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摘要：我們生活在各種建筑物林立羅列的時代，無論農村還是城市，只要有人居住的地方就一定會有建筑。好的建筑物不僅能夠帶給人們一個遮風擋雨的溫馨場所，還能夠起到滿足人們審美需求，讓人心曠神怡倍感舒適。建筑學的發展離不開數學，建造一座建筑物需要測量，設計圖紙，選購最經濟材料，還要對建筑物形狀進行設計，因此數學在建筑學的應用極為廣泛。文章基于高中生視角，以多元化理性化的態度看待現象，對建筑學中的數學美作一個淺析。
關鍵詞：建筑學；數學美；高中生視角；審美需求
建筑學是人文藝術與工程技術并存的一門學科，在內容領域頗受人們的爭議，一直都有狹義與廣義兩種說法。狹義建筑學認為，建筑學的作用僅僅是根據實際情況合理地設計建筑物的形狀，建造價格合適，質量過關的建筑物，廣義建筑學在狹義建筑學的基礎上增加了對環境的分析，認為建筑物的建造離不開周圍環境，并需要在研究人們審美的基礎上建造符合審美需求的建筑。
一、建筑學與數學的聯系
盡管人們對建筑學研究內容爭論不休，各持己見，然而他們還是能達成了一個共識：建筑學提高堅實的理論依據，建造出高質量的建筑，高質量的建筑會使人們在物質與精神的雙層方面都得到極大的滿足。建筑學的發展離不開數學，需要大量的數學參數以及理論作為支持，才能在最短的時間內建造出最完善的建筑，建筑學與數學的關聯相當緊密，建筑美學的發展離不開數學美學，因此建筑學涉及到的數學知識多不勝數，以下列舉三個例子說明：
1.建筑學必須參照數學立體幾何模型
建筑物的建造是一項規模龐大的工程，需要對地形進行考核，結合委托人的要求設計與建造。設計的第一步是工程師將腦海中想象的立體幾何圖形搬到圖紙上，這就需要用到高中數學立體幾何知識中的建模思想，將X、Y、Z三個互相垂直的坐標軸，并在基礎上進行角度與長度的構圖，在一系列復雜的設計后圖紙成型，成型的圖紙有重要的參考意義。沒有數學立體幾何模型作為參考的情況下，需要對半成品的建筑物不斷改進，必須花費大量的時間與人力成本，還可能在改進的過程中損壞建筑物本身，造成無法復原的情況。
2.建筑學必須收集大量的數學參數與數據再進行計算
未建造成功的建筑物只存在于想象中，僅僅是一個現實中尚未存在的抽象概念。數學參數與數據的作用在于準確的定位建筑物，使建筑工程有條不紊的進行。建筑學涉及的步驟與流程很多，如立體幾何模型的構建，材料的選擇以及費用，角度與斜度的大小，這些都需要依據數學參數來下一個準確的定義，在建造的過程中才能合理地設計施工方案與安排人員工作內容。
3.建筑學的建筑美感需要依據數學美
數學被認為是能夠衡量萬物尺度的一門學科，而建筑的美感來源離不開這種尺度，任何的建筑物都會有自身的形狀結構，獨特的長度與角度，當工程師尋找到建筑最佳的角度與尺度時，人們就會在建筑物上感受到獨特的美感，獲得心理上的滿足感。古往今來的建筑物數以億計，其中建筑大師們將其分為各種風格，如歐式建筑，中式建筑，泰式建筑等，這些不同風格的建筑有著獨特的數學尺度，但都同樣依據數學的美感而建立，這些都與人天性中的審美需求息息相關。
二、建筑學中的數學美
建筑學的發展離不開數學，而數學的美也在建筑學中得以體現，二者是聯系緊密不可分割的關系。簡單來說，在建筑學中涉及的數學美是幾何圖形的美，建筑學中的立體幾何建筑能夠充分體現數學幾何圖形以及黃金分割比例，對稱，顛倒等幾何圖形之美。將數學美在建筑學中的體現列舉以下三樣：
1.通過比例的造型作用表達美感
受到比達哥斯“萬物皆數”思想與歐氏幾何的影響，古時候的建筑師們紛紛用一些數學比例設計建筑物的造型，這種數學比例在其中的運用起到了非常顯著的效果。建筑師通過比例系統的引入以期人們在欣賞建筑時能夠感受到世界的和諧，事實證明這種效果非常顯著，“黃金分割比例”是非常著名的案例，黃金分割比例中將直線一分為二，使得較短邊與較長邊的比例和較長邊與全邊的比例一模一樣，這是數學幾何思想在建筑學的完美運用，充分體現了數學的和諧之美。
2.通過曲線與角度表達美感
純粹的直線沒有太多含義，無法滿足人們的審美需求，而曲線與角度更能體現出數學的美感，在建筑物的屋檐上，選取特定的角度結合曲線的形狀形成彎曲的形狀，使人們在觀看時眼前一亮。一些著名建筑與地面的角度并非成九十度角，如歐洲的比薩斜塔與中國大城市常見的摩天大廈，樓梯與地面略微傾斜的角度同樣給人一種美感，能夠展示出建筑物的曲面，給人們帶來視覺上的沖擊。
3.通過立體幾何結構表達美感
立體幾何圖形多種多樣，數不勝數，理論上空間三維中對點線面以及角度的確定就能夠創造出無數種不同立體幾何圖形，這些幾何圖形同樣也能夠表達出數學的美感。在人們的刻板印象中，不同的立體幾何圖形也有獨特的作用，如正方體建筑給人穩固的感覺，不規則建筑物能夠看到更多的表面，環形建筑物給人帶來融入感。多倫多大劇院中不規則的立體幾何在夜晚燈光的映襯下燁燁生輝，英國大笨鐘規則的長方體建構展現歷史的厚重感，伊斯蘭教中的環形建筑使人感受到安心與宗教的神秘感，基督教教堂中對稱的結構給人莊正穆肅的神圣感。綜上所述，建筑學不僅僅圍繞著建筑的設計與建造下文章，還研究分析人們的審美需求，結合人們審美需求建造美并實用的建筑物。建筑學與數學知識息息相關，建筑學的發展離不開數學知識的理論支撐，數學美學在建筑學的許多領域都能夠得以體現，數學美并非是玄之又玄的事物，而是對比例系統的分析切割，通過曲線與角度對美感的詮釋，通過不同形狀來滿足人們的各種審美需求。
參考文獻
[1]趙姝.淺談建筑中的數學美[J].商情(教育經濟研究).2008年1月
[2]楊杰.建筑學中的數學理性與數學美[J].昆明理工大學.2006年3月
作者:劉澤楠 單位:成都外國語學校
