可持续发展视域下艺术与科学相互关系研究

程煜祯，尹 飞

人类的进步需要采纳可持续发展理念，既满足当前资源状况，又不危害后世资源使用。这就需要新型技术与安全适用的解决问题方法，需要理解行为的长期影响，承担保护自然资源的责任，维持经济持续增长。实现上述目标需要有高效力的科学法则，科学以某些形式联系到可持续发展的整体目标。自从蕾切尔·卡逊（Rachel Carson）的力作《寂静的春天》发表，人们似乎不约而同地开始对工业化和现代化进行批判，可持续发展这个目标支持了人类的健康生活与人类社区的蓬勃发展，也要保证未来一代的发展需要。最终发现，即便科学技术的发展可能破坏了原有自然生态，但是最终的解决问题方案依旧无法离开科学技术。这就需要产生一种更为恰当的方法去保护环境，而环境自身却无法动态地自我保护，引发了当前人类行为的非意愿后果。前瞻性科学往往创始于艺术的发展进程，例如爱因斯坦曾认为艺术和科学是相通的，达·芬奇也是艺术综合科学共同发展进步的大家，我国空气动力学家钱学森自称是科学和艺术的受益者。法国的杂志，就致力于发表现代科技和艺术共同发展的论文，为艺术界提供新的思路。可持续发展问题的科学解决方案也能够从艺术中受到启发。

艺术可以使人唤醒意识，并不能作为一种工具，对另外的科学规则产生贡献。例如，艺术上透视画法表现空间加深了影射几何学的理解；五线谱的升降调加深了自然数区间的认知；达芬奇的飞行器设计图展现了螺旋装置，类似现在的直升机。以当时文艺复兴时期的机器动力学而言，这是十分难理解的设计困难，但这并不是手稿的关键之处。关键之处是作为艺术灵感，要敢于去创作，去思考。艺术作为可持续发展的一个部分，依靠人类的繁荣创造了艺术品。有些艺术形式诞生于科学和艺术碰撞的时期，记录了人类的古老存在，但其本质组成部分蕴含了变化。事实上，许多艺术家坚信艺术可以改变人类的思维和行为，可以改变人类的感觉和信仰。例如，欧洲的人体描绘以及油画创作，通过精准的几何分析以及光线视角来进行创作，也加深了自然科学精确化的地位和作用。本文关注的焦点是艺术可以产生科学思维以及环境的变化，在可持续发展视域下，艺术可以启发科学思维，可以改变信息的内容，艺术与科学的相互沟通，能够促进专业人士探究可持续发展的新路径。

一、艺术与科学的分歧与转化

艺术与科学可以相互影响，但在科学史的发展进程中，两者有着一段割裂分开的历史，能够使两者再次交叉融合，需要一种崭新的视角和方法，也就是要关注学科内在的潜在性转化，以及学科外部的社会实践。意大利艺术家卢齐欧·封塔纳（Lucio Fontana）曾言道：“我们拒绝考虑艺术与科学两个门类的教条，艺术家总是想预见科学行为，而科学行为通常去挑衅艺术行为。”科学和艺术的分歧，理论上讲是从工业革命时期开始加深的。早在19 世纪，英国皇家科学院将艺术门类剥离出来。科学家们第一时间声称艺术与自然哲学之间存在形式、文化和深度方面的差异。当然，这里自然哲学就是现代科学的前身，在当时秉承这一叫法。此后，两者之间的差异非但没有弥合，反而愈演愈烈，这其中现代技术扮演了重要的角色。对于工程师们而言，当时的画图技巧要比现在重要很多。在那个时期，计算轨道、图形设计、制定计划都是完全依靠手工绘图。对于21 世纪的工程教育而言，这一切都是可以依靠计算机完成的，例如AutoCAD 软件。这种工程师类型的艺术需要学习和改变。从历史进步角度来看，增强技术意味着进一步把艺术从科学的领域里分离出来，让各自学科可以精确分工，产生极致发展。但是也存在另外一条技术通路可以搭建两者之间的桥梁。科学和艺术两者之间的差异经常被复述为文化的差异，两者之间的差异往往存在变化。两个领域中的一些法则往往会轻易跳转阵营，例如“乐观预期”这样的词汇。乐观本就是一种情绪表达，使用艺术术语天经地义，但是预期却是一个科学词汇，里面涉及了平均数、统计、趋势判断等学科，但是现在这个词汇又在经济学中使用频繁。最新的分析来自这两个领域，并且使用定量数据能够反映两者之间的变化。

