近代科学兴起的艺术溯源

杨渝玲，王 辉

(东北大学秦皇岛分校，河北 秦皇岛 066100)

“艺术和科学的共同基础是人类的创造力，他们追求的目标都是真理的普遍性。”[1]这是李政道教授在为《科学与艺术》一书所做的“楔”中的一句话。科学与艺术的关系一直是学界研究的热点问题之一。从科学文化史来看，科学与艺术同属于人类文化的重要组成部分，而作为丰富的文化土壤之中的重要成分的艺术*关于艺术的界定， 1746 年，法国神父夏尔·巴托将艺术分成三类：以愉快为目的的美的艺术，包括雕刻、绘画、音乐、诗歌和舞蹈五大门类；以实用为目的的手工艺术；实用目的与愉快目的相混合的艺术，包括修辞术、建筑术。巴托的这一划分，将美的艺术与手工艺术明确区分开来，被认为标志了现代艺术系统的确立。在这里，对于艺术的探讨除包括我们对现代意义上艺术的理解之外，亦包括古代的艺术。，对近代科学产生了深远的影响，近代科学的兴起是在深厚的文化积淀中孕育出来的。

一般来说，人类关于自然界的认知最初是存在于自然哲学之中的，而艺术的表现形式和自然科学的若干萌芽也包含在自然哲学之中，尽管古代的艺术与科学并未完全独立，但他们存在着各自的发展脉络。同时，科学与艺术在某些路径上曾经走到过一起，甚至有过交集。因此，虽然科学与艺术各自的研究领域差异明显，但在人类的文明史上二者一直是相互促进，相互影响的。如果把近代科学比喻为一棵大树的话，那么，艺术在这棵大树的种子萌芽时期曾经发挥过不容忽视的作用。在此我们将着力探寻在近代科学之树的萌发进程中，艺术为自然科学的兴起做了哪些重要的铺垫？具体从认识论、方法论和本体论等角度切入，分析艺术是如何成为近代科学兴起的重要人文驱动之一的。

一、近代科学认识的艺术起源

从认知角度来看，艺术是一种以独特的表现手法和技艺认识世界的活动，艺术发展的过程蕴含着对世界的认知，艺术的发展史可以看作是一部观念演化史，这与近代科学对世界认知有诸多相似之处，但是艺术的发展却不仅仅以技术的熟练程度来衡量，潘诺夫斯基的《图像学研究》开辟了文艺理论与认知研究之先河，“他的著作总是在努力探求一个更为雄心勃勃的前后一致的解释模式：他一直设法把具体的艺术作品置于人类境遇的潜在关系之中，置于客观性(我们接受的与外部世界的关系)和主观性(我们思想的建构活动)的相互作用之中。”[2]从而，在深层的理论层面上，分析了艺术和人类对于自然界认识的内在关联。从时间上来看，如果把哥白尼的《天体运行论》看作是自然科学走上独立发展道路的标志的话，那么艺术的产生，无论是在古希腊成熟的古典艺术还是文艺复兴产生的现代艺术，从时间节点来看，都要早于近代科学。所以，近代科学的认识溯源从艺术中找寻是有充足依据的。

当然，艺术和近代科学发生亲密接触，并促动了近代科学的产生与发展，应该说是文艺复兴以后的事情，现代意义上的艺术亦源于文艺复兴。从认识论角度来看，艺术对近代科学兴起的影响表现为以下三个方面：

首先，古希腊和古罗马艺术的写实务实风格为近代科学的研究做了良好的认识论铺垫。古希腊早期的艺术主要是以叙事与写实为主，这一点与科学研究的目标是一致的。对自然界的描述与叙事，对事件、对人物的描述尽量贴近原貌，这成为古希腊艺术的目标和特征，古希腊艺术不同于早于他出现的古埃及艺术，古埃及只描画他们眼中的重要部分，并不关心图景是否真实。古希腊艺术对古埃及的伟大革命恰恰在于对自然界原本形状的描画，原原本本地去描述自然界，这与自然界的认识基础是一致的，科学研究的目标是探索和发现世界的本质规律，而客观公正地认识世界是认识自然界本质和规律的前提和基础，这和艺术的诉求是一致的。

