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论文作者:A. Bejan 期刊:《理论生物学杂志》 发布时间:2008-9-26 14:35:33
ELSEVIER
树木与埃菲尔铁塔的共同之处

最近,爱思唯尔期刊《理论生物学杂志》(Journal of Theoretical Biology)刊登了美国杜克大学的一项最新研究。研究发现,著名的法国埃菲尔铁塔与树木有很多相似的地方——二者都是优化的流体和固体力学的典型例子,都符合构造理论。
 
对于大多数工程师来说,流体力学和固体力学的原理如同油和水不相容。但是最近美国杜克大学的工程师提出,这些不同的力可以并存于同一理论。研究人员以树木为例,树主主要疏运水分到树干、树叶等各部分,树木的结构会方便水从地面疏运。大自然这个伟大的“工程师”,在设计树木结构时候,不仅要考虑到让树木本身最大限度地流动水,同时还要适应自然世界的需要,要承受来自外界的力,比如风。世界著名的建筑埃菲尔铁塔也与树木有类似的地方。埃菲尔铁塔是巴黎的标志之一,它和纽约的帝国大厦、东京的电视塔同被誉为西方三大著名建筑。它被誉为19世纪世界上最伟大的土木工程之一,体现了外在美和内在美的统一。同树木一样,埃菲尔铁塔要“疏运”力到各个部分,同时也要考虑来自外界的力量。研究表明,这个重达7000多吨的铁塔对地面的压强每平方厘米只有4公斤,和一个人坐在椅子上的压强相当。
 
树木与埃菲尔铁塔都遵循了构造理论,这是由美籍罗马尼亚科学家Bejan在2O世纪9O年代中期首先提出的。构造理论是一种最优设计方法,它从系统的基本单元结构开始优化,之后再将这些经过优化的最小单元结构通过优化逐级组合起来,一直到满足设计要求。(科学网 于乃森/编译)
 
(《理论生物学杂志》(Journal of Theoretical Biology),doi:10.1016/j.jtbi.2008.06.026,A. Bejan, J. Lee)
 
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