梦想中的大学是什么样的?

加州科学院博物馆

你是否观看过国家地理《伟大工程巡礼》系列纪录片？其中一集，讲述加州科学院博物馆经历强烈地震后重建的故事。



1989年10月17日旧金山发生大地震，加州科学院博物馆也在灾难中严重损毁



经多个方面通力合作，终于成功重建了这座革命性的博物馆

为完美阐释科学院关于博物馆 “探索、解释和保护自然世界”的使命定义，设计师、工程师、营造团队和科学家通力合作，经历各种困难，最终完成了这项“不可能完成的任务”——一栋“有生命、会呼吸”的博物馆，它非常抗震，同时也成为“全球最绿色的博物馆”。



加州科学院博物馆

图源：calacademy.org

这种为实现“最合理科学环境”的梦想，而由设计师、工程师、营造团队和科学家通力合作的建筑，也在很多高等院校出现——这样的学校，或许可以称之为科学家“梦想中的大学”。

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关于“梦想中的大学”，不同人会给出不同答案。但无论谁，想象中的大学，都无法脱离“校园”这一建筑实体而单独存在。校园是学生接受知识的场所，更是学校精神的具体化呈现， 校园景观规划作为学校的实体基础，如何成为学校科研及教育强大的助力？

这些校园给出了他们的解答：

哈佛大学设计学院





哈佛大学设计学院（GSD）的主要教学楼Gund Hall

图源：worldarchitecture.org

哈佛大学设计学院（以下简称GSD）融建筑、规划、景观于一体，是世界上最负盛名的设计院所之一。Gund Hall是GSD的主要教学楼，据说当初设计这栋开敞楼的目的就是想让设计院里修不同项目的学生、授课老师、甚至一些院内办公人员能够随心所欲交流沟通，以便迸发创意。



Gund Hall内部结构

摄影：Peter Alfred Hess

墨尔本大学设计学院





图源：nadaaa.com

墨尔本大学设计学院教学楼被誉为6星级绿色创新大楼。室外竖线条将现代主义风格展现得淋漓尽致，室内设计则满足了空间简洁性，方便学生、老师在此畅所欲言。展览大堂连接着一个镶板装饰的木屋顶，它中和自然光，有利于自然通风和采光，让身处其中的学生老师有更为舒适放松的状态进行学术探讨与交流。



图源：nadaaa.com

于默奥大学





于默奥大学校园，右下是瑞典农业科学大学

图源：Bergslagsbild AB

于默奥大学认为开放、无等级的空间能激发学生、研究者和教师之间的创造性互动，因而在生气勃勃的学生大楼前设有向阳的室外休闲区。休闲区由一系列的扇形砾石露台构成，每个露台都有咖啡桌椅和庇荫树木。校园中宽展的人行步道充满生气活力，相对较小的步道则为师生们提供更为亲密的交流空间。

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在中国，也有一所这样的大学，希望能够“借鉴国际化的做法，翻开中国高等教育多元化的新篇章，通过自己的实践与探索，为建设中国特色现代大学制度提供借鉴和参考。” 西湖大学校长施一公在西湖大学成立大会的致辞中有如是发言，同时他还讲到西湖大学的办学定位——“高起点、小而精、研究型”。

这一定位不由让我们想到加州理工学院——这所因为美剧《生活大爆炸》而“破圈”的大学，在学术领域早就无人不晓。加州理工在物理学、化学、航天航空、行星科学、地球科学等领域，是公认的全美顶尖水平，也是公认最典型的精英大学之一。学校规模很小（学生总数仅2000人左右），但良好校风和特色文化是其成为世界一流大学的根本保证——包括学生刻苦学习，互相扶持，充满学术自由的学风；科学研究上讲究多学科交叉，研讨和充分自由交流的研究风气；追求质量，精益求精的管理文化；整个校园充满追求科学真理、献身科学的学术风气等。



西湖大学也希望成为拔尖创新人才培养的摇篮。学校以博士研究生培养为起点，创造了中国高校从博士生到本科生培养的先例；聘任世界一流科学家，用一流科学研究支撑拔尖创新人才的培养。

