3.東正教教堂之例(圖27、圖28) 東正教的教堂,外表多采多姿,內部則金碧輝煌,極其華麗,讓人「此景只應天上有」的感覺。莫斯科紅場南側的聖巴西里斯大教堂(St. Basil’s Cathedral)建於1555-1561;其外表的型態與顏色,極盡華麗的能事,但不失和諧,常常成為旅遊雜誌及報紙旅遊版的封面建築,盛名不輸克里姆林宮。
4.基督教教堂之例(圖29、圖30) 基督教的第一座教堂,主誕教堂(Church of the Nativity,建於耶穌基督誕生洞穴之上),位於耶路撒冷的伯利恆(Bethlehem),創建於327-333AD,被火焚毀之後,在565AD重建至今。台灣東海大學的路思義禮拜堂(Luce Chapel),以現代工程科技(工程力學、工程材料、等等)所建造的絕美建築型態,內部空間及採光創造出宗教的神聖性與神秘感,作為基督教文化的表徵,為世界一流的建築。
5.佛寺之例(圖31至圖38) 佛教,發源於印度,但已非印度文明的主力;卻成為錫蘭、緬甸、泰國、寮國、柬埔寨、藏傳佛教(又稱喇嘛教)地區(西藏、青海、蒙古、不丹)文明的主力。 藏傳佛教政教合一的布達拉宮(Potala Palace),第7世紀開始興建,第17世紀之時由第五世達賴喇嘛重修,是中國境內少見的藝術殿堂,堅固、雄偉、耐久。
漢化佛教分布於中國之中原(漢族)、東北(滿族),韓國,日本;但佛教並非這些國家的文明主力。漢化佛寺,多有相當大的園林,但其主要建築(大雄寶殿),大多沒有天主教大教堂以石材所建的那麼高大雄偉,而且,因多以木材建造,容易損壞,常需重修或重建。中國河南洛陽的白馬寺,是中原地區最古老的佛寺,創建於68AD(東漢),685AD(唐朝)大規模擴建,明、清兩朝重修。白馬寺內文物,曾受紅衛兵毀損,目前全寺面積略多於10公頃,中國政府計畫將之擴大至近百公頃。以工程規模及耐久性的觀點而言,以及對文化的重要性而言,佛教的石窟非常傑出。甘肅的敦煌石窟(莫高窟為其中最為重要的一群),創建於366AD(南北朝前秦),歷經各朝,持續增建,至元朝為止。山西大同的雲崗石窟,北魏時代(386-534AD)開鑿。河南洛陽的龍門石窟,創建於494AD(北魏),至唐朝尚持續進行大規模建設,然後逐漸式微。重慶市的大足石刻,創建於650AD(唐初),宋代大肆增建,明、清兩代續有增建;本文化遺產的特點為:佛教、道教與儒家皆參與開發,和平共存,從未發生宗教戰爭。 6.禪宗對日本建築及庭院布局的影響 中國北宋時代,不少禪宗大師,避難日本,受到崇敬,進而影響到日本的建築及庭院布局的風格。禪風的「簡單」、「樸素」、「內歛」,「自然」,充分展現在日本的木造佛寺與一般住宅之中。安藤忠雄的清水混凝土建築,以現代材料及力學,將禪宗思想發揚光大。但日本傳統文明的主力為「神道教」,伊勢神宮為其最重要的表徵。
7.伊斯蘭教的聖殿或清真寺之例(圖45至圖49) 伊斯蘭教的聖殿或清真寺,以「圓頂」型塑教堂內部空間的穹蒼意象;以重複的格式化幾何圖案作為裝飾模式,象徵無限的時間與教主(Allah)無限的神力。耶路撒冷的聖石殿(Dome of the Rock),建於691-692AD。清真寺四個角落的尖柱(或尖塔),最初,兼具守望與燈塔之用;後來,不需要守望功能,只剩燈塔(象徵光明)功能。今土耳其伊斯坦堡的Hagia Sophia大教堂,為東羅馬帝國(Byzantine)於西元532~537AD年建造;土耳其Ottoman帝國攻佔伊斯坦堡之後,改為清真寺,現為博物館。印度Agra地區的泰姬瑪哈(Taj Mahal)陵園,為蒙兀兒國王Shah Jehan 為其愛妃Mumtaz Mahal所建,1648年完工。伊斯蘭教在中國的支流為回教,在中國也建有清真寺,但為數不多,規模也不大。新疆烏魯木齊的清真寺,為新疆回教文明的表徵。
