第一章
初识结构性思维
第一节 结构的魅力
结构故事
春秋战国时期，我国有一位发明家叫鲁班。两千多年来，他的名字和有关他的故事，一直流传至今，后世工匠都尊他为祖师。
鲁班大约生于公元前507年，本名公输般，因为“班”与“般”同音，而且他是春秋战国时代鲁国人，所以人们称之为鲁班。他主要从事木工工作。那时人们要使树木成为既平又光滑的木板，还没有什么好办法。鲁班在实践中留心观察，模仿生物形态，发明了许多木工工具，如锯子、刨子等。鲁班是怎样发明锯子的呢？
相传他有一次进深山砍树木时，一不小心，脚下一滑，手被一种野草的叶子划破了，渗出血来。他摘下叶片轻轻一摸，原来叶子两边长着锋利的齿，他用这些密密的小齿在手背上轻轻一划，居然割开了一道口子。他还看到在一棵野草上有只大蝗虫，两个大板牙上也排列着许多小齿，所以能很快地磨碎叶片。鲁班就从这两件事上得到了启发。他想，要是有这样齿状的工具，不就可以很快地锯断树木了嘛！于是，他经过多次试验，终于发明了锋利的齿状工具，大大提高了工效。鲁班给这种新发明的工具起了一个名字，叫作“锯”。
资料来源：每日科技网（http://www.newskj.org）
以上是一则自然界中结构在生活中得到应用的故事。从这则故事中就可以看出结构的魅力所在了，但是结构的魅力不仅局限于此。
一、什么是结构
对于“结构”一词，其实并不需要进行过多解释，因为这个词对大家来说并不陌生。在学生时代，我们就接触过各种各样的结构，如地理学科中的地质结构，生物学科中人体骨骼的结构，政治学科中关于社会的结构，还有化学学科和物理学科中的物质结构、分子结构、原子结构等。
“结构”可以定义为：事物的各个组成部分之间的有序搭配或排列。实际上，“结构”所关注的就是整体与部分的关系。
二、结构无处不在
因为世界上万事万物都是由部分组成的整体，都离不开部分和整体这两个概念，所以可以说世界上的万事万物，大到宇宙，小到原子，包括物质的、非物质的，都有其自身的结构。
自然界中有很多美妙的结构，如蜜蜂的蜂巢、蜘蛛的蛛网、雪花，以及我们人体的骨骼（如图1-1所示）。
图1-1 蜂巢、蛛网、雪花、人体骨骼的示意图
这些结构并不是偶然形成的。蜂巢的结构坚固，节省材料，通风透气；蛛网的网状结构尽可能地扩大了蜘蛛捕食的面积；雪花的结构是大气中水结晶的形状，是大自然美丽的杰作；而我们人体的骨骼结构更是历经上万年进化而来的，每一块骨骼都有着重要的作用。不仅如此，骨骼与骨骼间形成的结构也具有重大作用。略呈S形的脊柱，既能分散外来的冲击力给脊椎带来的负担，又能保持脊髓神经的正常运转。
大自然中形形色色的结构也给我们带来了无限的遐想空间和创造灵感。在日常生活中，存在大量受到自然界中经典结构启发而创造的新事物，这些事物是美妙结构的延伸。本章开头所提到的鲁班发明的锯子就是一个很好的例子。我们熟悉的国家体育场“鸟巢”和国家游泳中心“水立方”也是特别典型的代表（如图1-2所示）
图1-2 鸟巢和水立方夜景图
对于鸟巢，通过其名字就可以知道它的灵感从何而来了；而对于水立方，从图1-2中可以看出其特别像蜂巢。
除了建筑方面的应用，自古以来，自然界的各种结构一直是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民根据对鱼在水中通过摇摆尾巴而游动、转弯的观察和模仿，在船上架置了橹和舵，从而增加了船的动力，掌握了使船转弯的方法。类似的例子还有鸟和飞机、鱼鳔和潜水艇等。现代的仿生学也是基于同样的原理。
