物理與藝術 論文.doc

物理與藝術（北京郵電大學民族教育學院S16E05班 陳世軍2016440557） 摘要：物理與藝術都是人類理解自然的方式，這兩種方式貌離神合，但以一個共同的基本點緊密聯(lián)系，就是真理的普遍性和人類揭示真理的創(chuàng)造力。凡是前衛(wèi)的藝術創(chuàng)作，凡是革命性的物理研究，都會探究到宇宙間萬事萬物的本質(zhì)，都追求對世界進行精確而細致的觀察，并給予創(chuàng)新性的描述。本文主要例舉牛頓與達芬奇兩人在生平、思想、性格、成就上的異同與我自己的一些感悟。 關鍵字:牛頓；達芬奇；物理；藝術；感悟1、 物理與藝術 李政道教授曾說“事實上如一個硬幣的兩面，科學與藝術源于人類活動高尚的部分，都追求著深刻性、普遍性、永恒和富有意義?！眰鹘y(tǒng)上來說，藝術創(chuàng)造幻象以表達情感，使用的語言是圖形和比喻；物理學是一門嚴格意義上表達自然的實證科學，根植于清晰的數(shù)學關系，應用數(shù)字和方程表達自然規(guī)律。藝術家以藝術作品表達審美情感；科學家以自然定律描繪客觀規(guī)律，都有一個共同的愿望，就是將對世界本體認識的不同側(cè)面，各種現(xiàn)象貫穿在一起，經(jīng)過分析、綜合和思考，從而完成對事物本質(zhì)的認識。因此,藝術和物理學都是構(gòu)造模型的活動，它們是人類感悟、認知自然的兩種相異又相關的手段。2、 達芬奇與牛頓 達芬奇是西方古典主義繪畫的代名詞，他的畫作充分顯示出對大自然敏銳的觀察力，對人物內(nèi)在細微情感的刻畫，以及表現(xiàn)光與影的種種變化，將繪畫的寫實主義推向了不可企及的高峰。牛頓是經(jīng)典物理學的最高峰，被評價為“天才中的天才”。達芬奇和牛頓，一個是15世紀最杰出的人物，一個是17世紀的天才;一個是最偉大的藝術家，一個是最偉大的科學家，我們可以比較一下兩人在生平、思想、性格、信念和成就上的異同。 兩人都成長在單親家庭中。牛頓的父親是個不識字的農(nóng)夫，在兒子出生前幾個月死去。母親不久后再婚，將年幼的牛頓送到外祖母那里撫養(yǎng)。小小孩子不得不同繼父爭奪母愛。他得益于舅舅的支持而來到劍橋大學讀書。達芬奇則是私生子，母親是大字不識的農(nóng)家女。他也同牛頓一樣，由母親或其祖父撫養(yǎng)。牛頓和達芬奇在童年時代都沒有什么朋友，且都養(yǎng)成了高度敏感和喜好冥想的性格。他們都孤獨并愿意孤獨，都把書本看得比友情重要。牛頓和達芬奇都有豐富的想象力，從而為他們帶來了一個接一個的科學發(fā)現(xiàn)和藝術創(chuàng)造、工程奇跡，以及在實踐中影響深遠的發(fā)明和大大小小的機關裝置。牛頓發(fā)明了反射望遠鏡，達芬奇則設計了直升飛機；牛頓發(fā)現(xiàn)了二項式定理和微積分，達芬奇造出了降落傘，又提出了潛水艇和坦克的構(gòu)想；牛頓為打擊偽幣絞盡腦汁，達芬奇為保衛(wèi)米蘭鞠躬盡癢；牛頓用方程和數(shù)字總結(jié)自然規(guī)律，達芬奇則以繪畫解讀世界和人類情感的奧秘。但有所不同的是，牛頓是一個科學天才，在其他方面則全無是處。對音樂是充耳不聞，認為繪畫是雕蟲小技，視雕塑為金石玩偶，說詩章是“優(yōu)美的胡扯”。達芬奇則是文藝復興時期的全才，幾乎涉及了他那個時代藝術與科學的所有領域。 牛頓和達芬奇都相信數(shù)學是人類思維的最髙形式。達芬奇本人數(shù)學優(yōu)異,并且這樣說過：“誰也不能斷言說，有什么東西既不會用到任何數(shù)學，也不會用到任何建立在數(shù)學基礎上的知識?！迸ｎD是物理學家，也是一位偉大的數(shù)學家，他和萊布尼茲爭奪微積分的發(fā)明權(quán)，至今仍是科學史專家津津樂道的話題。他在自然哲學的數(shù)學原理的引言中寫道：“我將自己的這一工作題名為數(shù)學原理，是因為我認為哲學的所有重擔都落在數(shù)學肩上” 兩位都是研究光的先驅(qū)者，而且都對光的本性提出了開創(chuàng)性的睿見。