其次，进入古罗马时代后，古希腊的艺术写实中融入了古罗马实用的要素。罗马征服希腊后，掀起了一场希腊热，他们以希腊艺术作品为典范进行模仿，古罗马著名诗人贺拉斯曾指出：“被俘的希腊反使蛮族主人成为俘虏，她把艺术带给了粗野不文明的拉丁姆。罗马征服了希腊，在另一种意义上，希腊征服了罗马。”但是古罗马有着自己民族文化特色，古罗马更为重视实用，于是，古希腊艺术经过古罗马民族性改良之后，加入了自己独特的实用偏好元素，进而形成了主要以实用性为主导的艺术风格。古罗马的叙事与实用形成一种艺术理念，对自然界的描述真实而注重实用，以实用为目的，真实感较强，这一风格在文艺复兴则更清晰地以现实主义形式展现出来。毋庸置疑这种实用性也是近代科学产生的重要的社会功能。

再次，古希腊艺术的现实主义表现手法则直接为近代科学的产生输送了营养。古希腊艺术对真实与完美的追求，是以自然界知识为依据的。比如在绘画上，古希腊艺术着力体现对人体纹路的重视、强调动态地体现人物的状态。这主要源于传统观念和当时的绘画诉求，这些诉求对近代科学的一些观念和方法产生了重要影响：

其一，古希腊绘画艺术的素材源于对自然界的真实描述，并给予准确勾画，这在一定意义上为人类认识世界提供了认知基础。古老的观念十分注重表现人体的结构，这是从古埃及时就已开始，但是严格地循规蹈矩和寓变化于规矩之中二者所达到的平衡，是古希腊以后的事情，正因如此，才使得希腊艺术在后来的各个世纪里博得了那么多的赞美，“也正是由于这一点，艺术家才一再回顾希腊艺术杰作寻求指导，寻求灵感。”[3]56从古希腊的画中不难发现，艺术家们是用他们所掌握的人体知识在构图以用于绘画、雕塑或者建筑设计。

其二，艺术家们追求外在与内在的统一，并且坚持通过外在来表达和认知内在。艺术家们追求自由地表现人体形象的种种姿势和动态，并借此能够准确反映出画面人物的内心世界，使得对事物外部形态的描述与作品或者作者内在的思想达成一致，这其实希望用思想来表达外部世界，或者通过对外部世界的观察来把握内在的机理和内涵，并最终以艺术的形式再现出来。这和科学研究的认识路径也是一致的，科学研究就是通过对自然界的观察发现隐藏在自然界背后的奥秘，并最终以一定的形式表达出来。

曾学习过雕塑的古希腊自然哲学家苏格拉底，就把雕塑与辩论的核心理念合二为一。据他的门徒记载，苏格拉底曾指出“艺术家应该准确地观察‘感情支配人体动态’的方式，从而表现‘心灵的活动’。”[3]60而正如我们所了解的，苏格拉底非常善于在众多观点中理出脉络，在辩论中，他经常使“参加争论者混乱错误塑造成形，越来越清晰明确，最后突现，犹如美丽的雕塑。苏格拉底没有白学雕刻术。”[4]

古希腊艺术中透过外在形式把内在状况加以充分表达的作品，最具代表性的是著名的雕塑作品《掷铁饼者》，米隆用雕刻艺术动感地描绘与勾勒人物的状态，用静态的表现手法征服了空间和运动，让他们手中的雕刻动了起来。于是通过艺术上对空间和运动的理解与认知，动态地通过外在形态结构的勾勒，逼真地展示心灵与思想，以达到内心情感的表达。从此打开了人类思想上的藩篱。关于艺术对空间认识将在方法部分予以详细分析。

