当代形式美的三个方面*

张 法

形式美是美学的重要内容之一，西方的形式美理论从古希腊演化到当代，主要从三个方面体现出来:分形;光与色彩;场与虚实。

分形:比例和数列的当代演进

如果说形式美在古希腊以比例为核心，在近代以费氏数列为核心，那么当代的形式美则跃进为“分形”(fractal)理论。分形理论是曼德勃罗(Benoît B.Mandelbrot)在19世纪后期一系列理论演进的基础上①百科百度“分形维数”(http://baike.baidu.com/view/1008808.htm):分形研究可追溯到1875年德国数学家维尔斯特拉斯(K.Weierestrass)构造的处处连续但处处不可微的函数，德家数学家、集合论创始者康托(G.Cantor)构造的有许多奇异性质的三分康托集。1890年意大利数学家皮亚诺(G.Peano)构造的填充空间的曲线。1904年瑞典数学家科赫(H.Von Koch)设计出类似雪花和岛屿边缘的一类曲线。1915年波兰数学家谢尔宾斯基(W.Sierpinski)设计的地毯图形，奥地利数学家门杰(K.Menger)设计的海绵几何图形。1910年德国数学家豪斯道夫(F.Hausdorff)开始了奇异集合性质与量的研究，提出分数维概念。1928年布利干(G.Bouligand)将闵可夫斯基容度应用于非整数维，由此能将螺线作很好的分类。1932年庞特里亚金(L.S.Pontryagin)等引入盒维数。1934年，贝塞考维奇(A.S.Besicovitch)更深刻地揭示了豪斯道夫测度的性质和奇异集的分数维，产生了豪斯道夫—贝塞考维奇维数概念。于1975年正式提出的②曼氏自道云，这一关键词是他在1975年夏天的寂静之夜偶翻拉丁文字典时灵感一闪得到的。曼氏一直在用英文fractional一词来表示他的分形思想，这时他看到了拉丁文形容词fractus(破碎)和动词frangere(产生无规则破碎)，而英语的fraction(“碎片”、“分数”)及fragment(“碎片”)都来自于同一拉丁词根，于是他取拉丁文之头和英文之尾，形成了具有重要意义的fractal一词。。几何比例和费氏数列虽然都包含无理数，但前者对之作了古代理性的整数化处置，后者将之作了近代理性的数列化呈现。在分形理论中，无理数的内含进一步凸显出来，变成了集现代的精致理性和后现代无规则破碎于一体的理论。Fractal一词的核心在于“分”，具体来说包含两个含义:分数和破碎。一方面，无规则破碎是一种“分”之后状况，可称之为由分而破碎;另一方面又要在无规则破碎中把握和呈现其规律，这就是由无规则破碎而分数。分数是用古希腊分数去把握无理数的法宝(无限循环的0.333……成为了1/3)和用近代数列去把握无限的精神。在分(无规则的破碎)中去掌握全(有理性的分数)。对于Fractal，台湾学人中译为“碎形”，强调的是无规则破碎的一面;大陆学人中译为“分形”，强调的是有理性的分数的一面。具体地说，什么是分形呢?且将理论与实际结合起来讲述。

要测量客观世界中的事物，事物的特征长度不同，测量尺度工具也会不同，用尺去测万里长城嫌太短，量大肠杆菌又太长，因此合适的“特征尺度”就显得重要了。但有的事物却没有特征尺度，如天上的白云、河中的湍流、室内的轻烟……是不断变幻着的(用术语讲是“无标度性”的)，怎么去测定呢?且以曼德勃罗提出分形时的例子:测定英国海岸线有多长。海岸线的长度事实上取决所用尺子的刻度，假设用的是英国的卫星地图，其边长有一英尺;量出长度，然后再乘以已知的地图比例尺，把它转化成实际长度。显然，这种方法会忽略海岸上实际存在的不规则的弯弯角角。因此，欲得精确数字，可带上一码长的棍子，沿着英国海滩而行，艰难地一码码地度量。但得到的数字会比上一次大得多，因为那些较小的弯角都被计算在内了。但是，这仍然忽略了长度小于一码的地方。只要每减小一次尺子的刻度，长度就会有更大的值，因为每次都能发现那些更小的分结构。因此，测量现实中的不规则形状时，作为尺度的长度概念也需要更改。海岸线并不能如同想像的那样变成直线，而是在各个规模大小上都有弯曲，并且长度会无限地增加(至少直到以原子为刻度)①参［美］马里奥·利维奥著，刘军译:《Φ的故事——解读黄金比率》，长春:长春出版社，2003年，第252—253，253—254页。。这时，为了让测量更精确地符合实际事实，分形几何就出现了。现实中的事物并不像古典几何那样在线、面、体上都是平平直直的，而是有更多皱褶。因此，分形几何不同于古典几何。在古典几何中，所有物体的维都只用整数表示，点是零维，线(直线或曲线)是1维，面(平面或球面)是2维，体(具有长、宽、高的形体)是3维。而分形几何则是分数维。如平面形的科赫曲线的维度在0与1之前，是个分数;立体形的门杰海绵②奥地利数学家门杰(Karl Menger，1902—1985)从三维的单位立方体出发，构造了“门杰海绵”:取一个立方体，第一步把立方体27等分后，舍去体心的一个小立方体和六个面面心的小立方体，保留20个小立方体;第二步再对20个小立方体作同样处理，此时保留下来的小立方体的数目为20×20=400个;如此操作，直至无穷。于是在极限情况下其体积趋于零，而表面积趋于无穷大，所以实际上得到一个面集。的维度在1与2之前，是个分数。分数维度正是为更精确地测量有皱褶不规则的事物而产生出来的。它让抽象的规整的几何进入到不规则的现实之中，并让这不规则显示出规则来，让破碎被法则所把握。在这一意义上，分形几何是古典几何在精确性和复杂性上的深入。古典几何让我们把握规则之形和整体之形，从而领会规则美和整体美后面的法则;分形几何让我们理解不规则之形和破碎之形，从而体悟不规则之美和破碎之美后面的要义。

