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基准杯一等奖解读:MAGNETO ——高密城市超级寓所的磁悬浮计划

2020.12.24

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本文由 基准方中 授权分享以下内容


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缘起 INTRO


MAGNETO (万磁王)是美国漫威漫画旗下的超级反派,他可以控制磁场、并且利用磁场让物体进行悬浮运动。


万磁王独特的物理属性与本方案以 “ 磁 ”为核心的设计理念高度契合,促成了“MAGNETO——高密城市超级寓所的磁悬浮计划”的这一命名。


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△万磁王通过磁力控制物体 ©《X战警》




概念 CONCEPT


本方案的概念起源于 “ 迈斯纳效应 ”。“迈斯纳效应”是一种物体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场产生排斥的物理现象。众所周知的磁悬浮技术正是利用了这一物理特点。


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△利用“迈斯纳效应”形成的建筑形态


作者在方案初期进行磁力原理的模拟实验探究概念的可行性,利用了“迈斯纳效应”,形成磁场作用下的运行机制,探索全新的人类居住模式。


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△磁力原理的模拟实验




问题 QUESTION


在设计之初,我们先提出了三个拟定解决的核心问题:

其一,如何在日益剧增的“高密城市格局”中,实现传统居住模式的更新?

其二,如何在疫情到来时,快速、安全、有序地进入“疫情暂停模式”?

其三,如何创造“超级居住单元”以应对当下高频度的宅居需求?


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 回答 ANSWER


如何应对当下高密度的城市格局呢?


工业革命以来,城市的运作模式,是通过公共资源的整合、人群的聚集,形成高效率的社会生产状态,这是一种扁平化的“水平城市”。

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△重力作用下失败的旋转倾斜的实验


在土地紧缺的背景下,我们试图将这种水平性的城市进行旋转倾斜,形成垂直性的城市格局。然而,由于难以逃脱重力的束缚,这一愿景难以实现。


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△水平城市格局因为重力而散落


“迈斯纳效应”则为这一个大胆的想法提供了可能。方案通过将垂直旋转后的“地面”进行磁化,成为磁板,让它所产生的磁场就去抵抗重力场的作用,从而将水平城市以磁悬浮的方式,成功转译成为垂直的聚落。与此同时,这一个操作也为后期疫情防控的合理运作和居住单元的灵活运转奠定了基础。


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△磁力作用下成功的旋转倾斜


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△磁力作用下进行旋转倾斜的实验


怎样以正确的方式打开疫情暂停模式呢?


对于疫情暂停模式的开展,本方案进行了几种类型的探讨。以下图中的球形体量代表个人居住单元,方形体量代表城市公共资源。在没有疫情的情况下,这些单元体白天在办公、商业、教育、娱乐等高度整合的公共资源进行聚集,实现交互合作的高效率社会运作模式。


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△正常状态下的资源整合


工作时间以外的夜晚,这些单元体则离开公共资源,在磁力板上自由悬浮。同时,它们还可以根据需求进行聚合、相互联系,通过使用者的需求进行单元组合,形成以家庭、朋友、伴侣等人际结构为基础的居住组团。


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△白天聚集在公共资源进行社会生产的单元体,夜晚自由地悬浮,形成居住组团


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△正常状态下的单元聚合


如果不幸疫情发生了,这些单元体之间则迅速产生相互排斥的磁力,进而从聚集的状态变为离散的状态,它们相互孤立,形成隔离舱以防止疫情的传播,每个舱体内部可以容纳个人的独立生活需求。

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△疫情发生时的单元离散


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△疫情到来时,单元体通过斥力离散,互相孤立


与此同时,疫情时期的公共资源也会随之发生拆分,例如将购物中心拆分为零售店铺、写字楼拆分为小型办公室、公共校园拆分为小班教室,以牺牲部分生产效率为代价,满足最低生活运作需求,尽量降低病毒传播的可能性。

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△疫情发生时的资源拆分


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△大型公共资源随之进行的拆分,减小疫情传播的可能


当疫情严重,发生扩散的时候,如果单元体内部发生感染,该单元体则会自动亮起警示红灯,并产生特殊的磁感,通过磁场变化,将疫情单元体筛选、聚集到医疗综合体,进行隔离与治疗。


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△已经感染的疫情单元体被筛选、集中到医疗综合体进行集中治疗


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△疫情单元体在医疗综合体进行集中治疗


什么样的居住单元才能被称为“超级居住单元”呢?


疫情发生时,每一个球体相互离散,形成自我隔离的超级居住单元。它的内部形态基于对人体活动尺度的考量,能够根据需求进行形变,从而将居住空间归至极简,形成适合站、坐、行、卧等多种身体行为的空间。


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△根据身体行为而变化的空间形态


超级居住单元以“磁流体”为介质。“磁流体”是一种既具有液体的流动性又具有固体的可塑性的全新功能材料,能够根据磁场形成丰富的物理形态,应对不同的生活情境,也为内部空间连通提供了可能。


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△磁流体在磁力作用下的形态变化实验


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△单元体内部多样的生活情境


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△单元体内部效果图




总结 SUMMARY


文章的最后,我们对于本方案创新点进行总结:

首先,通过“迈斯纳效应”创造磁场实现“磁悬浮”,克服地心引力,形成居住单元的垂直运作模式,回应日益剧增的城市密度格局;

其次,通过“引力”与“斥力”避开了传统模块化单元的物理接触,形成聚合、离散两种模式分别应对正常状态和疫情状态;

最后,利用“磁流体”塑造“超级居住单元”,它对外能够依附于磁力板灵活运转,对内能塑造满足功能需求的空间形态,是疫情隔离的理想模板。


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在方案设计的同时,我们还利用Unity软件进行程序编定,对本方案的运作模式进行模拟。


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△Unity编程模拟磁力作用下方案运作模式


三度普利策奖得主托马斯·弗里德曼曾发出感叹:“Hot, Flat and Crowded(世界又热又平又挤)”。在2020年灾难般极端的条件下,通过反重力的手段,实现人类居住模式的转译与重构,或许是桎梏之下的一个全新出口。


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【致谢】

感谢辛善超老师的竞赛指导,感谢任睿同学在编程方面的技术支持,感谢林宛静同学的帮助。


【参考资料来源】

[1] 《X战警》(X-Men)系列电影

[2] Rosensweig R E . Heating magnetic fluid with alternating magnetic field[J]. Journal of Magnetism & Magnetic Materials, 2002, 252(none):370-374.

[3] Odenbach, S. Recent progress in magnetic fluid research[J]. Journal of Physics Condensed Matter, 2004, 16(32):1135-1150.

[4] Zahn M . Magnetic Fluid and Nanoparticle Applications to Nanotechnology[J]. Journal of Nanoparticle Research, 2001, 3(1):73-78.

[5] Geim A K , Dubonos S V , Lok J G S , et al. Paramagnetic Meissner effect in small superconductors[J]. Nature, 1998, 396(6707):144-146.

[6] Braunisch W , Knauf N , Bauer G , et al. Paramagnetic Meissner effect in Bi high-temperature superconductors[J]. Physical Review Letters, 1992, 68(6):1908.

(文中除了《X战警》电影内容,其他图文均由作者自摄自绘)




 

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感谢 基准方中 授权分享

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编辑 | 与鹿

校对 | 与鹿


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