耿晓杰
摘要
分形理论是在本世纪70年代被首次提出，经过几十年的发展，已经成为一门重要的新学科，被广泛应用到自然科学和社会科学的几乎所有领域。此篇论文就是将分形理论应用在家具设计领域，这在国内外尚属首例。
分形理论可以与中国传统家具联系在一起，是因为它们之间有一个重要的媒介，那就是大自然。中国传统家具为达到与自然的交融与统一，主要采用两个手段，一是在外形上接近自然，二是在装饰纹样上接近自然。而分形理论恰恰又是来自于大自然的理论。分形理论与中国传统家具因为其共同拥有的“自然”属性而被紧密联系在一起。
本项研究是应用分形理论对中国传统家具的外形和装饰纹样展开研究，它是从一个全新的角度研究中国传统家具的外形和装饰纹样的“自然”属性，并进行概念性的“分形”家具的设计。其中对于中国传统家具的外形的分形研究，主要是对其进行自相似性的研究，而中国传统家具的装饰纹样属于统计分形的范畴，作者采用FractalFox这个分形软件对其进行分析，并计算其盒维数。
通过对中国传统家具的外形的分形研究，作者归纳整理出设计“分形”家具的方法，这种以分形几何为基础进行创作的家具与以欧氏几何为基础进行创作的家具完全不同，它所倡导的美学是一种完全新型的美学，为家具设计多元化提供了一个崭新的思路；通过对中国传统家具的装饰纹样的分形研究，分析归纳出一些装饰纹样是分形的，而分形纹样是可以采用分形软件轻松绘制出来，并控制机床进行加工，从而为用现代工业手段加工这些装饰纹样打下良好的基础，改写了复杂的传统装饰纹样只能采用手工操作的历史。
关键词：分形，中国传统家具，分形家具
分形（Fractal）这个名词是由美国IBM(International Business Machine)公司研究中心物理部研究员暨哈佛大学数学系教授曼德勃罗特（Benoit B. Mandelbrot）在1975年首次提出的，其原意是“不规则的、分数的、支离破碎的”物体。
曼德勃罗特是想用此词来描述自然界中传统欧几里得几何学所不能描述的一大类复杂无规则的几何对象。例如，弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉，粗糙不堪的断面，变幻无常的浮云，九曲回肠的河流，纵横交错的血管，令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点是，极不规则或极不光滑，整体与局部具有自相似性。直观而粗略地说，这些对象都是分形。
分形理论传入我国有20多年的历史，已经应用在各行各业，包括数学、物理学、化学、地质学、生物学以及哲学和艺术方面，但是在家具领域，还很少有人知道这个词，更不要说将其应用在家具理论研究和设计方面了。不仅在我国如此，国外也没有人将其运用于家具领域。这无疑是一个非常前沿的课题。
“分形”这个词是为描述自然界中的事物而出现的，它是有别于欧氏几何那种单纯规则的、人为的造型的，它是自然的，是有机的，是更贴近人类的。将分形理论应用在家具的研究和设计中，实际上也就是要研究出家具中那些更贴近自然的部分，最终的目的是能够设计和生产出有别于现在存在的冷漠的平板式的家具。
1.1.1 用现代工业手段生产中国传统家具的装饰纹样
中国传统家具的装饰纹样，大部分都比较复杂，目前进行生产时，一种情况是将装饰纹样简化，象现在的新中式家具中所采取的手段；另一种情况是采用手工进行生产，这样不仅难以保证质量，而且生产效率较低，成本增加。总而言之这种复杂的装饰纹样目前难以采用现代工业手段进行生产。
在论文中，我们对中国传统家具的装饰纹样进行分形特征的研究，如果研究结果表明某一种装饰纹样是分形的纹样，那么这种纹样就可以采取分形软件直接绘制出来，当然需要先编制出一定的程序，最终直接在机床上生产加工出来。所以我们的研究目的之一就是用现代工业手段生产中国传统家具的装饰纹样。
