物理与美学

物理与美学

摘要：本文从古希腊的艺术与物理学谈起，讨论了桥托确立“透视法”和哥白尼的日心说，爱因斯坦的相对论和毕加索的立体主义，将物理学的发展与艺术的发展联系起来，阐述了物理与美学的关系。

关键字物理美学

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。

美的内涵是对能引起人们美感的客观事物的共同本质属性的抽象概括，其本质是审美客体合目的性和合规律性的统一。美的存在也是客观事物的一种表现，是一种普遍的东西。美学是从人对现实的审美关系出发，以艺术作为主要对象，研究美、丑、崇高等审美范畴和人的审美意识，美感经验，以及美的创造、发展及其规律的科学。美学是以对美的本质及其意义的研究为主题的学科。

物理与美学就是物理学家与艺术学家通过不同的方式、不同的思维方式来认知事物的本源与特性，他们都揭示了人类的想象力与创造力。从古希腊的雕塑家到瓦霍耳和姜斯，从亚里士多德到爱因斯坦，艺术家们似乎预见到了科学家们的发现。

先溯源古希腊的艺术与物理学。这时期的情况看起来似乎简单（但不可轻视，相对后来的变化对照认识非常重要）：艺术方面，雕塑家已精确掌握了人体各部位间的比例；物理学方面（更多属于思辨），以欧几里得为代表，认为空间是空虚的；以亚里士多德为代表，认为时间是线形的、顺序的；而认为光是在由空间、时间形成的框架内到处碰撞弹射。

中世纪，空间和时间的主流概念被扭曲。空间被宗教教义的分类法一块块分割开，不再是各向同性，也不复可以量度；时间在艺术活动中表现出非线形的任意性；光也被这时期的艺术家认为是某种具有灵性的东西。

中世纪后期，空间、时间和光的概念又渐复归古希腊。是画家乔托把欧几里得空间带回美术界（确立“透视法”），同时还为艺术树立了静止时间的框架。乔托是一位开先河的画家，在他之前没有人这么作画。他完全没有可以参照和借鉴的蓝本，全凭自己的勤奋和天才的想像力摸索着前进。虽然我们今天提起意大利文艺复兴时期的画家，首先想到的便是达芬奇、米开朗琪罗和拉斐尔，而并非乔托，但正是这位艺术的先驱，为后代的画家铺平了道路，才会有意大利文艺复兴全盛时期绘画艺术的辉煌成就。尊重科学、崇尚自然、再现真实生活，这是乔托绘画的鲜明特色。乔托笔下的宗教人物摆脱了神灵般的肃穆与僵硬，具有现实中饮食男女的七情六欲，在处理手法上，也更加注重画面主体三维空间效果的表现，使人物造型更为生动、逼真，线条的运用也日趋娴熟畅达。

托勒密认为，地球静止不动地坐镇宇宙的中心，所有的天体，包括太阳在内，都围绕地球运转。但是，人们在观测中，发现天体的运行有一种忽前忽后、时快时慢的现象。为了解释忽前忽后的现象，托勒密说，环绕地球作均衡运动的，并不是天体本身，而是天体运动的圆轮中心。他把环绕地球的圆轮叫做“均轮”，较小的圆轮叫做“本轮”。为了解释时快时慢的现象，他又在主要的“本轮”之外，增加一些辅助的“本轮”，还采用了“虚轮”的说法，这样就可以使“本轮”中心的不均衡的运动，从“虚轮”的中心看来仿佛是“均衡”的。托勒密就这样对古代的观测资料作出了牵强附会的解释。

哥白尼曾十分勤奋地钻研过托勒密的著作。他看出了托勒密的错误结论和科学方法之间的矛盾。哥白尼正是发现了托勒密的错误的根源，才找到了真理。哥白尼认识到，天文学的发展道路，不应该继续“修补”托勒密的旧学说，而是要发现宇宙结构的新学说。他打过一个比方：那些站在

