物理与艺术——精选推荐

A31214015 董方洪 这个学期有幸选择了孟凡明老师的文科物理，让作为理科生的我有了一个不一样的视角来学习物理学的知识，探寻自然科学的奥秘。文科物理不同于理科生平时学习的物理知识，在课上我们了解更多的不是繁杂晦涩难懂的物理学公式，而是精彩丰富物理学发展史和科学家们生动有趣的生活趣事和传奇的个人经历。此外，通过对文科物理的学习，我更懂得了物理知识与丰富的艺术世界是紧密相关，

难以分开的。

诺贝尔奖得主李政道曾这样说过，事实上如一个硬币的两面，科学和艺术源于人类活动最高尚的部分，都追求着深刻性、普遍性、永恒和富有意义。

在我看来，物理学和艺术各自有其专门的研究领域，各自从不同的途径、不同的角度、不同的层次、用不同的方法，帮助人类去认识世界和改造世界。然而，它们却如同一对孪生兄妹，形影不离地发展着。事实上，物理学和艺术之间存在着交叉，存在着渗透，存在着融合，它们有相通之处，有内在的统一性。正如1970年诺贝尔物理学奖获得者阿尔分所说：“像画家运用色调，雕刻家利用石膏，音乐家通过音符来表达自己的见解和感受一样，科学家们是通过似乎是周围的浓缩物的公式和定理来表现自己的高水

平的美感的。”

当代的量子物理学家和科学思想家玻姆说：“就物理学充满真知灼见而言，他实在是艺术。“施大宁教授提到：“艺术的表现手段是图象和隐喻、想象力与审美力，科学表现手段是数字和方程、数学关系和实验特征。传统上说，艺术抒发情感；科学追求理性所以，他们在表面上是对立的。 但是, 两者均是人类尝试认知真理的手段和对被认知对象（自然）的精确描述。”

我们就拿高更的那幅著名的“我从何处来，到往何处去”作品来说。

在长达4米半的画面上，从左到右表达了生命从诞生到死亡的历程。绘画通过树木、花草、果实，所有的植物象征着时间的飞逝和生命的消失问出三个震撼心灵的问题：“我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？”这三个问题恰恰问出了从古至今所有物理学家的心声：“宇宙是怎样起源的？生命是怎样起源的？人类的未来会怎样？”固然，艺术家有艺术家的思维方式，物理学家有物理学家的思维方式，可是，即便身处不同时间，不同空间，不同种族的他们，在不同的领域，用不同的方式思考问题，当面对自然，认知真理时候的，艺术家与物理学家

都是一样的，他们都在探索自然，企图以自己的方式去对宇宙进行精确的描述。 无论是从伽利略的自由落体、牛顿的万有引力到法拉第的电磁感应到普朗克的量子理论、德布罗意的物质波再到爱因斯坦的相对论，还是从奴隶社会的正面律程式雕刻到文艺复兴时期的人文主义到17世纪的巴洛克美术到18世纪的浪漫主义19世纪的现实主义再到后来的映像派、抽象主义，都是人们为了描述所看到的对象甚至是整个宇宙，在不同的历史背景下因为不同的方式而形成的特定的历史结果，艺术与物理都是人们用以认识宇宙的途径，他们的本质是一样的。在浩瀚的宇宙下，面对太多的未知数，人们努力地通过艺术、物理、化学、生物等等

各种途径去探索，只为了达到认识宇宙这一目的。所以，引用施教授那句：“同一个宇宙，同一个梦想。”哥白尼之前，人们认为，地球处于宇宙中心静止不动，所有行星都绕地球运转。然而，哥白尼的日心说告诉人们，地球并不是宇宙中心，行星围绕太阳运动，包括地球。哥白尼何以能提出流芳百世受后人景仰的日心说呢？固然离不开他大胆的猜想。那么，在他的猜想中起决定性作用的一步是什么呢？哥白尼提出应找到一个正确的参照点来看待宇宙。地心说的错误在于将地球看做不动的，以地球为参考点，而哥白尼大胆质疑，

