寻找植物中的几何形

任康丽 华中科技大学建筑与城市规划学院副教授

刘书婷 南京大学规划设计研究院深圳分院设计师

寻找植物中的几何形

任康丽 华中科技大学建筑与城市规划学院副教授

刘书婷 南京大学规划设计研究院深圳分院设计师

植物“几何形”

通过观察喷嚏麦枝叶的分叉情况（图1），我们会发现一组数字：0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,34, 55......你发现其中的规律了吗？没错！相邻两个数字相加可以得到后面一个数字，并无限增长。这个数列就是著名的“斐波那契数列”，又称“黄金分割数列”。“斐波那契数列是一种整数数列，每个数字都是前两个数字之和，如5+8=13，前一个数字与后一个数字之比为0.618，如8÷ 13= 0.618”[1]又如：13 ÷ 21 = 0.619...21 ÷ 34 = 0.618...34 ÷ 55 =0.618...数字越大，得到的结果越接近一个数字，即 0.618...，这个数字就是著名的“黄金分割数列”。

图1 喷嚏麦枝叶中含有黄金分割比例

图2 向日葵花的螺旋结构与黄金分割数列有关

图3 夏威夷树蕨嫩芽的分形相似性

几何，一个精妙的概念，代表着数学禅意的概念，揭示着理性世界与感性世界美的本质。一些简单的几何图形仿佛一棵棵拥有生命力的大树，自由生长出枝繁叶茂的形态，却又似乎遵循着某种神秘的自然秩序。在自然界中植物正以有序的“数学语言”诠释它们的魅力—以最直接的方式生成三角形、圆形、卵形、球形及其它各类几何图形，让人类叹为观止。

许多生物学家发现植物种类繁多、叶子形态各异，但是叶子在茎上的排列却有着特殊的规律。从某些植物的顶端往下看，会发现上下层相邻的两片叶子之间所构成的角约为137.5°，众所周知一周为360°，360°-137.5°=222.5°，然而 137.5 ÷222.5≈0.618。另外，有人研究过向日葵，发现其中一支向日葵花有89个花辫，55个朝一方，34个朝向另一方，34 ÷ 55≈0.618。也就是说，各种植物的生长规律中自然隐藏着黄金比例数值。

数学家“分形几何学”（Fractal Geometry）理论中所指的相似图形不断重复的概念在植物中也十分常见。植物的茎、叶、花，甚至是卷曲的嫩芽中都存在着分形形体的自相似性。多样重复出现的各类植物组织结构创造出极具几何美感的图形。如夏威夷树蕨的叶芽在出头处的大小有区别，但在形态上基本相似。（图3）植物之所以显得美不仅是关乎其色彩，更重要的是不同植物的形态结构具有丰富的几何变化。这些纷繁的结构图形是大自然的杰作，它们有着连最伟大的数学家也无法解析的神奇。

植物的几何之美

叶形

植物叶子的几何形图案颇为多变。常见的叶子形状包括卵形、扇形、掌状、羽状、剑形、心形，甚至小提琴形。此外，在叶子边缘也出现细微波纹、细齿、浅裂、光滑的边缘等不同的几何形形态。还有些叶子有扇贝形皱褶，毛绒状银丝，以及对称性叶脉。（图4）

叶子表面的纹理根据大小、颜色而改变。从光滑到粗糙，从多毛到褶皱……这些变化无论是单独呈现还是复杂的几何组合，都能增添植物艺术形态的丰富性。例如各类宝塔形植物叶片，整体带有三维效果，由下至上层层变化缩小或带有螺旋形状具有极强的观赏价值。（图5）还有些植物的叶片直接就是立体形态，如多浆植物情人泪似橄榄球体、佛珠似球体。另外，带有褶皱的扇形棕榈叶硬度适中，成为夏日手摇扇的原材料；而熊童子的形象手掌和毛茸茸的肌理增添了植物几何形的趣味性。（图6）

叶子颜色通常因纹理得以改变，纹理的变化也能导致叶色的深浅变化，使其从光线很强的地方到阴暗处在几何形的色彩上具有区别。这些叶子的色阶变化也揭示出植物的新陈代谢方式，以及季节与植物之间的关联。

花形

从花的各部分形态、结构来看，其几何形状也纷繁多样。花形一般可归纳为：球形、花瓣形、圆形、喇叭形、人形、异形等。许多花对称地排列在花托边缘，几乎完美无缺地呈现出整体的辐射对称形状，而有的花不规则的排列，以不对称的方式呈现出均衡之美。对于两种生长结构大自然都给予了丰富的多样性和种群性。（图7）

