МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОТИВЫ В СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЕ

MATHEMATICAL MOTIVES IN MODERN ARCHITECTURE

Svetlana Vasilenko

student, Academy of Architecture and Arts, Southern Federal University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена математическим мотивам в современной архитектуре. В ней автор рассказывает и описывает основные пересечения между арифметическими вычислениями, алгоритмами и искусством 21 века.

ABSTRACT

The article is devoted to mathematical motives in modern architecture. In it, the author tells and describes the main intersections between arithmetic calculations, algorithms and the art of the 21st century.

Ключевые слова: архитектура, математика, проектирование, строительство, современность, алгоритмы.

Keywords: architecture, mathematics, design, construction, modernity, algorithms.

ВВЕДЕНИЕ

Наука представляется нам неотъемлемой частью нашей жизни. Все существование каких-либо организмов заключается в постоянном движении, если быть точнее, развитии. Искусство и наука были рождены вместе, с каждым веком эти две сферы эволюционировали рука об руку. Недаром в этом вопросе рассматривается такая дисциплина, как математика, ведь первоначальное значение данного слова от греческого «mathema» означает знание. Красота точной науки среди других сфер недосягаема, а красота является одним из связующих звеньев науки и искусства. Как говорил Фрэнсис Бэкон, английский философ и политический деятель: «В природе существует много такого, что не может быть ни достаточно глубоко понято, ни достаточно убедительно доказано, ни достаточно умело и надежно использовано на практике без помощи вмешательства математики». Что только доказывает значимость этой науки в сфере архитектуры. Ведь ни одно здание или объект невозможно создать без использования каких-либо расчетов, сами сооружения показывают то, как выглядит математика в материальном плане, это четкая и кропотливая работа, требующая полной концентрации на задании, без чего мы бы не получили того, что имеем: красивые пирамиды, скрывающие множество тайн, пизанскую башню, о которой ходит множество мифов и так далее. Выбор пал на тему «Математические мотивы в современной архитектуре» именно из-за взаимосвязи двух разных и интересных сфер.

МАТЕМАТИКА В ДРЕВНЕМ МИРЕ

Точная наука, как основа искусства. Рассмотрим начальный этап развития точной науки. Испокон веков все возглавляли математику царицей всех наук и не даром, ведь ее нематериальная сущность позволяла использовать накопившиеся знания в других обширных областях, таких как: физика, геодезия, строительство, химия и биология, да даже некоторые философы и художники подтверждали невероятную важность этого учения. Возьмем, например, великого художника-изобретателя Леонардо да Винчи, этот человек всячески в своем творчестве отсылался на различные закономерности, в том числе и на математические. То же (всеми известное) строение человека содержит в себе определенные алгоритмы, обратим внимание на витрувианского человека: с раздвинутыми руками тело идеально вписывается в квадрат, голова человека помещается в тело примерно 6 раз, предплечье и плечо одинаковой длины, а уровень локтя совпадает с окончанием ребер. В природе нет ничего хаотичного, все имеет определенный порядок, так же и в самой архитектуре. Интересен и тот факт, что историки считают автором данного творения не только Леонардо, но и итaльянского математика Лукой Пaчоли, с которым художник был в дружеских отношениях. Дело в том, что они вместе рaботали над трaктaтом «Божественнaя пропорция», где производились различные математические вычисления, после чего Дa Винчи и начал работу над этим рисунком.

Значимость математики в архитектуре. Строительство или же зодчество всегда было тесно связано с расчетами. Нельзя построить что-либо без использования математического анализа, чертежей и точных цифр. В древней Греции, например геометрия считалась одним из важных составляющих архитектуры. Один древнеримский теоретик зодчества Витрувий вывел интересную формулу, которая гласит: «Прочность – польза – красота». Роль математики в формировании «прочности» и «пользы» архитектуры всем прекрасно ясна, но третий критерий «красоты» тоже невозможно представить себе без математических понятий. Современный архитектор должен знать аналитическую геометрию и математический анализ, основы высшей алгебры и теории матриц, а также уметь владеть методами математического моделирования. Простые геометрические формы являются основополагающей в прочности сооружений, благодаря ним находилось множество решений некоторых вопросов, связанных с устойчивостью конструкции. Рассмотрим ситуацию с таким материалом, как камень: это прочный предмет, но недостаточно гибкий. Благодаря математике и физике архитекторы-строители смогли придумать метод, с помощью которого при использовании данного материала было возможно создать масштабное здание. С появлением арочно-сводчатой конструкции в архитектуру прямых линий и плоскостей, вошли окружности, круги, сферы и круговые цилиндры. Полусферический купол имеет Пантеон – храм всех Богов в Риме. Диаметр купола составляет 43м. Арочно-сводчатая конструкция позволяла древнеримским архитекторам возводить гигантские сооружения из камня. К ним относится знаменитый Колизей или амфитеатр Флавиев.