前面讲的海岸线测量，还有一个变动因素没提，这就是随着海水的涨落而产生的弯弯角角的不规则变化，但这种变化虽然复杂也还是可以把握的，它始终是如何把静态形状的皱褶用精确的方式表现出来的问题。如果是蓝天中白云的变幻，黑夜中闪电的出现，不但其已经出现之形充满破碎般的皱褶，而且其产生过程也充满不规则的变幻。如果说，由海岸线而来的分形理论与几何比例在形的静态方面相通，那么，由动的白云和闪电而来的分形理论与费氏数列在扩展的动态方面则同调。且用前面提到的科赫曲线看分形理论在费氏数列上的演进。瑞典数学家科赫(Helge Von Koch)用分形来把握雪花而形成了以自己名字命名的科赫曲线。该曲线的生成过程如下:首先，画一个正三角形，边长为1英寸，然后在每边的中间构建一个更小的三角形，其边长是1/3英寸，这样，得到第二个图形(一个以色列的象征符号:六角星形)。三角形的原始边长是3英寸，而现在它由12个部分组成，每个都是1/3英寸长，所以现在它的总周长是4英寸。以后连续地重复此操作，即在三角形的每一边上构建另一个三角形，其边长是前一个三角的1/3。每增画一次，其周长会增加4/3倍，直到无穷。尽管事实上它所在的仍是一个有限的区域，但是，我们可以展示，这个有限区域是原始三角形的8/5倍③参［美］马里奥·利维奥著，刘军译:《Φ的故事——解读黄金比率》，长春:长春出版社，2003年，第252—253，253—254页。。科赫典线与费氏数列一样，是趋向无限的，但是与费氏数列不同，一方面它的总长度趋向无限大，另一方面它的面积又是有限的。这里呈现的是与近代的一元论和总体性的无限不同的后现代的多元论和不通约的无限性。这也是分形理论的分数维与古典几何的整数维对照之后而来的效果。画一根直线，如果用0维的点来量它，其结果为无穷大，因为直线中包含无穷多个点;如果用一块平面来量它，其结果是0，因为直线中不包含平面。只是在科赫曲线中，它的多元视点和不通约性是在与费氏数列一样的生成演化的动态中呈现的。科赫曲线在生成演化中与费氏数列的不同在于:曲线的任何处不可导，即任何地点都不平滑，走向破碎，在破碎中呈现由古典几何不能把握而分形理论可以把握的规律。

科赫曲线多方面地呈现了分形理论与几何比例和费氏数列的关联和演变。科赫曲线的第一次变换将1英尺的每边换成3个各长4英寸的线段(这里显出了古典比例意味)，总长度变为3×4/3=4英尺;每一次变换使总长度变为乘以4/3，如此无限延续下去，曲线本身将是无限长的(这里出现近代数序的意味)。这是一条连续的回线，永远不会自我相交，回线所围的面积是有限的，它小于一个外接圆的面积。因此科赫曲线以它无限长度挤在有限的面积之内，确实是占有空间的(这里当代分形的特征凸显出来)。除了这些之外，分形理论一个更为重要的特点是它把本就内蕴在古典几何和费氏级数中的一个特点凸显了出来，这就是——“自相似”。

在古典几何中，五角星和黄金矩形内蕴着自相似;在费氏数例中，对数螺旋内含着自相似;而分形理论的自相似，显出了一种生成的特征。它存于在古典几何中，但由于古典几何的静态特征而未被凸显出来。它在费氏数列中有所强调，但被数列各个数字的不同(1，1，2，3，5，8……)所冲淡。在分形几何中，由于数字变成图形(如在科赫曲线中，是三角形的不断增加，每次增加的全是自相似的三角形)，自相似被凸显出来。在古典几何如五角星和黄金矩中，自相似是内缩的，因此隐而不显;在分形几何中，自相似是外扩的，生长性得到了大大的强调。分形几何与费氏对数强调生成的无限性，但其生存演化的方式是不同的。数列的趋向无限显示为天涯海角和太空浩瀚的茫茫无尽，分形趋向无限但明显地在一范围之内，呈现为既向外扩张又向内深入的时空合一型的微妙恍惚。更主要的是，数列中的自相似突出着与近代精神相符的有规则的运行，分形中的自相似彰显着与后现代的碎片相契的无规则的破碎。因此，分形的自相似包含三种类型:一是精确自相似，即分形在任一尺度下都显得一样(由迭代函数系统定义出的分形通常会展现出精确自相似来);二是半自相似，即分形在不同尺度下会显示为非精确的大略相同，其分形包含有整个分形扭曲及退化形式的缩小尺寸(由递推关系式定义出的分形通常会是半自相似);三是统计自相似，即分形在不同尺度下都能保有固定的数值或统计测度，是最弱的自相似。再作一下范式的比较:古典几何和费氏数列中的自相似主要是精确自相似，而分形理论中的自相似则多为半自相似和统计自相似，正是在这两种自相似里，分形的不规则和破碎凸显了出来。而有了后两种自相似，分形的自相似作为一个理论整体都着上了不规则和破碎的色彩，呈现出五彩缤纷的分形世界:山脉、海岸、雪花、晶体、白云、闪电、向日葵、鹦鹉螺……

