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        中國科普作家網»新聞中心»作家專欄»【理論】劉夕慶:繪畫與科學的關系圖景

        【理論】劉夕慶:繪畫與科學的關系圖景

        中國科普作家協會 劉夕慶 2021-04-21 20:15

        一般認為,從15世紀下半葉開始的歐洲文藝復興是人類近代科學的誕生之時。然而,在這個偉大變革來臨之前,繪畫就與科學結下了不解之緣——也可以說,人文主義是在以繪畫為代表的藝術領域首先突圍,才導致后來現代科學興起的。它們攜手共進為突破來自歐洲中世紀黑暗的桎梏、弘揚人文精神起到了至關重要的作用,并全面展示了現代科學與藝術協同發展的歷史。

        實際上,對于繪畫與科學的關系,中國早于西方近千年就有了自己的思想家。例如,王微(415—453)是我國南朝宋時人,他的《敘畫》是一篇主要探討山水畫理、畫法的文章(實際上是王微給友人——當時著名文士顏延之的一封回信)。王微的思想在中國美學史上有著重要價值。他本人就是一位“少好學,無不通覽,善屬文,能書畫,兼解音律、醫方、陰陽術數”之人。在《敘畫》中,他認為繪畫不僅僅屬于技藝的范疇,如果達到了最高境界,應該能與顯示天地的萬物之理具有同等效能。繪畫至理也講究按“器以類聚”“物以狀分”的(科學)原則。這樣,我們就可從堅持“文化自信”的視角,找到中國人自己看待繪畫創作與科學探索之間的關系圖景。

        然而,不論東方與西方,這段光耀的歷史在當代反而被淡忘了,難怪李政道提出要重新架起科學與繪畫之間的橋梁,并主張藝術與科學的重新合流。由此,我國現代具有科學思想的繪畫大師吳冠中在2006年上??茖W技術出版社出版的《李政道隨筆畫選》序一開頭就寫道:“是機遇,我結識了杰出的科學家李政道。他用藝術的語言講述藝術和科學的因緣,并引導我們游走其間??茖W探索宇宙之奧秘,藝術探索感情之奧秘,奧秘和奧秘間隱有通途。這通途憑真性情連系,一個真字了得?!?/span>

        “奧秘和奧秘間隱有通途”是吳冠中讀李政道畫集有感的標題,也是他作為一位具有非凡創造力的畫家對繪畫藝術與自然宇宙之關系圖景的“真”切審視。為此,本人也利用自己近40年“科學美術”的創作經驗,加上歷史上一些著名畫家、科學家的相關論述歸納總結了四條“規律”,供今后熱衷于繪畫與科學融合創作、研究的同道志士加以利用。

        現在我們就采用圖文并茂的形式,并在繪畫與科學融合的語境里來具體討論一下“繪畫與科學的關系圖景”。

         

        第一條

        主觀圖景與客觀圖景的“圖景等效規律”

        “數學是使自然直觀化的關鍵?!?/p>

        ——柏拉圖通過論證后得出結論

        現代研究證明,數學研究中夾雜著許多主觀的理想化圖景;研究數學的幾種派系中有一個就叫做“直覺主義”。因此,國外一些前衛的科學書籍中不得已就稱數學圖像實際上是主觀圖景與客觀圖景的“接口”——柏拉圖這個命題中的“直觀化”即為圖景化。

        “人們總想以最適當的方式來畫出一幅簡化的和易于領悟的世界圖景;于是他就試圖用他的世界體系來代替經驗的世界,并來征服它。這就是畫家、詩人、思辨哲學家和自然科學家所做的,他們都按自己的方式去探索?!?/p>

        ——阿爾伯特·愛因斯坦

        除了各領域藝術家和科學家都按自己的方式去探索,我們發現,很多時候繪畫的主觀圖景與科學的客觀圖景之產生具有“同源性”,就拿現代科學中最難以理解的量子力學圖景來講,量子電動力學中“費曼圖”的創造與現實生活中“費曼人物畫”的創作在諾貝爾物理學家得主費曼腦海中具有深度內在的形象性關聯。