8.漢人民間信仰的廟宇之例(圖50) 對大多數的漢人而言,與其說是接受各種宗教,不如說接受各種宗教的文化:思想、美感、與人文關懷。至於宗教信仰,大多數的漢人是很淡薄的;也因此不會發生宗教戰爭。民間信仰常與宗教(道教、佛教)混淆不清。例如,台北龍山寺的主神是佛教的觀音菩薩,但也有民間信仰的神像。
美的感受與土木工程師法自然與土木工程之美(圖51至圖61)(1) 人體軀幹為柱的模仿。 (2) 模仿穹蒼型態,開發出「圓頂」結構。 (3) 模仿天然石拱型態,開發出「拱」的結構。 (4) 模仿人體軀幹為壓力構件,兩臂為拉力構件的型態,開發出吊橋與斜張橋。 (5) 模仿人體(運動或跳舞)的動感,Santiago Calatrava設計富有動感的橋梁 (Tzonis,2004; Tzonis,2005)與建築。
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圖62 北京蘆溝橋,橋欄建設許多大小獅子石雕藝術品(姚長春先生攝) |
圖63 捷克布拉格查理士橋(Charles Bridge),石砌橋體及橋欄石雕之藝術之美而聞名於世(洪如江攝) |
圖64 藝術美感引人入勝之例,捷克布拉格查理士橋上擠滿藝術家及觀光客(洪如江攝) |
圖65 羅馬的天使橋,以橋欄的天使石雕聞名於世(洪如江攝) |
圖66 羅馬的天使橋及天使堡,天使石雕型態各具特別涵義及美感(洪如江攝) |
圖67 倫敦King's Cross火車站的9又4分之3月台,因為文學作品哈利波特,許多兒童在此模仿前往魔法學校的情節(戈家霖先生提供) |
由於資訊科技與材料科技的發展,數位建築興起,顛覆了傳統的建築型態。西班牙畢爾堡(Bilbao)的古根漢(Guggenheim)博物館一出,全球驚豔,使原來一個沒落的小鎮,頓時成為觀光勝地。
北京為奧運會所興建的鳥巢、水立方、國家劇院、中央電視台、等等多棟建築,也是因為材料科技及資訊科技而大放異彩。高度複雜的土木工程結構系統,必須開發出力學分析軟體、結構設計軟體、作業程序、作業方法;還必須對新的工程材料特性,加以研究。
圖68 貝聿銘以現代材料(鋼鐵與玻璃)重現金字塔美感,巴黎羅浮宮新門廳(徐國華先生攝) |
圖69 數位建築傑出之例,西班牙Bilbao的古根漢(Guggenheim)博物館(陳亦釩先生攝) |
圖70 北京奧運會主場館(俗稱鳥巢),科技讓創意成為可能(姚長春先生攝) |
台北捷運系統的劍潭站,回歸中國的龍舟意象。台灣921地震災後校園重建,潭南國小校舍回歸台灣原住民布農族美學,西寶國小校舍回歸台灣原住民太魯閣族美學。嘉南球場俱樂部會館,其斗笠狀屋頂及開放的布局,象徵嘉南平原的農耕文明。
阿布達比國際機場的航站大廈,內部採用遊牧民族帳篷造型。
雪梨歌劇院,屋頂的風帆造型,象徵當年英國犯人被帆船運送雪梨港下船野放澳洲大陸的歷史。
圖71 回歸傳統的工程,台北捷運劍潭站的龍舟造型(洪如江攝) |
圖72 回歸傳統的工程,潭南國小校舍,充分展現台灣原住民布農族的美學(洪如江攝) |
圖73 回歸傳統的工程,921地震災後重建的西寶國小校舍,展現台灣原住民太魯閣族美學(洪如江攝) |
圖74 回歸傳統的工程,阿布達比機場內部造型象徵遊牧民族的帳篷(林美聆教授攝) |
圖75 回歸鄉土的工程,斗笠屋頂及開放的布局象徵嘉南平原的農耕文明(吳明修建築師提供) |
