THE ART OF BRIDGE DESIGN
Abstract: Bridge building is an art. An artist may ultimately reach different levels of accomplishment. An engineer should have received sufficient training in the school to allow him start designing bridges. With unabated learning, he will gain more experience and may one day finally reach the rank of a master.
Keywords: bridge, art of bridge, bridge design.
造橋與藝術(shù)
在十多年前的一個(gè)演講會(huì)上，有人提問“造橋藝術(shù)的境界如何界定” 。我當(dāng)時(shí)的答復(fù)是把它定為“能、會(huì)、美、雅”四個(gè)階段。后來不斷有人提問這四個(gè)字是什么意思。所以，我趁這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家談?wù)撘幌隆?br />
工程是一種藝術(shù)，而不是科學(xué)?？茖W(xué)的目的是發(fā)掘大自然已存的真理。真理是絕對的，只有對與不對，沒有好與不好。工程是藝術(shù)，造橋當(dāng)然也是藝術(shù)。藝術(shù)是憑個(gè)人的能力去創(chuàng)造。工程的目的是以人的智慧去改變大自然，使人類的生活更美好。藝術(shù)沒有對與不對，只有好與不好！我們可以說，能符合要求 的工程都是對的。但符合要求本身就是好不好的事情。因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)不是真理，工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是累積的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)不等于真理。雖然，工程師在設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)用許多科學(xué)的理論，但這些理論只是工程師設(shè)計(jì)時(shí)使用的工具。如何利用科學(xué)和其他學(xué)術(shù)的理論來幫助一個(gè)工程師去設(shè)計(jì)，也是工程藝術(shù)的一部份。
既然工程是藝術(shù)，既然藝術(shù)只有好與不好，那就是說，橋梁工程也只有好與不好的分別。好與不好由評價(jià)表達(dá)。對于每一門藝術(shù)我們會(huì)有不同的評價(jià)方式，我們對一座橋梁的評價(jià)，大概可以根據(jù)“安全，實(shí)用，經(jīng)濟(jì)，美觀”四個(gè)基本要求來衡量。在衡量這四個(gè)基本要求的時(shí)候，同時(shí)要加入“生命周期” (Life Cycle)的理念。貫徹一個(gè)“全壽命設(shè)計(jì)”的觀念。很簡單的，如果一座橋剛通車時(shí)很好看，幾年后就變得難看的話，它的評價(jià)應(yīng)該是很低的。
在討論橋梁工程的評價(jià)之前，我們先看看其他藝術(shù)如何評價(jià)。我們就用書法 為例。
書法的評價(jià)
書法是一門藝術(shù)。寫字的目的本來只是要記錄和傳達(dá)信息，但在傳達(dá)信息這個(gè)基本目的之外，我們對書法還有美的評價(jià)。這個(gè)“美”，就是藝術(shù)。這里，我說的是書法，不是文學(xué)。
當(dāng)一個(gè)人能夠拿起筆，他就能夠?qū)懽帧Ｆ鸪蹩赡苁请s亂無章，但是可以模仿人家的字體。這是“臨帖”的階段，這是第一階段；多學(xué)習(xí)，慢慢就會(huì)了解寫字有不同的筆法，也會(huì)明白書法家用筆的技術(shù)，而不一定是單一的模仿了，這是第二階段；再進(jìn)一步，就可以加入自已認(rèn)為是美的成份，嘗試如何把字寫得更好看，這是第三階段；加上更高深的修養(yǎng)，再進(jìn)一步，就自成一家了！當(dāng)然，能自成一家的書法家并不多：顏真卿，柳公權(quán)，歐陽詢，王羲之等等，幾千年來也不過屈指可數(shù)的幾位吧！