        圖1玻爾量子力學的“互補原理”似乎在捷克畫家尤金?伊萬羅夫的立體畫中得到了直觀表達

        原子立體主義結構的“作畫者”——量子化原子結構學說之父尼爾斯·玻爾酷愛畢加索等人創作的立體主義畫作。這些畫作一般人看不懂,但卻賦予了玻爾靈感——他逐漸認為,那些看不見的原子世界,其實就是一幅幅立體主義結構世界的畫作,就像畫家一幅被分解了的主題作品一樣——它以什么形式出現,取決于你觀看它的方式。

        玻爾與哥白尼、伽利略、開普勒、笛卡兒、牛頓、達爾文和巴斯德、孟德爾等會畫畫的科學大家一樣,熟悉具有空間性的造型藝術,特別是繪畫,所以他的量子力學原子結構模型就是描繪微觀世界的立體圖畫——連量子力學這么抽象深奧的科學理論都能以繪畫形式解讀,那其它學科的圖景則更能夠在繪畫中得以體現。事實也是如此。


        組圖1來自不同學科偉大科學家們的畫作,有專業畫,也有藝術畫,還有反應心理、心愿的畫等。其中科學圖景中的示意圖、模型圖、解剖圖、透視圖、分解圖、剖面圖、設計圖等都需要繪畫能力的介入

        我們稍加搜尋便可得知,利用形象思維探索世界圖景并融合科學思考者最易成為頂級科學大師:歐幾里得、托勒密、哥白尼、伽利略、開普勒、笛卡兒、牛頓、達爾文、巴斯德、孟德爾、法拉第、弗洛伊德、愛因斯坦、榮格、玻爾、魏格納、伽莫夫、芒德布羅、費曼、克里克和沃森、錢學森、李政道等等,皆是這樣的科學家。


        組圖2杰出畫家們涉及不同學科的畫作,有藝術畫,也有專業畫,還有反應心理、心愿的畫。其中繪畫圖景中的想象畫、寫生畫、手稿畫、山水畫、幾何畫、光色畫、超現實畫等都需要科學思想介入

        同樣,我們稍作查閱便可知曉,采用邏輯思維探索理想圖景并融合藝術思考者也最易成為頂級繪畫大師。像布魯內萊斯基、米開朗基羅、拉斐爾、丟勒、塞尚、莫奈、修拉、畢加索、達利、愛舍爾、波洛克、馬格利特、康定斯基、郭熙、石濤、黃賓虹、李可染、吳冠中等都是這樣的畫家。

        所以說,“圖景等效規律”無論對作畫還是科研都是要創造能力、想象能力、直覺能力和邏輯能力、演繹能力、歸納能力并舉,只不過側重點不同而已——等效而不等同:一個創造出科學杰作,一個創造出繪畫杰作。

         

        第二條

        繪畫創作與科學探索的“大腦協作規律”

        “繪畫的確是一門科學……”

        ——列奧納多?達?芬奇經過長期實踐得出

        在畫家與科學家二者間最難區分的人就是達·芬奇,因為他既將繪畫作為了科學研究的工具,又把科學研究作為了繪畫的目的,并在人類藝術與科學兩大領域都取得了輝煌的成就——除了他的天才因素之外,就是他將大腦兩個半球進行了長期大量的協作運用。

        “繪畫就是研究和實驗。我從不把繪畫當作藝術品來作。我的所有畫作都是研究。我不停地探索,并且所有這些研究都是有邏輯順序的……畫家的畫室應該是一個實驗室,在那里,你不會以猴子的方式去制作藝術,而是去發明?!?/p>

        ——巴勃羅?畢加索

        在天才的腦科學研究中,健康地強迫大腦兩半球加強聯系和協作,即可激活大腦的潛能。按現在的話講,就是能開發頭腦小宇宙,腦洞大開并產生頭腦風暴——能這樣做的只有進化中的人類,畢加索認為作為動物的猴子是做不了這樣事的。實際上,對愛因斯坦逝世后大腦的研究也說明了這點——他是左右腦并用和創造性地進行協作的典范;同時他也是極少將空間圖形形象與時間音樂形象交織起來進行思考的人,所以關于時空關聯的相對論不可能由其他人去創立——特別是“廣義相對論”真可謂是愛因斯坦科學的藝術品中的杰作。