圖76 回歸歷史記憶的工程,雪梨歌劇院。屋頂的風帆造型,象徵當年英國犯人被帆船運送雪梨港下船野放的歷史(何金駒先生攝) |
公路系統,不但佔用龐大面積,更重要的是:將生物棲地(以及農業用地)切割得支離破碎,每一塊生物棲地都變得非常之小。生物棲地面積變小,必然導致物種數量的減少,意即造成部分物種的滅絕。從事工程建設,不應將野生動物趕盡殺絕,應該有眾生平等的仁愛之心。
芬蘭的公路,允許野生動物(尤其指馴鹿)跑到路上。開車的人,遠遠看到路上有野生動物遊蕩,都會減速、停車、甚至於下車跟它們商量,請他們讓開。筆者認為,北歐人的人文關懷,對人,也對野生動物。
但凡開路,至少應有「補償」措施:建立適當數量的「生物廊道」(或生物通道),讓野生動物能跨越公路;或在路側補建適當數量的「生態濕地」,為生物多樣性略盡一份心力。
法國高速鐵路,定距離建立對野生動物友善的高架橋,使其容易跨越高速鐵路。
圖77 在芬蘭,馴鹿也有權上公路,展現眾生平等的意念(洪如江攝) |
圖78 美國黃石公園,汽車禮讓北美野牛過路(洪如江攝) |
圖79 跨越鐵路之頂建立一個野生動物通道,連通鐵路兩側的生物棲地(Courtesy Hans de Vries,Photo Jean Carsignol) |
圖80 國道六號生態池,補償因高速公路的建設所造成野生動物棲地的縮減,並提供生物多樣性的環境(洪如江攝) |
圖81 國道6號高速公路高架橋欄杆的老鷹圖像,避免飛鳥衝撞高速行車(洪如江攝) |
圖82 國道6號的透水鋪面,以免鋪面積水影響行車安全(洪如江攝) |
圖83 中山高速公路封閉車道並建立防護網,以免紫斑蝶撞上高速行駛的車輛(李泰明先生攝) |
圖84 台北捷運系統月台層,安全與適人的空間,讓人性光輝充分彰顯(洪如江攝) |
圖85 台北捷運系統電車的博愛座:永遠虛位以待老弱婦孺(洪如江攝) |
台灣的國道六號高速公路,建有生態池、生物通道、飛鳥警示圖像(老鷹)、透水鋪面、等等富有人文關懷的措施。中山高速公路,除了建立警示圖像之外,甚至不惜封閉部分車道,以免飛越高速公路的紫斑蝶撞上急駛的汽車。這兩件土木工程,讓我們看到台灣工程師的新文化:有思想,有美感,有人文關懷。
台北大眾捷運系統,除了提供一個高品質與便捷的運輸系統之外,也提供一個安全、友善的空間,讓台灣人的善良,自動自發地流露出來。但一離開捷運系統到街道上,好像進入混凝土叢林,叢林法則一再地上演。
絕大部分的細菌與病毒,在陽光的照射之下,不到10秒鐘就會死亡。生活環境,尤其是居住環境,在充足陽光與通風的情況下,不易得病。
古代中國中原的住宅群,多布建「天井」及「內迴廊」,就是為陽光與通風。即使在雨天,水滴降落在天井水池所引起的節奏,也極有情調。西方人在東方所建的領事館(例如:高雄的舊英國領事館、淡水的紅毛城),多設有「外迴廊」。
圖86 台大第一學生活動中心二樓迴廊環繞天井,有利於陽光照射及通風(洪如江攝) |
圖87 岡山榮家房舍,外迴廊,有利陽光照射及通風,降低細菌或病毒感染機會(洪如江攝) |
圖88 前打狗英國領事館(1879-)外迴廊,有利於陽光照射及通風(洪如江攝) |
圖89 淡水紅毛城(1644-1646建造)外迴廊,有利於陽光照射及通風(洪如江攝) |
台大的第一學生活動中心與中央大學的綜教館,皆有天井與內迴廊的布局;雖然是採用現代科技所建造的工程結構物,卻是中式建築。相反的,台北的圓山大飯店,雖然有許多中國宮殿式裝飾,卻沒有中國傳統建築的「布局」,只能算是一棟「洋樓」:像洋人穿上長袍馬掛,再帶上瓜皮帽,還是洋人!