然而，这些分形世界的自相似生成方式又有其自身的规律。且以树木为例:树木的生长，主要特点就是分枝;从分形模型来说，先找出单位长的枝干，成120度分成两枝，长度为原长度的1/2，每枝再按照同样方式继续往下分，如此反复。如果长度简缩因数不是1/2，选大一些的数，比如0.6，这样分枝之间的空间就会减少，直到最后分枝重叠。如果要问究竟在简缩因数为多少时，那些分枝刚好接触到对方，开始重叠，研究的结果是:刚好在简缩因数恰好大于黄金比例1/Φ =0.618……时，会发生这种情况。因此这样的图形被称为黄金树，从分形理论的角度看，其分数维大约是1.4404。

不规则碎片形不仅可以由线段组成，而且也能由简单的平面图形，如三角形和正方形组成。例如，从边长为单位长度的等边三角形开始，然后，在每个角接上一个边长为1/2的新三角形，然后再在第二代三角形没有与原来三角形接触的两个角联上一个边长为1/4的三角形，以此类推，那么简缩因数为多少时，三个大的主枝开始接触?答案同样是:1/Φ。再用正方形来建造相似的不规则碎片形，同样的情形就会发生:当简缩因数是l/Φ =0.618时，重叠开始①参［美］马里奥·利维奥著，刘军译:《Φ的故事——解读黄金比率》，第256—258页。。这意味着什么呢?从古典几何到费氏数列到分形理论，有一种内在规律存在其中，而古典几何、费氏数列、分形理论，只是这一规律的三种不同的面相。而这三种不同面相，构成了世界种种事物之为美的内在基础。

从几何比例到费氏数列到分形理论，是西方形式美在当代的深入，但分形理论重要的是在“分”而又“分”之中的数与形的生成，突出的是实体的一面，而在这碎而又碎之中内蕴的视角变幻的一点，则没有在形中得到凸显。形在扩张中由大到小同时又由少到多的“分”，呈现的是形的连续性前进和扩张，而把分看成碎，则意味着在由大到小及由少到多中显示的一种前进和扩张中的断裂。自相似性作为分形的主要特征，从“分”的视点看，是从同一事物自身基础上不断地增加和繁衍;从“碎”的视点看，是新的相似性事物不断地从自身脱离和断裂。分与碎的不同视点要组合起来，就要特别突出“碎”的作用(既断裂为它事物)，而且这“碎”之后还要与“分”形成一个关联整体。这就是本来就内蕴在分形理论中的多元视点。这多元视点犹如埃舍尔(M.C.Escher)绘画《解放》中的境界:画中从底部的三角形始，白三角与黑三角是互含的，向上分形成鸟;白色鸟和黑色鸟在中间是互含的;最后，黑鸟与白鸟断开，各自高飞。整个画面中，下面呈现的分明是画，上面显示的明显是现实。从下向上，是画变成现实;从上到下，是现实变成画。从分形的视点观之，可以说，分形的分与碎成为了画中的虚与实。从这一角度看，分形代表了形式美的一种当代转型，由西方实体理论转到有了一些虚实相生意味的理论。埃舍尔的画中，黑与白又可以看成是光的作用。埃舍尔的画以及与其画相关的分形，就把光在当代科学中的进展关联起来，光显示了形式美中另一重要方面——色彩。

