艺术与科学的“共性”与交融

清华大学美术学院 任擎东

艺术，特别是绘画往往被认为是感性认识和情感的表达，而科学则被认为是理性的产物。由于二者认知事物的方式不同，因而常被认为是对立且不相容的。然而事实却并非如此，没有感性认知的理性是冰冷的，没有理性判断的感性认知也是没有依据的，从这个层面来看艺术与科学两者实则相辅相成。艺术从“真”与“美”中生发，科学则追求从真到美的境界。艺术与科学同样对自然世界进行着发现、探索和表达。艺术不仅仅是感性的，如同科学也不局限于纯粹的理性思维，更需要天马行空的大胆假设。理性和感性在绘画体验中是互相交织的，人们在体验绘画艺术的过程中，直觉感受的本质也是一种理性思考，理性控制情感亦是一种感性的思维活动。认知神经科学研究发现，创造力的生成需要运用逻辑推理，以及感觉知觉的整合和创意观点的生成 。创造性思维需要感性和理性的共同作用，这正是艺术与科学的共鸣之处[1]。因此，艺术与科学是相通的，且会在某一个层面实现碰撞和统一。文章基于不同维度对艺术与科学的“共性”进行探讨，同时探索艺术与科学的边界，以及二者创造力的来源等问题，深挖艺术创作与科学探索在方法层面的联系，以期为创造力的探索提供一个新的视角。

1 艺术与科学的“共性”

艺术与科学相互区别又相互融通。学界普遍对二者的区分都集中在感性和理性的认识层面，文章以艺术的视角来探讨二者的共性及联系。

1.1 跨越时空的“共性”

17 世纪，牛顿建立经典力学，提出绝对时空观。其中，绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念，且与运动着的物质没有联系，分别具有绝对性。而其经典力学总结的低速物体的运动规律，也反映了绝对时空观的观点。而在13 世纪乔托的绘画中却能够看到超越几个世纪科学进程的、对牛顿绝对时空观的表达。乔托的画面捕捉了时间，将不同场景、人物安排在同一时刻的空间里，最先融入瞬间的、静止的时间概念。如果这个例子说明了艺术创作先于科学理论形成的话，那么同样还存在一些与之相反的例子，仍然是乔托的作品。古希腊数学家欧几里得，在他有关光学的著作中提出并论证了：视觉的路线、视觉的光线是直的。而在其之后出生的乔托，在其作品中再现了欧几里得的论点，在构图中将人物安排在视觉的直线位置，从而使平面的绘画获得了三维空间的“深度”。从上述两个案例的分析中能够发现，艺术与科学的关系并不是亦步亦趋的，艺术的表达甚至超前于科学的发现，科学亦能够激发艺术的创作，二者在想象力层面相互交汇，跨越时空达成“共性”。

1.2 表达呈现的“共性”

艺术与科学的“共性”不仅体现在跨越时空的层面，研究发现在表达形式迥然的艺术与科学中仍然存在“共性”的追求。西方文艺复兴时期，艺术与科学达到了一个阶段性的高度。尽管二者根据各自的特点采取了不同的表达形式，但分析那一时期的作品不难发现：艺术家们运用几何学、透视学、解剖学来模仿自然及三维空间，实现趋近于真实的视觉呈现，其本质是体现了一种科学理性精神，并且那一时期艺术与科学的融合被认为是一种更显著的成就。尽管透视学有广义和狭义之分（文艺复兴时期以来的线性透视和其他透视方法被划分为狭义的透视），但那一时期艺术与科学的嬗变都源自对自然的创造性观察。

文艺复兴时期的画家、自然科学家兼工程师，达·芬奇就将绘画作为一种科学来进行创作，他提出：“科学就是对自然的探讨，人们的知识来源于感觉，视觉是获取自然知识最重要的感觉器官”[2]。因此绘画作为视觉艺术更接近于科学，其能比语言文字更真实、准确地将自然万象表现给人们的直觉。达·芬奇认为一门真正的科学具备两个基本条件：其一是以感性经验作为基础；其二是能像数学一样严密论证。而绘画艺术则兼具这两个条件，这从达· 芬奇大量的手稿中能够发现（如图1），图中描绘的人体解剖结构中肌肉力的作用方向，既来源于敏锐的好奇心和细致的观察，又是科学研究的组成部分；既是达· 芬奇对观察自然细节的一种艺术表达，又体现了艺术与科学的共同起源，即对自然“真实”的本能渴望[3]。

图1 达·芬奇《肩部解剖研究》，1510—1511 年

除此之外，在16 世纪末，亚斯· 詹森发明显微镜之前，很多人并不相信肉眼视觉不可见的微小生物及结构的存在，而它们却真实的存在于微观世界中。由此，人们对“真实”的认知，有了另一层维度的理解，即不可见的非视觉真实的存在。艺术家与微生物学家均从自然界的对称、完美、和谐、精巧中汲取“灵感”，以艺术与科学的方式共同揭示着自然的真实。