托勒密立场上的学者，从事个别的、孤立的观测，拼凑些大小重叠的“本轮”来解释宇宙的现象，就好像有人东找西寻地捡来四肢和头颅，把它们描绘下来，结果并不像人，却像个怪物。

哥白尼观测天体的目的和过去的学者相反。他不是强迫宇宙现象服从“地球中心”学说。哥白尼有一句名言：“现象引导天文学家。”他正是要让宇宙现象来解答他所提出的问题，要让观测到的现象证实一个新创立的学说——“太阳中心”学说。他这种目标明确的观测，终于促成了天文学的彻底变革。

１５４３年，哥白尼出版《天体运行论》。日心说从根本上来说脱胎于艺术家选定观察位置。伽利略通过观察支持哥白尼的学说，进而提出惯性参考系、绝对静止概念。前有艺术中观察透视画法作品，观者需处于一个绝对静止状态，今有物理学中绝对静止点。

十九世纪中叶，摄影术的发明对艺术产生极大影响。１８６３年，马奈展出大幅油画《草地上的午餐》，画作有意违背透视原理，阴影处理也不一致，无疑是对传统美术范式挑战。有相当多的艺术史家视此为现代艺术的开端。其后莫奈致力于表现物体随时间的变化；而塞尚恰相反，有意在画中去除时间这个变数。

１９０５年，爱因斯坦掀起物理学革命，颠覆了牛顿的空间和时间概念。爱因斯坦指出，时间和空间反逆关联（后也称时空连续统）：当时间扩展时，空间就会收缩；当时间收缩时，空间就会膨胀。另外，狭义相对论将光提到凌驾于空间和时间两者的地位上。

毕加索以自己独特的视角审视这个世界。于1907年完成的《阿维农少女》，不仅是毕加索走入黑人时期以至立体主义时期的里程碑，还是人类再次以平面画布描述三度空间，从此立体主义进入了快速发展的新时期。扭曲的空间，扭曲的人物，画面中央的两个形象脸部呈正面，但其鼻子却画成了侧面；左边形象侧面的头部，眼睛却是正面的。不同角度的视象被结合在同一个形象上。这种所谓“同时性视象”的语言，被更加明显地用在了画面右边那个蹲着的形象上。这个呈四分之三背面的形象，由于受到分解与拼接的处理，而脱离了脊柱的中轴。它的腿和手臂均被拉长，暗示着向深处的延伸；而那头部也被拧了过来，直楞楞地对着观者。毕加索似乎是围着形象绕了180度之后，才将诸角度的视象综合为这一形象的。这种画法，彻底打破了自意大利文艺复兴之始的五百年来透视法则对画家的限制。实际上，《亚维农的少女》是一个独立的绘画结构，它并不关照外在的世界。它所关照的，是它自身的形、色构成的世界。它脱胎于塞尚那些描绘浴女的纪念碑式作品。它以某种不同于自然秩序的秩序，组建了一个独立的绘画结构。爱因斯坦的相对论以他自己超凡的想象力与独特的思维方式向世人展现了一个相对的时空世界。相对论超越了传统的经典物理学，是物理学的一次革新，是使得物理学大厦向更高发展的奠基石。无论是相对论的动力学，还是相对论的时空观，都向我们展示了一代物理学家爱因斯坦丰富的想象力。那几个简单的公式转变，不正是爱因斯坦独特的有别于传统的思维方式所带来的震撼。

无论是毕加索还是爱因斯坦，他们都在原有的体系下创立了属于自己的独特体系。对待同一事物的看法是如此的相似，虽然两者分属不同的领域。两位伟人同时在各自的领域引领了一场变革。毕加索理解相对论吗，爱因斯坦懂得立体主义吗？答案是否定的。假设毕加索与爱因斯坦就是一个人，接下来历史会发生怎样的转变呢？可能性有很多种，一种可能是现代物理与现代艺术的到来会晚几十年，甚至几个世纪；也有可能是人类的进程速度会加快，物理与艺术的结合，将