《结构是什么》书评
(苏州大学, 苏州 215000)
摘要: J. E. 戈登的经典著作《结构是什么》以引人入胜的清晰笔触, 揭示了自然界和人造世界中结构得以稳定存在并抵抗破坏的内在力学原理。本书超越了传统的工程力学教科书范式, 它将材料科学、生物学、历史案例与巧妙的日常类比融为一体。以此为基础, 本书深入浅出地阐释了“应力”“应变”等核心概念如何塑造着万物的形态及其性能极限。
DOI: 10.48014/bcce.20250701003
引用格式: 张骥闽. 《结构是什么》书评[J]. 中国土木工程通报, 2025, 3(2): 6-8.
文章类型: 书评
收稿日期: 2025-05-09
接收日期: 2025-06-13
出版日期: 2025-06-28
1 引言
在公众对支撑现代社会运转的工程奇迹习以为常却对其内在原理知之甚少的背景下，材料科学家与工程师J.E.戈登的《结构是什么》[1]如同一场认知的革命，以其无与伦比的可读性与洞见力，重塑了人们对结构世界的理解方式。本书的核心使命并非提供详尽的计算公式或设计规范，而是旨在解答一个看似简单却包罗万象的根本性问题:为何有些东西能够屹立不倒，而另一些则会断裂、屈曲或崩塌?戈登成功地将工程力学这门常被视为艰深晦涩的学科，转化为一段充满惊奇与逻辑美感的探索之旅。其核心价值在于消弭了专业壁垒，使结构运作的底层逻辑——关于力与形、材料与形式、期望性能与失效边界之间的永恒对话——得以被更广泛的受众所领略和理解，深刻揭示了优秀结构设计背后所蕴含的科学智慧与实用理性。
2 内容解读
戈登在《结构是什么》中，摒弃了繁复的数学演绎，转而采用了一种基于直观物理现象和跨学科类比的说理方式。开篇以富有启发性的问题引入核心概念:张应力、压应力与剪应力作为力的基本传递形式，如何在不同类型的结构中被巧妙处理;应变作为材料因力而变形的度量，其与应力之间的关系勾勒出材料的本征行为。进而，作者系统性地阐释了决定结构功能与可靠性的核心属性:刚度与强度，并通过生动的例子阐明二者并非总是同步。
书中深入探讨了不同材料迥异的力学特性如何深刻影响结构形式的选择与演化。戈登尤为关注结构失效模式这一关键命题:韧性断裂与脆性断裂的区别及其对安全性的不同警示;柱或薄壁结构在压力下的屈曲失稳这一经常出人意料的破坏形态;疲劳破坏如何因材料在反复应力下的微观损伤累积而悄然发生;以及蠕变现象在高温或长期载荷下的潜在威胁。这些失效模式并非抽象理论，而是通过大量历史案例和自然实例，如贝壳的层状结构如何抵抗冲击、骨骼为何具有优良的强度重量比、蜘蛛丝如何兼具韧性与弹性等，得以生动呈现。全书贯穿了对结构设计中“安全冗余度”重要性的强调，以及对“轻量化”与“足够强壮”之间精妙平衡的深入思考。戈登以其独特的叙事能力，将抽象的力学概念转化为具体的感知体验，例如将金属的延展性类比为太妃糖的拉伸，或将结构的失效比拟为“材料终于受不了了”的拟人化表达。
3 研究发现和主要贡献
J.E.戈登在《结构是什么》中取得了超越其具体技术传授层面的、更具深远意义的成就。其首要且最显著的核心贡献在于进行了一场成功的知识转化:将结构力学的核心原理及其在自然与人工世界中的应用，以一种前所未有的通俗易懂、生动有趣且逻辑严密的方式普及开来[2]。这种普及绝非简单化的删减，而是建立在戈登对工程本质的深刻洞察和清晰表达之上，通过大量精心挑选的自然现象、历史灾难、日常经验和巧妙的比喻共同搭建起认知桥梁。
戈登有力地证明了，理解结构行为的关键——力的传递路径、材料响应的方式、失效发生的边界——本质上依赖于一种直观物理感觉的建立和若干核心概念的精炼把握，而非对复杂数学工具的精通[3]。他深刻揭示了自然界亿万年来演化形成的结构所蕴含的“设计”智慧，它们往往是人造工程的灵感来源与效率典范，从而将工程思维置于更广阔的生物演化与物理规律背景中，促使读者领悟形式追随功能、结构服务于目标的普适性原则。
在工程教育领域，戈登树立了一个前所未有的标杆。他打破了专业教材灌输公式的传统，代之以问题驱动和现象驱动的认知路径，引导读者像工程师一样去观察世界、提出问题、推断缘由。他成功建立了一种认知框架，让非专业人士也能有效地理解和思考结构的安全边界、失效模式背后的力学根源、以及设计权衡的重要性。这种从基本原理出发、培养“结构感”的教育理念，深刻地影响了几代工程师、设计师、建筑师的教育方式，并极大激发了普通公众对工程科学的兴趣与尊重。《结构是什么》因此成为了一座沟通工程专业世界与公众理解世界的桥梁，提升了社会对技术文明基石运作逻辑的认知水平。
4 结束语
