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摘 要：介绍了混沌的三个方面及适用的对象，即建筑设计的复杂性与混沌的内在随机性，建筑设计真实性与混沌的敏感性，建筑设计的规划设计与混沌的奇怪吸引子，针对每个要点探讨了对应用型建筑设计的影响。论述了分形中自相似和无标度性对建筑设计的影响。
关键词：混沌 应用型建筑设计 复杂性与内在随机性 真实性与敏感性 规划设计与奇怪吸引子 分形
一、引言
非线性科学中最大的两方面是混沌和分形，在现代的建筑设计这个领域，建筑设计的应用型离不开混沌和分形的支撑。混沌和分形会给应用型建筑设计带来怎样的影响呢？混沌理论与分形理论给应用型的建筑设计会带来什么样的影响呢？首先混沌理论研究是的非线性复杂的动力系统。经常提到的有关线性问题是可以用微分方程去解决。不常见的是非线性的，非线性与线性问题最重要的区别就是突变。比如，一个事物的断裂或者爆炸现象用线性方程是无法解释的，然而用非线性的方程去描述。非线性问题与线性问题的区别之二是反馈。反馈即秩序与混沌之间的一种形式的张力，刚好非线性方程解决这个难题，非线性方程本身具有自我重复性，具有迭代性质，这个性质可以对反馈进行描述。另外，分形的出现为建筑设计带来了新的契机，被一些建筑师自觉地把它应用到建筑设计中去，采用分形原理，产生了一批 “分形建筑”的作品。分形中的“尺度伸缩性”、“自相似性”、“无限性”，这些属性丰富建筑设计文化内涵。作为建筑设计的新看法，混沌和分形带来了重大的变化，促使建筑师去重新定位建筑设计的本质问题。但是有关混沌与分形在建筑设计中应用研究却寥寥无几，甚至在国内这个研究领域内无人问津。本文在整理研究国内外相关资料[1-8]的基础上，尝试从混沌和分形两方面内容出发，去论述了混沌与分形对建筑设计的影响。
二、建筑设计与混沌
人们现在已意识到建筑设计不能孤立地去研究，但是可以换个角度去思考，把建筑设计看做非线性的复杂系统去研究。将混沌的有关理论引入应用型建筑设计的尝试，具有非常关阔的探索空间。下面我将从混沌理论的三个方面探索对应用型建筑设计的影响。
1.建筑设计的复杂性与混沌的内在随机性。在应用型建筑设计方面，混沌理论在它的领域发挥了非常大的作用。相比建筑设计而言，城市设计所具有的复杂性与混沌的内在随机性似乎有着可以印证混沌对世界的描述，人们已认识到建筑作为复杂的非线性系统，不能再用线性的思维去思考，而应深入去思考建筑设计层次的复杂性。亚历山大和简·雅各布他们摒弃以前的思维方式，重新意识到建筑设计的内在复杂性，他们的研究主要切中建筑设计的复杂性与混沌理论中的内在随机性之间的联系。混沌的内在随机性呈现在建筑设计形态上的“无序”与“混乱”，然而这种“无序”与“混乱”用在欧几里德的几何空间里。建筑设计的复杂性因它自然就形成的这种内在的“有序”。
2.建筑设计真实性与混沌的敏感性。一座建筑的设计到它的建成是受它周围的环境、气候等等这些因素影响的，因此只有在它的精确计算上达到最小的失误，继而让建筑设计作为非线性科学的一种表现形式，让它与大自然相融合，让它达到诗一样的韵律：飘逸的悉尼歌剧院，豪放的艾菲尔铁塔，沉郁的帕提侬神庙，清远的徽派建筑。“蝴蝶效应”我们经常看到，这个现象告诉我们，若给一个极其的微小影响，则将会对系统产生非常巨大的影响。我们来看早期的建筑设计，它们的差距并不太大，早期的居所、工作场所、街巷等建这些筑设计，结构非常简单，而且它们的差异不大。后来的建筑设计由于各种不同的因素，尽管起初这些建筑设计是微不足道的，但是在人类的进步，建筑设计被放大，以及逐的步分化，从而导致了建筑设计的结果真实性及形式多样化。
3.建筑设计的规划设计与混沌的奇怪吸引子。混沌理论的内容是无序中存在有序，那么它的有序性主要表现在一个固定的吸引子，即系统在相空间是收敛于这个吸引子上，对混沌来说这意味着即便收集了比较多的信息，但是也无法作长期的预测。于是这个特性对于应用型建筑设计影响就在于，比如一个规划方案先前规划的地域比较广阔、时间的跨度也比较大，那么实施起来是不可能完整的，但是对于建筑实际的风格来说，它的确存在着一个奇怪吸引子。比如“大屋顶”和“欧陆风”现象，都可以被理解成这个效应--奇怪吸引子。“大屋顶”和“欧陆风”现象中吸引子是非良性的，若要人为地去消除它们却是徒劳的。但是我们能够做的是尽最大努力去发挥创造性，并且可以在风格上去寻找一些特点，强化更多的良性奇怪吸引子，采取这种方法只才能把非良性的奇怪吸引子弱化掉。
