《如何在果凍上蓋城市?》:動用你意料之外的奇想和技術

《如何在果凍上蓋城市?》:動用你意料之外的奇想和技術
Photo Credit: Unsplash CC0
我們想讓你知道的是

讀了《如何在果凍上蓋城市?》,即使你還不想自己親自蓋房子,在參觀許多旅遊景點的古庴、教堂、寺廟、紀念碑、橋樑、摩天大樓時,也會對結構工程的垂範百世讚嘆不已!

文:Gene

我是在一個沒有颱風與地震的國家長大的。九二一大地震時,先是停電,然後劇烈搖晃,我當時腦袋只想著沒風扇吹是要怎麼繼續睡⋯⋯等全樓層的同學差不多都下樓避難了,我才慢吞吞地下樓。震央附近有不少建築嚴重受損,可是北部地區應該只有偷工減料的大樓倒下——堅固的建築除了為人們擋風遮雨,天災人禍時還應該要救人性命。

我剛來台灣念書時,很不敬地覺得台北根本就是鄉下小城市,因為印象中一國之都,應該要至少像新加坡和吉隆坡那樣高樓林立,當時台北最高的新光三越大樓,在馬來西亞甚至無法被稱作高樓。吉隆坡的國油雙塔(Petronas Twin Towers)曾是世界最高樓,近年至少還有兩個超越國油雙塔的超高摩天大樓案子(106交易塔及吉隆坡118);不過大馬國力其實外強中乾,建設完全無助改善天昏地暗的塞車和如同虛設的公共交通,真要成為先進國家應該是先把資源花在教育和研發,而非搶先蓋摩天大樓。

當然,拿東南亞國家和台北比並不公平,畢竟台灣位在地震帶,要蓋超高摩天大樓,成本及各種考量要比沒有地震的地區多許多。高達508公尺的台北101維持了五年多的世界第一高樓紀錄,2010年被超越後,不到十年的時間,現在是世界排名十二了。現在世界第一高樓是有828公尺高的哈里發塔(Burj Khalifa),位於阿拉伯聯合大公國杜拜。排名在台北101前的超高摩天大樓,絕大多數都是在亞洲,摩天大樓似乎成為超英趕美最快速的利器了。

台北101現在還是地震帶上的第一高樓,功勞來自大樓內擁有全球第二大、全球唯二開放給遊客觀賞的巨型阻尼器(另一為上海中心大廈)。台北101的調諧質塊阻尼器在地震時能夠減少晃動,不過最大的功能其實是因應高空強風及颱風吹拂造成的搖晃,如果沒有這樣的結構設計,台北101大概天天都是地震天吧,我有次還故意在颱風天上去看阻尼器搖晃,只是那次風不夠強到出現大幅搖晃。

人類或許就是生而有蓋出通天巴別塔的天性吧!要蓋出台北101,要用上大量的現代科技。我很少有時間看電視,如果有,我最愛看到電視節目之一,是國家地理頻道那些蓋超大建築的紀錄片,除了大就是美,看到科學家和工程師為了蓋出超大建築,用盡各種奇思妙想突破一個又一個物理條件和工程上的限制,真的再再體現出人類征服困難的決心和行動力!很多大型工程在過去被當作不可能,但是只要一旦能夠有所突破,就能夠再度被複製,我們能夠累積出的創新就愈來愈多!

自從我們人類有了文明之後,一再出現的工程突破,為我們蓋出摩天大樓打下深厚的基礎,讓現代的結構工程師有大量的知識可以運用。欣賞摩天大樓是許多遊客到大城市旅行的必排行程之一,可是如果要懂得背後的結構工程原理,對絕大多數人來說,恐怕還是太樸實無聊且枯燥了吧?

然而,出身印度的英國女性結構工程師羅瑪.艾葛拉瓦(Roma Agrawal),對她的工作實在太過宅⋯⋯哦不⋯⋯熱愛了,所以除了努力工作,還寫了生動活潑的《如何在果凍上蓋城市?:從工法、材料到歷史,由地底到空中,頂尖結構工程師帶你解開建物的構造奧祕,了解建築究竟是怎麼一回事》(Built: The Hidden Stories Behind our Structures)。她的生花妙筆讓我們見識到,原來結構工程可以這麼趣味橫生,讓人讀了就真想投果凍一票⋯⋯哦不⋯⋯在果凍上蓋布袋⋯⋯哦不⋯⋯城市。

羅瑪不是光寫不蓋的作家,她的作品從步道橋、雕塑品、火車站到摩天大樓都有,其中包括西歐最高建物——英國倫敦的夏德塔(The Shard)。她原本在大學學的是物理,後來投身結構工程的世界。《如何在果凍上蓋城市?》從第一頁到最後一頁,都充滿她的熱情,用不少歷史傳奇軼事和當代建築案例,熱切地帶我們穿越時空到世界各處一個又一個的工地現場,勾畫出當時工人施工時的場景,還有工程師們的心血結晶。

