浅析艺术与科学的关系

张斯淇

纵观人类历史长河，大概最具有创造性的便是艺术与科学了。表面上看，艺术与科学分属于两个完全不同的学科，但是在任何时期，艺术和科学都在齐心协力地推动着人类文明的发展。艺术是感性的，艺术家发挥灵感和想象以表达人类情感；科学是理性的，科学家依靠归纳与演绎的方法试图揭示整个宇宙的真相。克罗齐认为，艺术与科学在审美方面交汇。早在2500多年前的古希腊时期，毕达哥拉斯学派的科学家就已经开始探讨什么是美，他们将美定义为数的比例与和谐。尽管艺术与科学各自走过不同的发展道路，但全世界许多著名的艺术家和科学家却深信艺术与科学之间密切相关，相互影响。

一、科学对艺术的影响

翻开艺术史会发现，新艺术流派的产生、艺术观念的转变，很大程度上是因为科学技术方面的重大变革。工业革命时期，机器大生产时代的到来改变了人们对传统艺术的执着，艺术不再只是独一无二的作品，艺术品可以被复制，同时也促进了艺术观念的一系列变化。

(一)科学的发展为艺术创作提供新思想

19世纪初期，摄影技术的发明使写实风格的绘画作品失去价值，这一沉重打击使画家开始思考绘画的意义，绘画不再是对现实世界的模仿，艺术家开始探寻真实之外的真实，追求摄影技术无法复制的部分。相比于如何正确描画客观世界，如何表现作者对客观世界的“印象”变得更加重要。绘画艺术不再局限于描绘客观世界，而是强调表达个人情感及对客观存在的主观认识，印象派也由此诞生。

印象派是西方美术史中划时代的艺术流派，印象派的画家走出昏暗的画室，来到大自然中捕捉光的瞬息万变。根据当时最新的光学理论，“物体的色彩是由光的照射而产生，物体的固有色是不存在的”，印象派画家来到户外，真实地描绘阳光下的自然之美，16世纪以来的“酱油色调”成了历史。印象派放弃事物的固有色，执着于光的性质和变化，为现代主义的诞生奠定了扎实基础。

埃舍尔是著名的荷兰画家，他以科学为基础进行艺术创作。初看埃舍尔的作品会让人觉得迷茫，之后却会为之感到震撼，埃舍尔笔下的世界竟是如此神奇！埃舍尔注意到，人们所生存的客观世界是三维世界，但是绘画等平面艺术是二维的，人们在二维的绘画作品中看到的三维事物都是源自主观视觉的想象。所以他认为“绘画就是‘欺骗’”，在二维平面上表现三维现实世界饱含着无限可能。埃舍尔运用数学、物理学知识进行艺术创作，其中充满理性建构[1]。埃舍尔最神奇有趣的作品就是《矛盾空间》。看似是对真实世界的描绘，却是不可能存在的假想空间。埃舍尔以彭罗斯台阶为灵感来源，创作了《上升与下降》，使现实中不可能存在的彭罗斯台阶在艺术作品中得以呈现。

(二)科学的发展为艺术创作提供新形式

信息网络以及新媒体艺术的发展拓展了艺术表现的形式。来到首都北京，最有仪式感的旅游必备行程之一就是“打卡”故宫博物院。跟随着拥挤的人潮，逐一给文物拍照，紫禁城之旅好像并没有收获太多“感动”。现在则不同，人们坐在家中，打开故宫展览App，就能全方位、多角度欣赏展品，VR技术(Virtual Reality，虚拟现实)让人们在家就能达到现场看展的效果。对于感兴趣的想实地参观的展览，也可以参考App提供的信息查询、电子地图功能，前往故宫博物院参观。此外，往期展览依然能够在线上观看。

想必大多数人在参观美术馆、博物馆时，都会困扰于“看不懂”，对历史背景、专业知识的缺乏会让我们难以理解这些文物好在哪里。2019年，故宫博物院推出故宫600年纪念App——紫禁城600。整个应用被分为两种模式：白天—建筑篇；夜晚—故事篇。在建筑篇模式中，人们能看到整个紫禁城的俯视图，每一部分都有详细介绍，包括宫殿的功能、规格，以及结构和装饰细节等等。清晰的地图辅以科普文献，如紫禁城中避雷针的精妙设计、太和殿上的小兽等。在故事篇模式中，人们能看到有趣的历史故事，了解皇宫中的日常生活，紫禁城的历史由此变得更加丰满，这便是“有温度的历史”。

故宫博物院发布的应用《皇帝的一天》，结合了交互艺术，将孩子带入清代宫廷，使其了解更有趣的历史故事，学习文化知识。该游戏从一个小故事开始，想出宫游玩的小皇帝拜托石狮子，于是小狮子便找来玩家“假扮”皇帝，度过美好的一天。玩家要从早起选合适衣服开始，再到读书、学习骑射，乃至吃饭，事无巨细全方位地体验皇帝的生活。小狮子和小鸟还会向玩家介绍清代生活、服饰、礼仪等知识。寓教于乐的形式正是艺术与科学服务于未来的最好方式。

