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。

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教授设计和建筑。他的第一本书是1974年出版的“必需品的工匠”，曾发表多篇设计理论相关文章。目前，他住在加利福尼亚州的大苏尔，从事建筑设计和写作。

新版序言
前言
第一章 形态和物质
第二章 支撑与连接：结构的组成要素
第三章 尺寸
第四章 功能对形态的影响
第五章 代代相传：来自过去的影响
第六章 生态表现型效应：环境对形态的影响
第七章 目的论：世界共同体
第八章 巧合与无规律性
注释
出版后记

世界上最简单的真理和
最具启发意义的灵感其实在
门外：篱笆之外，丛林之间
，甚至空旷的大街上，这些
地方才是我们创造新事物的
灵感源泉。
很多当代卓越的建筑师
、艺术家、设计师和发明家
们并没有受到当前潮流或风
格的制约，他们遵循的是自
然界中最普遍的规律和原则
。
事物的表象背后往往隐
藏着自然之理，本书正是解
开自然秘密、揭示万物关联
的一本导引读物。物质世界
中的所有事物，树木、高山
、我们所坐的椅子，都是由
有限的100多种元素所组成
的，比如铁、铋、金、锂、
钨等。这些元素组合、分解
与重组，形成了近乎无穷多
的基本物质，比如可以用来
做椅子的木头。后来，天然
物质在人类双手的改造之下
变成了我们所需要的模样。
在改造的过程中，有数不清
的因素影响着改造的发展过
程，并决定着最终的结果。
正如字母表上的26个英文字
母在语言规则的作用下组合
成为有意义的单词、句子以
及思想，物质世界中的各种
元素也在自然法则的规范之
下构造出有意义的形式。无
论是对于语言还是实物，掌
握事物之间最佳的组合方式
都是非常必要的。
当人类文明在构建的过
程中与自然不断疏离，变得
越来越狭隘的时候，我们非
常有必要冲出壁垒去看看外
面的世界，并且谨记大自然
是我们的老师，是我们灵感
的源泉。
克里斯托弗·威廉斯
2012年于加州大苏尔

动物和人造物形式上的相似是一个巧合吗？为什么大自然和桥梁设计师都偏爱三角形和拱形？为什么树木的主干都是圆柱状的，牛奶盒则是四四方方的？生物的进化和人类工具的改进会达到绝对完美吗？我们习以为常的这个世界，是否曾有机会走向截然不同的那条路？我们所处的环境之所以是今天这样，是巧合还是必然？自然孕育生命，人类制造工具，万物的形式遵循着怎样的设计法则？
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。

人类被“包裹”在自然物
和人造物共同组成的环境中
很久了，我们习惯了桥梁和
马路，就像习惯了树木和河
流一样。
平整坚硬的桌面上放着
柔软的布质杯垫，杯垫上是
带了把手的握感舒适的杯子
；一把舒服的椅子常常少不
了软而有弹性的坐垫和贴合
背部曲线的靠背；手中的圆
珠笔，手握处常常是一段带
着凹点的橡胶……人造物的
形式越来越复杂多样，也越
来越贴合人类的需求。而在
自然界中，如果苍蝇变得像
大象那么大，它就会因为自
身结构和材料的限制而被自
己压扁——一个生命体应该
长成什么样子，大自然也不
能任性。
本书的作者克里斯托弗·
威廉斯以一个设计理论学者
的角度观察世界，鼓励我们
关注并且理解自然世界和人
类世界的复杂构成。我们可
以从书中了解到：周围环境
中的事物为什么以如今的形
式呈现，它们又是如何发展
到现在的形式的。
《形式的起源》涉及领
域广泛，不仅包括机械、结
构和材料，还与地质学、生
物学、人类学和古生物学有
关。作者用简洁的语言和简
明的逻辑将以上领域的知识
说得具体形象，使读者不觉
得晦涩难懂。同时，全书将
各个领域的知识融为一体，
有助于读者建立起跨学科思
维。书中还附了丰富的木版
画插图，除了作为图示具象
表现文字信息，其本身也具
有艺术观赏性，能够让人感
受到结构之美。
追溯形式的起源，看自
然造物和人类造物遵循着怎
样的设计法则，看万物的形
式“是什么样”，又“为何这
样”。
服务热线：133-6631-
2326 188-1142-1266
读者信箱：
reader@hinabook.com
后浪出版公司
2020年9月

