Открытия современной науки как причины возникновения нелинейной архитектуры

Архитектура двух последних десятилетий, ориентированная на новую, сверхмощную компьютерную технологию, продемонстрировала стремление к небывалому, по сути прорыву в области формообразования, на фоне которого переломы постмодернизма и деконструктивизма выглядели уже не столь революционно. Любая немыслимая прежде форма – криволинейная, органическая, техноорганическая – относительно легко просчитывается компьютером. Разнообразие и неповторимость элементов перестает быть препятствием для строительного производства, базирующегося на новых технологиях.

Отношения между современными компьютерными техниками и творчеством в сфере архитектуры становятся все более сложными и многообразными. Компьютерные техники создают новые эффекты, которые взаимодействуют напрямую или косвенно влияют на предмет творчества, кардинально меняя поведение архитектора и процесс создания произведения.

Осваивая новую технологию, современная культура постепенно интегрирует теорию нелинейной динамики, корни которой – в естествознании и философии постмодернизма (ее концептуальная модель синтезируется во встречном усилии обоих типов познания – естественнонаучного и гуманитарного). Сущность теории – описание нелинейных процессов, в которых реализуется феномен ветвления траекторий эволюции какой-либо системы.

Эти изменения связаны с тремя научными теориями, родившимися в 1960-е гг.:

• теорией сложности бельгийского физика Ильи Пригожина

• теорией катастроф, у истоков которой стоял французский математик-тополог Рене Том

• теорией хаоса, предложенной британским физиком-метеорологом Эдвардом Лоренцом.

Все 3 теории корреспондируются между собой, объединяя концептуальные и методологические основания новой науки, которая построена на парадигме нелинейности, в рамках которой развивается представление о мире как о множестве систем, каждая из которых живет по законам самоорганизации и переживает периоды стабильности и скачкообразных переходов в иное состояние.

Также на формирование новой архитектуры повлияло открытие новых «сложных» геометрий. Б. Мандельброт предложил в своих 3 книгах – «Фрактальные объекты: форма, случай и размерность» (1975), «Фракталы: форма, случай и размерность» (1977), «Фрактальная геометрия природы» (1977) – по сути, новую неевклидову геометрию природы. Новизна заключалась в отказе от требования гладкости. Фрактальная геометрия Мандельброта – это своего рода язык, на котором можно описывать сложные нерегулярные формы в мир природы.

Фрактал как математический объект – модель бесконечного становления. Графические модели фрактала бесконечно разнообразны. Понятие фрактала по Мандельброту – некое образование, главным свойством которого является самоподобие (инвариантность, неизменность при любых преобразованиях).

Направления и течения нелинейной архитектуры. Концепция «складки» Ж. Делеза и ее отражение в архитектуре. «Школа рыбы» Джеффри Кипниса, концепция «формы-движения» Грега Линна, криволинейные оболочки конца 1990-х гг.

Новое научное мышление стало духом новой архитектуры, которую стали называть космогенной, а также «лэндформной», иногда «киберпространственой» и «дигитальной». Архитектура предстала как система, выведенная из привычного состояния статики, ее внутренней структуре стал присущ динамизм. Хаотичность становится отправной позицией для ряда проектов.

Органическое направление в современной архитектуре сформировалось под воздействием научных открытий в биологии, которая выяснила, что органическое пространство-время имеет свою структуру и что эта структура фрактальна. Микробиолог Мэй Вэн Хо утверждает, что «естественная структура имеет больше измерений, чем привычные нам три». Примерами естественных фрактальных структур могут служить снежинки, облака, сложно изрезанная линия морского побережья. Здание библиотеки в Университете Жюсьи в Париже Рема Кулхааса.

В 1997 г. известный теоретик архитектуры Ч. Дженкс опубликовал книгу «Архитектура прыгающей Вселенной», в которой автор объясняет процессы, происходящие в архитектуре, связью с новым пониманием мироустройства. Наряду с его концепцией существуют более заостренные научные направления, связанные с идеей «складки»: концепция Питера Эйзенмана («складчатость как тип аффективного пространства, разрушающего визуальный конструкт пространства классического»), концепция Грега Линна («гладкость», «гибкость», «форма-движение», «поле»), концепция Джеффри Кипниса («школа рыбы», отсылающая к предыстории геометрии).