艺术直觉可以创造变化，而单独的科学往往不能。人类通过视觉刺激能够存留信息，这个效果一般而言大于听觉。从科学视角解释，就是视觉或舞台表演艺术有助于人们记忆概念，并且理解自然环境的重要性。艺术的功能历经多年，已经成功地揭示了社会科学现象、政治运动以及建构人类交流区域。现在的当务之急是使用艺术功能引起物理科学和环境科学的关注，艺术功能比其他的交流方式要有效得多。环境科学的目标是保护自然资源，并且力图保证人类及子孙后代在环境中舒适生活。这与可持续发展的理念不谋而合。这需要参与环境交流者改变思想和行为，然而这个改变并非易事。无论是任何形式的减少个人驾驶时间，还是政治考虑优先的碳减排政策，一旦涉及对经济增长的影响，就会变得举步维艰。因为一旦涉及利益划分，各方群体经常会做出最差选项，也就是博弈论中所强调的囚徒困境。如果人类只是依据各自的情感行事，那么是如何积累各自情感的经验呢？毕竟无经验不科学，这是英国经验学派的铁律，凡是不能够重复检验，不能够复现的对象，我们均不能称之为科学。当观众在观看舞蹈表演的时候，他们的镜像神经元就被激发，好似观众自己身临其境于舞台表演环境当中。有一个我国编排的舞蹈《芦苇地、雀鸟飞》，描述了鸟儿在大环境恶化情况下的挣扎和环境好转时期的重生。类似于艾米莉·普洛赫（Emilie Plauché）编排的著名舞蹈作品“溢出”，描述了鸟儿在埃克森·瓦尔德兹石油泄漏中挣扎的场景。观众亲眼目睹了鸟儿在沾带性质的石油混合海水中挣扎的情景，描述的是一只鸟儿，扮演的却是人类。这里暗含的情感是对于人类行为的限制和谴责。由此可以展开深思，当人类行为威胁海洋生物时，我们应该如何面对此类情况做出反应。也就是说人类的经验内置于鸟儿挣扎的动作，这是一种特殊的人类与鸟儿产生的共鸣，视觉与表演艺术对于观众产生了巨大的冲击力。（当然，不得不说，最后石油泄漏的解决方案依旧是来自于民间，由当地的建筑工人，依据自己的行业经验，提交了凝固石油和清理石油的方法。不知道他本人是否看过了这个舞台剧。）

再将目光转向自然科学，艺术的功能较之于社会科学更为明显。艺术功能在社会科学领域内的重要性已经被很好地研究过了。使用艺术增进对社会科学的理解有很多成功的案例。例如听觉和视觉的艺术形式刺激人类的情感，这已经被心理学领域研究过，而使用的方法来自于生物测定学。人们使用舞蹈或者绘画这样的艺术形式可以揭示自我的心理状况或者异常现象。自然科学与艺术也有很好的融合，学者们希望自然科学能够丰富舞蹈和表演艺术的土壤，在这个空间内移植入物理实体和行为。例如，各种视觉设计以及人类感官设计，无不从表现形式，表现手法，抒发情感等各个方面，提醒人类对于环境的感觉和重要性。环境科学及相关科学的法则是持续努力沟通广大交流者与环境的对话，而一些环境政策的怀疑论者则认为环境科学家是利益主义的撒谎者。因为环保问题极其容易制造各种直接利益的影响事件，例如房屋拆迁、工厂建设、街道改造、化工类企业选址等社会问题会因为利益纷争一触即发。

