形式的起源

第三位智者说：“似乎没有什么生存方式是适合他的，他行动笨拙，不会爬树，也不会掘洞。他无法维持生计，也没有能力从敌人手中逃脱。”

校长说：“如果他是活生生的动物，那么我们必须承认大自然有时也会出错。”他们都说：“没错……他是自然界中的怪胎。”然后鞠躬离开了房间。

——乔纳森·斯威夫特所著的《格列佛游记》中的片段，巨人们尝试对矮小的格列佛进行物种鉴定

或许在50亿年前到30亿年前之间，在某处冰冷海洋的海滩附近有一片温暖的咸水湖，在这里，这颗星球诞生了个生命。在太古时代的一场雷暴中，这片水域里一条不起眼的裂缝中刚好有配比合适的碳、氢、氮和氧，它们按照某种方式进行了分子层面的排列组合。在闪电的作用下，这些元素合成了某种氨基酸。在漫长的时间里，这种情形在各种环境下不断地发生，失败与成功循环往复，却往往以失败告终。终于，有一些氨基酸成功地合成了蛋白质，并由此演变出藻类，而这很有可能就是地球上的种植物。单细胞原生生物正好以这些藻类为食，而它们就是地球上批真正意义上的动物。

经过数百万年的演化，基因和环境的双重影响使生物的形式和结构发生了变化：一个物种演变出多个分支，接着又分化出不同的物种，就这样不断地演变下去。这座生命金字塔从向下延伸，终仅有的共性就是生命的本质和可追溯到原始生命的遗传纽带。种生物演化出第二种生物，第二种演化出第三种……生命形式在这些过程中逐渐变得复杂起来。后代的生命形式和它演变出来的特征得益于上一代的传承，不过在向下传承之前，遗传物质会发生细微的变化，新的族群也因此诞生，生命演化之路不断向前。

不断扩张的族群之间和物种之间既互利互助，又相互竞争。优势物种找到了适合它们的生存环境和生存方式。生物体结构的特化成为了它们生存的保障。有的生物可以在深海中生存下去，有的可以在宿主生物之间迁移，有的可以快速游动，有的能够掘地三尺，有的可以在荒漠中存活，有的可以让自己的身体突然膨胀来吓跑天敌。在地球生命的长河中，人类在近的一小段时间内才诞生。而自那以后，某些非同寻常的事情就开始发生了。

还不会制造工具的类人猿表面上看起来和它们的祖先并没有什么差别，不过它们的身体内部却在发生着改变。类人猿的中枢神经系统变得发达起来，大脑容量增加，眼睛聚焦于一点的时间增长，身体也能够直立。这些改变使得原始人类能够奔跑，能远离地面的高温，有时甚至能比猎物跑得快。身体越直立，头部的位置就会越靠后以保持平衡，视野也会变得更加开阔。对于离开森林，来到危险的开阔平原的早期人类来说，这是生存所必需的。

这种新生物的奔跑速度不快，也不是游泳和挖洞高手。而且，它们不能像祖先那样在树梢间来回游荡，用来撕裂和磨碎食物的牙齿还不够强大，也并不是狩猎或采集果实方面的佼佼者，但它是具有上述所有技能的生物（如果这些技能能够得到充分利用的话）。这个新物种没有演变出特化的身体结构，也并没有特定的生存环境。就这样，种拥有多项技能的生物诞生了。

尽管人类的拇指方向与其他四根手指的不同，但这并不能称得上是特化的结构。人类学家肯尼思·奥克利（Kenneth Oakley）说过，“从解剖学的角度来看，即便是特化程度较低的猴子，如果有足够的智慧，用它们善于抓握的手也能够制造工具。从许多方面来看，和近亲类人猿相比，人类的手更加原始。事实上，五趾型，或者说五根手指的结构非常普遍，即便是在原始的哺乳动物身上也能找到这样的结构。它的起源甚至可以追溯到更古老的爬行动物，在它们身上同样可以发现如此原始而简单的特征”。

作为拥有多项技能的生物，我们把手当作工具。也许手并不是擅长抓跳蚤、剥开贝壳、抓握树枝、涉水、搭建房屋或敲击键盘的，然而，正如我们的身体一样，只要能充分利用，手就能做到上述所有的事。

我们的手也许粗陋了些，但它们是由极其灵敏的中枢神经系统以及具有创造力和目标性的大脑所控制的。因此，双手得以制造工具，而这些工具可以实现仅靠双手无法完成的特殊功能，于是人类几乎成了全能专家。