古希腊在艺术上的辉煌成就构成了文艺复兴时期“回归古代”、“复兴”文艺的核心内容，通过对自然形态的关注、让人物灵动起来，以此来表达人物的心灵。同时，古希腊的艺术家们从人的生活出发，肯定人生，赞美人的美，赋予人的肉体和精神以崇高而十全十美的理想，把人提高到神的高度。这些都被后来的文艺复兴挖掘和继承下来，人们通过希腊化时代的雕塑家们对维纳斯的创造，可以看到充满人性的女神的永恒艺术魅力。这些对于文艺复兴、近代科学思想的自由发挥，精神境界的提升都起到了不可低估的重要铺垫作用。

综上所述，已经基本形成共识的是，科学理性发端于古希腊的理性崇尚。古希腊的文明主题是对宇宙之美、宇宙之真的追寻，艺术是实现这一诉求的重要表达手段之一。古希腊艺术中寻求和表达对世界完美理性、世界和谐秩序的向往，把崇尚思想作为至高无上的力量，并试图以此对自然界作出合理解释。这种理性的力量后来为欧洲人所吸收，“欧洲人继承了自然界具有数学设计的思想，相信理性可以应用于人类的所有活动。一旦人类掌握了理性精神，西方文明就诞生了”[5]xxⅳ。所以希腊的理性精神是留给近代科学的宝贵遗产，理性精神早期更多地彰显于艺术之中，同时，艺术上理性精神的崇尚的普及和影响力，无疑也起到了推波助澜的作用。艺术中理性精神突出反映在绘画和雕塑中的数学方法的广泛而实质地运用。

二、数学方法在艺术中的奠基

艺术在数学方法上的成就，恐怕非文艺复兴时期的艺术莫属，因为数学方法成为当时艺术的有效而重要的工具，在为绘画和雕塑带来了大量的有质量感和体积感的作品之外，甚至在艺术中曾诞生过一门新的数学分支——射影几何。

当然，数学作为艺术的工具不是从文艺复兴时期才开始的，这要追溯回古希腊时期，古希腊崇尚理性和思想的力量中就已经包括了对数学方法的崇尚与认可，这已然为数学进入艺术做好了思想准备，于是在文艺复兴时期，数学被用于艺术的实践，而后必然地结出了数学与艺术完美结合的累累硕果。因此，从数学角度来看，数学在艺术界的成功运作，为其渐次地扩散到其他若干领域埋下了重要伏笔。

首先，数学在艺术界备受推崇。文艺复兴时期的艺术家基本上都可以称为全才，至少既是画家又是建筑师，由于在建筑上的技艺要求，使他们对数学方法有着特殊的重视。同时，由于艺术界把数学看作是一门精确的学问，使得数学方法在文艺复兴时期的艺术界受到特有的青睐，文艺复兴时期的艺术家受到古希腊哲学的影响，认为自古希腊的毕达哥拉斯学派和欧几里德以来所形成的数学，可以洞悉世界的本质，数学理性的观念在艺术界被一些有影响的艺术家所倡导，因而也快速扩散至整个艺术界。达·芬奇就极为推崇数学方法。他在《绘画专论》中表达了这一思想，“欣赏我作品的人，没有一个不是数学家的。”“任何人类的探究活动也不能成为科学，除非这种活动通过数学表达方式和经过数学证明来开辟自己的道路。”[5]132意大利因为有达·芬奇、保罗托斯卡内利、巴乔这些艺术家们，“在数学上和自然科学上是据有无可比拟的最崇高的地位的，而每一个国家的学者，就连雷吉奥达努斯和哥白尼也都承认他们自己是意大利的学生。”[6]318

其实，“万物皆数”的集大成者是数学神秘主义的代表毕达哥拉斯。他早在古希腊时期就在数学的和谐与音乐的和音中发现了基本的关系。毕达哥拉斯以其特有的天分，在古希腊时期就发现了数学与艺术中内在的关联。自此艺术与科学结缘，但是真正联手，应该是在文艺复兴时期。