有诸多因素可以解释这一现象，首先一个重要的关键因素是研究结果的可重复性。对于普通大众而言，环境科学研究的一些结果在规模上来讲是不可复制的，有些甚至是难于想象的。这些研究有时微小到北非的蚂蚁，有时巨大到格陵兰岛的冰川。两者之间该如何联系呢？当人们进行海洋研究的时候会变得专心致志，因为人们心中联系到了魏格纳大陆漂移假说。当人们回归自己所在家乡的乡村住宅，一样会留心于大气污染的微小变化。例如前些年的雾霾现象以及PM2.5 的测量，再比如日本海的核泄漏排污等等。故事、情感、自然界的行为经验都参与其中。尽管当前大多数人依然倾向于涌入中心城市，但是这样的举动却引起了关于环境的情感反思。如果说有种创造性形式可以联系自然界，那么可以认为舞蹈就是其中之一。这里有两点需要重点强调，其一是舞蹈构造了物理现实和物象具体化之间的桥梁；其二是舞蹈启发了观众将人类经验内置于故事当中。若要达到艺术和现实之间的文化转换，以此来拯救我们日益变暖的星球，那么需要每一个人深入了解、关心已经变化的地球环境。其实，无论从环境现实还是数据模拟，环境问题早已不是什么新鲜的事物，但是利用舞台表演形式将这一问题继续深化，继续撞击人类的视觉和听觉，以产生深刻的反思和共鸣还是必要的。

二、艺术与科学的相互影响

艺术和科学作为学科分支，在科学史的源头是不分立的，以学科划分而言，它们都同属于哲学，而后随着学科细化，越来越多的学科分支从哲学中分离出来。所以，艺术与科学有着无尽的重叠与交叉，两者之间充满着对话和冲突。这并不意味着要进行一个细致的分类或者形成一个科学意义上的谱系。大量的个人或者集体研究项目反对以一种方法进行两者的分类。这也是工业分工细化后的体现，存在着大量各自研究两者的方法，这些方法之间存在着联系和沟通。本文的观点是艺术与科学在确保可持续发展的道路上存在着复杂性，并且广义范围内可以交叉合作。艺术与科学合作的影响包括：科学家使用艺术手段有效地将科学成果传播至大众；艺术家使用先进的科学技术完成自己的创作过程并形成艺术作品。这里面还包括艺术品的科学性、研究方法与资料、科技的表现以及艺术与科学两者之间的对话。其中要重点研究科学家创造的艺术表现形式、科学论题中的艺术、科学从艺术中汲取营养以及艺术与科学的多维度合作。

许多科学家都致力于将自己的科研成果表现得更加艺术化，使研究数据看起来更为美观，因此这是一个有价值的可视化处理技巧。例如，近些年来，各类项目基金的申报格式，一再通过计算机软件调整；国内外各种医学以及生物学期刊往往都使用彩色图谱。但是这种观点目前看来还存在争议，未经调整过的科学现实只能算作表现主义的抽象，因为科学成果并不是有意为之的艺术，与艺术的沟通也只展现模棱两可的特殊信息。然而，这些信息的表现形式是艺术研究的论题。对于学术界而言，如何研究这些信息以及信息所蕴含的内容与重要性都是值得关注的焦点。这属于人类判断的进程，涉及了如何展示科学成果。科学家可能会对最终成果以艺术形式展现而感到自豪。当然分子示意图这样的东西很难讲有什么艺术价值，但是当有一天科学家的意图、思考步骤等等能够被艺术家展示出来的时候，这种未经调整的科学现实就有可能被称为艺术品。现实中有诸多类似情况，例如彩虹的七色景象，蜂巢的六面体构造，昆虫的复眼现象拍摄，还有火山喷发景象，乃至最简单，最基本的电脑三维沟通，二维平面构图，等等，都能体现艺术的美感，而它们也都极其客观体现了科学的外在结构。

