《结构——万事万物为什么不会倒塌？》：探究万事万物的结构

自然和人类社会正常运作的背后，看不见的结构系统像一张精妙的网，承载着我们的日常。万事万物都有结构，都需要保证自己受到某种结构性力量而不至于损坏。那么今天为大家解读的书是作家J.E.戈登创作的《结构——万事万物为什么不会倒塌？》。

材料与结构密不可分，因为即便是在木材、钢铁、人的肌体这些材料的内部都有着复杂的结构，并承受着各种作用力。材料或结构若是要和某种力对抗，就必须依靠相反的作用力进行抵消。倘若结构上的作用力无法得到平衡或互相抵消，结构就会被破坏。

科学家们研究结构受到的作用力，诞生了弹性科学。1822年，法国物理学家奥古斯丁·柯西提出了“应力”和“应变”这两个概念，应力指的是要让物体发生形变的力度，而应变主要指的是物体能够被拉伸或压缩的长度。科学家们还用“刚度”一词来表达材料受力时抵抗弹性变形的能力，材料的刚度越强，就越稳定，形变就越小。

一切理论的发生往往都是为了实践开路，为了帮助我们设计出更为安全有效的结构和装置，并且借助对其原理的了解延缓结构的毁灭。然而，直到19世纪，大多数的工程师都借助抽象和数学去计算材料或结构所能承受的力。

科学研究发现，孔洞、裂缝、尖锐的边角会显著提高局部地区的应力，使物体受到的力更集中。在现实生活中，应力集中的现象数不胜数，当工程师尝试去运用材料的“延展性”来减少“断裂”的可能性。

张拉结构是一种只需要对抗拉力的结构，比如绳子、杆子、植物等等。在人造物中，船舶的帆索和景点的空中索道设计也是张拉结构。由于拉力而导致过分弯曲的形变会影响结构的整体性。设计师在处理张拉结构时，应当考虑到材料的刚度和强度，使其尽量减少延展或形变。

世界上最古老且最令人满意的承压结构便是砖石建筑物，砖石之间只承受压力。建筑的墙由砖石建成，层层叠叠只承受着重力，一般不会倒塌。唯一需要担心的是，建筑物不够笔直，会由于侧方的力倾斜倒塌。

现代拱桥下方的悬吊路面其实充当了“梁”的作用，它将拱的两端连接起来，用自身的拉伸力去对抗拱的推力，实现了力的平衡。同时，在拱与梁之间，钢缆和绳索起到了“桁架”的作用。“桁架”是一些较短的支撑物，常常交叉着支撑结构。梁和桁架便是作者介绍的承弯结构。

不管是自然界的生物，还是人造物，都有着复杂的结构。工程师在设计装置的时候需要考虑形状、重量、成本等多重因素，同时，作者指出，他们还应当考虑到设计本身的审美要求。设计师应当合理地运用工程技术，与审美相结合，创造出更多优秀的作品，优美的装置。