1.3 认知意识的“共性”

19 世纪印象派的出现，打破了原有艺术家们对真实的认知，并开辟了人们对于视觉真实层面的拓展探索。观察模式的多样化决定了视觉真实的多样性特质。心理学家恩斯特· 卡西尔提出：“人类体验的深度取决于我们变换观察模式的能力，那样我们对待现实的看法就能交替进行。”由此，艺术家们通过视觉感官的习得训练，重新审视这个世界，进入到“更深层次的视觉体验”[4]。也从而印证了光学、色彩学的全新发现。莫奈的作品正是通过视觉感官习得训练来表达瞬间意识流画面，其训练自己只观察颜色、描绘颜色，用色彩塑造“一切”。这并不是“与生俱来”的观看，更不是偶然的发生，而是在视觉真实维度进行脑认知与视知觉的协调训练，结果是训练眼睛克服固有的观察模式[5]，进行较为困难的纯粹的观看。尝试用眼睛纯粹的观看：眯着眼睛，调整前后焦点变换着看。会发现真实的视觉感知下物体并没有严格的边缘线，而是色彩的团块，而这色彩也是“转瞬即逝、飘忽不定”的。这是视觉感知后，认知意识层面的改变。到印象派为止，艺术与科学的“共性”存在于视觉真实的维度下的探索。

而在过去的两个世纪里，随着脑认知研究的深入，对大脑的认知从心灵的神秘处嬗变为科学的研究对象，这也使人工智能取得了重大的突破。现阶段，人工智能已经可以“完成”音乐、诗歌、绘画等形式的艺术创作，但却仅仅停留在基于大量数据基础上的重新“排列组合”的初级层面。人工智能是计算机模拟脑的功能，亦或是模拟脑所表现出来的人类智能行为。因此，人工智能在艺术创作领域应用的进一步突破，将是基于脑科学发展的艺术创作意识的突破，二者是交叉融合、相辅相成的。这也从一个侧面反映出只有科学与艺术的认知意识实现了“共性”，才能更好地推动人类文明的进步。

1.4 创作实验的“共性”

在后印象派绘画大师保罗·塞尚的艺术创作中，开启了非视觉真实维度的探索。人们对于后印象派的认识，常常因为他们不符合视觉真实对客观形象的表达，而被认作是完全强调主观的塑造。但塞尚并不是绝对的强调主观感受，他认为线是不存在的、明暗也是不存在的。体积的表达来源于色彩之间的对比关系。他的形式脱离内容得以独立存在是因其对传统透视法和直线的完整性发起的攻击，向观者灌输了这样的观念。投影、几何线条展开的焦点透视并非观察空间的唯一模式。塞尚运用几何体的概念来表现物体，而不是像印象主义那样强调瞬间视觉真实的光色表达，其抓住了形体内在几何结构关系的本质。

深入探究发现塞尚的绘画创作理念与19 世纪初著名的科学实验——双缝实验有着一定的“共性”。塞尚的绘画对事物认知的多种视角的集合、形体结构的强调，其本质是对事物叠加状态的认同，其绘画创作表达的真实性是超越视觉真实的表现，因而也更加真实。双缝实验所证明的量子具有波粒二象性的特征，即光既是粒子又是波，既存在又不存在，也是表明了事物同时存在两种状态的叠加。实验过程中，光子呈现波与粒两种性质的状态，即事物呈现为多种可能性的叠加。但面对这一实验观测结果，我们却很难用肉眼看到这种叠加的状态（如图2）。这说明事物同时存在的叠加状态，也可能是一种“不可见”的属性。从这个层面来说人类肉眼视觉是具有局限性的，很多情况下，也不一定眼见为实。今天，科学实验更进一步证实，仅用视觉进行观测和实验，不足以作为实证充分的条件。通过上述的分析能够清晰地发现，艺术创作和科学实验之间呈现的“共性”结果。

图2 双缝实验，1807 年

如果说上述的分析是早期的艺术与科学之间的创作与实验的“共性”的话，那么进入20 世纪之后，艺术与科学之间的理论“共性”就更加深入和凸显。人们一旦开始看见了非欧几里得式的存在空间，就会开始以新的方式思考。科学的进程对毕加索也产生了较大影响，立体主义、野兽派、表现主义、未来主义随之而来，影响了整个现代艺术史的发生。数年之后，爱因斯坦的优雅计算证明了艺术家们用形式语言表达出来的直觉是多么准确、真实。

20 世纪以前的经典物理学认为时间和空间与运动着的物质没有任何联系，进入20 世纪之后，西方的绘画与科学的探讨进入前所未有的新时期，绘画开始探索在二维平面上突破时空的限制，表现运动、变化，打破瞬间和静止，在三维的立体表达上创造更高维度的世界。这无疑不是受到20 世纪科学革命形成的相对论和量子论两大理论创见的启发。1905 年爱因斯坦的狭义相对论指出时间和空间不可能具有绝对统一的尺度，时间和空间是相对的。在相对论提出之后的第二年，毕加索画出《亚威农少女》，标志着立体主义的诞生。顺着时间的脉络追寻艺术科学二者的内在关联，可以发现在艺术创作与科学实验的探索下体现的“共性”。

