建筑是人们用泥土、砖、瓦、石材、木材和钢筋等材料建成的、一种供人居住和使用的空间，是集实用与美观于一体的风景。建筑的实用性和美观性与数学息息相关，通过精准把握结构力学、比例尺度，可以增强建筑物的强度和稳定性；而黄金分割、对称性和比例往往被视为美学原则，它们的呈现让建筑显得更加协调和美观。瑞士数学家约翰·伯努利曾经说过，“建筑是一项最高形式的数学”。可以说，数学在建筑中是无处不在的，让我们来一起探寻隐藏在建筑中的数学。

    北京大兴国际机场是北京的地标建筑之一，也是目前世界上最大的单体航站楼，被英国《卫报》评为“新世界七大奇迹”的榜首。在这个奇迹般的建筑当中，有很多光滑的曲线。仰望穹顶，航站楼屋顶的钢架结构，被两簇彼此垂直的曲线结构剖分，这便是“建筑界女魔头”扎哈·哈迪德的杰作——黎曼叶状结构。在建筑中，钢结构被扭曲，使得建筑外表呈现出流线型和飞翔之感，黎曼叶状结构的创新性应用，不仅可以增强建筑的美观性和视觉冲击力，还可以改善空间流线，提高建筑的通风和自然采光效果，同时也有助于增强建筑的节能减排效果。

    同样，在广州塔的设计中数学起了极大的作用，单叶双曲面被用作广州塔的主要支撑结构，形成了塔身的主体形态。由于这个几何形状具有极高的对称性和精细性，因此对于广州塔的计算机模拟和制造过程提出了挑战。为了解决这些难题，广州塔的设计师和工程师使用了复杂的数学模型和计算机辅助设计技术，确保了建筑结构的稳定和安全。

    黄金分割产生美丽、精密而简单的结构，给我们的心灵带来满足和慰藉，乃至神秘和敬畏。0.618是一个神奇的数字，古希腊神庙帕特农神殿正面呈现的18根柱子间的距离，意大利比萨斜塔上每层白色楼梯的间距，法国巴黎协和广场的环球剧院，意大利费拉拉城堡的整体架构和门窗设计都运用到了黄金分割比，黄金分割比使设计更具有美感和视觉效果。然而，黄金分割比的作用不仅仅局限于建筑美学方面。早在16世纪，意大利画家达·芬奇就发现，将圆柱按照黄金分割比例分成两部分，然后再通过这两部分来设计梯形板块的间距，可以让圆柱更加稳定，可见黄金分割比在建筑的实用性方面也有很大的帮助。

    随着现代科技的不断发展，建筑行业也在不断地更新、演进。现代建筑离不开数学，从设计到施工、维护和改善，到美学性与实用性数学都扮演着至关重要的角色。现代建筑需要严谨、准确、清晰的数学思想的引领，这样才能更好地实现安全、美学、可持续性、灵活性，以及用户舒适度的现代建筑要求。

    （作者系华中农业大学沈婧芳名师工作室成员）