雖然我本身是念土木出身的，但結構學這種會當掉很多人的學科到現在我還是覺得很困難，不過竟然在去年(2022/11/13)出版了一本結構科普書籍「結構之書」，我真心滿推薦做營造業的同仁們有空可以去買來看看，它真的很科普。
記得以前在學結構學的時候，不外乎就是什麼靜定結構、非靜定結構、有限元素法、結構矩陣、桿件內力有的沒的，說實在我到現再叫我在念這個我還是頭殼麻麻，為什麼一定要把結構學搞得這麼複雜?那些有的沒有的方法，最主要的目的就是要求出每支桿件的受力，但他們真的很不有趣。如果結構學能介紹一些結構學的沿革，結構學是怎麼發展到今天的狀態，以前的人是怎麼算結構的，不是很好嗎?今天介紹的這本結構之書，就是這樣一本結構科普書(其實它裡面也有一點材料力學的成份在)，我覺得我想做的，應該也有點類似這位教授做的事吧。
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Table of Contents
▋ 怎樣的弓箭可以有更遠的射程?
我其實沒有想過，弓這種東西跟現代做橋梁的一種構件有極大的關係，古代人就知道這種概念了，我整個佩服到不行，那種構件就是：預力混凝土梁。
最早最早的弓，是一根直直的木頭，在兩端綁上弦，有點類似圖1中的那個形狀，沒有任何彎曲，這種弓的射程比較沒那麼遠，在古代西方史的戰爭中，有個國家就因為弓箭武器上的差異輸了戰爭，結構學好重要。
↑ 圖1：古代沒有施加預力的長弓大概長照片裡那樣(圖片來源：unsplash)
而改良過的反曲弓，再弓箭尾端會朝反向翹曲，你在往後拉弓的過程中，會多出反曲的這一段的力道，射出去的箭自然就會更快更遠，現在的弓箭幾乎都是這種形狀了，這裡面就牽涉到應變能的原理，作者想表達的就是：生活處處有結構。
↑ 圖2：改良後的弓在尾端都會彎曲(圖片來源：unsplash)
▋ 原來中國古代的帆船比西方經濟?
壓力容器在我們土木系的課程裡應該屬於材料力學，不過沒關係，所謂融會貫通，就是把跟力學有關的知識都串連起來，我讀到這邊我才驚覺，原來以柔克剛的道理在結構學裡面展現的淋漓盡致，尤其是你想省錢的時候。
中國古代有種船叫做戎客船(下圖3)，為什麼說想省錢呢，我們再看下一張圖(下圖4)，現代帆船為了支撐起整個風帆系統，用了大量的鋼纜，但在戎客船那個年代，可沒有什麼鋼纜這種材料，他就是用少少的麻繩，大大的桅桿，被吹到整個鼓脹起來的風帆，就出發了。
↑ 圖3：中國古代有種船叫做戎客船(圖片來源：unsplash)
↑ 圖4：現代帆船(圖片來源：unsplash)
這牽涉到什麼力學原理呢?只要你不要花太多力氣去讓帆布維持原狀，你就不需要那麼多的鋼纜抗拉，多加幾支橫桿讓帆布可以鼓起來，主要受拉的材料就轉變成帆布本身，桅桿跟麻繩的受力也會因此變小，也就不需要那麼堅固的材料，自然就經濟許多。
▋ 怎麼樣的形狀最有效率?
這邊在講的是為什麼我們的鋼柱要設計成空心、鋼梁要設計成Ｈ型鋼的議題，這是從構建本身的效率去考量材料要做成什麼形狀比較省錢，在大學的材料力學課程其實也可以學到，結構之書會再提醒你一次。
至於大型結構的經濟性方面的發明，就是斜張橋，傳統鋼橋要跨越長距離的河面或海面，要設計很多弧形鋼梁來支撐，就像關渡大橋那樣，很耗費材料，斜張橋則是用一支塔柱配上鋼纜來支撐橋面版，這部分也歸功於材料的進步，材料強度不足的話，也沒辦法達成像斜張橋這樣的設計。
▋ 古羅馬戰車輪的故事
作者用一個很有趣的故事講一個材料力學理會提到的概念，他說：古羅馬戰車的車輪都是木製的，這些木製車輪，在每天回車庫的時候會拆卸下來，因為不拆下來的話，明天車輪可能就會變形，你就不用想明天要去征戰四方了。
造成這件事的主要原因叫做「潛變」，就是一個構件受到一個作用力長期持續的作用，最後就算沒有另外加什麼新的外力進去，構件還是會變形，聽起來很複雜，其實就是作者舉的那個例子，戰車輪子壓著壓著底部就變形了。
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▋ 結語
結構之書真的是我近幾年看過力學最科普的書籍了，能把艱深難懂的事物寫的平易近人，是很直得學習的對象，有興趣的讀者也可以去買來看看，畢竟篇幅有限，我能提的實在太九牛一毛，推薦給你們。
