简述艺术设计和物理学的交融

简述艺术设计和物理学的交融

华丽梅周丽萍

华丽梅周丽萍

浙江师范大学行知学院浙江金华321000

摘要：凡是艺术的创造，凡是开创新一纪元的物理研究，都会探究到其真实而存在的本质，从而使得物理与艺术之间碰撞出灿烂的火花，现物理学中物理美的丰富内涵。

关键词：美学物理学交融

1.1西方天体的认知美——印象触发科学创造的灵感，苹果推动物理发展的动力

在比较艺术和物理学中，一般艺术是指比较感性的，抒发个人情怀的视觉产物；而物理则是指比较理性的，通过证实去得到的结果。在伦纳德·史莱因《艺术与物理学》

的这本书中，探讨艺术与物理学之间的关系，他将人的大脑左右两半球分别代表艺术和物理，他还通过时空和光的艺术观与物理观来阐述他们之间的关系，利用玻尔的互补原理，想到了艺术和物理的互补性，以及它们紧密纠结啮合从而在更高的位置上形成立足点，以供人们攀登实在构筑的作用方式。[5]

绝大多数的艺术家在并没有很好的物理功底的情况下创造出了让世人惊叹的大作，同时，物理学家发现永恒的公式时，通常也对艺术家脑洞大开的图像一无所知。虽然在悠久的历史长河上不乏艺术家和物理学家建立深厚友谊的先例，但这似乎和艺术的创新或物理学的开先河关系不大。17世纪的牛顿这位物理学上的巨人，在重力、运动和光这几个方面都做出了开创先河的、全面的发现，但是他在做出这么多杰出的成就时，他也发表了有关时间、空间和光的本性与它们之间的一系列夹杂着错误的观点。还在物理学家发现某种对世界进行思考的新方式之前，艺术家已经给社会提供了某种观察这个世界的新方式。

早在牛顿之前的创作至今仍然被卢浮宫珍藏的《蒙娜丽莎的微笑》的作者著名艺术家达•芬奇就曾说过：“科学让全世界的知识得以交流，而艺术则是一切科学的皇后。”可以说他们二者就像是转世般相似，他们都相信人类思维的最高形式是纯数学，达•芬奇说：“谁也不能断言说，有什么东西既不会用到任何数学，也不会用到任何建立在数学基础上的知识。”而牛顿则在《自然哲学的数学原理》的引言中写道：“我将自己的这一工作题为‘数学原理’，是因为我认为哲学的所有重担都落在了数学上⋯⋯”[6]。牛顿与达•芬奇在解释物质世界时都有着自己独特的视角，前者是通过思考，后者是通过观察。作为艺术家的达•芬奇在解剖世界的时候，用的是科学家的眼睛，达•芬奇用他的方式，改变了人们看视世界的方式，而这种微妙的改变，使得当牛顿的思考世界的新方式的到来时人们不在一无所知。

1.2东西方物理美学思维差异

自人类诞生以来，东西方除了地域、社会、政治、经济、文化、人种不同之外，在思维模式上也有着很多的差异。

例如在东方思想中的“佛”“道”“儒”等观念，5000年来便占据着东方的思想中心的重要位置，东西方的思维方式与观察事物的角度，也有着很大的不同。由外至内，格物致知探寻真理的究极奥秘是西方思维的长处。这也是西方科学发展出量子力学的原因之一吧！当然不可否认的是东方思维在灵活性、反复性和循环性要远高于西方，中国现在发明的量子卫星通讯系统在世界范围内都处于领先水平。

在此我们学习张载的务实精神，不去想宇宙的由来，只了解目前科学水平所能掌握的知识。

2.1简洁美与深刻美[9]

广义相对论的基本假设只有广义相对性原理与重力和惯性力的等效原理，却更深一层地揭示了时空、物质、运动和万有引力之间韵统一性，被郎道、粟费西茨等物理学家称为“现存最完美的物理理论。”爱因斯坦认为物理美的本质是简洁性，

简洁美是以简单、洁净呈现其美感。简洁美显示了科学的质朴美的特点。简单性是物理学中科学美的重要标志，历代物理学家无不崇尚简单性。牛顿就只用了四个定律对极其广泛的自然现象进行概括并且曾说过“自然界喜欢简单化，而不爱以什么多余的原因来夸耀自己。”的确，尽管我们面前的物理世界看似纷繁复杂，仍有无尽的未知等着后人去不断探索，但它们所遵循的规律却是简单的，物理学家尽其所能用简洁的语言来描述它。爱因斯坦的相对论更是把物理学的简洁美体现得淋漓尽致，他曾指出“自然规律的简单性也是一种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性在主观方面和客观方面保持平衡。”

2.2统一美与奇异美[11]

统一美物理研究的探索之路。通过研究系统的共性，把共性归纳成为简洁深刻的统一形式，启迪世人去品味其中的美味，以培养世人的科学审美观念。在自然界中，太过于拘谨或者杂乱的事物都不能被赋予美的使命，只有把变化莫测的物理现象用统一理论加以概括和解释后，才能给人以美感。物理学发展的历史就是一个不断由小的统一走向大的统一的历史。

奇异美是指物理学领域中某些超出常人想象的特征。奇异与和谐的配置也是美的体现，不和谐正是在和谐的衬托下给人以感觉，甚至是超和谐的美感。由于客观事物具有多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一蹴而就。而采用理想化的客体即物理模型来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，从而便于人们去认识和掌握它们，这也是科学家最常用的手段之一。古人认为，圆是最和谐的，于是，托勒玫和哥白尼就用圆形轨道建立起一幅和谐的宇宙图景，开普勒用实验观察，发现了行星运动的椭圆轨道理论。运动的椭圆又是圆的奇异，但它逼真地体现了物理规律的动态之美。统一美是共性之美，奇异美是个性之美，这两种美交相呼应构成了整个物理体系的科学美。

2.3和谐对称美与结构对称美

“和谐”美是自然界最高形式的美。古希腊毕达哥拉斯学派认为，宇宙与数之间之所以美，是因为它们是和谐的。和谐美是指事物和现象的各种要素、各个部分、各个方面的协调有序、匀称流畅，是具有多样化的特殊统一美。和谐美主要表现为物理理论的内容协调、自然和形式匀称。客观物质世界是和谐的，小到微观粒子，大到宇宙，世界万物都在和谐中遵循着自己的存在规则。物理学知识体系庞大，各分支既各具规律又互有联系，和谐并存。在物理学中，对和谐美的追求，已经成为物理学进一步向前发展的驱动力。

对称是美学中形式美的一种，指整体各组成部分之间的相称或对应，如空间上的和谐布局、时间上的节律协和。物理学家劳厄曾把物理公式中极端精炼和庄严稳重的对称结构称之为美学上真正完美的对称形式。物理世界中存在多种对称形式作用力与反作用力、正电与负电、电与磁、吸引与排斥、正粒子与反粒子等。物理学理论中所体现出的对称性则从更高层次上揭示了自然界的对称性。与此同时，物理学家们已经把对称性原理作为科学研究的强有力的工具。

参考文献：

[1]孟进．物理学中的美育［J］．大连教育学院学报．2002年第9期

[2]梁旭．物理美与物理教学［J］．物理教学探讨．1993年第11期

[3]赵华．理论简单性原则沉思［J］．理论探索．2005年第5期