        圖2這幅反映愛因斯坦形象思維在起作用的科學漫畫是筆者在紀念“廣義相對論”誕辰100周年時創作的

        人類對大腦精細結構及功能的一些重要發現是進入20世紀后才做出的。如“神經生理學”概念的提出,“神經元學說”的創立,認為神經組織由各種神經元組成神經網絡,后來又有人證實神經元是通過突觸連接的——這些觀念為大腦分工和協作機制奠定了基礎,特別是佐證了我們所說的大腦協作造成的繪畫創作與科學探索的“大腦協作規律”。難怪“神經元學說”的創立者、1906年度諾貝爾生理學或醫學獎得主圣地亞哥?拉蒙-卡哈爾說過:“毫無疑問,沒有藝術天分的人是無法領略科學之美的……我自己的(醫學)畫作肯定超過了1.2萬張。對藝術無感的人來說,它們只是奇怪的圖案,但是,大腦結構的神秘世界就在這些精準到千分之一毫米的細節中徐徐展現?!?/span>


        圖3卡哈爾的名作“神經元”繪畫,這是神經科學與藝術天分結合的真實寫照

        人的左右腦兩個半球各有分工,也有協作。比如左腦是抽象數學的,重理論和分析,而右腦負責形象圖景認識,直觀、音樂感覺較強。左右腦對人體也有專門分工——左腦處理來自右半身的感覺信息,右腦負責處理來自左半身的感覺信息。腦橋則是非常重要的關鍵部位——它的功能和作用是負責左右腦的信息交換,并擁有兩億根神經纖維——這可能就是人類杰出人才大腦兩半球加強聯系和協作造成創造性來源的物質聯系機制所在。

        左右兩個腦半球的協同創造力的復雜關系是天大的秘密。有人認為,意識可能產生于大腦皮層的某種振蕩;不同來源的信息在特定腦區的神經元上交匯等。無論如何,“大腦協作規律”必定是繪畫創作與科學探索及更高級的融合創新所要遵循的原則。

         

        第三條

        形象思維與抽象思維的“創造成效規律”

        “科學可以從藝術中尋求創新思路?!?/p>

        ——李政道在接受媒體專訪時的談話

        李政道自己就是踐行自己“創造成效規律”的最好楷模。他一生中在物理科學和繪畫藝術兩方面都碩果累累,并當選為了美國藝術與科學學院院士。因此,他的實踐也可讓這句話反過來講:“藝術可以從科學中尋求邏輯思路”。這在《李政道隨筆畫選》中便可得到證明。

        “假如你從來沒有見過大象,你能憑空想像出這種奇形怪狀的東西嗎?……在我們研究物理問題的時候,往往會用到現實世界的各種形式。對世界或人類社會的事物形象掌握得越多,就越有助于抽象思維?!?/p>

        ——格拉肖

        諾貝爾物理學獎得主格拉肖“金字塔創造成效規律”經驗性的表達,楊振寧也曾有過論述。本人在《知識就是力量》發表的《當繪畫融入發明元素》一文的“結語”中也曾寫到:“繪畫(藝術想象力)和發明(科技創造力)是相融與互通的。筆者認為,它們的融合所產生的成果不是簡單的加法關系,而是翻倍的乘法關系,必將結出豐碩的、理性和激情相結合的創造性之果……”對于繪畫創作和科學創新而言,兩者觀念的相互引入有助于起到各自事半功倍的原創效果。

        1798年,英國一位名不見經傳的青年馬爾薩斯出版了一本篇幅短小但影響巨大的書——《人口論》。他的基本理論就是人口的增長快于食品供應的增長。在這本書中,他用非常嚴峻的方式表達了他的思想,聲稱人口的增長是按幾何指數進行的,即1,2,4,8,16……而食品的增長僅是按算術線性增長,即1,2,3,4,5……