光:波粒二象与色彩理论

西方的形式美理论有一个特异的现象，就是对色彩的忽视，以至色彩到后来方进入理论的主流之中。从几何比例到费氏数列到分形理论，形主体都是“形”，而没有“色”的地位。希腊人看重视觉，但重视的是与视觉相接的“形”，而非由视觉而来的“色”。古希腊人体美讲的是形的比例，而不是色的光彩。柏拉图的“理式”强调的也是由心灵之眼所看到的形之式(form)。在由几何学而来的西方科学型思维中，色不好把握，被排斥在本体思考之外。在古代的科学型思维中，毕达哥拉斯、柏拉图、欧几里得、亚里士多德等的研究成果，统统与色彩无关。在近代科学思想的形成中，哥白尼、伽里略、开普勒的科学发现，仍然与色彩无缘。牛顿的扛鼎之作《自然哲学的数学原理》不讲色彩。只有当牛顿完成了重力、运动、微积分等重大发现之后，才开始面对色彩理论的核心:光①牛顿在对光和色的开创性工作时，从一个拉丁词中创造了spectrum(光谱)一词，而这个拉丁文词根的原意是“幽灵”。。希伯来文化是重视光的，《创世纪》说:“上帝说要有光，于是就有了光。”但正如古希腊的光是日神阿波罗的阳光，光主要体现为眼的看，进而在现象与本质的划分中，出现了心灵的看。在这样的看中(同时在地中海明媚的阳光中)，光的自然方式未被突出，而光下的理性方式得到了彰显:建筑和雕塑在阳光下呈现色彩，但建筑和雕塑本身是用本色，理性体现在几何学的美的形体和抽象的形式上。在基督教一统天下的中世纪，早期基督教徒心目中的光也不是来自于外部，而是(按照基督教的教义)圣灵的外向表现，是沟通这个世界同其他世界的桥梁。光发自灵魂，是由此空间进入彼空间、此时间进入彼时间的载体。中世纪的艺术家也认为，光是某种具有灵性的东西，它或表现为光环，或表现为内气的外溢。在《圣经》的字里行间，光总带有神圣的气氛，甚至被认为谁的眼睛能够从字里行间看到神圣的灵魂，谁就能得到神佑。英语中的gloss一词兼有“光彩”和“注释”两个含义，反映了从《圣经》的字句中会有灵魂之光发散出来。这个词出自拉丁语，在英文中获得了新的内容，即有了“含义”便将“发光”。此光乃上帝透过《圣经》文字从字里行间透出。光由内向外，不单照亮某页字句，而且穿透书册而出。白纸黑字，皆闪耀着灵光。英语中glossary(词汇)和glossy(光亮)两词同源，正是这一观念的体现。光不仅仅会沟通灵魂，可从《圣经》的字里行间发出，还能穿透固体物质。哥特式教堂体现的正是光的这一特性，墙壁对光来说仿佛是多孔的，一任光线穿越，弥散，变化，融合①参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，长春:吉林人民出版社，2001年，第38—39页。。文艺复兴把神学的内在的光变成科学的外在的光:乔托重新恢复了欧几里得的空间观念;阿尔伯蒂给出了透视学的关键——“没影点”;彼埃罗从无光处的阴影来组织画面而强调了光的作用;卡拉瓦乔已经得心应手地运用着由光贯穿其中的明暗法。在绘画演进推动下的光的观念的演进，又表现为体现光的颜料的使用和颜料的制作的演进。在后一方面，有颜料的介质从蛋清到油彩到由化学工业而来的合成颜料的演进;在前一方面，钱尼诺·钱尼尼《艺术的自由》(1390年写成)列出了颜料的准备及其使用方法，如何让绘画在焦点透视中体现光的“单一色差画法”被提出。到了阿尔伯蒂的《论绘画》(1435—1436)，不仅对焦点透视作了系统的论述，而且对原色(红、蓝、绿、黄)作了亚里士多德型的定义，还提出色彩和谐(由此后来形成色彩互补色理论)的问题。到了卡拉瓦乔对明暗对照法的改进，进而到达·芬奇创造了晕涂着色法，最后到提香那里，色彩具有了高于素描的突出地位②参［英］特列沃·兰姆、贾宁·布里奥编，刘国彬译:《色彩》，北京:华夏出版社，2011年，第9—20，61—62页。。以上三个方面(颜料的物质制作、颜料的使用方式、光的观念)的关联演进，都围绕着焦点透视这一科学型的看的方式。牛顿则在焦点透视的精神中用科学实验研究光而创立了色彩理论。色彩由光的波长而来，光谱从红到紫是连续不断的，而被牛顿定为七色，因为他相信光的振动与和声的振动相似，从而基色的数目应与全音阶的7个音调对应一致③［英］约翰·巴罗《艺术与宇宙》(舒运祥译，上海:上海科学技术出版社，2001，第247页注):牛顿在1669年有关颜色的讲座和文章中，只描写了5种基色:红、黄、绿、蓝、紫。1671年才引进了合成色。橙与青似为后加上去的，目的是使颜色的总数达到7。他选择青作为一种独特的光谱色彩，无疑是受到当时商业中某些突出事件的影响——印度染料(青色)在16世纪引入欧洲，此后得到了广泛应用。今天大部分科学家只有在色谱一览表中才会碰到“青”这个术语。。在这一意义上，西方七音阶的结构和音乐和谐的思想，决定了牛顿在对光谱进行分段时，把每一谱段的宽度对应于音阶中7个整数的比率④参［英］特列沃·兰姆、贾宁·布里奥编，刘国彬译:《色彩》，北京:华夏出版社，2011年，第9—20，61—62页。:

沿此进一步研究，形成了西方文化三原色(红、黄、蓝)，继而三间色(橙、绿、紫)，进而六复色(黄橙、红橙、红紫、蓝紫、蓝绿、黄绿)，形成有规律的12色相的色轮(应和着音乐中严整的12半音)，再展开为千色万色。

