埃菲尔铁塔埃菲尔骨塔
埃菲尔铁塔经典的形状一入眼帘，
“巴黎”这座城市
便会在一毫秒之后不期而至。
这个过程反过来，同样成立。
“骨”塔初现
用我们今天的眼睛来看,埃菲尔铁塔的形状是如此优雅，简直生来就是巴黎的高颜值地标担当。
但在它的建造之初，大家可不这么认为。巴黎当时的各位名流大咖对它都是是一片戏谑之声：
"这个真正悲惨的路灯"
"这个钟楼架子"
“大烛台”
其中“大烛台”的插曲让今天的人们啼笑皆非：当铁塔开始破土动工的时候，超过位知名的巴黎市民联署一份请愿书，要求停止这一工程。他们声称埃菲尔的“大烛台”会损害巴黎的名誉和形象，而这恰恰是今天的埃菲尔铁塔所代表的。
大咖诋毁式评价中最刻薄，也最让人印象深刻的莫过于来自大文豪莫泊桑的比喻：（埃菲尔铁塔）“是个巨大笨拙的骨架“。
不愧是大文豪，真是直击灵魂的描述。我们今天便接过莫泊桑的梗，继续说说
埃菲尔骨塔的GU事
其实埃菲尔铁塔代表的是一种新的美学,可惜这种美在当时可能太超前了，以至于大众不能理解这种美。
因为埃菲尔铁塔追求的是一种更深层次的美。不是那种流于皮肤的浅层的美，而是一种深入骨子里的美。
这种美与结构和效率有关，埃菲尔铁塔创新设计的精妙之处在于：它用极少的材料，造出了当时世界最高的建筑，并且一直屹立至今天。
而且埃菲尔一点也没有用华丽的门面来把这种的精妙设计掩饰起来的意思，而是非常露骨地把他杰作的整个结构直接呈现在所有人面前。
这让我们今天甚至连扒一扒的动作都可以省去，便可直接一窥埃菲尔铁塔如此和谐优雅背后的“潜规则”。
数学谜题
为了让你更好了解埃菲尔铁塔设计的巧妙,让我们从一个小谜题开始。
想象一下,有人把整座塔的铁都熔化成一个实心球。你猜那个球有多大？?
在继续阅读之前,请花一点时间参考图片选择你的答案。?
正确的选择是D(??计算的数学过程就不要我再来一遍了吧)。
如果你把埃菲尔铁塔里所有的铁熔化成一个球,直径只有12米。
可是塔的高度明明已经达到了米。
这让你很难从直觉上接受这一事实。就像一个身高的猛男站在体重秤上，显示只有1公斤重，你一定会怀疑是秤坏了。
但埃菲尔铁塔的轻，比这还要超出你的想象。
想象一个和埃菲尔铁塔一样高，占地面积一样大的易拉罐，那么这个易拉罐里面的空气加在一起，都比埃菲尔铁塔所有的铁还要重。(你可以不相信我的话,这是数字和数学而已??)。
?
问题只有一个
那么,核心问题来了：埃菲尔铁塔是如何设计出一个像同体积的空气一样轻又足够坚固的结构来承受所有这些原件的呢？
说人话就是：如何以尽可能少的材料达到最大的承重？
这个问题同样困扰着铁塔的总设计师埃菲尔。
不过埃菲尔当时已经是颇有威望的大Boss，他可以把这个难题分给了诸位下属雇员。
其中有一位瑞士小伙子，叫莫里斯?克什兰（MauriceKoechlin），他在负责建筑的设计图。他也发现了最棘手的问题是重量的分配：巨型骨架自承重的必要性决定了它的外形和它的结构层次。
为了解决这个问题，年轻的克什兰求助了他的瑞士同胞卡尔?库尔曼（KarlCulmann）教授。机缘巧合的是，库尔曼教授刚刚提出了一种模仿人类骨骼（确切地说，是股骨）的建筑方式。
“来自苏黎世的库尔曼教授是一位伟大的工程师，同时也是图解静力学（graphicstatics）这种现代力学解析法的开创者。”这是后人对库尔曼教授的评价。
不过就在克什兰求助他之前不久，库尔曼教授还没有这么厉害。他自己也在为同样的问题而绞尽脑汁：他正处于一款全新力量型起重机的设计攻关阶段。
神奇时刻
年的某一天，脑汁都快被榨干的库尔曼教授偶然间来到了同事迈耶（Meyer）的解剖室，这位医学专家当时正专心研究一块骨头。
之前一直忙于设计起重机的库尔曼很快发现，骨头里面松质骨的排列方式恰巧就是各种力的图解表，清楚地显示了这种负重结构中张力和压力的方向。简而言之，自然赋予骨骼力量的方式和方向正是获得力所需的相应因素。
据说，库尔曼当时指着骨头就发微博了：“那就是我的起重机！”
“那也是我的铁塔！”克什兰在后面评论道。
“是我的铁塔才对吧？”大Boss埃菲尔笃悠悠的一句反问，成为这条微博最后一句评论。