图9 吊钟形风铃草

球形花在生活中较常见，如绣球花、球兰、乒乓菊、大葱花等，这些花体态整体呈球状，由多个小花絮组合而成。它们种植在庭院、花坛簇拥的球状较为引人注目，色彩明丽，给人以满足之感。

花形也具有平面性特征，这类花的形态一般是由花瓣的多少来确定其形态。如春天五瓣花形状的要属樱花、桃花、杜鹃最为典型，还有六边形花瓣的水仙花，十字形花瓣的二月兰等，观察其几何平面的形态十分准确。再如秋天的三角形紫露草花，整体看就如同一个紫色的等边三角形，非常规则。自然界的花形与几何形一一对应，激发出人类在不同季节丰富的审美联想。（图8）

还有些植物的花形具有仿真的趣味性。这类花形名称是人们长期对其形态的象形归纳，具有易识别、记忆的特点。如形似喇叭的花常见的就有牵牛花、曼陀罗花、矮牵牛；还有形似一串串风铃的风铃草、（图9）铃铛花、铃兰；再如像灯笼一样的吊灯花、纹瓣悬玲花、倒挂金钟；另外槭叶茑萝与军帽上的红色五角星形状几乎一模一样。人类将这些花的形态由生活的具象认知转向抽象的命名，从长期的自然实践中得以研习。

蕊形

花蕊是花儿繁殖的重要组成部分，花蕊分为雌蕊和雄蕊。雄蕊包括花药和花丝，雌蕊包括柱头、花柱、子房和胚珠。花蕊的几何形状虽然没有花瓣艳丽，也没有叶形那样多姿，但却有着精灵般的组合模样。它们多以点状与线状的密集排列，围绕花心区域展开。雄蕊形状如丝，多而密，雌蕊则有鼓状、球形，其长度及形态较为凸出。蕊形所体现出来的多重线形及几何点阵排列充分说明植物几何形排列的复杂性。（图10）

艺术家创造的“几何形植物”

绘画中的“几何形植物”

几何元素表现的是数学美，永不落俗，是最纯粹的装饰动机。它没有风格限制，没有时代特征，没有繁缛的装饰，也没有地域特性等等一系列符号化印象。人们的视线回归到设计本源，单一的几何造型通过组合产生千变万化的视觉效果。“几何形植物”元素越来越凸显其在设计中的地位与作用，给予人无限遐想的空间。然而，在简单线条的拼接下，这些“几何形植物”在不同的艺术媒介冲击下，往往也能产生出意想不到的自然映像。

在绘画作品中，“几何形植物”遍布每个国家。植物所赋予艺术家的灵感在各个时代呈现出不同的绘画形式。特别是艺术家蒙德里安、马蹄斯、夏加尔、克里姆特等人将“几何形植物”创作作为一种研究在现代绘画领域中进行探索。如“蒙德里安（Piet Cornelies Mondrian）在1912年创作的油画作品《灰树》中，树的母题以抽象化的线条和灰色面加以处理，焦点是树枝与树枝、树枝与树干以及树与其他物象之间的抽象造型关系，强调画面的构成性。”[2]又如蒙德里安的作品《开花的苹果树》树干与枝杈变成了直线与弧线的相互交错，几何律动意象明显；作品《晚上的红树》，树形的简单曲线与树枝、天空背景以及色彩进行呼应，非常具有感染力。（图11）

奥地利画家古斯塔夫·克里姆特（Gustav Klimt）作为二十世纪伟大的维也纳分离派艺术大师深刻影响着当代绘画的发展。他的作品风格具有强烈的平面装饰性，如《生命之树》（图12）大胆运用抽象曲线，图案形树枝、花朵、蘑菇、鸟类等作为背景，创造出具有生命内涵的神秘意境效果。他的作品《花草农园》以圆形与不规则形的点、线、面绘制出丰富的俯视空间效果，色彩丰富、明快。在他的作品中人物的面部与身体多采用自然写实，而人物的衣着及背景则采用平面塑造几何形的方法，两种技法充分融合格外具有视觉冲击力。