行政院退除役官兵輔導委員會所屬的岡山榮民之家,走廊布置在建築外側,面對開闊的綠園,得到陽光、通風、與綠色植物的健康環境。
民國83年10月21日,韓國漢江的聖水大橋斷落,筆者應邀寫了一篇短文,發表在民國83年11月3日的中國時報時論廣場(報紙編輯加上「公共工程愈舊愈耐用?」的大標題)。文中列舉世界上長壽的大橋,例如:羅馬泰伯河的石拱橋(年齡2050歲)、中國河北的趙州橋(年齡1389歲)、中國福建泉州的洛陽橋(年齡935歲)、北京的蘆溝橋(年齡802歲)、中國福建泉州的安平橋(又稱五里橋,年齡791歲)。筆者在文中也主張比照香港橋梁工程的使用年限:120年。文章刊登之後,土木工程界邀請筆者演講,內容當然比報紙上的一篇短文豐富許多,包括長壽大橋的彩色照片。但部分工程師並不以為然,有的認為無法預設橋梁使用年限120年;有的認為筆者所列舉的,都是最高水準的例子;有的甚至於說科技發達以後,很少採用自然界的石材,不可能耐久超過百年。
圖90 羅馬太伯河的Ponte Cestius(43BC-)石拱橋現況(洪如江攝) |
圖91 嘉德水道橋(Pont du Gard,19BC~)全景,羅馬人建於今法國南部普羅旺斯地區(洪以昇攝) |
圖92 嘉德水道橋(Pont du Gard,19BC~)最下階局部(洪以昇攝) |
圖93 英國劍橋大學幾百年前所建校舍,石材牆及柱面,歷久彌新(洪如江攝) |
圖94 英國劍橋大學國王學院禮拜堂(King's College Chapel, 1446-1547建造)(戈家霖先生攝) |
圖95 牛津大學基督書院(Christ Curch College,1524-1682建造)正門(洪如江攝) |
其實,在科技發達之後,還是有許多堅固耐用的土木工程,至今年齡已經超過100歲,並非天然石材所建。例如:英國的鑄鐵橋(The Ironbridge,1779-);英國門那海峽大橋(Menai Strait Bridge,1826-);美國紐約的布魯克林大橋(Brooklyn Bridge,1883-);蘇格蘭Forth河口的鐵路大橋(Forth Rail Bridge,1889-);英國第一座混凝土橋(Glenfinan Bridge,1898-)。參考Brown(1993)。
中國的房屋建築,多以木材建造,多不耐久。即使是皇宮,除了紫禁城之外,幾乎都在改朝換代之後,被一把火燒光,包括秦始皇的「阿房宮」(杜牧,825AD)。就算是紫禁城,也只能遠看,看它的規模,看它的對稱,看它午門高牆肅殺的血色;根據筆者幾十年前參訪時所見,地坪石塊風化嚴重,木構造接縫不密、油漆剝落。
民國88年台灣的921地震,290多所中小學校的校舍全面崩塌,需要重建;如果地震發生於上課時間,可能有數萬師生遇難。這些校舍,已經不是木結構,有的是磚造(或加強磚造),有的是鋼筋混凝土結構,居然一震就垮;各階層對教育的重視,言行不一,是文化的問題,絕對不是工程技術問題!以工程技術而言,台灣已經相當先進,不少工程,品質一流,備受國際專家稱讚,例如翡翠水庫的拱壩、關渡大橋、台北101大樓、等等。