相信力量也有形状
当然，我们的话题还可以继续聊。重新回到我们的题目，为什么埃菲尔铁塔叫埃菲尔“骨”塔更为贴切呢？
秘诀在于：相信力量也有形状。
工程师在观察一种结构的时候，看到的不只是材质本身，更是起作用的那些力——就像是骨科医生看人时戴着X光透视眼镜。
这些力分为两种：将某一物体朝内挤压的压力和将其朝外拉伸的张力。桌子、椅子、桥梁乃至摩天大楼本质上都是这两种力的集合。
所以，库尔曼在设计起重机的时候，利用了其开创的图解静力学来标出这些压力和张力。下面就是他所画的图。
设计原理解决了，埃菲尔铁塔是怎么做到的呢？
和许多现代建筑一样，埃菲尔铁塔利用了一系列“X”形横梁，也就是“桁架”。借助固有强度和三角结构的稳定性，“桁架”成为了一种相当高效的工程结构。
若对埃菲尔铁塔的一根桁架进行放大，便会发现它们其实并没有看上去那么坚固，每根桁架都由一些更小的相似桁架构成。材质内部的小孔比铁多。
这种中空结构成就了铁塔令人难以置信的轻质性。下次你走过一座桥的时候，请仔细观察，说不定那座桥也运用了同样的原理。
一切都是最好的安排
现在让我们聚焦到整个故事的神奇时刻：解剖学家迈耶教授当时在解剖室研究着某块骨头。
那是一根人的股骨。如果将这块骨骼切开，你会发现它就像一根长棍面包：外表坚硬，内部却布满小孔。
外面的骨质叫做“皮质骨”，坚硬紧凑，用来支撑大部分的身体重量。内部的骨质却像海绵，被称为“松质骨”。这一结构也起着重要作用，用来支撑人体骨骼时常需要承受的压力和张力。
股骨内部之所以以松质骨的方式进行高效排列，是为了确保受力最多的位置恰好是实心的部位，而在没有力施加的条件下，恰好是中空的部位。在骨骼发展过程中，上述现象会逐渐发生。
松质骨会朝着受力最多的方向进行排列、变硬，未受力的部位则发生萎缩，好比风所形成的那些令人叹为观止的拱形砂岩。风将受力最小的那部分岩石带走，留下力线的三维轮廓，那是岩石排列最为紧密的位置。
看完松质骨，我们现在来放大长棍形骨骼的外壳——皮质骨。皮质骨由许多被称为“骨单位”的管状组织构成，每个骨单位的直径仅为0.2毫米，中间隧道内有神经血管。
将这些骨单位内壁放大后，可以看到它们是由一些更微小的“束”构成的，这些“束”叫做“原纤维”。
对其中一根原纤维进行放大后，可以看到它们确实是一些纤维束，每根纤维由三根单纤维交织而成。将这些单纤维分离后便得到了骨骼的基本单位“骨胶原”——一种长链状分子。
说这么多，其实就是为了说明这种将事物结合起来，利用自相似性物质进行构建的分形方式叫做“结构层次”（structuralhierarchy）。
你的股骨之所以有足够的强度不仅支撑起你的重量，还要支撑起你的梦想，就是因为它内部是由无数的骨单位形成一条条管状结构，每个骨单位内又由无数的纤维组成更小的管状结构。这样一环套一环的多层级结构保证了股骨的超高强度。
灵光乍现，咋现的？
不过，库尔曼教授当时看骨头得可没有今天你我这般看得真切。那么当时是什么激发了他的灵感呢？
我们再来回顾库尔曼后来描绘的图片：左边是??库尔曼正在琢磨的起重机??的应力分布示意图。右侧是在股骨近端看到的相似的应力分布图像。
值得一提的是这张图片根据库尔曼和沃尔夫（Wolff）在年的出版物加工而成，这两位真是医学家和工程师进行医工合作的典范。（注：这位Wolff教授就是不久之后提出Wolff定律的那位Wolff。）
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所以当库尔曼看到股骨近端海绵状骨的图案时,他脑海里马上现出了日夜思索的起重机模型。在那一瞬间，他立即被灵感击中，他能清楚地看到在骨头上纵横交错的力线。
尽管一开始莫泊桑把埃菲尔铁塔称作“骨架”的本意是戏谑,但是不得不说大文豪早在一百多年前就对埃菲尔铁塔作出了最恰当的赞美。
这不，直到今天，我们还在说：
埃菲尔“骨”塔。
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