三、建筑设计与分形
建筑设计的分形特征主要表现在建筑布局的结构上和形态上的自相似，这种分形特征在中国传统的建筑设计中表现的最为突出。建筑设计并不是严整的数学分形，仅仅是从直观上来考察局部的和整形体的自相似性去分析建筑设计的。除了自相似这个性质外，我们可以看分形的另外一个非常重要的特征——“无标度性”，从这个角度上将建筑设计纳入广义的分形范畴，这个“无标度性”的特征是指对象复杂的程度和不规则性，它是不随观察比例变化而改变，也即说在任意比例上将局部放大，新的细节将会出现。
四、结语
非线性科学作为新兴的一门科学，非线性中的混沌理论告诉人们世界是随机的、混乱的，混乱也即是系统自身所固有的，从混沌理论中追求建筑设计整体的协调美与秩序的真谛变成了可能。非线性中的分形描述建筑设计的复杂性和不规则性，也揭示了这种复杂性得背后所包含的动力学机制，对处理建筑设计的整体与局部，提供了量化手段，生成复杂的和有韵律的工具，给建筑设计的创新提供了新的契机。
参考文献：
[1]郑建平，林苍山.混沌理论在建筑设计中的应用[J].福建建筑，2014（11）：022-0025.
[2]高伟.基于“非线性理论”的建筑创作观浅析[D].青岛：青岛理工大学，2008.
[3]杨杰.建筑学中的数学理性与数学美[D].昆明：昆明理工大学，2006.
[4]张庆华，杨峰，刘筱. 混沌理论对城市规划设计的启示[J].山西建筑，2010，36（24） ： 11-13.
[5]李世芬、赵远鹏. 空间维度的扩展—分形几何在建筑领域的应用[J].新建筑，2003，（2） ： 55-57.
[6]董轩.混沌理论在形态设计中的应用研究[J].大众文艺，2010，（13） ： 225-225.
[7]赵远鹏.分形几何在建筑中的应用[D].大连：大连理工大学，2003.
[8]龚晓文，王小凡.非线性理论在建筑设计中的应用[J].山西建筑，2007，33（36）：0023-0024.
作者简介：魏炎炎（1984—）女。民族：汉。湖北随州人。硕士，讲师，主要从事非线性动力学方向研究。
※基金項目：云南省教育厅科学研究基金项目 2016ZDX273.
关键词：混沌 应用型建筑设计 复杂性与内在随机性 真实性与敏感性 规划设计与奇怪吸引子 分形
一、引言
非线性科学中最大的两方面是混沌和分形，在现代的建筑设计这个领域，建筑设计的应用型离不开混沌和分形的支撑。混沌和分形会给应用型建筑设计带来怎样的影响呢？混沌理论与分形理论给应用型的建筑设计会带来什么样的影响呢？首先混沌理论研究是的非线性复杂的动力系统。经常提到的有关线性问题是可以用微分方程去解决。不常见的是非线性的，非线性与线性问题最重要的区别就是突变。比如，一个事物的断裂或者爆炸现象用线性方程是无法解释的，然而用非线性的方程去描述。非线性问题与线性问题的区别之二是反馈。反馈即秩序与混沌之间的一种形式的张力，刚好非线性方程解决这个难题，非线性方程本身具有自我重复性，具有迭代性质，这个性质可以对反馈进行描述。另外，分形的出现为建筑设计带来了新的契机，被一些建筑师自觉地把它应用到建筑设计中去，采用分形原理，产生了一批 “分形建筑”的作品。分形中的“尺度伸缩性”、“自相似性”、“无限性”，这些属性丰富建筑设计文化内涵。作为建筑设计的新看法，混沌和分形带来了重大的变化，促使建筑师去重新定位建筑设计的本质问题。但是有关混沌与分形在建筑设计中应用研究却寥寥无几，甚至在国内这个研究领域内无人问津。本文在整理研究国内外相关资料[1-8]的基础上，尝试从混沌和分形两方面内容出发，去论述了混沌与分形对建筑设计的影响。
二、建筑设计与混沌
人们现在已意识到建筑设计不能孤立地去研究，但是可以换个角度去思考，把建筑设计看做非线性的复杂系统去研究。将混沌的有关理论引入应用型建筑设计的尝试，具有非常关阔的探索空间。下面我将从混沌理论的三个方面探索对应用型建筑设计的影响。
