杜風 55 期 特別報導

土木工程與文化

洪如江

臺灣大學土木工程系名譽教授、中國土木水利工程學會會士

(轉載自「土木水利雙月刊」第39卷第2期)


導 論

所謂「文明」(Civilization),指人類的「歷史」、「文化」、與「生活方式」。

文明」「誕生」之後,難免「興盛」、「衰落」與「死亡」。土木工程是許多「古文明」(Lost Civilizations,例如美索不達米亞、埃及、馬雅、希臘、羅馬、吳哥、等等)存在最明確的證據。

所謂「文化」(Culture),指在一特定時間,一群特定的人所具有的「思想」、「信仰」、「美的感受」、「人文關懷」、與綜合這些因素所反應出來的「傳統」(Heritage)。

土木工程作為「文化」的表徵之一,最為強烈。

人類的文化,早在有歷史記載之前,就已經發生在世界的許多地方;但因缺乏書寫歷史,不少學者堅持稱之謂「史前文化」而不稱為「史前文明」。史前文化所遺留下來的古蹟與古物,不乏精美之作,令人讚嘆不已。

科學」的進步,以及人類在「工程科技」及「工程作業」能力的提昇,使我們有能力建造出的土木工程,規模更大、工期更短、耗費更少資源、品質更精美、更堅固耐久、更能夠克服許多天然障礙、也更能夠與自然和諧。

但耗費龐大資源所建造的土木工程,是基於什麼「文化」?值得反省。

思想與土木工程

恐懼思想下的土木工程(圖1至圖15)

馬雅古文明(1300BC-1521s,部分1697),因為乾旱的壓力,在無法了解與極端恐懼的情況下,聽從祭師的說法,傾全國之力,建造龐大的金字塔型祭壇,以活人血祭,或竟犧牲少女及兒童,獻給祭師所說的神,例如的「雨蛇神」、「豹神」、「鷹神」。

墨西哥高原古文明也有類似的文化,建造龐大的金字塔型祭壇,祭拜「雨蛇神」、「太陽神」、「月神」。

埃及古文明發展史中,基於對強大自然力量的敬畏、對猛禽野獸的恐懼,建造宏偉的神廟,獻給「太陽神」、「鷹神」、「狼神」、或「人、獸複合之神」。

在古文明之中,規模最大的土木工程,埃及的金字塔,也是法老王基於對死亡的恐懼而建造。

至於秦始皇整建萬里長城,也是害怕塞外遊牧民族入侵而建設,企圖「隔離」塞外的遊牧文明與中原的農耕文明,曾經達到相當的效果。但萬里長城也多次被塞外遊牧民族突破。長期隔離而不交流,形成一種「閉關自守」的文化,是不是最好的政策?值得討論。

 


圖1 恐懼思想下所建的金字塔,塔頂祭壇行活人血祭,取出人心,獻給雨蛇神,乞求降雨,馬雅古文明重鎮Chichen Itza(洪如江攝)



圖2 恐懼思想下所建的神殿,獻給美洲豹,馬雅重鎮Chichen Itza(洪如江攝)



圖3 恐懼思想下所建的金字塔,塔前祭壇行活人血祭,獻給雨蛇神,乞求降雨,墨西哥中部高原區古文明重鎮Teotihuacan (洪如江攝)



圖4 墨西哥中部高原地區重鎮Teotihuacan雨蛇神廟中的雨蛇神雕像(洪如江攝)



圖5 恐懼思想下所建的金字塔,塔前祭壇行活人血祭,獻給太陽神,墨西哥中部高原地區古(洪如江攝)



圖6 恐懼思想下所建的金字塔,塔前祭壇行活人血祭,獻給月神,墨西哥中部高原地區的重鎮(洪如江攝)



圖7 Djoser(2667-2648BC)所建階梯式金字塔(洪如江攝)



圖8 吉薩(Giza)地區的金字塔群,分別建於2589-2566BC、2558-2532BC、2532-2503BC(洪如江攝)



圖9 埃及Kom Ombo地區的雙神殿,獻給鷹神、鱷魚神,由尼羅河遊輪上拍攝(洪如江攝)



圖10 埃及Kom Ombo地區的雙神(鷹神,鱷魚神)殿正面(洪如江攝)



圖11 埃及Kom Ombo地區雙神殿石塊上的膺神與鱷魚神浮雕(洪如江攝)