西湖大学希望成为世界前沿科学技术的引领者。学校坚持发展有限学科，特别注重学科交叉融合，强化基础研究，努力实现原始创新和科技成果转化的重大突破。



在施一公的描述中，前沿的科学探索将在西湖大学占举足轻重地位，今后十年，学校将聚焦理学、医学、工学三个学科门类，实质推动跨学科交叉，深度创新，为世界和人类探索未知、开创未来。

截至目前，西湖大学累计签约学术人才176人，其中讲席教授17人；2021年招收了第五届博士研究生共313位，其中五分之一来自海外高校。规模虽然不大，但是西湖大学的宗旨就是精益求精。

10月23日，全新亮相的西湖大学云谷校区，在校园设计上同样充分考虑科研、学术交流的需求，希望能够共同打造中国科研人“梦想中的大学”。



从空中俯瞰，西湖大学主体由一个C形的半圆环，连接三个学院，外面环绕着一条弯弯曲曲的小河。从空中俯瞰，它像一个细胞，寓意生命的开始；三个学院通过“C形”连廊串接，又方便跨学科的交叉融合，体现了学校的办学理念。很多人说，看起来很漂亮，也很有意义。



但仅仅只是这样吗？

西湖大学是一座很特别的学校，高起点、小而精、研究型。这样的定位，决定了学校的建设，首先要为“研究型”服务。或者说，首先要为科学家服务。



西湖大学云谷校区方案效果图

科学家们需要什么？

当你关注小河两边的风景时，他们在测算河有多宽、有多深；

当你感叹学术环的精巧设计时，他们在翻看图纸，要求改变地下室位置；

当你赞叹大落地玻璃的敞亮时，他们却坚决要求把一些屋子的窗户封掉；

为了满足科学家的需求，现在的“学术环”，与最初设计相比已经改了上百遍。

为什么要这样改？

科学家们到底想要一个什么样的校园？

“学术环”周边这条蜿蜒的小河，其实不算小，最窄的地方15米，最宽的地方25米，平均深度约3米。它在校园里绕出一个圈，这个圈直径666米，建筑面积21万平方米，“学术环”就在河中央，像一个小小的湖心岛。



很漂亮是不是？但在科学家眼里，它不仅仅是漂亮，更是一条“天然隔振带”。根据云谷校区的设计方案，西湖大学今后的教学、科研活动和精密仪器，都布置在“学术环”里。越是高精尖仪器，对防振要求越高。有振动，就会影响精准度，出现偏差，就可能会让研究功亏一篑。



西湖大学云谷校区学术环封顶现场

生活中，振动源有很多——比如地铁，马路上经过的轿车、公交车、大卡车等等。有的振动往往一闪而过，比如轿车；有的是真正的“隐形杀手”，比如地铁。

西湖大学设备资产部负责人张志强来自北京，此前经常与地铁运行产生的振动、特别是低频振动“打交道”。他曾动用数十台振动测量仪器，在学校、地铁周边密集布设监测点位，24小时监测。监测结果表明：地铁运行时产生的振动对高精密仪器正常运行有严重影响。同时，地铁运行的地下隧道具有“空腔效应”，一定程度上还增大了“振动”。

大家都知道，振动在不同的介质中传导不同。水能有效降低振动的影响。张志强他们在监测过程中，进一步验证了湖泊中央的岛屿，在同等条件下，“振感”显著降低。

看到“学术环”周边的“水环”设计，张志强直呼：“巧了！”原本只是为了景观，设计好看的小河，摇身一变成为了一道天然屏障，有效降低振动影响，成为各大实验室的“守护者”。