然而，光的本质是什么呢?一种认为是波，一种认为是微粒。牛顿赞成微粒说。即光是由微粒构成的，这些微粒从物体发出传到眼睛而形成颜色。尽管在微粒论中，有的认为光的微粒大小一样，不同颜色的微粒则速度不同;有的认为微粒的质量各不相同，因而有不同颜色的光，但在光的本质是微粒这一关键点上的一致的。波兰物理学家惠更斯(Christiaan Huygens)在1678年给巴黎科学院的信和1690年出版的《论光》中，提出了光是波的理论——波从光源传到眼睛。一个波的波前的每一点，都可以认为是新波的波源，而且这些新波均具有相同的震荡频率。如果没有障碍物，与特定的波前相关联的子波，只会在其前进的方向相干地迭加。由此关于光是微粒还是波的争论开始上演。最初的160多年微粒论因牛顿的学术声誉和权威势力取得压倒性胜利。然而，从惠更斯到托马斯·杨(Thomas Young)到麦克韦斯(James Clerk Maxwell)的连续努力，光波论由弱而强，声势突起。最后到爱因斯坦(Albert Einstein)把波与粒子统一了起来:光波同时具有波和粒子的双重性质。进而德布罗意(Louis Victor de Broglie)提出一切物质都同时具有波与粒的特质。波粒二象性的理论把光提到了与形一样的高位。由于光是在一系列艰难的战斗中达到顶峰的，因此，带出了一种巨大的声势。在以形为主的传统观念的暗中影响下，传统绘画的程序里，色彩一向是到最后才加到画面上去的。要作一幅画，首先确定选题，接着拟定物体和构图，然后选定物体的表现层次、视角、透视。实施步骤是先画出草图，再完成黑白底稿，即用黑铅笔完成全图。底稿完成，又审视确定所有其他环节都已完成，画家进行的最后一步，即拿起调色板给画着色①参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，第198，201页。。就在光在科学上走向荣誉高峰的同时，在绘画里，五大画家为色彩的地位展开了取得胜利的斗争:莫奈最先使观者从单纯的色彩本身感受到欢愉;修拉创造出以纯粹的色彩小点排布构图的手法;高更用色彩表现情绪:梵高赋色彩以活力;塞尚用色彩取代了线条、阴影和透视原理等关键成分。至此，好戏已经开场，接下去该是色彩升帐的高潮了。当野兽派于1905年在巴黎“秋天”画廊展示新风格的时候，马蒂斯等人宣称:色彩是在绘画的所有成分中最重要的一项!他们进而认为:物体的色彩完全是任意性的，而色彩本身就是绘画的目的，或者更直白地说——色彩乃画。在野兽派看来，画幅中物体的整体性、构图、主题和线条都是可以人为改变的:树木可以是红的，天空可以是紫的，人脸中间可以有宽宽的一道绿条。弗拉曼克的话代表了色彩论者的激进态度:我们摆弄色彩，就和摆弄火药一样，目的是让它们轰轰烈烈地发出光来②参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，第198，201页。。

波粒二象性作为一个具有普遍性的科学理论，在文化上提高了形式美中色的重要性，而且把色与形的关系做了更深的推进。与波粒二象性紧密相关，且作为其进一步说明的是德国物理学家海森堡在1927年提出的测不准原理。“该原理表明:一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等)，不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。”③见百度百科“海森堡测不准原理”，http://baike.baidu.com/view/5109142.htm.丹麦物理学家玻尔支持测不准原理而又对之进行补充，在1928年提出了互补原理。“其基本思想是，任何事物都有许多不同的侧面，对于同一研究对象，一方面承认了它的一些侧面就不得不放弃其另一些侧面，在这种意义上它们是‘互斥’的;另一方面，那些另一些侧面却又是不可完全废除的，因为在适当的条件下，人们还必须用到它们，在这种意义上说二者又是‘互补’的。”④见百度百科“玻尔”，http://baike.baidu.com/view/19559.htm.波粒二象性、测不准原理、互补原理，在提高光的地位的同时，也改变了对色与形关系的认识，而且可以改变对形和色各自的认识:对于分形来说，不仅应看到实的数和形，而且要看到在突出数和形的时候被遮蔽的东西，这样才能把分形的意味更深地和互补地敞亮出来;对于色来说，波粒二象、测不准、互补这三大原则，在提高其地位的同时，又把对色的观察从静止转变为动态。静止的定点带来日常性的清晰(如古典油画)，但还不是科学的全面。从多元视角去看，色会成什么样子呢?这就是各式各样的现代画派中呈现出来的五花八门的色彩。用动的视点去看事物之色，当这视点之“动”接近光速时会产生什么样的效果呢?当一个人在一辆接近光的速度行进的火车上看事物之时，随着速度接近光速，“物体在他看来带有何种色彩取决于相对运动。从接近光速的火车尾部看出去，远离而去的草会呈红色而非绿色，反之，迎面而来的草看上去会带上蓝色，至于在侧面，草色则会呈现位于光谱中段的黄、橙、绿诸色调。所有这些色彩上的变化，都是由于速度的增加造成空间发生严重收缩所致。当达到光速时，前与后变成一体，故所有的色彩都将合聚到一起。我们不妨再信马由缰地让想像驰骋一番，设想一下在这个无限薄的扁片上，实在该呈现什么色彩?白光中带有光谱中的所有色彩，因此有理由设定在光速这一数值上，色调只会是清一色的一片白。不过，从小时我们便知道，如果把所有的色彩掺合到一起，得到的会是乌突突的灰褐色，因此也有理由认为此时的空间会呈现这种色彩，黑色表示没有光，它是惟一不会因速度达到光速而变化的色调。那么，在光速情况下可能呈现的色彩只有白、黑、灰、褐这几种中性色调，看不出与彩虹包含的色彩有任何关联。立体画家毕加索和布拉克虽然不知道这一科学性极强的内容，但他们在绘画创作中，减少了使用色彩的数量，不像野兽派那样色彩斑斓，而基本上只用“土色”表现自己的新空间;这四种颜色就是白、黑、褐与灰，正是以光速运动者可能看到的色调。立体派把阴影的一致性也给消除了。按照牛顿力学的范式，物体的阴影必然要位于光源的对面;对这一法则的任何改变，都将带来绝对空间、绝对时间和相对性的光三者是否正确的问题。如今立体派不考虑光源位于何处，径直将阴影或东或西地涂布在各个小图块上，这让观者重新考虑“光投下影子”这句话是否真的有什么意义。绘画中有一种光色立体感技法，其表现原理是基于光色强的物体看上去要比光色暗的物体显得近些。布拉克在自己的不少画作里却反其道而行之，比如画一个苹果，文艺复兴时期的画家会在画上苹果最临近观者位置上添上一点白色，然后使苹果的光色在移向边缘时逐渐减弱;布拉克则在应当点白的位置上点些黑，然后让光色在移向外缘时不断加强。阴影变得无序，长度变短，纵深感莫衷一是，这些表现都忠实地表述了物体阴影在观者接近光速c时大概会呈现的样子①以上段落是对［美］伦纳德·史莱因《艺术与物理学》(暴永宁、吴伯泽译)第222—223页的内容的抄述，中间词汇依文意略作改动。。

