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探析自然与设计的不解之缘
摘要:人类的生存发展需要设计和造物,但设计和造物一刻也离不开大自然的恩赐。她慷慨地为我们提供物质资源;人类为适应不同的自然环境创造了不同功能和形式的器物;自然规律又以“巧生”启发了人类的许多发明创造,因此, 自然与设计有着不解之缘。关键词：自然 设计
人类是大自然的产物,并依靠自然资源而生存。自然为不同地域的人类提供相同或截然不同的资源，人类造物活动才有了可能性 ；人为适应自然要创造不同功能和形式的器具、用品，人类造物活动才有了多样性，从这个角度，我们把自然称为“设计之母”。当然，如果没有人类的智慧，自然永远是自然，绝无可能成为人造物。正如明代科学家宋应星（1587-1666年）反用古语所取的书名——“天工开物”。中国科技史家潘吉星对此作了这样的分析 ：“‘天工开物’思想强调人与天（自然界）相协调，人工（人力）与天工（自然力）相配合，通过技术从自然界中开发出有用之物，这种思想还有个内涵是，自然界本来蕴藏着取之不尽，用之不竭的美好而有用之物，但
不会从天而降、轻易取得，而是‘巧生以待’，必借人力和人的技术通过水火这种自然力的作用，再用金属、木石工具从自然界开发出来，为人所用。”⑴然而, 自然的存在先于人类,如果没有自然的慷慨赐予, 人类的设计只能是无米之炊。
一、自然是设计的物质之源
自然界所生万物皆可为人类设计的物质基础，反过来说，没有自然界的金、木、水、土、空气，人类根本无法生存，又何谈设计和造物。但是,不同自然环境为人类提供的物质基础，有的相同，有的又很不相同。这对于设计的发生阶段有很大的影响。
人类最初利用的相同物质可以列举出石、木、动物的骨角、黏土以及水和火，所以世界上多数原始民族都有石器、木器、骨角器和陶器，并且先后发明了弓箭、独木舟，在原始社会的最后阶段又发明了铜器。它们在形制上虽有差别，但在器物的种类上却是相同的。
不同的自然环境会提供不同的物质资源，形成有差异的设计。如纺织品，埃及最早的纺织原料是野生亚麻，随着原始农业的发展，人们种植亚麻用于织布。从开罗博物馆所藏的一件紧身衣来看，埃及古王国时期的亚麻布衣料质地光滑细腻，幅宽达60英寸，细纱有几十米长⑵。美索不达米亚的苏美尔人“最早的纺织品原料是羊毛”⑶。中国最早的纺织原料除野生的葛和麻纤维以外，最引人注目的是天然蚕丝。传说黄帝妃嫘祖发明养蚕和缫丝，其后在相当长的时间里，只有中国出产丝织品。以上所说的亚麻、羊毛和丝这几种不同的纺织原料，都是不同自然生态条件下形成的异性。
二、自然是设计的“课题”之源
人类在不同地域会遭遇不同的生态环境，我们常说的海洋文化、大陆文化、大河文化等不同文化类型,也包含着不同的设计。这些设计所以不同，是因为当地居民要适应环境、利用环境，进而要改造环境，就会出现需要解决的问题。在不同的生态环境中，这些问题可能不同，因而解决的方式也有不同。如果我们把问题看成“课题”，那么解决问题的方案就是设计。从这个意义上，可以把自然生态看成设计课题的来源。
人类最初的设计往往以顺应自然环境的方式来解决问题和矛盾,这与当时的技术技能、实践经验和对自然的认识水平相关。如人类的居所直接联系着基本生存问题，这不仅关系着人身安全，也关系着如何便于获取和利用生活资源的问题。最初的人类居所由树上巢居转移到地面的天然山洞穴居。新石器时期，永久性居所迁到河湖附近的阶地，已无天然穴居的可能，于是出现竖穴或地穴式建筑，使用木骨泥墙和木柱支撑地面以上的顶盖。到晚期，则出现了夯土墙、石砌墙和土坯墙的地面建筑。这些建筑形式遍布于我国南北各地温带气候区。而东南沿海地区的临水干栏式建筑和北方黄土高原窑洞式建筑，则因适应自然环境形成了截然不同的形式。
干栏式建筑的“干栏”，是从少数民族语言转译而来的。我国新石器时期的河姆渡文化、良渚文化都发现有干栏式建筑的遗迹。⑷其中，河姆渡文化的遗存较为典型。"河姆渡文化盛行一种栽桩架板高于地面的干栏式建筑。在河姆渡遗址各文化层，都发现了与这种遗址有关的圆柱、方桩、板桩、梁、柱、木板等木构件，共达数千件。干栏式建筑是我国长江以南地区新石器时代以来重要建筑形式之一，目前以河姆渡发现为最早。"⑸
同类的建筑在欧洲也可以见到。如瑞士日内瓦湖边，1854年干旱的冬季，水面降到很低的程度，暴露了新石器和早期青铜时代建于湖淀木桩上的房屋的基础。“这种湖上居所类似今天在西里伯斯岛及其他地方所见到的方式。不但古代站台的木桩还保留着，而且在下面泥炭堆里还找到了大量的木器、骨器、石器、陶制器皿及装饰品、剩余的食物等等。甚至还发现有网罟和衣服的残片。”⑹
以上这些建筑，都需要大量木材，可以想见当时在这些遗址周围森林茂密，有理想的取材之地。北方黄土高原的情况就很不相同，在木材渐见稀少的情况下，在新石器时期晚期出现了窑洞式住所。我们都知道，窑洞建筑在黄土高原上，至今还在广泛使用。"迄今为止时代最早的窑洞式建筑发现于甘肃的宁县阳遗址，属仰韶文化晚期遗存。龙山时期窑洞式建筑则发现较多，主要见于甘肃东部、宁夏南部、内蒙古中南部、陕西和山西的黄土高原地区。这些窑洞式建筑基本分布在青藏高原以东、太行山以西、秦岭以北的黄河中上游第二级阶梯上。这里属温带半干旱气候区，海拔较高，地下水位普遍较深，黄土堆积也较丰厚（最厚可达200余米），且多梁峁、台塬，为窑洞式建筑出现并长期流行提供了自然环境基础。"⑺
根据考古学家分析，窑洞建筑在局部地区流行，与当地生态环境的变化有关。一是建筑和生活用燃料大量使用木材，使这一地区森林资源极度萎缩，又不像南方那样容易再生 ；二是约公元前3000 -前2000年的龙山期气温呈下降趋势，黄土高原地区气候向干凉发展。以上两方面因素使木材用量少而又冬暖夏凉的窑洞应运而生，在生态环境无法改善的情况下，这种建筑形式得以长期流传，至今已达数千年之久。
三、自然是设计的“巧思”之源
有一位学者在谈论天地造物与人类制作的关系时说 ："规律如河道，行船有顺逆。大自然总是采取‘顺流而下’的方式展示自然规律，而人类往往以‘逆流而上’的蓄势来运用同一条规律。……与滚滚波涛顺流而下的自然造物相比，人工制作不过是逆流而上的几叶小舟。”⑻
人类的设计虽然在窥探大自然的奥秘，并按自然规律来进行自己的创造，但往往不是先作出科学的总结，再进行实践的探索。早期的人类，只能凭经验直觉指导实践，符合自然规律的才能成功，违背自然规律的就会失败。在第一只独木舟下水之后几千年，古希腊物理学家阿基米德才提出关于浮力的定律 ；在人工取火几千年后，18世纪的俄国化学家罗蒙诺
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