達芬奇提出視網(wǎng)膜成像應是倒立的，他也是針孔相機的發(fā)明人，這是發(fā)明史上的普遍看法。他曾研究過種種光學錯覺，而且給出的解釋今天還在被引用。他畫了一張記錄光強度儀器的設計圖，過300年后，圖紙才變成實物。達芬奇對陰影也極有興趣，并搞出了本影和半影的幾何學細節(jié)，今天的天文學家仍在沿用他的有關結(jié)果。對于眼鏡，達芬奇也很有研究，在15世紀就提出了隱形眼鏡的設想。他還探討過孔雀毛羽上的華彩及水上油膜虹彩的成因。在歷史記載上，達芬奇是推想光以波的形式在空間和時間中傳播的第一人。他以水波和聲波為出發(fā)點進行類推，認為“石塊投進水中，就會以自己為中心，形成一個個圓圈；聲音在空氣中以圓形波傳播。同樣的，位于空氣中的任何物體也會 形成一個個圓，并使周圍的空間充滿無數(shù)自己的類似體，如是進行下去，進入各個地方?！迸ｎD在1704年發(fā)表了光學，比原理遲30多年，這是一部關于光的權(quán)威性論著。對于光牛頓也同對待其他事物一樣，感興趣的是其本性而不是其效果。他讓陽光射入一間暗室，令其射過一系列棱鏡，得到了七色彩虹，并解釋了白光為什么會因折射而分成不間的色光。達芬奇在牛頓之前，也被研究過棱鏡產(chǎn)生的彩色光帶的現(xiàn)象。達芬奇的結(jié)果體現(xiàn)在簡單而明白的素描上，牛頓的結(jié)果則體現(xiàn)在通過反復鉆研最終得出的，具有精確數(shù)學內(nèi)容的結(jié)論上。從此，藝術家和物理學家在科學和藝術這兩個領域內(nèi)不僅要探索光的本性，還要關注色的奧秘。牛頓和達芬奇都對自然界的“運動”現(xiàn)象感興趣。牛頓運動三大定律奠定了經(jīng)典力學的基礎，決定宏觀世界的運動法則，從航天飛機的宇宙航行到人們的日常起居。自然現(xiàn)象繽紛多彩，自然規(guī)律簡潔、普適，這就是物理學所具有的，深邃而含蓄的內(nèi)在美。在歷史上，伽利略首先指出，如果一個物體能夠沒有摩擦地在一個水平面上滑動的話，它將能保持自己的運動速度不變牛頓接受并發(fā)展了伽利略的見解，第一次用概括性的語言把慣性定律表達了出來。任何物體都要保持其靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。達芬奇也曾努力去理解“運動與慣性”、“作用與反作”這些關鍵性的力學概念，而且離科學意義上的成功僅有一步之遙。他有這樣的話:“所有運動都傾向于保持下去，或者不如這樣說:所有被弄得運動起來的物體，只要驅(qū)動它們進入運動狀態(tài)的作用的影響依然存在，運動就會繼續(xù)下去?！痹谶_芬奇I486年關于鳥飛行的筆記中，我們可以看到其中一段的第一句話:“身體對空氣施加的巨大壓力就像空氣對身體施加的壓力一樣?！边@真是令人驚奇，這一論斷比牛頓第三定律早了將近200年。當然，達芬奇沒有將這一概念應用于更廣泛的場合，而且也沒有建立起相應的數(shù)學公式來支持它，而牛頓卻出色地完成了這些工作。達芬奇對包括人在內(nèi)的動物肌肉運動也進行了精細的研究，從而誕生了處于運動狀態(tài)的人與動物解剖學。他在技術方面的發(fā)明草圖，如飛機、坦克、機槍、降 落傘、升降機等，至今令工程設計人員嘆為觀止。牛頓和達芬奇還有一個共同點，就是各自都具有和自己同時代的，旗鼓相當?shù)母偁帉κ?。牛頓必須和萊布尼茲爭奪微積分的發(fā)明權(quán)，和胡克爭奪萬有引力的發(fā)明權(quán)。為此，牛頓搞中傷，耍詭計，一直折騰到英國皇家學會正式承認他的發(fā) 現(xiàn)為止。達芬奇和米開朗琪羅有兩次正面交鋒、 競爭的機會,但均沒有結(jié)果。與牛頓不同的是，在達芬奇留下的大量手稿的著作中，即使在米開朗琪羅當街羞辱他之后，也沒有發(fā)現(xiàn)貶低或攻擊米開朗琪羅本人的文字，這點不得不讓我們佩服。3、 感悟如同牛頓和達芬奇這樣的例子還有許多，科學家與藝術家都在以他們自己的方式去理解并表現(xiàn)我們的世界，科學家是表現(xiàn)宇宙真實存在的藝術家，藝術家是表現(xiàn)情感世