        如果進行一個跨學科的粗略類比,就會發現馬爾薩斯的理論與我們將要論述的觀點符合一種簡單的相似模式:因為它們都帶有相同數量性質的論證——如果我們將《人口論》中食品的算術線性增長比作一個人一生中單純的知識增加,即1,2,3,4,5……而將“科學與藝術”的融合發展關系比作人口的增長按幾何指數進行,即1,2,4,8,16……那么,我們就不但會領略到由于藝術與科學的交融與互動會讓吸收知識成為有趣的事,而且還能做到事半功倍并可發散性演繹地放大學習成果,甚至可以大大增加原創知識的倍率——造成這種效應的人才頭腦并不完全取決于父母的基因,而是還需要后天“科學與人文”兩方面的均衡教育及其有意識的融通。

        馬爾薩斯《人口論》對社會學、經濟學、醫學和生物學都有過重要影響(如達爾文生物進化論的創立等),現在我想它獨特的思維方法對繪畫與科學的關系圖景研究也會有一定間接影響——我國著名水稻專家袁隆平的雜交水稻高產應該算是糧食緊缺的一種補救方式。雜交意味著兩種不同特點稻種間的有機融合,其結果之一就是會有兼具二者優勢的新種出現;而大腦兩半球思維特點的交融與其道理一樣,會有一種莫名的聯想高產之功效,它會讓有限的科學知識在得到與繪畫藝術整體性、聯想性思考后變得能觸類旁通、事半功倍甚至舉一反三——不過,其探索過程如同袁隆平的實驗研究一樣會充滿艱辛和困惑,但也伴有激情下的快樂。

        下面一幅畫是中國傳媒大學動畫學院副院長兼動畫系主任張駿教授的作品。他將九位獲得諾貝爾自然科學獎的華人科學家和中國古代文物嫁接在一起,寓意這些具有純粹華夏血統的科學家智慧和中國文化存在緊密關聯——中國文化思想的淵博和華人科學家的文化自信(特別是在大腦兩半球協作和中西方文化交融方面)舉世聞名,闡明了形象思維與抽象思維的“創造成效規律”在他們取得的學術成究方面起到了關鍵作用。


        圖4《獲得諾獎的華人科學家》(張駿作)說明了中國、美國和英國等世界各地華人諾貝爾自然科學獎得主們的成就與其中國文化基因及人文底蘊保持著內在聯系

        畫面從左至右,前排依次為:2008年化學獎得主錢永?。ㄇ喟子匀诵巫⒆樱?、1986年化學獎得主李遠哲(青銅人型燈)、2009年物理學獎得主高錕(陶繞襟衣舞俑)、1998年物理學獎得主崔琦(三星堆青銅大立人);從左至右,后排依次為:2015年醫學或生理學獎得主屠呦呦(長信宮燈)、1957年物理學獎得主楊振寧和李政道(鎏金青銅雙人樂舞扣飾)、1997年物理學獎得主朱棣文(彩繪陶天王俑)、1976年物理學獎得主丁肇中(青銅托塔天王)。畫面布局與人物造型都很有講究,生動地表明了科學與人文的關系,效果很是奇妙——其中李政道、丁肇中、李遠哲、朱棣文、錢永健皆是美國藝術與科學院院士。即使沒有藝術與科學院院士頭銜,像楊振寧、崔琦和屠呦呦等都流露出對自然科學和人文藝術的雙重熱愛,也都是形象思維與抽象思維“創造成效規律”的踐行者,否則也不會獲得世界頂級學術成就。

         

        第四條

        繪畫創作與科學創造的“創新美學規律”

        “藝術與科學的靈魂同是創新”

        ——楊振寧參觀南京大學雕塑研究所的題詞

        楊振寧是中國科學家中追求創新的大家,而創新在形式上首先講究的是“美”。在科學美方面他信奉英國大物理學家狄拉克的單純而極致,在繪畫美方面他欣賞法國印象派和中國寫意畫的異曲同工之妙。所以,他應該是在中西方文化共同澆灌下成長且善于繼承傳統的現代物理學之革新者。

        “阿爾伯特·愛因斯坦的‘狹義相對論’和巴勃羅·畢加索的《亞威農少女》……這兩大杰作還共有著更深層的聯系。在那個創造性的時刻,學科之間的界線消解了。美學變得至關重要?!?/p>