圖12 宏偉的神廟獻給老鷹神,埃及Edifu(洪如江攝)



圖13 埃及Edifu鷹神廟正面牆上的鷹神浮雕(洪如江攝)



圖14 埃及Edifu鷹神廟門前的老鷹雕像(洪如江攝)



圖15 埃及Karnak 神廟也有鱷魚神雕像(王寶璽教授攝)



圖16 開放思想下的工程,人民皆能夠從四方的台階登堂入室,也是民主自由的象徵,希臘巴特農神廟(Parthenon,432BC-)廢墟(洪如江攝)

開放思想下的土木工程(圖16至圖21)

希臘古文明的神廟,例如雅典衛城的巴特農神廟(438BC開始興建)與平地的雅典娜神廟,四面階梯,市民都可以登堂入室,進入神廟之中,充分展示「民主」、「自由」與「開放」的思想。其劇場與競技場(運動場),也是開放式的。其329BC所建的運動場,也在其1870、1875、1896、1906與2004年奧運會使用,平時開放給遊客參訪。

高雄世運會主場(日本伊東豐雄設計),雖然有收票入口處欄杆阻擋,但是開放的思想非常明顯。

 


圖17 開放思想下的工程,牆在柱內,四面階梯讓任何人都可以登上廟中,民主自由的象徵,希臘雅典娜神廟(翁作新教授攝)



圖18 雅典娜神廟足尺模型,台北花博希臘館,意在宣揚開放、民主、自由的希臘傳統文化(洪如江攝)



圖19 古希臘的開放式劇場(Theater of Epidavros,建於 300-400BC)(洪如江攝)



圖20 開放思想意象的2009世運會主場館,高雄市(齊柏林先生攝)



圖21 希臘雅典奧運會(329BC,1870,1875,1896,1906,2004)主場全景(洪如江攝)

封閉思想下的土木工程(圖22、圖23)

羅馬的萬神廟(Pantheon,27BC整建完工,110AD雷擊焚燒,118AD-126AD重修至今;獻與基督教之後改稱萬聖廟)與羅馬圓形競技場(Colosseum,建於72-82AD,多次發生火災、地震災害、及盜拆石材,終成廢墟至今),都是封閉式的,是羅馬重視「紀律」的表徵;當然與羅馬的獨裁專制有關。即使到達今天民主自由的時代,世界上絕大部分的運動場,還是抄襲羅馬的封閉型態。

 


圖22 羅馬萬神廟(118-126AD重修至今),徒有希臘式的門面,卻已經是羅馬式封閉思想下的產品,兩側及背面都是厚牆(洪如江攝)



圖23 封閉思想所建造的古羅馬競技場(Colosseum, 70-80AD建),競相被後代運動場建造者抄襲至今(洪如江攝)


宗教信仰與土木工程

1.引 言

個人認為,最強烈的思想,反應在宗教信仰之中。因此,宗教建築,對比強烈。

到歐洲旅遊,對於石材所建大教堂(Basilica, Cathedral)的雄偉與精緻,感動不已。幾乎每一座大教堂都是花費幾百年的時間,精雕細琢而成。而大多數的雕刻師們,都沒有機會看到一座大教堂的完工,他們從來就沒有在完工典禮「剪綵」的念頭,他們只有奉獻,一心一意只想把每一塊放上去的石頭,雕刻成可以千秋萬世的藝術品。同樣令人敬佩的是那些平平凡凡的小老百姓們,持續不斷的捐獻,期待他們的子孫們有一天能夠看到大教堂的完工。當大教堂完工之後,那些進入大教堂禮拜的信徒,不必帶雞鴨魚肉去賄賂他們所信仰的神;當然更不可能像馬雅人拜飛禽走獸為神,還要犧牲活人去賄賂它們。

不同宗教的教堂、寺、廟,型態可以不同,但神聖與莊嚴的強調及塑造是一樣的。天主教與基督教的教堂,還強調神秘性;神父或牧師佈道的講台,也都安排在內端。佛教的大雄寶殿則開門見佛像。

茲分別舉例簡要說明各主要宗教建築的特點於下。

2.天主教教堂之例(圖24至圖26)

