当科学和艺术在这儿牵手

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  记得还是读小学的时候,老师给我们讲了数学家陈景润的故事。从此头脑中一直有一幅“戴着酒瓶底般厚实的近视眼镜的陈景润,低着头研究着枯燥的数学难题,一头撞在电线杆上”的画面。于是,我有了这样的印象,科学说得好听一点就是冷静、理性,说得不好听一点就是死板、枯燥,它和热情、浪漫、虚幻、灵动的艺术根本不可能有任何关联。
  有一天,另一幅画面在我面前出现,完全颠覆了我原先的印象:“顶着雄狮般卷发的爱因斯坦用灵巧的小提琴奏出美妙动人的乐曲。”尽管只是个画面,但我分明听到飘逸而出的天籁之音。
  难道对于科学家与艺术家、科学与艺术之间的关系,我的感觉错了?
  在我踏进2006上海国际科学与艺术展,领略到了科学之真以外的美、艺术之美以外的真之后,我才恍然,我的感觉是大错特错了。
  在展会的“科学幻想”展区,我看见两件新奇的作品——“阳光的味道”和“柔软的冰箱”,非常吸引人。“阳光的味道”是台洗衣机,它采用清洁廉价的太阳能而不需要任何外接电源,除了有普通洗衣机的各项功能以外,洗衣机的翻盖由特殊材质制成,运行到烘干功能时,盖子会散发出类似太阳的光线,使衣服在烘干的同时散发出淡淡的太阳味。并且它“天圆地方”的设计体现了传统中国哲学对于宇宙的认识。而“柔软的冰箱”将传统冰箱厚重的铁外壳换成新材料——柔软绝热布,使用的时候可以像搭帐篷一样一层层撑开,野餐时也可只带一层出游。它靠最底部的托盘式制冷设备制冷,搬家或不用时,只需将中轴拆开,把绝热布折叠收起,便可使体积大大缩减。类似的奇思妙想、极富创意的作品在展会上随处可见,科学绽放着炫目的艺术光彩。
  科堂很真但也很美。让我们看看阳光能透过的上层海洋,那每一滴海水里都生活着数以千计的单细胞浮游生物。它们中有许多还长着矿物质地的壳,壳体“记载”着非常有用的古代和现代的环境信息,是许多科技领域的环境指示生物。这些壳玲珑剔透、千姿百态,非常美(如上图),可惜我们肉眼无法看见,只有在显微镜甚至电子显微镜下,才能一睹这大自然造就的“工艺品”,也正是科学让我们见识这样的美丽。
  艺术很美,但也求真。许多艺术作品中,常常孕育着真的内涵。比如,毕加索著名的《镜中的女孩》、《格尔尼卡》和《阿维尼翁的姑娘们》都是耐人寻味的立体主义作品,但我们对它们都可以进行平面分解:女人的各个局部被集合在同一个画面上,时间、空间和运动等多种因素在无形中“对话”,四维空间的形象由此诞生。
  
  不可能的世界
  
  展会期间举行了一场“科学与艺术教育在学校”的研讨会,会上华东师大二附中的学生陈沐阳带来了名为“埃舍尔的不可能世界——埃舍尔作品研究”的课题报告。
  陈沐阳曾经获得中国女子数学奥林匹克竞赛金牌,参加过由北京大学举办的高中生模拟联合国大会,并获得“友谊风采奖”。课余时间她常常去练习钢琴,并通过九级考试。她最敬仰作曲家巴赫,喜欢他的《十二平均律钢琴曲集》。有时她也画画,最欣赏凡·高以及他的《星月夜》。
  她回忆,在上小学的时候看过一本书,叫做《数学悖论》,里面介绍了埃舍尔的一些版画,当时就被那些奇异的画面所吸引。在后来的学习中,她从多种书刊中看到了关于埃舍尔的介绍,慢慢发现,他的作品不仅仅是表面上非常吸引眼球,更有着许多深层的含义,涉及数学、美学、心理学等领域。
  她介绍道,埃舍尔的画往往表现了一些很深刻的思想。看看那幅奇怪的版画《瀑布》。在画面的中央,瀑布倾泻而下,水花四起,还推动了水轮。汇集到水池中的水则顺着水渠哗哗地流去,一级一级地下降。突然水又流到了瀑布口,真是不可思议!可是在画面上却表现得明明白白。这种周而复始的圈就被称作“怪圈”。
  这幅被命名为“星”的画,它是由八面体、六面体、四面体等一些实体构成的。显然,光画一些实体没什么大不了的,有趣的是埃舍尔还添了两条变色龙来吸引眼球,于是这幅画就变得十分生动了。
  埃舍尔是一个另类艺术家,他把常人难以理解的数学模型浅显直观地表现在画中。他本人从未接受过正规数学训练,他之所以能被人们敬仰是因为他那不同凡人的思想。埃舍尔的作品表明,数学的真谛可以用艺术的形式淋漓尽致地呈现。他的成功源于敢于创新的意识,他不受传统思想的束缚,把数学与绘画恰到好处地结合在一起。
  陈沐阳说,从埃舍尔的作品中,体验到的不仅是视觉的奇幻旅程,更重要的是能看到不同领域特别是科学与艺术的和谐与统一。
  