上面闡述的過程，一個(gè)書法家的修養(yǎng)從剛?cè)腴T到漸漸提升，從學(xué)會(huì)執(zhí)筆寫字的階段到自成一家，要經(jīng)過很多努力，很多修練，才能得到提升，穿越不同的境界。但一個(gè)人能達(dá)到哪一個(gè)境界，就視乎每個(gè)人的修為了。其實(shí)，所有的藝術(shù)都可以用同樣的辦法去衡量。我把這幾個(gè)境界名為“能，會(huì)，美，雅”。我作為一名工程師，文學(xué)修養(yǎng)淺薄，是否恰當(dāng)不敢自作評論。但如老子說：“有名萬物之母。”譬如，“天”是早已存在的東西，但“天”這個(gè)名卻是人下的定義。工程師的工作之一就是把要表達(dá)的事物下一個(gè)定義，讓大家都明白所代表的是什么意思，那一切就都簡單了！
以下為我嘗試對其定義：
“能”
技術(shù)和藝術(shù)不同，技術(shù)是機(jī)械的，可以按部就班地學(xué)習(xí)；藝術(shù)是靈活的，必須在技術(shù)的基礎(chǔ)上加上精神意境。也可以說，技術(shù)可以建造一座橋的身軀，藝術(shù)創(chuàng)造了一座橋的靈魂。一個(gè)橋梁工程師，從學(xué)校里當(dāng)然已經(jīng)學(xué)會(huì)了很多東西：力學(xué)，材料，結(jié)構(gòu)，鋼和混凝土設(shè)計(jì)，電腦的應(yīng)用，等等。同時(shí)也認(rèn)識了不同的規(guī)范。這些都是技術(shù)。這樣一個(gè)工程師應(yīng)該“能夠”完成一座橋梁的計(jì)算，使它達(dá)到安全的要求，我們可以說這個(gè)工程師是達(dá)到了“能”的階段。這個(gè)階段的工程師比較多。
比方說，如果某個(gè)工地需要一座500m跨徑的大橋，找一個(gè)已經(jīng)完成500m跨徑的橋梁作為基本方案，或者遵從一個(gè)較高級的工程師制定的方案，依照規(guī)范的荷載計(jì)算修改，應(yīng)該是每一個(gè)合格工程師都可以做到的事情。這就是“能”！
澳洲悉尼港有一座大拱橋(Sydney Harbor Bridge)，看起來很宏偉，我們可以照樣造一座；美國舊金山有座金門大橋(Golden Gate Bridge)，是很漂亮的懸索橋，我們也可照樣建造。美國喬治亞洲有一座譚美橋(Talmadge Bridge)，看起來是很清爽，而且很經(jīng)濟(jì)的斜拉橋，我們也可以建一座。事實(shí)上，這些大橋在中國都已經(jīng)被復(fù)制了?；旧蠘I(yè)主想要建造一座什么樣的橋，都是可以辦到的。所謂“依樣畫葫蘆”，并不困難。這也就等于是“臨帖”的階段。這是作為一個(gè)工程師起碼的水平。如果連這個(gè)水平也達(dá)不到，那就不能算是工程師了！
金門大橋（左） 悉尼海港大橋（右上） 譚美大橋（右下）
大部份工程師都會(huì)停留在“能”的階段，在這個(gè)階段工作也是比較輕松的。已經(jīng)有人做過的、可行的方案，差錯(cuò)的機(jī)會(huì)比較少。上級交待下來的方案，那就更不需負(fù)責(zé)。沒有激情的工程師，就樂于沉緬于“能”這個(gè)階段！
“會(huì)”
當(dāng)然，并不能說因?yàn)橄つ嵩炝艘蛔蠊皹?，我們也建一座就不夠高級。主要是看這樣一座橋在我們的橋位上是否適宜。500m左右跨徑的大橋，可以建斜拉橋，懸索橋或者拱橋，甚至要建一座梁橋，雖然會(huì)昂貴，但也勉強(qiáng)可以。工程師必須根據(jù)許多當(dāng)?shù)氐臈l件去選擇。譬如，這個(gè)跨徑可能斜拉橋更經(jīng)濟(jì)。要有能力做這樣的選擇，工程師就不能只停留在“能”的階段了。
悉尼海港大橋 巴拿馬運(yùn)河美洲大橋 布魯克林大橋
“會(huì)”即“融會(huì)貫通”，也可以說是“變通”的意思。周易系辭所謂：“化而裁之謂之變，推而行之謂之通”。藝術(shù)不是死板的。明白道理之后，就可以變通。每一類橋型都有它的特性。為什么悉尼建一座那樣的大拱？為什么在兩端有兩個(gè)塔？這些都有一定原因的。巴拿馬運(yùn)河第一大橋——美洲大橋(Bridge of the Americas)，橋型和悉尼海港的很相似，但并沒有塔。又例如紐約市的布魯克林大橋(Brooklyn Bridge) ，為什么是一座懸索橋卻又加上了斜拉索？為什么佛羅列達(dá)州的阿考斯塔橋(Acosta Bridge)兩個(gè)邊跨不對稱？它們的設(shè)計(jì)背景是什么？當(dāng)一個(gè)工程師對橋梁結(jié)構(gòu)“融會(huì)貫通”地了解之后，自然就能夠選擇最合理的結(jié)構(gòu)，而不是臨帖式的抄襲了。四書中的治學(xué)之道：“博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”，也可以作為從“能”到“會(huì)”的途徑。
阿考斯塔大橋