С применением компьютерных программ в области архитектурного проектирования постепенно выявились несколько главных направлений использования цифровых технологий в архитектуре:

1. Развитие новых техник непосредственно для оптимизации традиционного процесса проектирования.

2. Направление, связанное с нелинейными экспериментами, ориентированное на высокомощные компьютеры. Здесь набирает силу развитие техник искусственного интеллекта применительно к строительному процессу, согласованных с проектным творчеством. Продолжается исследование виртуальной реальности как новой сферы эстетического опыта в архитектуре.

3. Исследование новых принципов формообразования в архитектуре – нелинейное моделирование.

В 1990-е гг. был представлен первый эксперимент по формообразованию, использующему принципиально новое, нелинейное мышление, доступное компьютеру – нелинейная архитектура Питера Эйзенмана, Френка Гери, Дэниеля Либескинда, Грега Линна, ван Беркеля, Хекера, Макфарлана, Жакоб, Регетта и других пионеров эксперимента.

Нелинейная архитектура – определение условное, поскольку не является ни стилевым направлением, ни даже движением единомышленников, не связана единой философской, культурной или идеологической установкой. Нелинейность в архитектуре определена, прежде всего, особой техникой моделирования архитектурной формы.

Нелинейное компьютерное моделирование обращается не столько к привычной для архитектора геометрии, сколько к вычислительному мышлению, ориентированному на нелинейные процессы. Архитектор рождает идею формального замысла, он же создает нечто вроде сценария его возможного воплощения. Развитие своей формальной идеи он может доверить компьютеру. Вычислительная техника и программное обеспечение позволяют архитектору ввести в компьютер начальные параметры, систему корректировки и ограничений.

Дальнейший процесс моделирования развивается благодаря особому «механизму самоорганизации». Архитектор лишь наблюдает процесс эволюции первоначального замысла. Он может вмешиваться в этот процесс и влиять на него, но не с помощью привычной геометрической коррекции, а используя приемы информационного воздействия на определенные зоны преображающейся на его глазах модели, применяя различные корректирующие формулы нелинейного характера.

Первые нелинейные опыты 1990-х с использованием новой техники моделирования показали свободу архитектора в построении индивидуального языка. Особенно притягательными оказались криволинейные формы, наглядно демонстрирующие открывшуюся независимость архитектурной формы от евклидовой геометрии. Пионерами «криволинейности», «текучести», «каплеобразности» выступили Френк Гери, Грег Линн, Джеффри Кипнис. Наряду с языком криволинейных форм была представлена и жесткая рациональная форма – фрактальная геометрия кристаллов как частный случай нелинейной фрактальной геометрии.

Смысл нелинейных космогенных опытов архитектуры – приближение к природным явлениям, к «поведению» природных систем, порой парадоксальному и непредсказуемому.

Питер Эйзенман продемонстрировал возможности компьютерного моделирования в головокружительной геометрии беспорядочных сдвигов изначально заданных простых прямоугольных форм.

Проект Аронофф-центра в Цинциннати создан благодаря оригинальному использованию математического нелинейного процесса: соединение волнообразной в плане постройки (кривая, положенная в ее основу, описывалась нелинейными уравнениями) с коробчатой структурой, то есть наложение двух геометрий, строилась по принципу нелинейности, и благодаря нелинейной природе отношений между отдельными элементами ни один из вариантов наложения форм не был повторен.

Упрощенно схему моделирования этой постройки можно описать следующим образом. Первоначальным элементарным фигурам (прямоугольным боксам) были заданы различные режимы движения – повороты, наклоны, качение, вращение, растяжение, сжатие, сдвиги – с различной скоростью, в различных ритмах, но в пределах ограничивающих параметров. С помощью специальных алгоритмов всей этой сложной многокомпонентной системе был задан режим эволюционных изменений. Такой механизм самоорганизации системы всегда рассчитан и на неожиданные, случайные изменения, возникающие в сложном столкновении режимов поведения отдельных компонентов.