  一间屋子里两扇
  不同朝向的窗
  
  一位婀娜多姿的地球女神,左肩上有着锋芒毕露的刚性翅膀,右肩上长着圆润光洁的柔性翅膀,昂首挺胸,向宇宙展示着她独特的魅力……
  第一次在学校的图书馆里看到这件陶艺作品时,我就被眼前这位美丽女神深深吸引,注意到这个作品的名字——“科学与艺术”。复旦大学附属中学学生刘佳琳说。
  而后,在学校选修课清单上我又意外地与这五个字相遇,那种感觉像是突然嗅到了浓郁的花香,既惊喜又好奇,于是就在选修课意向表里填上了这五个字,开始了同“科学与艺术”的第一次亲密接触。以后我才知道,在全上海,复旦附中是第一所开设这个主题选修课的学校。
  与其他选修课不同的是,这门课的教学工作是由五六位老师一同承担的。授课的几位老师分别从建筑、文学、物理、生物、音乐、影视等方面讲解科学与艺术的关系。
  在“生物中的艺术”两堂课中,除了开始的10分钟简单介绍一些生物学的常识外,老师就再未提及生物学的理论知识,取而代之的是轻松的音乐和“感受走路”、“观察校园”的真心体验。
  学生被老师“赶”出了教室,并装作不认识任何人,仔细体验走路的感觉,同时把观察到的校园里的植物一一记下。然后再回到教室,在轻松悠扬的旋律里慢慢表述自己的所见所闻。大家惊奇地发现,平日校园里那些不起眼的植物竟也有美丽的一面,而从未在乎过的简单动作“走路”竟也可以用心来体验。那节课的最后,老师端来了一盆绿萝,她说:“这是一位学生送给我的绿萝,我本以为它活不长,但没想到的是,它每年春天都会长出不多不少15片叶子。后来,我计算了一下,这盆土壤最多只能供它长这么大。这盆绿萝是会说话的,它在说:‘我要尽力让自己长得更大,但如果外部条件不允许的话,我就保存实力,等有了条件继续长大。”’
  刘佳琳从来都没想到,植物除了可以成为显微镜下的样本之外,居然还可以用来诉说人生的哲理。
  在她看来,科学与艺术就像一间被美景环绕的屋子里两扇不同朝向的窗,所谓“横看成岭侧成峰”,无 论是科学之窗还是艺术之窗都让她从不同的角度感受到了不同的美。所以,刘佳琳说:“我想用更多次的亲密接触,创造自己文理相融的美丽人生。”
  
  OM:为未来播下
  美好的种子
  
  上海市向明中学活跃着一个称为“头脑奥林匹克协会”的社团,开展着头脑奥林匹克(OM)活动。OM创立于20世纪50年代的美国,被看作是培养未来美国人的重要途径。美国前总统里根、老布什都高度评价这一活动。1987年,中国加入了国际OM组织。
  OM的誓言:让我成为知识的探索者;让我在未知的道路上漫游;让我用我的创造力把我居住的世界变得更美好。
  OM活动是通过动脑与动手相结合,社会科学与自然科学相结合,科学与艺术相结合,把参加者培养成高层次、综合性的人才。世界OM协会主席塞缪尔·米克卢斯形容OM说:“我们是在为未来播下美好的种子。”
  OM分为即兴题和长期题两个部分。即兴题用来培养学生如何“站立思考”。为了公平竞赛,即兴题在比赛当天才告诉学生。
  2006年2月,向明中学展开头脑奥林匹克“千人大挑战”,题目是:请说说猫与狮子的相同点。同学们给出了许多“异想天开”的答案:“未来猫和狮子都可能上月球,在环形山里洗澡”;“猫和狮子都可能作为地球的礼物送给外星人”;“猫和狮子都有蛀牙”……
  还有一道题是,说说一瓶水的作用(正巧这是今年复旦大学、上海交通大学自主招生考试的一道试题),同学们的回答更是天马行空,富有创意:“可以冷却核反应堆”;“可以制造一条彩虹”;“用滴灌技术可以浇6亩地”;“可以做镜子”……
  针对2006年的长期题“古埃及艺术”,向明中学OM协会的同学通过对古埃及文化和建筑工艺的研究,动手搭建了一个“法老墓宝”,一方面以几可乱真的艺术品再现了古埃及场景,另一方面则运用杠杆、滑轮、能量转换、光的折射等物理知识,打造了一个个暗道机关。
  为了深入地了解古埃及,他们找来了大量文字、影像资料。从法老王的服饰到尼罗河边的草纸,从美尼兹的墓穴到艳后的水果盆,他们都作了研究。不仅如此,他们还亲自动手。单单为了复制古埃及草纸,他们就先后用了梧桐叶、青草、爬山虎的叶子等不下十种植物作为草纸的原料,最后终于用了桑叶和梧桐叶的混合物(比例保密,哈哈),造出了光泽相似、手感基本相同的“草纸”。由于他们巧妙地把科学与艺术结合在一起,最终大获成功。
  