義大利翡冷翠(Firenze)的聖母百花大教堂(Basilica di Santa Maria del Fiore,1294設計定案,1296開工,1419主結構完成,16世紀鋪設大理石地板,1886正面貼大理石)、米蘭大教堂(Duomo di Milano,1385開工,19世紀完工)、等等,在教堂之內,廣闊的空間,高聳的天蓬,讓禮拜的信徒有一種接近天國的感覺。西班牙巴塞隆納由高弟(Gaudi)設計並開始興建的聖家堂(Sagrada Familia Barcelona),自從1882年動工以來,至今已經成為巴塞隆納吸引觀光客的主要吸引力,但完工時間預定在200年後。

 


圖24 翡冷翠(Firenze)聖母百花大教堂(Basilica di Santa Maria del Fiore),1296開工,1419主結構完成,16世紀鋪設大理石地板,1886正面貼大理石(洪如江攝)



圖25 梵諦岡聖彼德大教堂(1506開工,1626完工)(洪如江攝)



圖26 捷克布拉格St.Vitus'大教堂(1344開始建造,1929全部完工)內部哥德式建築結構(林美聆教授攝)

 

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。

 


圖27 莫斯科東正教大教堂,極端華麗,陳示「此景只應天上有」的意向(洪如江攝)



圖28 莫斯科克里姆林宮內東正教教堂極端華麗之內部,象徵「此景只應天上有」(洪如江攝)

 

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。

 


圖29 基督教的第一座教堂,主誕教堂(Church of the Nativity),創建於327-333AD,失火後重建於565AD,位於耶路撒冷伯利恆(洪如江攝)



圖30 東海大學路思義禮拜堂(Luce Chapel),以現代科技建造出不失神聖性與神秘性的教堂(洪如江攝)

 

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。


圖31 西藏拉薩布達拉宮斜正面(蔡克詮教授攝)



圖32 中國最早的佛寺,洛陽白馬寺,創建於東漢(68AD)(洪如江攝)



圖33 西安法門寺,漢化佛教的佛寺,極富莊嚴肅穆之美,不尚花巧之裝飾(洪如江攝)



圖34 河南嵩山少林寺(496-)正面,佛教禪宗的發源地 (洪如江攝)



圖35 今天的少林寺秀場,已經完全商業化,娛樂觀光客為主(洪如江攝)



圖36 敦煌莫高窟正門,中國最偉大的佛教洞窟,位於甘肅最西端(洪如江攝)



圖37 河南龍門石窟精華之所在,但只是整個石窟非常小的一部分(洪如江攝)



圖38 河南龍門石窟石雕如來佛像,中國境內最美的石雕佛像(洪如江攝)

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
(圖39至圖44)

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。

 


圖39 日本佛寺建築,深受禪宗影響,崇尚簡單、樸素、內斂、自然(洪如江攝)



圖40 日本京都東福寺走廊木結構不加人工粉刷或油漆(林美聆教授攝)



圖41 禪宗對日本庭園布置影響之例:京都東福寺枯山水(林美聆教授攝)



圖42 安藤忠雄(Ando)以清水混凝土展現禪宗簡單、樸素、內歛、自然的意境,日本淡路島(洪如江攝)



圖43 蓮花座佛寺(Water Temple Hompuku-Ji,1991-,日本四國)的禪機,安藤忠雄(Ando)設計(洪如江攝)



圖44 元智大學第二棟清水混凝土建築,相當成功,主牆面不受污染(洪如江攝)


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。

 


圖45 由橄欖山遠眺耶路撒冷及伊斯蘭教聖石殿(Dome of the Rock)(洪如江攝)



圖46 耶路撒冷的聖石殿(Dome of the Rock,建於691-692),伊斯蘭教朝聖的殿堂(shrine),非一般清真寺(mosque)(洪如江攝)



圖47 Hagia Sophia大教堂(拜占廷建於532~537),土耳其Ottoman帝國攻佔康士坦丁堡(今伊斯坦堡)之後修改為清真寺,現為博物館(翁作新教授攝)



圖48 新疆烏魯木齊回教清真寺(洪如江攝)



圖49 回教清真寺,台北市(洪如江攝)

 

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。

 


圖50 佛寺加民間信仰:台北市龍山寺(洪如江攝)

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。

 


圖51 雅典古Erechtheion神廟(430sBC-406BC),以天使軀體為石雕柱(洪如江攝)



圖52 樑、柱工程結構系統發源地之一,英國巨石陣(2500BC開始興建)局部(洪如江攝,民國57年8月)



圖53 樑、柱工程結構系統興盛之地,雅典衛城。本圖為巴特農神廟(Parthenon,447-432BC建)的局部(洪如江攝)