勇于创新，正确的选择了太阳这个参考点。 同时，艺术也是一样。历史学家称：“乔托之前，人类从没有学会看风景。“这句话高度肯定了乔托在绘画发展史上标志性的作用。在乔托开创透视画之前，绘画无比死板，毫无立体感层次感可言。拿希腊瓶画为例，希腊瓶画上所有的人物的脚全都是90°与腿垂直，呈现三角形，且不管人物以何种姿势站立都是如此。所有的人都仿佛”神“一般被挂着、钉着，没有透视原理，光与影完全曲解。 乔托首创透视原理，从“神”转化为“人”，两维画作上表现三维图形。透视画法，最重要的是需要找到一个焦点，即参照点。乔托创新的提出绘画中的参照点，于是，成功的做出了透视画法，将人类的美术提升到一个新的层次。

溯源古希腊的艺术与物理学。这时期的情况看起来似乎简单，但不可轻视，相对后来的变化对照认识非常重要：艺术方面，雕塑家已精确掌握了人体各部位间的比例；物理学方面，以欧几里得为代表，认为空间是空虚的；以亚里士多德为代表，认为时间是线形的、顺序的；而认为光是在由空间、时间形成的框架内到处碰撞弹射。

中世纪，空间和时间的主流概念被扭曲。空间被宗教教义的分类法一块块分割开，不再是各向同性，也不复可以量度；时间在艺术活动中表现出非线形的任意性；光也被这时期的艺术家认为是某种具有灵性的东西。

中世纪后期，空间、时间和光的概念又渐复归古希腊。是画家乔托把欧几里得空间带回美术界（确立“透视法”），同时还为艺术树立了静止时间的框架。 然而，乔托对光的把握还显得犹疑。

十五世纪，意大利画家弗兰西斯加把阴影引进绘画。阴影（其实就是没有光的所在），后来成为文艺复兴时期美术中表述光的一大特色。 1543年，哥白尼出版《天体运行论》。按史莱因的观点，日心说从根本上来说脱胎于艺术家选定观察位置（注意乔托的“透视法”涉及观者位置）。伽利略通过观察支持哥白尼的学说，进而提出惯性参考系、绝对静止概念。前有艺术

中观察透视画法作品，观者需处于一个绝对静止状态，今有物理学中绝对静止点，史莱因提醒说这是艺术与物理的有趣并行。

在前人的基础上，牛顿建起经典力学大厦的框架，他权威地判定空间和时间

都是绝对独立的。对光，牛顿也做了细致的分解研究，给出了数学的结论。 十九世纪中叶，摄影术的发明对艺术产生极大影响。1863年，马奈展出大幅油画《草地上的午餐》，画作有意违背透视原理，阴影处理也不一致，无疑是对传统美术范式挑战。有相当多的艺术史家视此为现代艺术的开端。其后莫奈致力于表现物体随时间的变化；而塞尚恰相反，有意在画中去 除时间这个变数。 1905年，爱因斯坦掀起物理学革命，颠覆了牛顿的空间和时

间概念。爱因斯坦指出，时间和空间反逆关联（后也称时空连续统）：当时间扩展时，空间就会收缩；当时间收缩时，空间就会膨胀。另外，狭义相对论将光提到凌驾于空间和时间两者的地位上。在1905年前后几年里，艺术界也发生新的动荡。以马蒂斯、毕加索和杜桑为代表的三位画家发动了对现代艺术的变革。这三位画家各自创立了自己的激进画派，即野兽画派、立体画派和未来画派。史莱因认为，这三个画派实际可看作各自致力于狭义相对论的三个基本内容中的一个（即分别对应光、空间、时间）。

1915年，爱因斯坦又创立广义相对论。推论可得出恒星死亡、弯曲时空和黑洞这样一些令人惊诧不已的结果。广义相对论远远超出了人类的经验，无法用文字和语言表达，只有利用抽象的数学符号。

差不多在广义相对论诞生前后，艺术界也出现了表现零重力、空间渗透质量这样一些作品。史莱因指出，物理学中的重大变化，恰好同艺术界引入全新的非

写实主义形式差不多同时发生，对其关联不应感到奇怪。

艺术是人文精神的表现，物理是自然科学的结晶，这学期对文科物理的学习不仅使我对物理学有了不一样的感悟，同时也让我对艺术与物理的结合有了新的认识，最后感谢文科物理给予我的启迪，感谢孟凡明老师。 注释：施大宁：《物理与艺术》前言；哥白尼：《天体运行论》P119； 陈工宜：《物理与艺术的创新》 ；霍金：《时间简史》P78；