先天不良加上後天失調,使得台灣的斷橋與房舍倒塌,層出不窮。先天不良,主要在於規劃與設計的不當、偷工減料。後天失調,主要在於使用不當、欠缺維護。
筆者(洪,民國76年)曾經專文討論岩石與校舍的耐久性,文中引用陳紀瀅(民國64)在他的華裔錦冑一書之中,讚嘆牛津大學校舍的一段話:
『至於一幢幢用石頭砌成的學院與寢室,
真如銅牆鐵壁,龐然大物,
大概再過一千年,也不會倒塌。』
筆者多次到牛津大學與劍橋大學這兩所「巨石大學」參觀,牛津大學最古老的校舍已近千年,劍橋大學最古老的校舍已經超過500年。筆者判斷他們用巨石所建的校舍,耐久至少幾萬年以上。台北的台灣銀行總行,也使用良質石材建成,差可與之相提並論。
千秋萬世的土木工程,是一個優質文化的表徵,是文明存在的最明確證據。
牛頓(1642-1727)力學,提供土木工程設計的科學基礎。當鋼鐵、水泥、玻璃、塑膠、等等工程材料(「材料科技」的表徵)、電力與內燃機推動的工程機械(「能源科技」的表徵)、 電腦硬體與軟體(「資訊科技」的表徵)以及「生態科技」,出現之後,工程師更是如虎添翼,能夠把姿態萬千的土木工程結構物設計出來。但再好的設計,也還要有合理的作業程序與優秀的作業方法,才可能把土木工程建得更高、更深、更長、更大、更耐久、更安全。茲舉出近年來,因為科學與技術的進步,而使得土木工程有重大突破的幾件案例於下。
日本明石大橋(1998/04-),主跨1991m,暫居世界第一;該橋在興建中,經阪神地震(1995/01/17,震央距離橋梁僅4km)考驗,安然無恙。法國米洛大橋(Millau Viaduct,2004/12-),最高橋塔高達342m,暫居世界第一。
圖96 日本明石大橋,主跨1951公尺,結構工程的勝利(洪如江攝) |
圖97 台北101大樓,曾經是世界上最高的摩天大樓(洪如江攝) |
圖98 台北101大樓阻尼器,平衡風力的作用,增進安全(洪如江攝) |
圖99 台北101大樓跨年煙火,全民期待。欲罷不能(洪如江攝) |
傳說中的巴貝塔(Tower of Babel),不論是否曾經試建,可見人類一直在夢想建設一棟高與天齊的工程;但在科學昌明之前,當然不可能實現。2003年完工的台北101大樓,以重球式阻尼器(damper)平衡風力的作用,是第一座在新世紀打破半公里高的商業及辦公用建築,是土木工程善用科學的一大成就。從此之後,世界各地競相建築高樓;目前,杜拜(Dubai)的Burj Khalifa(2010啟用),高達828m,暫居世界第一高樓。
瑞士,其高山道路,多採用車道狹窄的軌道系統或纜車系統。幾十年前,為改善中歐(德、法)與南歐(義大利)的運輸瓶頸,開始在阿爾卑斯山區開闢多條鐵路隧道,總長度達151.84公里;其中,哥達基線隧道(Gotthard Base Tunnel,長57公里),已經貫通,預定2016完工、洛芝柏基線隧道(Lotschberg Base Tunnel,長34.6公里),已於2007年12月通車,盛納利基線隧道(Ceneri Base Tunnel,長15.4公里),預定2019通車。此一山區鐵路隧道群,不但長度破世界紀錄,其岩覆(山頂至隧道的鉛直距離)達2,500公尺,也破瑞士阿爾卑斯山區隧道紀錄。此一隧道工程,不但克服天然障礙,便利交通運輸,也再一次表現瑞士人維持其「世界公園」地位的價值思想及傳統。瑞士Society for the Art of Civil Engineering(2006)寫得好:「瑞士選民想要把運輸系統從公路轉向鐵路」。此外,瑞士這些隧道的施工作業,根據個人在現場的觀察,早已採用「全能分工」(或稱全能班)的方式,而放棄「專業分工」的方式。