Техника моделирования позволила проследить множество неуловимых, независимых движений в их совокупности и выбрать окончательный вариант, наиболее подходящий для воплощения в реальности. Таким образом П. Эйзенман создал особый, неповторимый язык «кусковатых» форм, родственных беспорядочным напластованиям геодезических слоев земли, в основе которого – эстетика непостижимых энергий коловращения гигантских слоев земной коры.

Нелинейный опыт Дэниэла Либескинда – постройка Еврейского музея в Берлине и неосуществленный проект Музея Виктории и Альберта в Лондоне – продемонстрировал его привязанность к языку деконструктивизма. Создание музея было целиком доверено компьютеру. Не было привычного рисования и черчения, бумаги не было вообще. Вся документация трехмерной модели размещалась на дисках CD. В основу формирования конструкции и системы обшивки здания положены нелинейные процессы.

Френк Гери в проекте Музея Гуггенхайма в Бильбао (1993 – 1997) использовал и компьютерное моделирование, и ручное макетирование для взаимной корректировки замысла. Лишь конструктивное решение постройки он целиком доверил нелинейному процессу.

После первых опытов поднялась мощная волна по внедрению программ в область архитектурного творчества, программное обеспечение для архитектурного и инженерного проектирования развивается стремительно – от систем компьютерного черчения до программного инструментария высокой мощности, рассчитанного на объемное моделирование и представляющего широкий набор аналитических возможностей. Современные программы легко создают и модифицируют точнейшие цифровые модели для архитектурных идей и без труда оценивают возможности их производственного воплощения, позволяя не только проектировать, но и строить сооружения различных «диковинных» форм, развивающихся за чертой евклидовой геометрии – в форме солитона, фрактала, гиперкуба, ленты Мебиуса, торы и тороида.

К работам видных архитекторов добавляется ряд объектов:

Здание Будокан арх. Кийо Роккау (Токио, 1990 – 1993)

Здание Стоун-Хаус арх. Гюнтер Домениг (Австрия, 1985 – 1995)

Институт Пенроуза арх. Найгель Коатс (Токио, 1995)

«Дом-монстр» арх. Филипп Джонсон (Нью - Канаан, 1996).

О теории «складки»

Движение авангардной архитектурной мысли 1990-х связано с открытиями новой науки и освоением новой геометрии. О возможности реального (т.е. не только математического) существования неевклидовой геометрии мир узнал в конце 1970-х, когда французский физик Бенуа Мандельброт предложил в своих трех книгах - «Фрактальные объекты: форма, случай и размерность» (1975), «Фракталы: форма, случай и размерность» (1977), «Фрактальная геометрия природы» (1977) – по сути, новую неевклидову геометрию природы. Новизна заключалась в отказе от требования гладкости, заключенного в «Началах» Евклида. Таким образом, фрактальная геометрия Б. Мандельброта – это своего рода язык, на котором можно описывать сложные нерегулярные формы в мире природы.

3 понятия, связанные между собой:

• фрактал (модель бесконечного становления по принципу самоподобия)

• складка

• итерация (бесконечное повторение).

Первый значительный вклад в теории был сделан в 1993 г. Г. Линном, П. Эйзенманном, Д. Кипнисом с привлечением работы Ж. Делеза «Складка» (1988). А к 1995 – 1996 гг. концептуальное движение уже сопровождалось показом реализованных проектов (П. Эйзенман, Ф. Гери, Д. Либескинд, Э. Мираллес, Ц. Хекер, группы “FOA” и “ARM”).

«Становящаяся форма», «форма-движение», «складка» - эти архитектурные метафоры и понятийные структуры, развитые в концепциях П. Эйзенмана, Г. Линна и Д. Кипниса, соотносимые с парадигмой сложности и нелинейности.

«Складка», по Ж. Делезу, - поэтика разрыва. Разрывы возникают в игре мировых энергий, а «складка» застывает как след разрыва, прорыва энергий, возникающих при столкновении различных космических сил».

В архитектурной теории философская концепция «складки» преломляется метафорически. Статья Д. Кипниса «К новой архитектуре: концепция складывания» (1993). В жанре лэндформной архитектуры возникла постройка П. Эйзенмана для Университета в Цинциннати (Аронофф-центр).