艺术并不能直接指向科学，即使艺术不意味着任何东西，也至少反映了人类复杂的经验表述，通过细微的征兆表达这种模棱两可的意蕴。艺术家并没有义务为大众理解科学做出美丽的修饰，但是艺术家可以为大众提供一种选择性的视角，创造一种镜像。艺术家只要有这样的动机，就可以选择将科学信息处理为更加有美感的作品，现实生活中存在这样的艺术流派。也有许多行为艺术通过反映社会现象得以创造，艺术家们有时想通过作品沟通社会，并引起社会的改变。这是一种精心考虑的宣传，并非为了个人或者某个团体的私利，而是体现了艺术价值的高格追求。然而当艺术逐字逐句反映科学成果的时候却显得不那么艺术化，因此艺术家与科学家的对话难于做到严格对应。例如，当设计一个粮食资源短缺造成困扰的舞蹈，设计者通常会受困于统计学家填写的统计报表。设计者的个人舞台经验此时可能会优于统计结果，而这些统计结果对于科学家而言却是真实的。这绝不是将艺术上单方面的情感发挥出来，而是融合了科技的要素，并非单纯的《锄禾》这样的舞蹈，以纯粹的农耕情怀展现。如果此时观众由一些不同视角的人组成，其中一些人了解环境恶化的情况，也熟悉统计报告的内容，那么他们就会被舞蹈表现所打动。而另外一些人就只能被动接受单方面的信息，还有一些人除了视觉感官什么都不能体会。虔诚的舞蹈成为了人类的工具，因为不需要借助统计报告就能感悟其中的意蕴。对于观众而言，断断续续的舞蹈感悟可能会偏离原来创作的初衷，当观众直面舞台表演的时候不能保证拥有全面的信息背景。艺术家的角色是将自我的经验通过艺术作品传达给观众，超出艺术家经验的部分当由与观众交流的过程中产生。当舞蹈陈述水资源缺乏这个主题的时候，即便是一个简单的统计数字都会处于最佳的观赏位置，并体现出艺术化的展现。如果观众能够通过舞蹈看出水资源短缺造成的危害，产生出进一步的反应，那么艺术家的目的就达到了。当然，舞台表现形式有时候会和科学统计的各类报表产生某种误会，例如演员的表演，服、道、化的设计等表演要素汇聚在一起所产生的视觉、听觉效果未必是科学的数字报表要展现的内容，这里面又涉及极其复杂的舞台表演理论和实践。而恰恰也正是这种误会产生的舞台，彻底绽放了艺术的魅力与功效，而往往所谓的艺术家创作，也就源于此。源于生活，而又高于生活，表现的是生活中的美感，体现的是内在的科学规律。

来源于艺术的科学信息较为难于掌握。艺术可以受到科学的启发，但是很少人能够意识到艺术提供的科学信息，却一直有学者在实践这个理念。典型的例子是一个疟疾研究者和一个摄像师一起合作，这个现象反映了不同领域内的合作可以产生不同的视角，用于检验各种假设，并且有创造力地看待研究问题。合作的最终结果是两人对研究课题拥有了更为深刻的全盘性结论。因为处理细节遭遇到了艺术进程，所以科学就更容易获取对难点的攻克。两人也获得了创新性的思考，这源于艺术工作者的贡献。最终，艺术家保留了科学家的工作成果，也记录了科学家的研究动机。疟疾研究者通过摄影师拍摄的照片寻找研究课题的结论就是这样的例子。这就如同舞台表演转换了观察者的视角，并且营造了环境氛围，使研究人员更加专注研究客体，忽略了外部的干扰因素。