原始古人,敬畏大自然的威力,崇拜太陽、月亮、雷電、等等,建廟禮拜,尚屬情有可原。若因心懷恐懼或迷信,奉禽獸為神,為其建廟或建金字塔,祭拜之外,竟然以活人血祭,難免自食惡果,自取滅亡。
古埃及法老王,動員數萬人,歷經20年,建造一座大金字塔,耗竭資源,只為放置一具法老王的屍體(木乃伊),難免國力衰落,終於亡國。相對於此,美國偉大的前總統甘迺迪,遇刺身亡之後,舉國哀慟;但其墓園,極盡簡單之能事,小小墓穴之上,一盞明燈而已。
若因對未來沒有信心,或因對所在的土地沒有感情,或因只想遊牧,就不會想要有長治久安的建設。即使有許多工程建設,也不認真,粗糙其事,耐久免談。
台灣曾經建造出不少世界一流的工程,例如:石門水庫工程、德基水庫工程、翡翠水庫工程,台北的101大樓的結構,台北捷運系統,國道六號高速公路,高速鐵路、核能電廠、等等。在台灣久住的外國友人,多盛讚台灣人民的仁愛與友善。許多大陸客也盛讚台灣人民的文化水平。既然如此,那為什麼會有許多土木工程那麼粗糙?人造環境那麼醜陋?是台灣土木工程界在從事工程規劃與設計之時沒有把文化面向列入考慮?還是另有一種惡勢力在反向操作?
由國人在台北大眾捷運系統的優越表現,筆者不得不相信「空間決定個性」的說法,甚至於要去相信「空間決定人性」的說法。台灣國土空間的優化,土木工程師負有重大責任。Civil Engineering的Civil,本來就是Civilization的領頭字根。事實上,「土木工程就是文明工程」;而文化(思想、信仰、美、人文關懷)就是文明之中最大的一個面向。土木工程這一行業,是非常有機會展現文化的行業。
許多新的學術領域與行業,例如生醫工程、基因工程、金融工程,等等,不是在建造或製造工程硬體,而是在轉用土木工程界最常(而且大量)使用的「科技」與「作業」(程序、方法)。
新一代的土木工程師,除了雙手(科技與作業)萬能與頭腦(文化)強壯之外,還要站起來,取得視野的寬度與高度,推動新一代土木工程的「文藝復興」。
有機會寫出這篇短文,應該感謝東吳大學劉前校長兆玄博士的邀聘,開授兩學期(94年春季,96年春季)的通識講座:「工程與人類文明的生與死」,作為開端。隨後也在台灣大學、中央大學、與東吳大學,開授同類通識課程。為了支持這些課程的教學品質所安排的多次國外參訪,東吳大學通識講座、台灣大學、台大土木系、台大土木文教基金會、台大土木校友會、與個人家庭,都提供最大的支持。聯合大地工程顧問公司孫荔珍總經理持續提供瑞士哥達基線隧道工程的最新資訊,ARUP工程顧問公司副主席陳嘉正博士提供多幅北京奧運建築圖片電子檔,豐富文稿內容。中國土木水利工程學會,行政院公共工程委員會,提供本文相同題目的演講機會。許多親朋好友,提供照片,皆在每張照片標題後註明。凡此,皆一併在此誌謝。