现代科学改变了形式美在色彩上的物理前提，不仅是黑、白、灰、褐四色显出了自己的重要性，而且红蓝的冷暧发生了逆转。牛顿《光学》(1704)认为:在光带诸色照向物体之时，最暗而力量最弱且最容易偏折的是紫色，紧靠紫色的蓝色性质略同;最大而力强且偏折度最轻的是红色，棱镜对它们的偏折程度最轻。自此以后，蓝冷红暧成为知识定论。19世纪中叶时本生灯②此灯为德国化学家本生(Robert Wilhelm)为装备海德堡大学化学实验室而发明的用煤气为燃料的加热器。它先让煤气和空气在灯内充分混合，从而使煤气燃烧完全，得到无光高温火焰。火焰分三层:内层为水蒸气、一氧化碳、氢、二氧化碳和氮、氧的混合物，温度约300℃，称为焰心。中层内煤气开始燃烧，但燃烧不完全，火焰呈淡蓝色，温度约500℃，称还原焰。外层煤气燃烧完全，火焰呈淡紫色，温度可达800—900℃，称为氧化焰，此处的温度最高，故加热时利用氧化焰。该灯以本生而命名。的出现和普及改变了这一观念，本生灯能产生带有红、橙、黄、蓝等色调的火苗，蓝色火苗最为炽热，从而火苗中能量最高的是蓝而不是红。在此之前，里特尔发现的“黑光”位于光谱的蓝紫一端(因此又称为紫外光)，其热会升高水温，灼伤皮肤。在麦克斯韦的电磁波座次表上，一端是高能量的伽马射线，另一端是长蜿蜒的无线电波，电磁波的波长越短，能量就越高，恰恰与传统的光色能量座次相左。紫外光邻近蓝而波长更短，因此有比邻近红光而波长更长的红外光更强的能量。天文学上呈现了与麦克斯韦公式一样的现象:最炽热的恒星年轻而光色白中透蓝。如黄道十二宫的金牛座的昴星团内就有一大批这样的星星。另一方面，像参宿四(猎户座a星)这类红巨星光色发红，却是老而冷的星体。多普勒效应③多普勒效应是由奥地利物理学家及数学家多普勒(Christian Johann Doppler)提出(1842)而命名。这一理论的主要内容为:物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。与爱因斯坦相对论速度结合的结果告诉人们:当物体以接近光的速度冲向观测者时，其光色要带上蓝色调，远去时则带上红色调。从而红色代表膨胀，代表远离，蓝色代表收缩，代表接近;正如星系的红移确凿地告诉人们，宇宙正处于膨胀之中。这样一来，在新物理学中，蓝色乃火的光色，红色属冰的光色。正好与古典光色理论相反。当欧洲大大小小的化学实验室都装上了本生灯时，法国印象派也发现了蓝色有令人兴奋的力量。在科学与艺术的结合上，新的蓝颜料也在化学实验室里制造出来了。因此，无论是在艺术领域还是在科学领域，蓝色一跃而为艺术中的主色。蓝色在被莫奈、高更和梵高用来表现高能量状态之后，逐渐占据了一幅又一幅19世纪末叶画作的中心地位。蓝色占领画布的趋势虽然开始艰难，但很快就表现在德加画中的轻快旋转的舞女上，显得漂亮而骄傲。蓝色以巨大的活力在野兽派作品中迸泻而出，表现在树上、面孔上、草地上，或其他任何物体上。毕加索甚至选了这一具有高能量的蓝色作为自己整整一个艺术时期的主色调④参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，第210—211，213页。。在20世纪中期凯利发表了绘画作品《蓝、绿、黄、橙、红》(1966)，以人们熟知的彩虹为主题，但其排序却是蓝色在先而红色在最后，与古典光学和画学中排序正好相反⑤参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，第210—211，213页。。