圖54 大英博物館古希臘雕刻展覽廳的仿巴特農神廟柱、樑工程結構(洪如江攝)



圖55 羅馬萬神廟圓頂,陽光透過圓頂尖端圓孔投影在內壁,產生神聖感與神秘感(洪如江攝)



圖56 聖彼得大教堂圓頂,模仿穹蒼型態(洪如江攝)



圖57 河北趙洲橋,4分之1圓弧拱橋 ,橋長50.82n,橋寬9m。主拱之高寬比0.19(洪如江攝)



圖58 義大利翡冷翠的Ponte Vecchio拱橋,1345建成,1564、1565重修,主拱高寬比0.185(洪如江攝)



圖59 南部第二高速公路高屏溪斜張橋。橋塔(橋之壓力構件),模仿人體軀幹;斜張鋼纜(橋之拉力構件),模仿人之手臂(洪如江攝)



圖60 北部橫貫公路復興橋吊橋。橋塔(壓力構件)模仿 人體軀幹,主纜(拉力構件)模仿人之手臂(洪如江攝)



圖61 荷蘭鹿特丹斜張橋,其橋塔形似人腳(洪如江攝)


藝術及文學與土木工程之美(圖62至圖67)

土木工程與藝術品結合的例子不少,例如中國北京的蘆溝橋(橋欄上的獅子石雕)、捷克布拉格的查理士橋(橋欄上的古聖人石雕)、義大利羅馬的天使橋(橋欄上的天使石雕)、中國昆明航空站大廈(以鋼材主結構展現雲南彩帶舞的動感)、北京奧運主場館(俗稱鳥巢)。鳥巢的鋼結構型態,據ARUP工程顧問公司副主席陳嘉正博士所提供的圖片,顯示靈感來自中國宋青磁(中國磁器藝術的巔峰)的冰裂紋。

但藝術,並無對、錯之分,也無善、惡之分,甚至於無美、醜之分,能感動人就可以。若是能把土木工程也建成雅俗共賞的藝術品,那當然可以算是美質的土木工程;把土木工程程建成不美而能感動人的藝術品,也無不可。

武漢火車站,以黃鶴意象所設計出來的型態;義大利翡冷翠高速鐵路地下車站月台及屋頂的設計,表達但丁(Dante)詩集「神曲地獄篇」中對於看到星星的渴望與喜悅;都是土木工程結合文學的傑作。

 


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)

科學技術與土木工程之美(圖68至圖70)

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)

 

回歸傳統,回歸鄉土,回歸歷史(圖71至圖76)

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)

人文關懷與土木工程

道路工程之中的人文關懷(圖77至圖85)

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。

富有人文關懷的中式建築布局 - 天井、迴廊
(圖86至圖89)

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。

千秋萬世的土木工程(圖90至圖95)

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。

善用科技,突破極限(圖96至圖99)

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。

土木工程就是文明工程

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」。

誌 謝

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。

參考文獻

  1. 杜牧(825AD),阿房宮賦:「六王畢,四海一,蜀山兀,阿房出。覆壓三百餘里,隔離天日。…,楚人一炬,可憐焦土。…」。
  2. 洪如江(民國76年),「永恆的岩石與千秋萬世的教育」,地工技術雜誌,第19期,第4-7頁,民國76年7月。
  3. 洪如江(民國84年),「公共工程與公共建築的堅固與耐久性」,營建管理季刊,84年春季號第47-51頁。
  4. 洪如江(民國83年),「公共工程愈舊愈耐用?」,中國時報時論廣場,民國83年11月3日。
  5. 洪如江(民國95年),「土木工程與人類文明」,中國土木水利工程學會會刊,土木水利,第33卷,第1期,第15-28B頁。
  6. 陳紀瀅(民國64年),華裔錦冑,地球出版社。
  7. Brown, David J.,1993, Bridges, Mitchell Beazley, London.
  8. Society for the Art of Civil Engineering, 2006, New Rail Link through the Alps : A Swiss Pioneer Achievement, Museum for the Art of Civil Engineering, Ennenda.
  9. Tzonis, Alexander (2004), Santiago Calatrava, The Complete Works, Rizzoli, N.Y.
  10. Tzonis, Alexander; Donader, Rebeca Caso (2005), Calatrava Bridges, Thames & Hudson, London.

 

 

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