其次，艺术家需要数学定律，也许出于社会需要成为数学家进一步研究的动机，但在客观上却促进了数学的发展分支。艺术家追求逼真的艺术效果，而艺术作品的创作除去具体的色彩和背景之外，骨架结构其实就是现实世界的几何图形，作画的最初是对这一骨架的勾勒，而研究几何图形和空间结构正是数学中欧氏几何的研究领域，欧式几何是对现实世界的空间描述，于是艺术借助于数学的几何图形来真实地再现自然界就是理所当然了。于是，画家们需要相关的数学定律。在具体实践中，画家为了表现视觉假象的存在，他们使用了前缩法等相关技术，而实现这些技术的前提是需要找到确定线段的位置，涉及线段与已知任一直线相交的一系列定律，这一现实需求成为数学进一步研究这些相交线段关系的动机。

另一方面，艺术家们大多受到教皇、教会或者贵族的资助，使得大规模的绘画成为可能，这在客观上也使得射影几何的研究得以持续。同时，随着16世纪的大规模的地理大探险，对航海地图的需要变得越来越迫切，航海地图和艺术绘画的关系不大，但是他们使用的数学原理是一样的，地图的绘制原理与透视学和射影几何的原理相同，这也从另一个角度促进了射影几何的研究与发展。

最后，艺术家把数学方法用于绘画实践。文艺复兴时期成为数学发展的重要环节，这与艺术的有效运用有着不容忽视的联系。最典型的案例是透视法，透视画法不仅仅在于对事物的描述，更加强调一种运动感，并注重画面的空间结构的层次感。尤其是到了文艺复兴时期，更是激发了艺术天才们研究如何在二维的画布上描绘出三维景物，随之也创立了一种全新的绘画风格，这一绘画风格不仅带来了绘画的革命，甚至产生了一门新的数学学科——射影几何。尽管射影几何在产生之初，并未得到人们的充分重视，甚至曾经遭受过冷落，但是在19世纪再度兴起，后来证明这门学科是许多新几何学的“母亲”。“也许正是由于绘画，使得这门学科的思想变得丰富多彩，五彩纷呈。因而由德扎格创造的这门‘诞生于艺术的科学’，成了今天最美的数学分支之一。”[5]157“通过这一方式，艺术家们‘偿还’了他们利用数学方法、思想而‘拖欠’数学的‘债务’”[5]143。

在透视法中，画家故意避开绝对的抽象画面，“一个地方就是为我们固定下来的一刻，是一闪即逝的过去：时间上的视点大于空间上的视点。”所有这些思考都得益于数学方法，并被德国画家阿尔布莱希尔·丢勒记录下来。透视画法是一个活动和连续的操作。丢勒的画《圣餐杯》就是教授透视画法的一个教具。今天计算机上可以做出这样的模拟，可以让我们体会到当时透视画家们的分析，“他的眼睛就跟转盘一样跟随和探索着移动的形状，使圆拉长变成椭圆，并捕捉住时间的一刻，使其成为空间的拖痕”[7]176-177这对于后来开普勒把哥白尼的圆形天体，更正为椭圆形的研究也许不无启示。自然的法则是由数学构成的，这是毕达哥拉斯所坚持的，数学就是自然的语言，而透视画法就是借助于数学来描述自然界运动。当“自然的法则成为运动的法则，而自然本身也不仅仅成为一系列静态的方框，而且还是一个移动的过程。”[7]179这种瞬时运动的数学由17世纪的两个卓越头脑发明出来，一个是妇孺皆知的牛顿，另一个莱布尼兹。“文艺复兴时期并没有科学设备可以一刻一刻地停止画面。但是，文艺复兴时期有智力上的设备，画家内在的眼睛，还有数学的逻辑工具。”[7]177

科学与艺术以不同的方式去描绘和探索世界，寻求世界的“真”与“美”，二者的主要共同点之一在于数学工具的使用，但从时间点上来看，艺术先于科学，所以，在这一时期可以说艺术为数学的发展开辟道路，进而为近代科学开辟道路。在文艺复兴时期的艺术形式之中数学得以精彩绽放。“画家在很早以前就注意到这个现象了，而且以实用的方法认识到的。来自物体针对眼睛的光线锥角的概念成为透视法的基础，而透视法就是使数学复生的新主意。”[7]174这样来看，不管是艺术借助数学，还是数学在艺术中得以发展，都预示了在自然科学的若干进展中，数学所扮演角色的重要性，而且其重要度再如何强调似乎都不为过。

