以“自旋”为主题壁画创作

刘思瑞

科学与艺术都是人认识世界和交换感觉的手段，是灵性思维在这个世界的集中表现，艺术是用创新的方法唤起每个人的意识或潜意识中深藏着的情感而科学是对自然界的现象进行的准确的观察和抽象，这抽象的总结是自然是定律。艺术与科学的共同基础是人类与生俱来的创造力，他们追求的目标都是真理的普遍性。

1初探自旋之谜

“自旋”是指量子物理学中，微观粒子内禀角动力引起的内禀运动。宏观与微观粒子的自旋，基本粒子的自旋是一个纯粹的量子效应，经典牛顿力学描述的粒子并不具有该内禀属性。自旋起源于狭义相对论，自然界的所有基本粒子均可由自旋进行分类，其中玻色子传递相互作用，而狭义相对论则是时间和空间统一描述的理论。狭义相对论描述的1+3维时空，其三维群SO（3）具有的转动不变性则对应了角动量守恒。对洛伦兹群的旋转不变性的推广，则引入了自旋的描述。自旋与量子统计规律，粒子的自旋决定了其所要满足的量子统计规律。例如费米子统计规律决定了原子内核外电子排布，类玻色子形成库珀对的超导现象。

狄拉克方程描述了反粒子的存在，所有粒子均存在反粒子和反物质。而斯特恩-葛拉赫的电子实验则证明了自旋的存在。微观粒子的自旋起源于狭义相对论，来源于狭义相对论所描述的洛伦兹群旋转不变性的推广，预言了自旋作为纯量子效应和反粒子的存在。自旋决定了粒子的量子统计规律，不同的统计分部产生了原子核外电子排布，超导等物理现象。而在在实验上则是斯特恩-葛拉赫的电子实验证明了自旋的存在。自旋的本质还需要更多的解谜和探索。

2创作灵感来源

初次接触到“自旋”是这次参加上海交通大学李政道科学与艺术系列主题活动，李政道先生一直致力于推动科学与艺术相结合，也曾邀请多名艺术家，一起研讨创新，在科学界引起强烈反响。也很有幸在本次科学与艺术坊中与社会各界学者

与艺术家一起学习和了解这个未知的领域，并对科学与艺术的关系进行了激烈的探讨，也希望能用创意的火花点亮科学与艺术的神秘光辉。起初接触这个主题时本想从“自旋”的定义出发进行探索，但当我了解了“自旋”并发现这一现象至今在科学界仍未被用可视化的东西进行表达时，我便知道这一在科学界都存在着许多困惑的现象根本不是我们这些外行能用三言两语或是一两个图示就能表达清楚地。通过了解我们可以认识到“自旋”是一个非常深奥的概念，他把自然界

的三种相互作用在狭义相对论里，然后一直到广义相对论理，至今它还是没有的到彻底完备的描述，那么与其想要用艺术的形式去描述“自旋”还不如说用艺术的形式引發人们对于“自旋”的思考。既然“自旋”是一个我们生活中看不到也摸不着但却存在的现象，我们何不尝试把科学真正的内在远和原理概念融入到艺术表达当中，尝试用公共艺术壁画中所具有的极强的主题性和内在的感染力带给观众强烈的视觉效果从而引发人们对于“自旋”的思考和探索。

3 创作想法

通过了解与学习粒子的“自旋”让我萌生了一个大胆的想法，既然“自旋”我们肉眼无法观测到的，至今也无法用统一的公式或形态表达的，是摸不到也抓不住，更与自转的本质是完全不同，那我们何不尝试在日常生活中找到与之神秘特性相似的东西来比喻，在与交大科艺工作坊的老师谈话时，老师将其比喻为太阳使我茅塞顿开，我们通过肉眼所观测到的太阳之所以是红的那时因为在早上和黄昏空气里面的水气是最丰富的而反射最厉害的就是水气里面的红色的元素通常我们说太阳光是白光，这是说的大白天，大约上午8，9点钟到下午4，5点钟，其实，太阳光也不是严格的白光，太阳光中包含有红橙黄绿青蓝紫各种色光，深究于此其实太阳光真正的颜色也是我们所看不到摸不着的，但当人们看到暖色的艺术品时中能想到热情，炙热甚至温暖的太阳，这就是人们对于暖的一个潜移默化的定义。所以我选择用光束与角动力这一因素结合，在空间中营造能带给观众视觉冲击的美感，做一个带有强光照射性的装置。将这个会自旋并散射光斑的装置从任意一侧释放，根据地心引力此装置会不停地摇摆，是观者能够感受到半径越大摇摆速度越快，随着地心引力半径减小，装置摇摆的速度也越来越小，从而了解宏观意义上的角动力并引发人们对于微观粒子内禀角动力的思考。在装置周围环境的底部会有磁场引发的气流带动画布，让人们了解到物理学中的磁场从而联想到生活中的科学产物核磁共振进而引发对于“自旋”的思考。画布下层有一个努力揭开画布的人在涌动，也代表这人类努力揭开科学的谜底用于攀登不断探索的精神。

4总结

艺术与科学同样结缘于生活，都以表达、反映生活为己任，但运用的手段却不一样。社会科学用论证、抽象的概念来运作，而艺术则致力于情节、形象的把握。作为一名艺术的表达者，虽然不能用图示或文字去解释“自旋”但能让大家了解到引发“自旋”这一现象的内在因素，尝试引导观看者避免陷入自旋的字面理解当中，在视觉享受的同时带领观众走向正确的思考方向，用艺术的视角诠释对于科学的理解，让科学与艺术在不断地碰撞中释放出更加绚丽精彩的火花。