科学与艺术中的结构

    在本书收载的八篇论文中，对结构的观察贯穿始终。文章突出了多种学科中结构自身的渗透性、复杂性和多样性。作者自如地运用单一结构和复合结构。在一定程度上，这种运用可以被视为两者之间的一处游隙；缺少某种结构或架构的单一概念，很难把事情说清。然而，单一结构的连接导致了可能的无限多元化结构的出现。意义就在于此。

    

    桥梁与楼房、DNA与元素周期表、动物与植物、机器与电路、人与社会，思想与观念——我们不妨把这一切都理解为特定的结构。它们构成了世界，同样也构成了我们对世界的体验。然而，不论是有机物，还是无机物，不论是自然之物，还是人为之物，只有结构，才是更为缜密的概念。结构作为一个概念，发轫于西方哲学与科学的诞生期。如果丧失结构所具有的相关性，我们的处境兴许像路易斯卡.罗尔等下的海象。

前言 构化结构
生命的结构
结构的模式
空间中的人体：舞蹈中的结构
风景的结构
微观结构：矿物与宝石
工程结构：它们为什么失效？
冲突的结构
想像力的结构：心灵之眼在揭示黑暗

书摘
冶金学的实践一直致力于开发不同金属晶体的精密复合材料。这些合金晶体具有不同的成分、特性和结构。这种开发是为了使整个微结构具备所希望的诸如机械强度这样的综合特性。达到这一点是十分困难的。强度特性由三种不同的特性组成：弹性刚度、机械硬度和不脆化性。问题在于，特定材料同时具备三个特性中的两个并不困难，而三者同时兼备则是困难的。例如，纯铜具备合理的刚度并且不易脆化，但是其机械强度不够。橡胶具备一定机械硬度，这意味着它不具备可塑性但具备对脆化破裂的抗性，而它的弹性阻抗很低。耐火砖同时具备弹性、刚度和硬度，却极易脆化。
微结构的开发使克服这个难题成为可能。弹性刚度取决于单一原子级的特性。由于脆性取决于原子的急剧破裂，因此它还受到原子特性的支配。而像铝和铜这类软金属的硬度则取决于比原子等级稍大的微结构。选择一种具备高弹性刚度的低u/k率的基本材料是可能的。这样，它本身又具备可延性；于是使某些其他合金粒子在其中形成均匀分布，既可防止塑性变形又不致诱发脆化。这是现代工程合金材料的成功秘诀。这类合金用途广泛，涉及到飞机机身所用的铝合金和涡轮叶片制造中使用的镍基超合金以及多种合金钢。
目前，人们在努力开发新一代燃气轮机所用的材料，使其能够
在比燃气轮机更高的温度和压力环境中工作。现在的镍超合金已经达到了这个程度。新的发展追寻着两种不同的路线。首先，人们一直尝试使用以钽、铝和硅元素为基础的金属化合物。许多这类化合物具有超高温特性，而弱点是它们的脆性。现在许多工作都在现代电子理论和材料电脑辅助设计指导下进行。其目的是产生更令人满意的晶体结构和更低的弹性剪切率以及更好的微结构来克服脆性。
另一条发展路线更为重要。它准备接纳固有的脆性，从而使我们认识到避之不及的并非是脆性，而是通常源于脆性的易碎性。纤维合成提供了这样一种迂回路径。一捆脆性的纤维与同样脆性的胶粘合在一起。其关键就在于纤维与捆束之间的界面。经过适当的材料设计，一条要横向切断多股纤维的裂缝沿着界面被转移到一个无害的方向上去。造物主自己使用了相同的原则。例如，一根竹茎破尖刀割出一条切痕，折弯竹茎以试图让它从切痕处折断，但是它并没有发生折断。裂缝并没有扩张到纤维，材料的主干依然如故。
玻璃纤维就是我们所熟悉的这类新材料；它像窗玻璃一样具有脆性，然而却并不脆弱。因此没有必要回避脆性。在这方面，现在已
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