  在科学和艺术的殿堂品味创造的乐趣
  
  “我喜欢沉浸在自己创造的音乐世界里的感觉,那时候我的大脑、耳朵、手指、身体、灵魂都是属于音乐的,琴声以外的一切似乎都不那么重要了。”杭州第二中学学生刘大卫说。在他看来,音乐里有着—个美丽的神秘花园。他觉得音符中所蕴含着的这种结构的美感,就好像是平时钻研的数学、物理、化学公式一样,虽然看上去只是单调的字符,却蕴含着世界万物运转的内在规律。“这是世界的心跳,发现或是体会它的存在都是—种幸福。”刘大卫说。
  刘大卫觉得自己的艺术爱好和学科进步相得益彰。“比如弹一首新的曲子,有点类似做一道题目,找音乐旋律和找解题规律挺相似的。还有,音乐对耐性要求比较高,难的谱子往往要反反复复地练习,这点和学科学习类似。我不敢说有出色的定力,但也曾经有同学佩服我对付难题的锲而不舍精神,这也许是钢琴演奏技艺的磨炼带来的一个意外好处。”
  刘大卫从小学习PHOTOSHOP等绘图软件,他觉得这种现代科学技术为他的艺术表达找到了很好的载体,同时,科学的理性逻辑借助这种方式变成了艺术的夸张和想象。“很难想象没有对这种科学程序的熟练掌握和严谨操作,许多表现方式独特的电脑美术作品中,那些特殊效果和海阔天空的想象将如何得以完成和保存,它使我对科学与艺术的关联理解得更为深刻。”刘大卫说。
  刘大卫有时候做作业会在边上画些简笔画。“突然有新点子,迫不及待想表达,就用画笔来表现,快速而直接,尤其是理科的一些元素,把它结合到一些具有象征意味的抽象画里去会很有效果。”在他看来,科学和美术有着不可分割的内在关联。比如“黄金分割”定律是科学对于美的最好诠释;化学、物理学科中各式各样真实或虚拟的结构模型,往往是对称而美观的,这种物质自身存在的规律让人联想到构图的方法;数学里的立体几何也与画画的立体效果有几分关联。
  刘大卫喜欢科学,因为它能让自己的智慧找到施展的空间;刘大卫热爱艺术,因为它是让自己的情感和想象力自由放飞的天地。“也许今后从事的工作会和现在所擅长的距离很远。我想做个金融家,我想那些看似枯燥的数据的游戏,会让我从博弈的过程中寻找到发现未知和自由操控的乐趣。”刘大卫不无信心地说,“对科学与艺术热爱,有创新思维,我一定能实现自己的理想。”
  
  链接:用你的科学知识看电影:你能看出这些破绽吗?
  1.《侏罗纪公园》中出现的恐龙大部分并不是生活在侏罗纪,它们都是生活在白垩纪末期的恐龙。影片的主人公霸王龙和迅猛龙是在白垩纪繁盛的肉食恐龙,那个长得像犀牛的三角龙也是生活在白垩纪的恐龙。影片中只有那个脖子很长的食草恐龙梁龙才是在侏罗纪出现并繁盛于白垩纪的。
  美国哈佛大学进化生物学家史蒂芬·J·古尔德曾经问过《侏罗纪公园》的作者迈克尔·克莱顿,书的封面和电影的海报上为什么要用生活在白垩纪的霸王龙。回答出乎意料的坦率:“天哪!我根本没有想到这一点。我们只是凭印象,觉得霸王龙看起来还不错,就用它了。”
  2.在《生死谍变》中,有一段柳仲源(韩石奎饰)为了追踪李芳姬,和其他OP队员一起进入韩国要员被杀现场的情节。柳仲源一行戴着夜视镜在昏暗的建筑中搜索,发现了被李芳姬杀害的政府要员的尸体。在这里,导演犯了一个小小的错误,那就是OP队员们竟然打着手电筒走来走去。因为,如果真像电影中那样他们戴着夜视镜,看到灯光眼睛就会受到强烈的伤害。
  3.宇航员们在无重力状态或者低重力状态下生活一段时间之后回到地球,马上就会被送上担架。因为腿骨一时无法适应突如其来的重力,无法支撑整个身体的重量。但是在《世界末日》中宇航员们从宇宙飞船上下来的时候,好像凯旋的英雄一样雄赳赳地走了下来。虽然看起来比较帅,但是从科学的角度来看,这样的场面是不可能出现的。
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