结构除了在自然界中随处可见外，在社会领域中也无处不在。小到家庭，有老人、有孩子，有结构；中到企业，有领导、有员工，有结构；大到社会，有顶层、有基层，有结构。
三、结构至关重要
无论是自然界还是人类社会，“结构”都在其特定的位置发挥着重要乃至决定性的作用。在自然界，相同的物质由于不同的结构而具有不同特性的现象就处处可见。
“一颗恒久远，钻石永流传”是一句我们耳熟能详的广告语。晶莹剔透的钻石（如图1-3所示），让很多人都对它欲罢不能。古代，钻石一直被达官显贵用来展示其财富、权势、地位，到了现代社会，更是成为男士向女友求爱的常用之物。
图1-3 璀璨的钻石
然而，尽管钻石的价值不菲，但它实际上就是碳的一种结晶体，是由碳原子按照一定结构排列组合而成的（如图1-4所示）。
图1-4 钻石的原子结构
同样是碳原子的组合，因结构不同所形成的物体也大相径庭。例如，同样是碳原子组成的晶态单质碳，换一种结构就变成了石墨（如图1-5所示）。
图1-5 石墨的原子结构
不一样的结构导致钻石和石墨的性质有着天壤之别。钻石是世界上最坚硬的物体之一，通常情况下是透明无色的，有一定的光泽，能够切割玻璃；而石墨则较软，一般情况下都是黑灰色的（见图1-6），有油腻感，会污染纸张。
图1-6 石墨
钻石和石墨的对比，让我们不禁感叹大自然造物之奇妙，也感受到自然界中“结构”的重要性——结构对性质和功能都有重大影响。其实不仅仅在自然界物体的内在结构如此重要，在社会领域，结构也同样具有关键作用：一家企业的人员结构关乎企业的运行与效率，一个国家的人口结构可以影响国家的发展。
在非自然界，对结构重要性最明显的体现是在设计上。
用同样的制作材料，做出来的结构不同的小凳，就会有不同的特性，有的稳定，有的却不稳定（如图1-7所示）。
图1-7 不同结构的小板凳
同样的三根棍，首尾相连，就成了武术器械“三节棍”，而将三根棍的一端连在一起就变成了可用来照相和测量的“三脚架”（如图1-8所示）。
图1-8 三节棍和三脚架
结构的重要性还体现在，如果结构方面存在一个小问题也许就会导致重大事故的发生。
结构故事
位于加拿大的魁北克大桥是一座宽29米、高104米的桥。因其177米的悬臂支承着195米长的中间段构成主跨，迄今为止，该桥仍保持着世界第一的悬臂梁桥跨径纪录。但是该桥最初建造的时候，却命途多舛。
魁北克大桥兴建于20世纪初期，当时桥的建设速度很快，施工组织也很完善。正当投资修建这座大桥的人们开始考虑如何为大桥剪彩时，随着一阵震耳欲聋的巨响，大桥的整个金属结构垮了，19 000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。
大桥坍塌的原因是设计师在没有对桥梁的关键部位做相应加固的情况下，擅自将原来500米的桥长延长到了600米，造成了大桥南端制动臂上的压力索发生弯曲，从而导致整个上层结构的倾塌。
为了记住这一教训，所有毕业于加拿大工程界大学并参加“工程师冠名典礼”的毕业生都会有一个铁指环，这些铁指环是由那座坍塌的魁北克大桥上的金属制成的（现在的指环由不锈钢制造）。它们时刻提醒这些工程师，进行结构设计要具有高度的责任感。
资料来源：百度百科（http://www.baike.baidu.com）
上面花了很多篇幅来介绍“结构”，旨在说明，无论是自然界的事物，还是人类社会的方方面面，“结构”都有其独特的魅力和重要的作用，它往往赋予了物体不同的属性和价值。既然结构无处不在，那么是不是思维中也有结构呢？结构在思维中的作用又是什么呢？下文会对此一一进行解答。