至上主义奠基人马列维奇对几何形体的探索受到塞尚的启发，其评价塞尚对于物体的变形不是为了创造一个全新的造型，而是从物体本身去感知——揭示事物的本质。马列维奇从不认为其艺术创作仅仅是符号，绘画创作试图描绘的是一个无重力、无方向性的空间，完全抛弃物象，探索艺术中的纯粹。这不光是其主观创造，天体物理学研究得到证明：事实上宇宙中两个星系之间有足够远的距离，确实存在无重力、无压力的空间。

20 世纪的抽象主义提出的“在视觉真实的显现之下，事物的内在秩序、无序或人与客观世界之间存在某种内在的关系。”与詹姆斯·沃森（James Waston）和弗朗西斯·克里克（FrancisCrick）发现的DNA 的双螺旋结构学说所揭示的数学、生物学和美学之间有着密切关系。即艺术领域对视觉、非视觉真实的描绘，以及其内在秩序，与科学领域DNA 双螺旋形对称结构美感形象之间具有“共性”。这些艺术创作和科学实验之间的“共性”发现，使得二者相互启发，碰撞出思想的火花。

2 艺术与科学的交融

前文通过大量的分析论述艺术与科学的“共性”，从跨越时空、表达呈现、认知意识、创作实验四个不同的视角，阐释了艺术在视觉真实与非视觉真实两种维度下与科学的共同探索。从方法论角度来看，艺术创作和科学探究的方法交融能够为创造力提供来源。

科学不仅是严谨的实验探索，更需要天马行空的大胆假设，质疑规则的能力，对已有经验、公认的标准发起怀疑并产生新的揣测。艺术在直觉、情感的表达中，不乏充满缜密逻辑和批判传统观念的求真创造，探究世界的本质往往也是艺术创作力发生的动因。

根据前面对艺术与科学“共性”的分析，进一步探究艺术创作方法和科学探究方法中的思维问题。不难发现艺术与科学都不仅仅是感性思维和理性思维的单一表达和运用，二者都兼具理性和感性的思维活动，且相互交融，彼此交织。在创造发生时，特别是在创作结果呈显性的状态下，艺术与科学呈现出更加多元的“共性”。艺术与科学中的简化和抽象，都与美的概念紧密地联系在一起。海森堡在写给爱因斯坦的信中提到：“如果自然把我们引导到极其简单和美丽的数学形式——我指的是假设、公理等连贯系统——到以前没有人遇到过的形式，我们就会不由地认为它们是‘真实的’，认为它们揭示了自然的真正特征”[6]。虽然晦涩，但是仍然能够从这句话中感受到学者提出的数学与艺术形式化的特征之间存在的对应关系。物理学日益数学化的本质与现代艺术日益形式化的特征之间存在着一种对应关系。科学史上的公式探索往往会因为直觉美感上的欠缺从而不断修正，最终找到美与真的统一。

工业革命以来，社会分工的细化使得行业领域、教育学科的划分也越来越细。这一方面对社会生产力的发展产生了积极的推动，但另一方面也导致了负面的问题，即功利主义滋生，人的感知力缺失，人格异化，灵性、心智、审美扭曲，创新创造能力受阻等问题，艺术与科学的学科分化、学科界限变得“泾渭分明”，实则阻碍了教育对于创造力的培养。现代人更需要全面发展。此时急需艺术带来唤醒感知的作用，如康德谈到艺术与科学的关系时，格外强调艺术的感性思维作用，艺术的特点在于知觉与直觉，具有跳跃性的、发散性的思维，这对于科学的发明创造起到关键的启发式作用[7]。回到艺术对于未知的探索，在感性的直觉和情感表达中，严密的思考也从未缺场。

对于科学创造力所必需的批判能力和发散性思维往往需要在艺术实践中培养和形成。艺术从来没有标准的答案，感性的想象力由此可以自由发展。艺术带来的敏锐的感受力与科研工作的缜密逻辑相辅相成，在艺术与科学的求真中迎来了创造力。

3 结语

艺术与科学共同探索客观世界的本质，对客观的真实进行了多维度的探索。艺术与科学的关系不是亦步亦趋，而是互相作用、相互启发，彼此不可或缺。基于艺术创作的视角，其对于真实多维度的探索带来了认知的拓展，是艺术与科学创造力的重要来源。艺术与科学的求真尚美的“共性”带来认知的拓展，突破艺术与科学学科壁垒的界限，唤起人的感知力、包容力和判断力，艺术与科学对于世界本质的共同探索是创造力形成的重要动因。