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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

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