设计问题(第二辑) (设计思想论丛)
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3.前所未有的形式

沙利文“形式追随功能”的观点,从工程设计的角度去解释似乎会容易些。例如,想想汽化器的发明。汽化器是一个前所未有的燃料混合与分配装置,是专门为早期的汽车发动机设计的,如今仍用于轻型两冲程发动机上。图9显示了拉扎尔(Lazar)等人在1894年的专利中所说明的发明步骤。其中包括利用内燃机进气冲程从缩放管吸进空气,然后带进并混合到独立储藏器内的气流挥发酒精。Paul Lazar, Donat Banki & John Csonka “A New or Improved Mixing Chamber for Petroleum and similar Engines” (UK Patent 11,119,1894).按照沙利文法则,只有缩放管才能实现这个特殊物理功能,18世纪末的物理学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·文丘里(Giovanni Battista Venturi)已经证明了这一点,如今这种管道叫作文氏管,就是用他的名字命名的。“Giovanni Battista Venturi, ” Encyclopedia Britannica, www.britannica.com/EBchecked/topic/625623/Giovanni-Battista-Venturi (2012年2月12日访问).然而,尽管文丘里是第一个从科学角度观察这种管对液体流动的物理效应,但这种效应在小号等造物中早已被采用,如公元前两千年的埃及就已经会制造和使用。Greg Monks, “The History of The Cornet, From Pre-History to the Present” (2003) www.blackdiamondbrass.com/tpthist/trpthist.htm (2011年8月1日访问).文氏管的夹带和混合作用不仅用于汽化器,还用于没有内部运动件的“喷射泵”。这种泵既可以用于运送流体,也可以用于运送固体颗粒。风洞本质上就是大型的文氏管,出口的动力风扇将气流通过文氏管导入隧道。文氏效应还是大量复杂造物的普遍特征,这些造物有不同的形式,服务于不同的功能,每一个都根据它们的具体功能而并入独特的部件。这种复合性助长了一种观点,认为文氏管本身只是工程组成部件中的一个,另外还有钝齿、轴承、阀门、风扇,等等。顾名思义,部件的形式很少能构成独立的造物,而且正如汽化器的文氏管所证明的那样,它们通常是隐藏于更为复杂的造物中的细节,这种造物具有完全不同的外形和功能,比如汽车。

图10 1500—1550年左右中欧打造的狼牙棒

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mace_IMG_3823.jpg (2011年6月6日访问).

即使我们将观点局限到那些以文氏管为主要形式的人造物(如现代小号、风洞和喷射泵),我们发现每个造物将文氏效应用于不同的且不可互换的功能上。小号的长宽比率使得小号无法吸入和混合任何二次流体流,而将空气引入风洞的风扇可以降低对喷射泵的需求,这样在它吸入的流体流通路上就没有安置运动件。因此,“导”向不同造物设计的是有关文氏效应的“知识”,因为并入了缩放管形式,每个造物都服务于不同的功能。

有关物理形式的智能选择与达尔文式的选择之间的差异,还可以通过文氏效应的非常规应用案例加以说明。这里所说的非常规应用,其实是没有使用文氏管。“气动热力压缩器”就是20世纪四五十年代美军研制的实验压缩器,而实际上就是对从喷气发动机的燃烧室排出的热废气流注入小水滴,在废气进入发动机的涡轮级之前,提高它们的压力。Ascher H. Shapiro & K. R. Wadleigh, “The Aerothermopressor-A Device for Improving the Performance of a Gas Turbine Power Plant” (U. S. A. : Defense Technical Information Center,1955) Reproduced at WorldCat, www.worldcat.org/title/final-summary-report-of-the-aerothermopressor-project/oclc/16016363 (2011年8月2日访问)。换言之,通过利用从二次渐缩喷嘴逆向注入的二次流体流,减慢废气,这样的设计策略将燃烧室的膨胀喷嘴改进成了二次压缩阶段。这种改进现存工程形式以便达到二次机械效应的情况,似乎并不能证明形式追随功能,而是证明现有的形式可以启发新颖的功能。

我们知道有关文氏效应的两个例子都是像汽车和飞机这样的复杂产品的隐秘组件,这使我们很难将它们的功能概念仅仅局限于物理功能。除了物理功能之外,汽车和飞机还是某些人珍贵地位的象征,但对一些人来说却是讨厌的东西。对于这种智能设计的形式复合体,对它们所发挥功能的任何思考,都必须涉及无形的交际功能。接下来我将更详细地讨论这些功能。