《结构是什么》是一部历久弥新的科普丰碑与工程思想启蒙经典。J.E.戈登凭借其深厚的专业学养、非凡的类比天赋以及对人类好奇心的精准把握，将结构力学这门古老学科的底层逻辑与永恒魅力，毫无保留地奉献给了每一位愿意阅读此书的读者。阅读本书的体验，是一次重新认识我们所处物理世界的旅程:你将不再仅仅看到桥梁的宏伟或昆虫的纤巧，而能看到支撑它们的看不见的力的流淌与材料的抗争，理解其为何能以特定形态实现功能与安全的微妙平衡。戈登的洞见提醒我们，结构的稳定并非理所当然，而是深刻智慧与精细计算的结晶。对于工程初学者，它是培养工程思维与直觉的无价指南;对于相关领域专业人士，它是重温基础原理和拓宽视角的思想源泉;对于所有渴望理解周遭世界运行方式的普通读者，它则是一把开启工程科学殿堂大门的金钥匙。
在世界日益依赖复杂工程系统的今天，《结构是什么》所传递的对结构原理的清晰认知、对安全设计的深刻尊重以及对人类智慧的谦卑理解，依然具有无法替代的价值。它教导我们欣赏支撑日常存在的精妙逻辑，并提醒我们在追求创新与效率的同时，永远不要忽视那维系万物不坠的根本力量。
利益冲突: 作者声明无利益冲突。
[①] 通讯作者 Corresponding author:张骥闽，zhangjm2003@126.com
收稿日期:2025-05-09; 录用日期:2025-06-13; 发表日期:2025-06-28
参考文献(References)
[1] J. E. 戈登. 结构是什么[M]. 李轻舟, 审校: 刘新宇, 译. 北京: 中信出版社, 2019.
[2] GORDON J E. Why structures carry loads or the springiness of solids[M/OL]//GORDON J E. Structuresor Why Things Don’t Fall down. Boston, MA: Springer US, 1978: 33-44[2025-09-10].
https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9074-3_2.
[3] GORDON J E. Designing for safety — or can you really trust strength calculations? [M/OL]//GORDON J E. Structuresor Why Things Don’t Fall down. Boston, MA: Springer US, 1978: 60-69[2025-09-10].
https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9074-3_4.
Book Review of Structures:Or Why Things Don’t Fall Down
(Soochow University, Suzhou 215000, China)
Abstract: J. E. Gordon' s classic work Structures: Or Why Things Don' t Fall Down reveals, with captivating and lucid prose, the internal mechanical principles that enable structures in both the natural and humanmade world to remain stably and resist destruction. The book transcends the traditional paradigm of engineering mechanics textbooks, integrating materials science, biology, historical cases, and clever everyday analogies. On this foundation, it provides an insightful yet accessible explanation of how core concepts like " stress" and "strain" shape the forms of all things and determine the limits of their performance.
Keywords: Structural intuition, material behavior, safety redundancy, structural failure
DOI: 10.48014/bcce.20250701003
Citation: ZHANG Jimin. Book review of Structures: Or Why Things Don’t Fall Down[J]. Bulletin of Chinese Civil Engineering 2025, 3(2): 6-8.