西湖大学云谷校区学术会堂

光靠一条河隔振还不够。

听上去，可能有人会觉得，这会不会太小题大做了？

一点也不。张志强说，当初北京开通地铁后，因为振动影响，一些高校和科研院所的高精度、高灵敏实验，不得不安排在深夜地铁停运后。

为此，一些途经高精密仪器集中区域的地铁，在地铁轨道上安装减振隔振设施，但代价很大，每公里造价是“天文数字”。

还有一些科研院所和高校实验室，被迫“举家搬迁”，国内外都有发生。搬迁会影响很多高精密仪器设备的精确度和灵敏度，导致这些仪器设备从“高精尖”变成了“中低端”。

“事实上，对精度要求高的仪器设备，光靠一条小河‘防护’还远远不够”，西湖大学科研设施与公共仪器中心负责人王永疆说。

比如冷冻电镜。它可以拍摄样品在低温情况下的高分辨率图像，然后利用算法重构大分子的三维结构。


西湖大学云谷校区基础医学楼

还有微纳加工设备和工艺。通常要在如拇指大小的芯片上进行微米和纳米量级的优化设计、加工和组装，精度常常是一根头发丝的几十万分之一。可以想见，稍有“风吹草动”，那就是真正的“失之毫厘，谬以千里”。

为了达到最好的防振效果，西湖大学对地上、地下空间重新布局，这几个实验室的地下，需要全部是实体。实体是什么概念？就是把下方原本的土挖掉，换成混凝土浇筑，让地下更结实。就好比，这些实验室都是建在了“巨大水泥柱”上，地基稳当，振动的影响就减弱了。

所以说，一所研究型大学的科研基础设施建造，不是盖房子那么简单。





7月的云谷航拍

故事说到这里，还没有结束。

西湖大学虽然成立时间不长，却已招纳了近百名科学家，他们每个人都有一个独立实验室，未来总计将达到300个。

这些实验室除了减振、隔振，还有各种“五花八门”的专业要求。

有的实验室需要防止电磁干扰，就好比你正看着电视，突然画面上有了一个条纹，那就是电磁干扰。怎么解决问题？这个实验室的上下左右，都要用磁屏蔽材料围起来，将电磁信号隔断，来保持设备的稳定性和精准度。必要时，甚至连窗户都要封掉进行屏蔽。

有的实验室需要“超净间”，就是超级干净的那种。干净到什么程度？如百级洁净间，每立方米空气内含有直径大于或等于0.1微米的颗粒数不能大于100个；实验室要层层分区，加装特殊的过滤和通风装置，人走进去不仅要穿无尘服，还要经过一个风淋装置，“吹掉”随身携带的尘埃，确保室内洁净。



生命科学楼

生物实验需要用很多超低温冰箱如-84℃的冰箱，用来存放标本。这样的实验室对于电的需求很大，一不能用普通线路；二必须实行温控。十几台超低温冰箱放在一起，散热非常厉害，得再购买一批大功率空调，帮这个房间降温。

还有一些理学、工学实验室，一台仪器重达几百公斤，对楼板的荷载要求就很高，它们的实验室楼板就要增加强度和承载力。



工学楼



理学楼

所以，西湖大学的每一位科学家到岗后，学校都会先发给他一份调研，列出实验室的要求清单，然后按照他的需求“量身定制”。每一间屋子都需要先设计出大概的方案，包括水、电、气、暖、工艺流程等，之后再出深化设计方案，最后形成施工图纸。一个实验室的建造，七八个部门、十几个人坐下来讨论是常事。“难、复杂、专业”，几乎每一个参与设计和建设的人都这样“抱怨”过。

但再难也得做，一丝不苟地做。以教学和科研为中心，在西湖大学并不是一句空话。就像上海建工代表戴标兵说的，这不是为了完成一个合同、一个标段、一个建筑，而是要打造精品工程。怎么让学校的空间满足科学家们的需求，进而激发他们的创造力，这才是设计师和建造者们最大的梦想与挑战。



现在，设计师及建设团队已经交出了他们的答卷，西湖大学云谷校区一期二期已正式启用。我们也期待这所使尽浑身解数，以达成科学家“梦想中大学”样子的院校，能够如施一公校长所描绘的那样，“十年、二十年之后，西湖大学将作为一所世界瞩目的新型研究型大学，用自己的方式为世界文明和人类进步作出重要贡献！”

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