“人文主义与现实主义在文艺复兴时期的复古与创新的大潮下，在艺术上被发挥到极致，体现了理想与现实的完美结合。艺术上现实主义与人文主义的完美结合，为科学设立了目标和示范。最引人注目的是，这种现实与理想的诉求进一步使观察实验和数学方法完美结合。”[8]

三、从艺术到科学：人的发现与世界的发现

布洛哈特在《意大利文艺复兴时期的文化》一书中指出：文艺复兴是发现世界和发现人的时期。确切地说，应该是在文艺复兴时期，艺术发现世界和发现人，并将二者结合起来的。

从起源上来看，古罗马的建筑造型风格“扬弃”了古希腊建筑的艺术风格，主要不同在于更加强调人的意识与人的尺度。如果说，古希腊崇拜人是通过崇拜“神”来体现的话，那么，古罗马对人的崇拜，则更倾向于对世俗的、现实的人的崇拜，正是在这样一种意识之下，古罗马的建筑不仅借助当时先进的技术手段，继续发扬古希腊建筑艺术风格的和谐、完美、崇高的特色，而且也在新的社会、文化背景下，将神从“神殿”上请到世俗，赋予这种风格以崭新的美学旨趣并以现实人来表现。并且对于人的思想意识的体现也从群体转向个体，从而推动了古罗马艺术在古希腊艺术的基础上大踏步地前进。

古希腊对自然界的关注，力图表现自然界的美景，并还原自然界的真实面目。科学研究是对自然界内在规律的研究。艺术是对自然界之美的发现和欣赏，并关注自然对人的心灵的影响，并借助于多种多样的形式进行表达。到文艺复兴时期，人文主义者对自然界美的描述，借助于诗词、绘画等表现形式，表现自然界的灵性和诗意，人文主义者彼德拉克曾经描述自己登山时的情境，自然界的美景让他感动得无法形容[6]329。尽管表面看起来，艺术和自然科学研究是两条不同的路径，但是，在从事科学研究的过程中，科学与艺术情境的感觉甚至会有异曲同工之妙。

如前所述，透视法是艺术家们的杰作，而几何是解决这一问题的关键，文艺复兴时期通过研究古代透视方面的著作而大受启发，古代透视学与希腊和罗马艺术是紧密相连的。“当然，新方法更为主要的是受到渴望描绘真实世界这一愿望的刺激。最为根本的目的，则是把握空间结构和发现自然界的奥秘……这些艺术家们在他们的创作中，运用独特的技艺去展示，自然界，他们具有与那些借助于数学、实验方法而建立起现在科学的研究者们十分相似的精神气质和研究态度。”[5]131其实文艺复兴时期的艺术是被认为一种知识和一门科学，它包括4种柏拉图式的艺术形式：算术、几何、声学(音乐)以及天文学，这其中就包含着后来的属于自然科学的学科。

文艺复兴时期在艺术上发现了人，并在艺术上张扬人的个性与自由，当时的艺术家大多是工程师，艺术家有时也被称为艺术工匠，他们对自然界的认识体现在艺术生涯的路径上，但是却达到了科学专业的高度，最典型的代表是达·芬奇，他广泛而深入地研究了解剖学、透视学、几何学、物理学和化学，而大多则在他的绘画作品中表现得淋漓尽致，反之他的艺术精品也为近代科学积累了宝贵的财富，他的艺术魅力更是至今仍在震撼着人们的思想，从这个意义上来看，与其说他是在为艺术而生，倒不如说他是借助于绘画探索自然界的奥秘更准确，或者我们是否可以做一个大胆一点儿的判断：从他的研究对后世的影响来看，他也是为科学而生的。通过借助数学方法，探索和找寻人体和自然的奥秘，并真实地予以表达是他毕生的最大乐趣。