第一章 形态和物质
州际公路上有一辆飞驰的汽车，它的发动机嗡嗡作响，里面的气态化合物、混合物、分子和单原子经过一系列复杂的级联反应之后，将一个氢原子从冒泡的充电电池里喷了出来。这个氢原子随着一阵风飘进了路旁的村庄。距离它上一次享受自由之身已经过去了两年时间，这两年它都在汽车电池里度过，此时才又从电池里的盐酸化合物中挣脱了出来。这辆汽车疾驰而去，消失在公路的尽头，它最后卷起的风把氢原子高高地抛向草场上空。氢原子随后又向西飘游了20英尺，就在这时，有两个原子同时朝它飞来，它们转瞬之间就合成了一个分子。就这样，这个氢原子的自由状态转瞬即逝，与它结合的是一个氢原子和一个氧原子—这个新的组合就是一个水分子。在傍晚的热流里，这个全新的分子晃晃悠悠地升上了天空。
时值旱季，空气中仅有少量水分子。虽然各水分子之间是相对独立的，但它们还是在上升的气流中不断跳动着，只要互相接近到一定程度，就会立刻结合在一起。分子们互相结合，形成了肉眼可见的水滴，在一片苜蓿地上空1000英尺的高度上静静地飘浮。太阳落山以后，温度下降，水汽凝聚在一起，水滴变得越来越大，当它大到无法继续在空中漂浮的时候，就落了下来。
第二天清晨，一滴露珠停留在一片苜蓿叶上，而之前的那个氢原子也在其中。不一会儿，露珠吸引了更多的水分子，然后掉进了土里。随着白天温度升高，靠近草场地面的大部分水汽都会蒸发，变成水蒸气后再度飞上天空。然而，我们的氢原子已经随着水滴进入了泥土。它在泥土中停留了三天，直到附近的一株苜蓿的根毛在土壤微粒之间的孔洞中抓到了它。苜蓿的根尖细胞通过有丝分裂生成新细胞，每一个新细胞都会使根尖向土壤深处伸长万分之一英寸。最终，根尖接触到了富含水分的土壤层，小水滴被它迅速地吸收了。在接下来的5个小时里，这个氢原子辗转于苜蓿体内各种或复杂或简单的化合物中，在导管中游走了2。5米。最终，它在一种还包括6个碳原子、6个氧原子和另外的11个氢原子的黏稠液态化合物上安了家，而这个化合物分子就是葡萄糖分子。这株苜蓿生长于田野最南端的角落里，体形高大却不太健康，我们的氢原子所在的分子位于自上往下数第三片叶子的外边缘。
九月到了，这株苜蓿经过收割、晾晒、扎捆后，被贮存在谷仓里。次年二月，这株苜蓿的叶子成了一头奶牛的食物。在奶牛进食后的几个小时里，这个氢原子经过消化、吸收、循环、分配、利用等活动后重获自由，并被再次吸收。到了午夜时分，在奶牛侧腹部皮层内部，这个氢原子被牢牢地固定在新生毛囊壁中的化合物中。这根毛发生长了整整一个冬季，春季来临时，它脱落下来，掉入了泥土中。在光照、温度、湿度合适的环境中，细菌分解了这根毛发，使其逐渐腐烂，随即一阵旋风刮起，把这个重获自由、活蹦乱跳的氢原子吹到谷仓上空。
这个氢原子在有机生命体中的旅行只是一个短暂的插曲，而一块石头却能牢牢抓住一个原子长达数十亿年。只有地球表面的环境发生了改变，岩石中的原子才能再次获得自由。对深埋在地表之下数千英尺的原子来说，重见天日的可能性微乎其微。
原子是构成物质的最小单位。一种材料内部的原子组成结构决定了它的属性。原子是元素的构成单位，是非常稳定的结构单元，能够承受几乎所有的冲击，如高温、化学反应、电击等，并保持自身完好无损。大多数原子都能够没有时限地稳定存在。有些原子会长时间地以单原子的形态漂浮在空间之中，只因它们找不到可以结合的同伴；而另一些原子则更容易与其他原子结合，在万物生长—衰亡—生长的循环之中，一些活泼的原子，如碳原子和氧原子，会不断地参与到其中无穷多种的物质合成过程中。很多物质在形成后可以存在一段时间，但终将分崩离析，此时原子就会启程去合成新物质。
定义物质的最小单元是原子，但原子其实还可以分解为更小的单元。深入到原子内部，人类发现亚原子（电子、质子以及不断被发现的其他粒子）还可以继续被细分下去，而且这种解构的过程可能是没有尽头的。在我们所知的任何物质中，也许并不存在某种不可分割的粒子，因此，想搞清楚物质的起源几乎不太可能。尽管物质可以消失，物质所在的空间却完全是连续不断的，空间这个连续体可以在无穷小的物质中和无穷大的宇宙中穿梭自如。从根本上讲，空间的存在或许比物质更加真实，物质可能是负向的，可能由漂浮的洞堆积而成，也可能悬浮在整个实体空间里。 P1-2