论及飞行的高度、挖掘洞窟的深度、奔跑的速度、建造住所的规模，我们已经超越了30亿年以来所有在地球上存在过的生物。这是人类能够做到的，也是人类必须做到的。地球上的几乎所有其他生物都有一块特定的栖息地，它们会在栖息地内执行特定的行为，完成特定的目标，以得到进化。人类起源于热带稀树草原，但是很快就把足迹布满了世界各地。天然适合人类居住的栖息地几乎没有，所以我们必须把自然环境改造成适宜人类居住的家园。

尽管人类看起来似乎是大自然中的“外来者”，但人类建造的事物、采用的方法、选择的材料以及控制尺寸和结构所遵循的法则，都与大自然中运行着的其他一切没有什么差别。人造事物的外观是人类独有的，但形式背后所用的制作方法却是相通的。

本书旨在呼吁那些对人类生存环境感兴趣的人们：摆脱对人类打造的生存环境的主观臆断和漠不关心吧，因为这个环境与我们的生命息息相关。接下来的内容旨在鼓励读者关注并理解自然界的复杂构成，从而明白什么是可能存在的，什么是不可能存在的，什么是可以建造的，什么是不能建造的。本书还将带大家了解尺寸的极限，材料的俗名，元素之间的关系，以及事物的发展历程、功能用途和结构控制，另外，还有如何判定某件物品制造的必要性。

书中的附注和实例来源广泛，包括机械、结构和材料领域的知识，也有地质学、生物学、人类学、古生物学、形态学等学科的内容。这些对博物学家而言是基本常识，而对于那些渴望了解这个世界的人来说，这些内容也应该成为熟悉的参考资料。

经过200万年的发展，作为拥有多种技能的通才，人类的活动已经无处不在，而且已经变得同质化。不过，随着社会变得同质化，个体的分工却越来越专业和精细，近些年尤为如此。

一个新时代即将到来。这个时代要求人们不仅要有广博的知识，还要有深刻的见解。在这段关键的时期里，新一代的人类要用全局性的视野去理解并指导人类活动。我们需要回溯到拥有多种技能的时期，并重新建立我们对自然界的认识。

作为一名设计理论学者，作者以独特的思考角度向我们展现了观察世界的另一种方式，以专业的理论知识向我们解释了周遭环境中的事物为什么是如今的形式以及如何发展为现在的形式，也即“形式的起源”。本书旨在鼓励读者关注并理解自然界和人造环境的复杂构成。书中的附注和实例涉及了广泛的领域，包括了机械、结构和材料领城的知识，也有地质学、生物学、人类学、古生物学、形态学等学科的内容。对于那些渴望了解这个世界的人来说，这些内容会让他们恍然大悟，并惊叹大千世界如此有趣。

著者简介

克里斯托弗·威廉斯（Christopher Williams），德国海德堡大学设计理论博士，曾在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、克利夫兰艺术学院、康奈尔大学、南加州建筑学院以及加拿大阿尔伯塔大学等高校教授设计和建筑。他的本书是1974年出版的《必需品的工匠》（Craftsmen of Necessity），除此之外，也发表了多篇设计理论相关文章。目前，他住在加州的大苏尔，从事建筑设计和写作。

译者简介

王业瑾，中国科学院西双版纳热带植物园生态学硕士。

新版序言                                                  1

前 言                                                     3

章 形态和物质                                         1

第二章 支撑与连接：结构的组成要素                         25

第三章 尺 寸                                              51

第四章 功能对形态的影响                                   71

第五章 代代相传：来自过去的影响                           87

第六章 生态表现型效应：环境对形态的影响                   105

第七章 目的论：世界共同体                                 119

第八章 巧合与无规律性                                     139

注 释                                                     147

出版后记                                                  157

作为一名设计理论学者，作者以独特的思考角度向我们展现了观察世界的另一种方式，以专业的理论知识向我们解释了周遭环境中的事物为什么是如今的形式以及如何发展为现在的形式，也即“形式的起源”。本书旨在鼓励读者关注并理解自然界和人造环境的复杂构成。书中的附注和实例涉及了广泛的领域，包括了机械、结构和材料领城的知识，也有地质学、生物学、人类学、古生物学、形态学等学科的内容。对于那些渴望了解这个世界的人来说，这些内容会让他们恍然大悟，并惊叹大千世界如此有趣。

著者简介

克里斯托弗·威廉斯（Christopher Williams），德国海德堡大学设计理论博士，曾在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、克利夫兰艺术学院、康奈尔大学、南加州建筑学院以及加拿大阿尔伯塔大学等高校教授设计和建筑。他的本书是1974年出版的《必需品的工匠》（Craftsmen of Necessity），除此之外，也发表了多篇设计理论相关文章。目前，他住在加州的大苏尔，从事建筑设计和写作。

译者简介

王业瑾，中国科学院西双版纳热带植物园生态学硕士。