МАТЕМАТИКА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ПРОЕКТИРОВАНИИ

Важность математики. Строительная сфера на протяжении всего существования является одной из важных составляющих развития человечества, с этой деятельностью тесно связаны различные расчеты. Математика же применяется в зодчестве абсолютно каждый день. Профессиональный архитектор должен не только владеть навыками рисунка, живописи, скульптуры, но и не бояться точных дисциплин. Если архитектор не сможет просчитать конструкции проектируемого сооружения, то абстрактное и сложное здание невозможно будет реализовать, мечта так и останется мечтой на бумаге, эфемерно созданный объект никогда не приобретет материальность. В этом вопросе профессионалу помогают чертежи и масштабы. Они позволяют в будущем грамотно построить что-либо, не допустив несостыковок, ошибок в размерах и неустойчивости в конструкции. Проектировщик во время работы так же опирается на знания в сфере геодезии (наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений), физики, понимать сопротивление различных материалов и так далее, что, естественно, напрямую связано с математикой.

Математическое моделирование в архитектуре. Данный метод позволяет рассчитать сложные элементы в градостроительстве и строительстве, а также рассмотреть дальнейшее состояние сооружений во времени, создавая максимально приближенные к реальности ситуации, которые способны повлиять на архитектурный объект. Сюда можно отнести   динамическое программирование, нелинейное и линейное программирование, и так далее, что не позволяет в дальнейшем допустить ошибки при возведении зданий. Это и многое другое является важнейшей частью в инженерии и строительстве, ведь благодаря подобным дисциплинам профессионалы обеспечивают безопасность окружающих людей. Необходимо также помнить глaвный принцип математики: «Нельзя объять бесконечное, но можно досконально изучить строение материальных объектов, поведение процессов и явлений в малых областях».  Математика позволяет архитектуре расставить некоторые нюансы по полкам, организовать работу в целом, помогает создать и показать работу в 3д графике, чтобы заказчик понимал, как выглядит его будущее сооружение, вписать в другие каркасы, чтобы создать гармоничную композицию и тому подобное.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Архитектура является ведущей областью в жизни людей, без нее невозможно эстетически и практически организовать пространство. С помощью данного исследования была выявлена связь математики с современной архитектурой, благодаря ей возможно представить будущий объект, не возводя его сразу же, произвести особые расчеты и выявить некоторые закономерности. Математика очень эффективно решает любые строительные задачи, связанные не только с разметкой и обмером, но и геометрическими фигурами. Так же рассмотрены варианты использования точной науки в сфере строительства и показана особая важность математического моделирования в работе с конструкциями. Представлено множество примеров современной архитектуры от выдающихся профессионалов и вкратце рассказано про жизнь каждого из них.

Вокруг нас возводится уйма прекрасных зданий и не каждый мимо проходящий вдруг остановится, чтобы задуматься над тем, насколько же сложно спроектировать одно сооружение. Подобная работа над объектом походит на математический ансамбль, где множество дисциплин играют роль в столь большом механизме.

Список литературы:

1. А. В. Волошинов. Математика и искусство. М. 1992
2. Ю. В. Шевцова. История математики. М. 2010
3. Б.Л. Ван-дер-Варден. Пробуждающаяся наука. Математика Древнего Египта, Вавилона и Греции. М. 1959
4. А. А. Автайкина. Математика и архитектура. 2020 https://cyberleninka.ru/article/n/matematika-i-arhitektura
5. В. И. Морозова. Математика в архитектуре. 2014 https://nsportal.ru/npo-spo/kultura-i-iskusstvo/library/2014/10/03/matematika-v-arkhitekture
6. Витрувий. Десять книг об архитектуре.  М.1936
7. Клейн Ф. Лекции о развитии математики в XIX столетии. М. 1989
8. Заха Хадид: «творчество – это способ осмысления жизни». https://losko.ru/zaha-hadid-biography/
9. Жан Нувиль – жизнь и творчество. https://delovoy-kvartal.ru/zhan-nuvel-zhizn-i-tvorchestvo/
10. Проекты архитектурного бюро Studio Gang: экологичность, взаимосвязь, интеграция с природой. https://losko.ru/studio-gang/