图11 蒙德里安作品《晚上的红树》

图12 The Tree of Life

图13 《The Farmyard》

法国超现实主义画家马克·夏加尔（Marc Chagall）以其独特的艺术风格在西方现代艺术史上独树一帜。他的作品中表现的自由时空观念、意象的造型手法、主观的富于装饰性的构图都是用几何图形进行塑造，依靠内在的诗意力量而非绘画逻辑规则将个人经验的意象与形式上的象征因素结合在一起。“抽象绘画之所以作为一种艺术形式能够独立存在，依靠的不仅仅是点、线、面、色等视觉元素的艺术表达，更重要的是他所蕴含的艺术家自我表现的情感载体。”[3]夏加尔的绘画色彩丰富，极具个人经验意象，绘画题材中人与植物、动物都情境般的营造在简单的构图中。（图13）

法国画家亨利·马蒂斯（Henri Matisse）以抽象表现主义的风格体现绘画主题的装饰性。他的作品色彩鲜明、对比强烈，其构图中植物形态具有解构的思想。“解构主义思想核心是反中心、反秩序、反权威、反二元论的，所以抽象主义绘画完全抛弃传统绘画的画面透视及造型原理，画面平面性的点、线、面状态表现事物，画面物象之间是一种聚散关系，画面形象语言显符号性、平面性。”[4]他将植物的叶片进行任意的抽象、解构、夸张、变形、旋转，形成大面积的“几何形植物”背景，使人产生丰富的联想。

被誉为“美国毕加索”的女性画家乔治亚·奥基弗（Georgia O’Keef f e）以半抽象半写实的手法闻名，其绘画主题多为花朵微观的抽象表达。她的作品中常以简单的构图，充满同色细微变化的和谐色调，简单的构图组成具有韵律感的构图。

雕塑中的“几何形植物”

艺术家运用雕塑的形式创造出不同材料属性的“几何形植物”。如美国玻璃艺术大师戴尔·奇胡利（Daly Chihuly）以抽象的几何元素创作玻璃装置点缀在世界的每个角落。其作品拥有绚烂、魅惑的色彩，曲线、弧线、圆形等各类形态的多变组合，观众对其瞬间的视觉感受简直无法用语言形容。这些“几何形植物”放置在博物馆、美术馆、酒店大堂，甚至与植物园真实植被进行混搭，创造出一个个让人惊喜的艺术空间。（图14）

日本艺术家草间弥生在其雕塑作品中也常常思考植物主题。她创造的槿花像人一样摆出不同的表情，与人说话，张牙舞爪的花朵越来越庞大；还有带有波点的南瓜不断地在她的创作品中延续，让人无法抗拒。这些较为夸张的几何形态反映出她对童年的回忆、宗教的信仰、心情的抚慰。它们已经远远超越出了一颗普通植物的意义。草间弥生用波尔卡圆点作为设计的元素，将植物的形态与各类的圆点进行平面、立体的组合，形成草间弥生“神经质”的艺术灵魂。

英国伦敦雕塑家汤姆·赫尔（Tom Hare）认为柳树是一种可持续的材料。他善于研究不同植物的形态以及捕捉其特点，用钢架和柳木雕刻还原出植物的本原结构。这些由抽象的直线条、曲线条组合的“真菌”、“果实”、“香料”成为城市公园、商业小广场中的重要陈设，其造型是人类模仿大自然的典范。

结语

大自然中的植物总是安静少语，但她们的美并不孤独。植物具有几何意味的层次结构，在自然的作用下会使人在视觉上产生无穷层次的错觉美感。无论是叶形、花形、蕊形都由放大或缩小的几何形组成，整体结构完美而新奇。这些排列多变的几何形激发艺术家的视觉企望与创作，并有待被发现更多。事实上，表面看来极为不同的植物之间皆可以发现意义的关联。它们存在着几何形的结构秩序，这也是世界上之所以为一个整体的关键所在。

(注：本文为2016年度教育部人文社会科学研究一般项目：“汉口原租界建筑装饰图形谱系研究”（批准号：16YJA760033）的阶段性成果)

图14 Ceiling design in Bellegio

[1]方陵生.大自然中的斐波那契数列之奇.[J].科学与文化，2004,9:19

[2]任康丽.抽象绘画与解构理念演绎的一种空间形式[J].新建筑，2012,6:81

[3]吴静一.试析抽象绘画中的“自我表现”[J].艺术百家，2015,5:49

[4]苏和.当代油画平面性思维方式含义[J].湖北美术学院学报，2013,3:87-89

寻找植物中的几何形

责任编辑：符媛