        ——阿瑟·I·米勒

        序言開始我們引用了吳冠中科學與繪畫間的“隱途”為“真”,這里又說的是“美”。無論如何,他們都是“真善美”大概念的不同面——就像看一個人一樣,正面、側面和背面看的圖像都不一樣,但實際上它們都是一個人的不同面形象而已。

        如果認定“美學”能夠代表我們對自然宇宙萬事萬物和諧尺度的考量,那么“科學美”和“藝術美”的關系紐帶和共同點就是“美學”。我國科普專家湯壽根老先生為本人《玩轉科學的“藝術家”》一書所作推薦序中說到:“科學之美與藝術之美交融,‘美美與共’成就了‘天下大美’!而‘大美不言’……”人類文明史上許多大科學家、大畫家都使用了“美美與共促成大美”的方式,即使得其成就高出了一般的專家,其理由在此就顯而易見了。

        既然是討論繪畫與科學的關系圖景,就讓我們舉一畫例來具體解讀分析一下。

        下面一幅名為《小花》的中國工筆畫從一個側面藝術地表現了在20世紀上半葉,中華大地正處于腥風血雨的抗戰時期,一位愛美的八路軍年輕女戰士偶有閑暇采來一束野花品賞,卻招來一只彩蝶光顧而又使人浮想聯翩的美麗動人場景。作者是我國當代著名畫家高云,利用中國工筆畫這樣一種近乎無光影的二維靜態造型藝術形式,以其自身具有東方風格的本真線描色彩及渲染,描繪了一幅革命浪漫主義情懷的生動畫卷。

        這幅畫運用了沒有任何背景的中國畫特有的“留白”處理,采用了傳統中國工筆畫純粹洗練的筆觸,全心而集中地描繪了具有東方神韻的女性人物、植物和動物,使三者相互呼應顧盼。雖然沒有直接反應戰火連天中青年女戰士的戰斗情景,卻已傳達出了革命將士們向往和平美好生活和抗戰必將勝利的歷史信息。


        圖5高云的工筆畫《小花》(右)具有藝術美與科學美的“美美與共促成大美”的意味。去掉兵花、蝶花、草花的各畫(左列3幅小圖)之畫名仍可稱“小花”,但工筆畫之美、生物學之美加人性之美就不全了

        此畫應是一幅具有革命浪漫情懷且含有博物、博愛意味的中國工筆畫名作。從生物學和心理學角度看,畫面中僅有的“三物”(人物-女八路、動物-彩蝴蝶、植物-野菊花)都有相互需要與呼應顧盼:八路女戰士生理和心理上需要花草裝扮、品味野花芬芳,欣賞花蝴蝶翩翩起舞、色彩斑斕——意味更向往沒有戰爭、和平美好的多彩生活;花兒憑借芳香和色彩需要蝴蝶為其授粉、繁盛種群;蝴蝶為了生存需要在花朵上吸食采蜜、繁衍后代,并與花朵互惠互利。其中彩蝶棲息在年輕女戰士的肩頭上的畫面會讓人產生豐富聯想:戰爭年代,盡管生活艱苦,節衣縮食,我們樸素干凈而漂亮的年輕女兵照樣萌發出生理上青春的體香……夸張地說,以至于蝶兒都“忘了”去光顧花兒的色香——中國畫式的整體性博物學思維在此畫中得以生動體現。衣著和“八路”標識表明了春季及抗戰年代——可以說科學研究與此畫的藝術追求是一致的:簡潔優美、蘊含豐富。

        以上4條規律互相關聯、相互作用,且形成一個有機整體——其要義分別來自四位現代世界著名科學家(卡哈爾、愛因斯坦、李政道和格拉肖),三位近現代中外繪畫大師(達·芬奇、畢加索和吳冠中),一位古希臘偉大哲學家(柏拉圖),一位現代中國杰出的物理學家、諾貝爾獎得主(楊振寧),還有一位當代科學史家、美學家(阿瑟·I·米勒)。筆者均給予了歸納并進行了提煉和簡化。

        主要參考文獻

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        [21]劉夕慶.敘畫——解讀畫作背后的科學故事[M].北京:科學普及出版社,2019.

        特別聲明:本文僅代表作者觀點,不代表中國科普作家協會的立場及觀點。中國科普作家協會官方網站僅提供信息發布平臺。

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