现代色彩学与古典色彩学的又一个反转是由纯然客观型到主客互动型的转变。现代色彩学已经深深地认识到:从光到色不仅是一个纯客观的结果，而必须要加上作为主体的人的作用。光呈现为什么颜色，除了固定波长和光的散射效应之外，还在于人的视网膜后面的感光细胞:一是杆状细胞，一是锥状细胞。前者用于夜间微弱星光下的视觉调整，后者用于白天一般日光下的视觉调整。杆状细胞极为敏感，发出信号，对单一的光子进行吸收。锥状细胞有红、绿、蓝三种，因每种内含有的一种色素优先吸收光谱中一个区域的光(短波长光、中波长光、长波长光)而得名。感光细胞产生信号，传给双极细胞，再由之传给视网膜神经节细胞，又通过视神经视觉信息传送到大脑，传递过程全是通过神经脉冲而实现。靠了人体的这一整套工作(包括对颜色进行编码等等)，方使得具体的物体在人眼中呈现出色彩①参［英］特列沃·兰姆、贾宁·布里奥编，刘国彬译:《色彩》，第85—104页。。而仅仅以草为生或以食肉为生的动物，由于没有人的这一套器官装置，一般都是色盲②［英］约翰·巴罗著，舒运祥译:《艺术与宇宙》，第252页。，物体对于它们就无所谓色彩。

在现代科学进展中的三种色彩现象，与相对论同调的白、黑、褐、灰作为基本色的出现，与本生灯同趣的红冷蓝暧的色序，与人的视觉器官构造紧密相连的主客互动而来的色彩，显出了与古典理论的对立。但如果从波粒二象、测不准原理、互补理论的角度去看，现代色彩现象与古典色彩现象，既是一种对立，又是一种互补。对立在于选取一个固点的视点，互补在于视点的移动。

光、场与虚实结构

相对论把时间带进空间，不仅是从时间的移动中去看物体和景色，而且设想在光速的状况下去看物体和景色，这时人们眼中出现的视觉画面就产生了完全不同于焦点透视画中的变化。与科学演进大致同时的艺术演进呈现出同样的境界:杜尚的绘画《下楼梯的祼女》(作于1912)，呈现出了具有时间连续状态的空间，在毕加索《我的漂亮宝贝》(作于1911)一画中，物体的各个视觉小块，无论是前面的，后面的，顶上的，底下的，还是侧面的，都同时跳将出来，扑向观众的眼前;在马格里特的《比利牛斯的城堡》(作于1959)中，具有城堡的大山漂浮在半空中，牛顿力学失去了作用;在卢梭《岩石上的男孩》(作于1895—1897)里，不但人与山岩没有了焦点透视的几何关系，没有了空间的力学关联，人与山的背后是一片空白，呈现出来一种绘画的虚实结构。形式美，除了形体的比例、色彩的组合，还有一种虚实的整体结合。这一整体结构的哲学基础:在古代是由原子和虚空而来的宇宙观;在近代是由万有引力而来的宇宙观;在当代则是由相对论和量子论而来的宇宙观。前两种宇宙观都重在实体上，而在相对论和量子论里，“虚”得到了突出。相对论呈现了时间与空间合为一体和物质与能量相互转化的世界图景。量子论呈现了场与粒子的统一。相对论把时间、空间、物质、能量这四大因素统一起来的是光，量子论把宇宙的四种力中的三种统一起来的是场。相对论和量子论的大家爱因斯坦、麦克韦斯、海森堡、泡利等在推进把宇宙的四种基本力统一起来的重要概念也是场。在这一意义上，可以说“光与场”决定着一种新的虚实相生的宇宙图景。

光，既可是粒子，也可是波。前者为实，后者为虚。但这虚的光体现为波，可由波长来测量;又体现为色，特别是光与时间、空间、物质、能量关联起来，形成一种新的图景。在其相互转换之中，时间和能量都具有虚的性质，而这虚又在空间之中的物体和物体所在的空间中体现出来，因此，世界是一个虚实相生的世界。空间—物体中包含的、体现的光、时间以及能量都是一种虚的境界。在这一意义上，“上帝说要有光，于是就有了光”，放射出物理学、现实中和艺术上五彩缤纷的图景。

场与粒子在电子论中构成基本的存在，其结构类似于古希腊哲学讲的原子和虚空。但是在原子和虚空里，原子是重要的，虚空只是原子在其中的活动场所，而在电子论的场与粒子中，场是最重要的。比如作为粒子的“电子和正电子的出现是电子场的激发，电子和正电子的湮没是电子场的退激。可见电子和正电子是电子场派生的，它们对于电子场来说是第二性的”①薛晓舟:《论量子场论的物理世界图景》，《周口师专学报》1994年第2期。。再把时空连续统、质能等效体、波粒二象性结合起来看场与粒子的关系，可以说，量子场是存在的基本形态，它既具微粒性又具波动性，且有着多种运动状态，其中成为重要的是两种状态——激发态和非激发态。“各种激发态的量子场，代表在各种运动状态下的粒子系统，量子场激发态的出现，代表着通常实粒子(相对虚粒子而言)的产生。量子场激发态的消失，代表着实粒子的消失。实粒子的消失，只是表明量子场激发态消失了，而不是量子场这种客体本身消失了，作为物质客体的量子场还存在着，不过这时量子场是处于能量最低的非激发态，也就是说处于基态罢了!”②薛晓舟:《论量子场论的物理世界图景》，《周口师专学报》1994年第2期。场为虚，粒子为实，但“量子场是基本的，实物粒子是场派生的、从属于场的，实物和场获得了高度的统一”③薛晓舟:《论量子场论的物理世界图景》，《周口师专学报》1994年第2期。，形成了以场为主体的虚实相生结构。在微观世界的量子论里，场得到巨大的突出;在宏观世界描述中，相对论也把牛顿的万有引力变成了引力场。万有引力之力，已经不是牛顿力学中的具有独立性的物体之间的吸引或排斥，而是在时空合一和质能等效的场效应中，由物体质量作用于时空，使时空产生弯曲之后的结果。靠近有质物体的时空，其形状发生弯曲，三维世界里称之为重力的那种力，实际上是四维世界里靠近有质物体的弯曲时空相互作用的结果。质量与时空在相互作用中会以一种什么样的形状呈现出来，可以在广义相对论的场方程中得到正确的呈现④参［美］伦纳德·史莱因著，暴永宁、吴伯泽译:《艺术与物理学》，第392—394页。。