中国传统家具的装饰纹样多采用了比较复杂的曲线，因为当时的人们不会机械生产，完全采用手工操作，而且不强调统一，家庭作坊式的生产使这种复杂的曲线纹样得以保存到近代。随着欧几里得几何学的出现，也恰逢大工业生产时代的到来，欧氏几何，把自然形态概括为平滑的几何形，从而使产品的生产适应了机械，提高了生产效率。这两种因素的出现使家具设计开始出现横平竖直的外形，并且摒弃了所有装饰，这种家具非常适合批量生产，整齐划一，这应该是欧氏几何的关键贡献，但是却没有个性，而且最重要的是使人们远离了自然。
这篇论文就是研究出哪些中国传统家具的外形和装饰纹样具有分形特征，尽量找出他们的规律，比较各种装饰纹样中可能出现分形体的可能性，未来的研究人员就可以针对这些分形体进行研究，我的研究是未来研究的基础，也是未来研究的依据。要想实现最终用现代工业手段生产传统家具，需要计算机编程人员、数控机床设计人员、刀具设计人员和家具研究学者的全力协作。
1.1.2 以分形几何为基础设计“分形”家具
我们目前进行的家具设计大都是以欧几里得几何为基础的，它所倡导的美学是稳定、对称、均衡、统一、和谐等等，这无疑会给人一种美的感觉。这一美学理论已经存在了几千年，我们也早已经司空见惯，但是“分形”的出现却给了我们以新的启迪，分形几何所形成的是一种介于不规则性与秩序性之间的美感，在表面的不规则当中却又有一定的秩序性，因为其层层嵌套，而产生一种神秘感；因为其并非简单的左右、上下对称，而是整体与局部的对称，而产生一种狂野的秩序感；因为其不缺乏细节，而抑制了审美的疲劳感。这是一种全新的美学。
1.2.1中国传统家具的外形的分形研究
这一部分的分析主要借鉴国内外学者对于建筑的分形研究。相对来说，国外相关的分形建筑研究要成熟一些，更成体系一些，开始的时间也要更早一些。这些建筑包括哥特建筑，非洲部落的建筑，印度建筑，巴洛克建筑和其他一些历史上的建筑。这些建筑以各种形式产生了整体与局部的自相似特征，是典型的分形建筑。建筑与家具的关系密不可分，它们的发展遵循着相同的历史轨迹，建筑上的相关研究方法和研究成果毫无疑问对家具研究有借鉴意义。
从中国传统家具的外形中总结出产生分形特征的几种手段后，我们就要进行概念性的分形家具的设计。在这方面可以借鉴已有的二维分形作品，例如分形瓷砖、分形服装、分形画、分形书籍封面和分形IC卡等等，这些作品其中有一些已经成为了商品，而且获得了市场的好评。
1.2.2中国传统家具的装饰纹样的分形研究
中国传统家具的装饰纹样一般没有明显的自相似性，我们很难找到其进行迭代的单元体，需要采用软件进行分析，从而判断其是否具有分形特征。如果其具有分形特征，那么就是具有统计分形的纹样。
这里面我们采用的分析软件叫做fractalfox，这一软件我们会在第五章里进行详细介绍。
这一部分的研究相当重要，一些分形专家预言中国传统家具的装饰纹样中可能有一些会具有分形特征，但是到底事实是否真的如此，从未有人进行过实际的研究，如果我们的研究结果证实了这些专家们的预言，那么我们就可以为接下来的研究奠定了一个相当坚实的基础。
对于中国传统家具的装饰纹样进行研究并不是什么新鲜的内容，但是以往的研究定性的居多，定量的很少，我们这里就是要进行定量的研究，这也为装饰纹样的研究开拓了一个新的领域。
1.3.1在理论研究方面：
我们预计,某些中国传统家具的外形或者装饰纹样是符合分形特征的，有明显的自相似性或者统计分形的特征。我们可以从所选择的传统家具中，分析其具有分形特征的原因，从而总结出一套理论模式：采用何种手段可以使家具产生分形特征；各种装饰纹样出现具有分形特征的纹样的可能性，以及不同纹样组合后出现分形特征的纹样的可能性。
1.3.2在实践设计方面：
分形家具是一个新兴的事物，我们所设计的分形家具只是向大家展现分形家具的外形，还难以深入到其结构和工艺等方面。
分形家具会带给大家与我们日常所见到的家具完全不一样的感受，会让大家眼前一亮。这些分形家具，即使目前只是一些概念性的家具，这种设计理论也是相当有前途的，终将被一些设计师接受，最后被广大消费者接受。（未完待续）
（编辑：锦轩）
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