但丁的《神曲》也是典型的例证，但丁的时代是介于中世纪和文艺复兴之间，他的作品侧重人性和个性的肯定，他在强调自我奋斗的同时，也提倡“自由意志”，这是人文主义的明显特征之一。《神曲》反映了他对生活的深刻观察和透彻理解，并且将这些丰富的现实素材充实在他想象的作品里面，这也显示了文艺复兴的文艺创作的特点：“它的思想方法和创作方法有非常紧密的结合，甚至可以说是合二为一，互为表里。因为在思想上对人、对生活、对自然采取肯定的态度，那么在文艺创作实践中能够而且必须走向现实主义的。”[9]

另外，值得一提的是，被文艺复兴称之为“黑暗时代”的中世纪，在艺术上为人类文明同样也留下了宝贵的遗产。在中世纪，尽管艺术确实曾受到过基督教的压抑，但在另一方面却使得艺术本身的自由特性在压力下进一步反弹。在漫长的中世纪，让艺术在基督教的外衣下生存，对艺术自由的本性展示形成是一种反面的酝酿与促进。因而，经历了宗教的洗礼之后，对艺术自由的本性反而构成了一种反作用力，恰恰锻炼了艺术自由的韧性，使得自由有了一个酝酿期。于是经历了中世纪的长期准备之后，才使得文艺“复兴”得更为彻底，使得人们对古希腊艺术的向往更为强烈，使得人们“复兴”的决心更加坚定。于是，人文主义者对中世纪的“恨之深”，加深了对古典艺术回归的“爱之切”。也许，正是中世纪的太久的压抑，才反弹出了彻底的人文主义思想，为文艺复兴的爆发以及持续时间之久与蔓延空间之广做好了铺垫，并在文艺复兴时期达到顶峰。

今天的研究表明，堪称古希腊人体雕塑最灿烂辉煌的代表作，将古希腊艺术的意境发挥到极致的脍炙人口的《维纳斯》，作品中人物的人体比例和解剖关系都符合生理学与医学的原理，这也使她成为艺术与科学完美结合的典范。这部作品证明了当时的艺术已经达到了一种境界，使得“型式化的形象和具体形象之间取得了一种新的巧妙的平衡。”[5]67

因此，艺术的写实风格的盛行，普及人们对自然界的真实认识的认可，艺术家们身体力行应用数学去解决实际问题，实现了实验和数学方法的完美结合，数学“是人类的智力攀升过程当中出现的一道通往神秘和理性思维的阶梯”[7]144。于是，绘画借助于二维去再现三维世界，并卓有成效地创立了射影几何，在这个过程中，艺术从发现人到发现世界，进而把艺术科学化，为人类打开了心灵自由之门，并以科学的方式和风格为人们打开了自然界之门，在艺术上做出了典范。也因此成为近代科学兴起的艺术缘起。

综上，艺术为人类认识世界提供了艺术的前提，并以数学作为有效通道，引导近代科学去发现人和发现世界，最终走向了近代科学的辉煌。

参考文献：

[1] 李政道.科学与艺术[M].上海：上海科学技术出版社，2000：6.

[2] (美)欧文·潘诺夫斯基.图像学研究：文艺复兴时期艺术的人文主题[M].威印平，范景中，译.上海：上海三联书店，2011：中译本序7-8.

[3] 贡布里希.艺术发展史[M]. 范景中,译.天津：天津人民美术出版社,1989.

[4] 梯利.西方哲学史:上卷[M]. 葛力，译.北京：商务印书馆200：52.

[5] (美)莫里斯·克莱因.西方文化中的数学[M].张祖贵，译.北京：商务印书馆，2013.

[6] (瑞士)雅各布·布克哈特.意大利文艺复兴时期的文化[M]. 何新，译.北京:商务印书馆,2009.

[7] (美)雅·布伦诺斯基.科学进化史[M]. 李斯，译.海口：海南出版社，2006.

[8] 杨渝玲.文艺复兴：近代科学产生的艺术背景[J].自然辩证法通讯，2009(4)：4.

[9] 朱龙华.意大利文艺复兴的起源和模式[M].北京：人民出版社，2004：152.