在光和场在现代物理世界中占了主导作用的今天，再回头望去，从古希腊到近代到现代的西方思想演进，可以看成是从实体世界到虚实相生世界的演进。在古代的形式美中，形之美体现为比例(logos)和理式(form/idea)。虽然前者重几何性的“数”，后者重本体性的“式”，但数与式都具有实体性。在这一意义上可以说，古代的形式美是实体性的。在近代的形式美中，形之美以两种方式显示出来:一是由数列代表的数的规律，二是以万有引力代表的力的规律。在这两个方面，数是抽象的但又是实体的，并且体现在具体实在的形体之中;力是虚体的但被假设为以太，且又以物理定律的方式显示出来。尽管这样，力虽然具有以太作为实体，但主要体现为功能，具有了虚的性质。在这一意义上，数与力，一实一虚，显示了形式美的质的变化，具有了一种虚实结合的意味。进入当代，光的波粒二象中的波的性质被确定了，被牛顿假设为万有引力(以及作为波)的传播媒介的以太被否定了，量子场的性质凸显了出来。整个宇宙在科学掌握的范围内，成了一个以虚为主，虚实相生的宇宙。而且当物理学用已有的知识体系去看世界的时候，还发现了“虚”的新形态:暗物质(dark matter)和暗能量(dark energy)。

瑞士科学家扎维奇(Fritz Zwicky)20世纪30年代初发现了星系团中星系的随机运动速度相当快。根据位力定理，随机运动的动能应等于势能的一半，这说明星系团的引力势能相当强，但是根据观测到的其中星系的亮度推测星系团的质量，引力势能似乎不应该这么高，这说明星系团中存在着大量未被观测到的物质。60多年之后，科学家把这种看不见、难解释且不同于人们所熟知的普通物质形态的物质，称为“暗物质”。这是1990年代末。科学家发现，超新星的变化显示，宇宙膨胀速度非但没有在自身重力下变慢反而变得更快。明显地，这里存在着一种人类还不了解、还未认识到的继目前物质的固态、液态、气态、场态之后另一种物质状态的物质控制。这就是上面讲的暗物质。正是在这种暗物质的推动下，宇宙的膨胀变快了。这种暗物质发出的能量，由于不可见而称之为暗能量。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分大概只占宇宙的4%，暗物质占了宇宙的23%，还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。如果以目前我们所认识的物质为实，以暗物质和暗能量为虚，那么，宇宙是一个虚实相生的结构。

如果说暗物质和暗能量是一种未知之虚，那么天文学中的黑洞则是一种已知之虚。当一颗恒星在走向衰老的过程，其热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多，再没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直至形成体积无限小、密度无限大的星体，其质量极大而体积极小，使得光都无法从中逃逸。这对于外界的观察者来说，是完全看不见的，只有从其引力中才能辨出它们的存在。对于观察者来说，这些天体黑洞确实存在而又完全看不见，虽实而虚，正如微观世界里测不准的量子区。这样在物理世界中，宏观世界的黑洞区和微观世界的量子区，形成了两个虽实而虚的区域。这样世界构成了三大区域:一是可以定位的由原子、脱氧核糖核酸、细菌、昆虫、植物、人类、树、流星、小行星、恒星、星系等构成的物体区;二是测不准的量子区;三是看不见的黑洞区①［英］约翰·巴罗著，舒运祥译:《艺术与宇宙》，第79页。。前者为实，后二者为虚。这也是一个虚实结构的宇宙。

物理学从近代向当代的演进，使西方的整个世界图式发生了巨大的变化，呈现为如下特征:第一，以前的实体性的物体，现在演进成了具有波粒二象即虚实合一的质能体;第二，质能体是在时空之中并与之互动的(赫拉克利特的变化论和巴门尼德的不变论在现代物理学得到了一种新的统一);第三，质能体做怎样的呈现，是与存在于时空中的观察者联系在一起的，观察者是在不同的空间点和不同的时间(常速或光速)中去看的;第四，质能体不仅处在一个已知的世界之中，也存在于一个已知和未知共存的结构之中，包括物质与暗物质、能量与暗能量之间的关系。由于这种种特点，作为质能体的物在天地时空中，呈现出混乱与秩序同时存在的共生关系，显出了决定论的不变性与混乱的无常变化共在的情景。以上的特点，充满了多种多样的虚实相生;而虚实相生，成了形式美的一种结构方式。

整个当代的形式美，分形呈现“形”方面的形式美原则;光形成“色”方面的形式美原则;而以光和场为代表的虚实相生，则形成了结构上的形式美原则。