1.建筑设计的复杂性与混沌的内在随机性。在应用型建筑设计方面，混沌理论在它的领域发挥了非常大的作用。相比建筑设计而言，城市设计所具有的复杂性与混沌的内在随机性似乎有着可以印证混沌对世界的描述，人们已认识到建筑作为复杂的非线性系统，不能再用线性的思维去思考，而应深入去思考建筑设计层次的复杂性。亚历山大和简·雅各布他们摒弃以前的思维方式，重新意识到建筑设计的内在复杂性，他们的研究主要切中建筑设计的复杂性与混沌理论中的内在随机性之间的联系。混沌的内在随机性呈现在建筑设计形态上的“无序”与“混乱”，然而这种“无序”与“混乱”用在欧几里德的几何空间里。建筑设计的复杂性因它自然就形成的这种内在的“有序”。
2.建筑设计真实性与混沌的敏感性。一座建筑的设计到它的建成是受它周围的环境、气候等等这些因素影响的，因此只有在它的精确计算上达到最小的失误，继而让建筑设计作为非线性科学的一种表现形式，让它与大自然相融合，让它达到诗一样的韵律：飘逸的悉尼歌剧院，豪放的艾菲尔铁塔，沉郁的帕提侬神庙，清远的徽派建筑。“蝴蝶效应”我们经常看到，这个现象告诉我们，若给一个极其的微小影响，则将会对系统产生非常巨大的影响。我们来看早期的建筑设计，它们的差距并不太大，早期的居所、工作场所、街巷等建这些筑设计，结构非常简单，而且它们的差异不大。后来的建筑设计由于各种不同的因素，尽管起初这些建筑设计是微不足道的，但是在人类的进步，建筑设计被放大，以及逐的步分化，从而导致了建筑设计的结果真实性及形式多样化。
3.建筑设计的规划设计与混沌的奇怪吸引子。混沌理论的内容是无序中存在有序，那么它的有序性主要表现在一个固定的吸引子，即系统在相空间是收敛于这个吸引子上，对混沌来说这意味着即便收集了比较多的信息，但是也无法作长期的预测。于是这个特性对于应用型建筑设计影响就在于，比如一个规划方案先前规划的地域比较广阔、时间的跨度也比较大，那么实施起来是不可能完整的，但是对于建筑实际的风格来说，它的确存在着一个奇怪吸引子。比如“大屋顶”和“欧陆风”现象，都可以被理解成这个效应--奇怪吸引子。“大屋顶”和“欧陆风”现象中吸引子是非良性的，若要人为地去消除它们却是徒劳的。但是我们能够做的是尽最大努力去发挥创造性，并且可以在风格上去寻找一些特点，强化更多的良性奇怪吸引子，采取这种方法只才能把非良性的奇怪吸引子弱化掉。
三、建筑设计与分形
建筑设计的分形特征主要表现在建筑布局的结构上和形态上的自相似，这种分形特征在中国传统的建筑设计中表现的最为突出。建筑设计并不是严整的数学分形，仅仅是从直观上来考察局部的和整形体的自相似性去分析建筑设计的。除了自相似这个性质外，我们可以看分形的另外一个非常重要的特征——“无标度性”，从这个角度上将建筑设计纳入广义的分形范畴，这个“无标度性”的特征是指对象复杂的程度和不规则性，它是不随观察比例变化而改变，也即说在任意比例上将局部放大，新的细节将会出现。
四、结语
非线性科学作为新兴的一门科学，非线性中的混沌理论告诉人们世界是随机的、混乱的，混乱也即是系统自身所固有的，从混沌理论中追求建筑设计整体的协调美与秩序的真谛变成了可能。非线性中的分形描述建筑设计的复杂性和不规则性，也揭示了这种复杂性得背后所包含的动力学机制，对处理建筑设计的整体与局部，提供了量化手段，生成复杂的和有韵律的工具，给建筑设计的创新提供了新的契机。
参考文献：
[1]郑建平，林苍山.混沌理论在建筑设计中的应用[J].福建建筑，2014（11）：022-0025.
[2]高伟.基于“非线性理论”的建筑创作观浅析[D].青岛：青岛理工大学，2008.
[3]杨杰.建筑学中的数学理性与数学美[D].昆明：昆明理工大学，2006.
[4]张庆华，杨峰，刘筱. 混沌理论对城市规划设计的启示[J].山西建筑，2010，36（24） ： 11-13.
[5]李世芬、赵远鹏. 空间维度的扩展—分形几何在建筑领域的应用[J].新建筑，2003，（2） ： 55-57.
[6]董轩.混沌理论在形态设计中的应用研究[J].大众文艺，2010，（13） ： 225-225.
[7]赵远鹏.分形几何在建筑中的应用[D].大连：大连理工大学，2003.
[8]龚晓文，王小凡.非线性理论在建筑设计中的应用[J].山西建筑，2007，33（36）：0023-0024.
作者简介：魏炎炎（1984—）女。民族：汉。湖北随州人。硕士，讲师，主要从事非线性动力学方向研究。
※基金項目：云南省教育厅科学研究基金项目 2016ZDX273.