(三)科学的发展为艺术创作提供新手段

丹麦艺术家奥拉维尔·埃利亚松是当代活跃的艺术家，由他设计制作的沉浸式装置艺术，将他对自然的情感融入装置作品，让观者深深沉浸在他所营造的氛围之中。埃利亚松以雾、水、冰、光、气等自然现象作为其装置作品中的材料，并同几何学、物理学、美学相结合表现自然之美。他期望“这些艺术作品将邀请观众向内观看，探讨其感官在其中将如何作用，为人们在日常生活中梦想理想主义实践提供可能”。在这如梦似幻、若有若无的沉浸式体验下，观者早已融入其中，感受万物的一呼一吸，与大自然合二为一。

埃利亚松常年研究自然科学，水、气、冰晶，生物、空间几何学等都是他的研究对象和创作灵感来源。他的作品很多都是螺旋形、六边形、多面体，这些不规则图形充满设计感，在艺术创作的过程中，时常会伴随难以表达的情感，这部分情感会融入作品当中，并被观者以他们各自的方式感受到，这种朦胧又难以言说的部分超越了语言，这便是艺术的魅力。

作品《声音银河》是由27个多面体组成的装置，每个多面体都犹如银河中一颗颗耀眼的行星，散发着钻石般的光芒，埃利亚松所表现的是天体音乐理论。开普勒受到毕达哥拉斯理论的影响，将天文与音乐进行有机结合，在特定情况下，行星运行的轨道形成和谐的角度，天体发出的音调混合在一起，充盈了整个宇宙，形成了悦耳的天体音乐。

二、艺术对科学的影响

(一)艺术为科学的进步提供灵感

钱学森在《科学的艺术与艺术的科学》中提到，艺术思维的训练有助于科学想象力的培养。《原创》(Originals)一书中研究了科学家的艺术才能，书中提到，一位诺贝尔奖获得者与普通学者相比，前者会演奏乐器的可能性是后者的2倍，会艺术创作的可能性是后者的7倍，会表演、舞蹈或魔术的可能性是后者的22倍。音乐曾经是数学的分支，艺术思维启发科学创新，科学技术进步推动艺术的发展。美妙的音符与大自然的数理规律实现了辩证统一，科学家能够使用自然科学的定量方法研究，对艺术创作产生重要影响。

(二)艺术助人理解科学概念和信息

透纳善于描绘光与空气之间的微妙变化，他研究光芒的强弱、云朵和风的活动，可以说透纳一生都在追光。透纳的作品所传达的信息就是光是一种粒子。很多人认为，光跟物质很不一样。但是现代物理学有一个统一的理论，可以用一套方程描述光的两种形式。比如说，我们可以把光看作由光子组成的粒子。事实上，把光看作是物质仍需要一些艺术想象。欣赏透纳的作品，会对光的粒子性清晰明了。

2009年，甲型流感病毒H1N1即“猪流感”肆虐全球，各国人们在担心病毒感染到自己身上的同时也在困惑：为什么这个病毒如此可怕？都柏林科学美术馆举行了一场名为“传染病：离远点儿”(INFECTIOUS: Stay Away)的展览，旨在通过艺术形式和科学手段，帮助人们直观地了解传染病的感染机制和自我防护的措施。

进入展览馆，每位观众都要佩戴一个电子标签，观众在展区内的行踪会被标签记录下来，在显示屏上，观众可以看到病毒是如何通过人及物品进行传播的，有些观众会变成“病毒”模拟受害者，需要前往“消毒站”进行“消毒”。观众也可以在“免疫实验室”提供自己的DNA样本，生成自己的基因信息，看看是否容易感染肺结核、疟疾等传染病，也能看到自己拥有的天然免疫力。

在人们闻“流感”色变、越来越恐慌之时，这场展览无疑帮助了人们解惑，也帮助了人们更加理智地对待流行传染病，做到科学防护。观众在“免疫实验室”提交的DNA样本，也为科学研究提供了大量数据。

(三)艺术推动科学的进步

伽利略·伽利雷是近代科学革命的先驱，他改变了人类对宇宙和物质运动的认识。伽利略的许多科学成就离不开他的艺术造诣。伽利略表明，绘画通过呈现明暗，可以在二维层面展现出三维物质的面貌。数学家哈略特原本是绘制月亮的第一人，但是他忽略了最重要的一点，他并没有理解月球上的阴影就是环形山，这一重要的因素被他所忽略，月球的真实面貌并没有被绘制完全。四个月后，伽利略准确地将环形山辨认并刻画出来，之后伽利略又画出了月球盈亏图，他也成为第一个通过望远镜对宇宙天体写生的科学家[2]。由此可见，艺术在科学发展的过程中发挥了不可或缺的作用。

三、结语

爱因斯坦曾经说过：“如果通过逻辑语言来描绘我们对事物的观察和体验，这就是科学；如果用有意识的思维难以理解而通过直觉感受来表达我们的观察和体验，这就是艺术。”艺术与科学的融合具有历史必然性。探索和思考艺术与科学的关系和二者之间的相互影响，将是贯穿整个人类社会发展的重要课题，也是每个人的重要使命。