《如何在果凍上蓋城市?》從古代說起,帶我們還原歷史上的偉大時刻,也就是人類的各文明終於搞定五花八門的難題,懂得各種建材的性質以及力學上的道理,於是蓋出䇄立千年不倒的古代工程奇蹟。從夯土到磚塊到鋼筋混凝土和鋼骨結構,一路走來我們愈蓋愈高。人類從各種試錯的經驗中,就懂得玩水泥製作中部棕了,而且還極盡巧思地在砂漿中加入糯米粉來蓋萬里長城,羅馬人加了動物血來抗凍,泰姬瑪哈陵的甚至還有果汁和蛋白。

大型建築,無論古今中外,都要建立在穩固的基礎上。《如何在果凍上蓋城市?》提到一個很有趣的案例,是墨西哥市的首教大教堂(Catedral Metropolitana de la Asunción de María)。原來因為求神問卜後,阿茲特克人在神蹟顯現的湖泊中的小島蓋首都特諾奇蒂特蘭(Tenochtitlan),經過幾個世紀的發展,都是靠填湖造陸的,土壤和果凍差不多。當西班牙殖民者在那的金字塔神殿基礎上蓋了首都大教堂,再經過了幾個世紀,現在地基可說是東倒西歪,儘管西班牙人當時已經清楚所遭遇的難題並且用了當時最先進的技術試圖解決。羅瑪帶我們去看看現代結構工程師是怎麼為西班牙人善後的。

《如何在果凍上蓋城市?》讓我們見識到結構工程各種罕為人知的各種問題,其中不少並沒有摩天大樓那樣光鮮亮麗,還是藏汙納垢,可是沒了那些隱藏版工程,我們就無法過上體面的生活。她在日本旅行時對免治馬桶著迷,日本在江戶時代就有了良好的公共衛生系統,雖然不像我們現在沖個水就好。她也介紹了倫敦下水道的長達一千多英里的偉大排汙工程,如何讓泰晤士河不再像過去那樣汙濁惡臭不堪,儘管她剛入行時,連下水道的照片都不敢看上幾眼。

人類在工程上的試錯並非一味是喜劇收場的,有時候還是血的代價,例如《如何在果凍上蓋城市?》中就提到美國當時最頂尖的橋樑工程師卻設計出了悲劇;因為工法的不恰當,英國一個大樓公寓居然只是小小的瓦斯氣爆,就一連毀了好幾層樓。

在建造紐約的布魯克林大橋時,使用了當時最先進的巨大沉箱。可是當時還不知在加壓作業後,要逐漸減壓,否則氮氣會從血液中快速釋出成小氣泡,造成令人痛不欲生的潛水夫症。負責建造布魯克林大橋的工程師羅布林(Washington Roebling)就深受其害,後來靠他勇敢的妻子艾蜜莉(Emily Roebling)自學結構工程,憑著頑強的毅力完成布魯克林大橋的建造。只是這個感人肺腑的故事,因為女性的貢獻在那時往往容易被抹殺而鮮為人所知。

羅瑪在《如何在果凍上蓋城市?》提到不少個人經歷。橋樑對羅瑪來說也意義重大,因為她出道的第一件作品就是設計橋樑,和她的阿宅老公也是用電郵討論橋樑而萌生愛意的。她小時候在印度孟買長大,十幾歲時就對紐約的摩天大樓讚嘆不已;建築對她的意義重大,她的父親和叔叔工作的大樓遭遇到汽車炸彈的恐怖攻擊,還好他們在較高的樓層而沒有首當其衝,建築也沒因為爆炸而坍塌所以他們毫髮無損。

可是九一一襲擊事件,紐約世貿中心的南北雙子星大樓,就沒那麼幸運了。我當時在宿舍交誼廳看到電視上的畫面,不可置信地搞不清楚是新聞台搞得像電影台,還是電影台搞得像新聞台了。《如何在果凍上蓋城市?》娓娓道來,儘管紐約雙子星大樓在建造時就已將飛機撞擊列入考量,可是飛機燃油大量燃燒的高溫,還是讓鋼鐵軟化而無法承受重量,不幸地在兩小時內先後倒塌下來。從這個悲劇中,結構工程師也學到了不少教訓。

人類對建材和力學的探索迄今仍方興未艾,即使是大家熟知的建材如混凝土和玻璃,現在仍有各種創新,例如加了細菌有自我修復能力的混凝土、仿荷葉的奈米結構而有自我清潔能力的外牆漆等等,這些都是以生物為師的創新,就像《如何在果凍上蓋城市?》提到的英國工程從觀察船蛆蛤(一種以木頭為食的蛀蟲),獲得興建全世界第一條河底隧道的靈感;另外,從竹子和蜘蛛絲提供的靈感中,我們也在研發出新材料,加上奈米碳管和石墨烯等等提供的超強結構,未來建築的風貌將會千變萬化!

讀了《如何在果凍上蓋城市?》,即使你還不想自己親自蓋房子,在參觀許多旅遊景點的古庴、教堂、寺廟、紀念碑、橋樑、摩天大樓時,也會對結構工程的垂範百世讚嘆不已!

本文經Readmoo閱讀最前線授權刊登,原文發表於此

責任編輯:翁世航
核稿編輯:潘柏翰