一個(gè)工程師要達(dá)到“會(huì)”的境界，自然要下很多工夫。在今天這個(gè)信息靈通的世界，幾乎所有資料都是公開的。只要肯花時(shí)間和精力去研究，要達(dá)到“會(huì)”的境界應(yīng)該不是太困難的事情。
“美”
對一座成功的橋梁來說，美是不可或缺的。這里，美不單是指外貌，也包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我們可以把它們定義為“外在美”和“內(nèi)在美”。外在美是指大家看得到的美：橋的造型、構(gòu)件的比例、顏色的搭配等等；內(nèi)在美是指橋梁的結(jié)構(gòu)、耐久性、安全度等等。
外在美是指美觀。大家都知道，同樣一座斜拉橋，為什么有些好看，有些并不好看？這就要看設(shè)計(jì)師對美的造詣了。美在人們的生活中有著很重要的地位。一個(gè)不注重美的社會(huì)是一個(gè)很枯燥無味的社會(huì)。因?yàn)閻勖朗侨说谋拘?。人類幾千年的歷史中，處處都記載著人類對美的追求。最顯著的是古希臘人對美的研究。他們的神廟建筑和雕像都遵循著他們嚴(yán)格的美的定律。羅馬人豪放的建筑也處處體現(xiàn)他們對美的追求。中國宮殿的金壁輝煌自然也離不開美。橋梁是城市的一部份，要讓一座城市美麗，城市橋梁的美觀當(dāng)然是不可以忽略的！可惜今日的大學(xué)課程中大都沒有提供足夠的美學(xué)訓(xùn)練。工程師只好自己多用心研究，增加這方面的修養(yǎng)。
上面說過，一座成功的橋必須考慮“安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀”。美觀是外在的，是看得到的。而其他三項(xiàng)，安全、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)也同樣重要。例如，一座好看的橋還必須是健康的。有病害的結(jié)構(gòu)不能算是美的結(jié)構(gòu)。不實(shí)用的橋梁也不能算是美。對一般民眾來說，這些是不一定看得到的?？梢哉f是結(jié)構(gòu)技術(shù)上的內(nèi)涵。所以，我把它們定義為內(nèi)在美！
“雅”
“雅”要比美更進(jìn)一步。一個(gè)工程師有自已的、創(chuàng)造性的好設(shè)計(jì)，他的橋不單只是美，而且令人向往。如傳世名畫百看不厭。其作品也自成一家，正如王羲之的書法、八大山人的畫，那就是最高的境界了。
各家的書法不同，并不是每個(gè)人都喜愛同一家的書法。有些人喜歡王羲之的字，有些人喜歡顏真卿的字，米芾也有他的特殊愛好者。但是，喜歡顏真卿的人也都會(huì)承認(rèn)米芾也是一代名家。造橋也一樣，一座成功的大橋，都會(huì)得到絕大多數(shù)人的認(rèn)可。例如舊金山的金門大橋，我還沒有碰到過不喜歡它的人！
結(jié)語
一般人心目中的藝術(shù)，常常是狹義的解釋，以為只限于繪畫、書法、音樂、雕塑、文學(xué)等純藝術(shù)。其實(shí)，人類所做的全部事情都可以歸納為兩類：第一類是天道，研究天的工作，所謂天，就是大自然。研究大自然的真理是科學(xué)。真理是唯一的，科學(xué)家沒有選擇真理的權(quán)利，也沒有創(chuàng)新的空間；第二類是人道，所謂人道，就是人的事情。人的事情不是唯一的，都可以有好與不好的評價(jià)，都是不同選擇的累積。這就是藝術(shù)。藝術(shù)不但容許，而是鼓勵(lì)，甚至要求選擇和創(chuàng)新。
當(dāng)然，造橋和書法雖同是藝術(shù)，在社會(huì)中扮演的角色卻不一樣。書法是純藝術(shù)，造橋是應(yīng)用藝術(shù)。寫字的本意是為了傳遞信息，書法卻不一定保留這個(gè)原意。許多書法家寫出來的東西看起來很美、很雅，但大部人都看不懂是常有的事情。這是因?yàn)闀ㄒ呀?jīng)脫離了文字的目的。又例如畫畫，畢加索的畫當(dāng)然很高深，達(dá)到了自成一家的境界。左圖是他替他的經(jīng)紀(jì)人Kahnweller 先生畫的肖像，從這幅“肖像”總大概誰也搞不清楚Kahnweller 究竟長得怎么樣！這就是純藝術(shù)，純藝術(shù)不需要滿足任何目的。造橋是應(yīng)用藝術(shù)，就是有用途的藝術(shù)。一座橋的基本用途是疏導(dǎo)交通。我們不能忽略這個(gè)用途，否則橋就不再是橋了。
橋梁工程的對象是人。橋梁工程是藝術(shù)，所以工程師有機(jī)會(huì)從“能”的階段穿越“會(huì)”和“美”的階段，進(jìn)而達(dá)到“雅”的境界，從而成為真正的橋梁大師。
作者： 鄧文中 (Man‐Chung Tang) ，美國林同棪國際公司董事長，美國國家工程院院士，中國工程院外藉院士。
