, что подобные положения являются неправильными.
«Создание машины в расчете на „среднего человека" является серьезной ошибкой. Если машина спроектирована на основании данных величин, соответствующих 50-му перцинтилю любой группы людей (т. е. средним значениям − А.П.), то ею смогут нормально управлять только 50%людей из этой группы. Например, 50% операторов более низкого роста будут не в состоянии дотянуться до органов управления. Следующая ошибка концепции „среднего человека" в том, что она игнорирует вариативность людей. Только у небольшого количества людей размеры могут быть средними во всех отношениях...». Далее в упомянутом труде следует вывод о необходимости проектирования не на среднего человека, а на определенный размерностный диапазон людей и дается методика такого проектирования. Действительно, женщины, например, всегда меньше ростом и, если все делать по высокому или среднему человеку, для них многое в интерьере жилого помещения, на кухне и т.д. окажется недосягаемым и неудобным.
По-видимому, Корбюзье именно в этом ощущал недостатки своей системы, когда неоднократно менял модели людей. 3а первым следовал второй вариант модулора, с моделью человека ростом 183 см и размером в положении с поднятой рукой − 226 см Были и еще варианты. Все они существовали независимо один от другого, но целостной системы, в которой присутствовал бы необходимый диапазон моделей людей, у него не получилось.
Древнерусский «всемер»
Рассмотрим более развитый вариант системы величин пропорционирования, дополнив двухрядную модулорную схему новыми рядами Фибоначчи:
48
24 40
12 20 32 52
6 10 16 26 42
3 5 8 13 21 34 55
1,5 2,5 4 6,5 10,5 17 27,5 44,5
0,75 1,25 2 3,25 5,25 8,5 13,75 22,25 36 58,25 и т.д. Все горизонтальные линии являются здесь, рядами Фибоначчи (в средней части − третий и четвертый снизу − знакомые нам ряды схемы модулора). Во вновь дополненных рядах, так же как и в прежних, сумма двух предыдущих членов равна последующему, а отношение двух соседних приближается к величине золотого сечения (тем больше, чем дальше от начала ряда). По вертикальным направлениям мы продолжили структуру удвоения величин (вверх) и половинных значений (вниз); поэтому отношение по вертикали составляют 1 : 2 : 4: 8 ... .
В этой схеме каждый из горизонтальных рядов обладает комбинаторикой одиночного ряда Фибоначчи; каждая пара рядов комбинаторикой модулора Корбюзье, а весь комплекс величин − еще более высокими комбинаторными свойствами. Взаимозависимости между величинами распространяются теперь на все их поле. Любую из величин можно получить множеством различных вариантов и комбинаций. Приводить все варианты мы, разумеется, не в состоянии, столь их мнoгo; покажем лишь на одном из примеров возможное получение одной и той же величины слагаемыми разных рядов:
3 + 52 = 55
10 + 13 + 32 = 55
4 + 5 + 13 + 16 + 17 =55
2 х 3 + 2 х 6,5 + 2 х 8 + 2 х 10 = 55
Таким образом, рассмотренная нами схема обладает несравнимо более высокими комбинаторными свойствами, чем две предыдущие. Это обстоятельство является чрезвычайно важным для пропорционирования в архитектуре − одним из наиглавнейших. Однообразие, многообразие и возможность выбора зодчим желаемого варианта компоновки зависят, в конечном счете, от количества вариантов и их эстетического богатства или скудности. Именно по этой причине модулор Корбюзье оказался значительным шагом вперед − по сравнению с одиночным рядом Фибоначчи − и получил всеобщее признание. Рассмотренная же схема являет собой такой же, если не еще больший, шаг вперед по сравнению с модулором. Эта схема отображает систему величин, функционировавших у нас на Руси еще за пять-шесть веков до Корбюзье, а может быть и ранее. Подобно модулору, она была связана также с системой мер и обладала многими замечательными свойствами. Как системе пропорционирования, мы дали ей условное наименование древнерусский «всемер», которое, по нашему мнению, должно отражать ее всеобъемлющий характер − функционирование в архитектуре и в обычных мерных операциях.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!