尽管科学信息受到艺术启发的确是联合科学家与艺术家的工作，他们彼此成为了对方的学习者，但是并不意味着要跨越学科规则或者成为新的交叉学科。新的交叉学科意味着获得新的知识形式和知识结构。一个典型的案例是我国自编自导的科技舞蹈《未来战士》。这个舞蹈的灵感来自未来AI 潮流的追逐，通过各种电子二极管光影现象，将表演者的动作、体内循环、手脚延伸以及服装以各种光源热量示意图表现了出来，让观众的视觉凝聚了艺术和科技的混合享受，提供了沟通艺术和科学的解释，然而舞蹈设计的工作却不是像科学家那样使用模型直接导出研究主题或者相关数据信息，主体与客体都是关于人类的条件，并且联系到了舞蹈主题本身。这样的例证反映了艺术和科学都在发现同一现象，但是都分别沿着各自的轨道进行表述。然而在舞台上，艺术的理解要优先于科学理解，这个观点来自莱勒（Lehrer）。如此迷人的艺术表现却通过科学策略的方式编排了出来。如果这里存在了艺术和科学相互学习和相互发现的进程，那么就说明艺术的理解更加深入，科学的形式更加有效。

三、艺术与科学的相互转换与融合发展

艺术与科学联合工作首先要相互转换视角。物理学家迪拉克曾经总结：物理定律需要具备形式上的美感。这对于习惯于物理严格表达或者是理性思维的人而言或许有些意外。然而艺术实践却可以帮助科学家或者数学家拓展他们的美感思维。从一般人的审美来讲，或许上世纪的艺术家们制作的艺术品长期处于混乱和复杂的中心，艺术家们对于生活的体验往往与现实是不可调和的，甚至是一定程度上偏离现实存在，有时也是不完整的。而从现代物理学和其他科学来看，科学规则逐步发现了混沌的重要性。科学家们的意图原先是试图刻画严格的方程，这样一些更为基础的理论就得以确定。而难于理解的未知情况是如何掌握混沌运动以及复杂性科学。对于缓慢的半流体运动刻画是简单的、分层次的、可预测的，但是湍急的流体刻画依然存在难度。在这样的领域中，艺术有助于科学家进行新的发现，当科学试图管理这些科学现象的时候，艺术已经深入其土壤进行表征。

艺术与科学两者的视角当然不同，科学需要观察者无偏颇的客观，而艺术则是需要根植于不可计数的变化。然而，纯粹真实基于无限的变化，重要性的层级也是不断变迁。这两门学科需要研究的本质部分通常是隐藏的。科学从艺术复杂的直观中得到启示，但是科学需要的是经过提炼分析后的真实，这挑战了艺术基于记忆展现出来的真实。美轮美奂的摄影展览营造出的氛围挑战了科学语句，人类不能标记世界的尽头，但是却可以标记一个无法再现的点。世界尽头意味着什么样的知识呢？它早已被分割科学与艺术两个领域的藩篱围绕起来。所以艺术与科学两个领域必须通过人类的语言形成联合性质的经验表述。如果人类不想总是惊讶于不同学科观点带来的歧义，那么就需要接受这两门学科的规则，它们将构成人类知识最后的图景。当然艺术与科学的争论早在英国皇家学会和皇家科学院时期就展开了，并且这样的分歧在工业革命时期已经在西方广为传播。但是，美国的文化却以直接或间接的形式反对这种分歧，他们有意或者无意地保留了艺术与科学的共融性。这样的文化带来了更深层次对于知识的理解和实践，并且也作为了艺术与科学可以共融的证据。

两者融合当然需要跨学科进行研究，这里提出两种比较有效的共融模式。第一种模式是以特殊的形式定义两者的学科规则，通过两者的分支学科以相同部分联系表面看似无关的两者。例如，上海崇明举办的“Artshake 2019 中韩英三国青年艺术计划”活动，各国艺术家们就地取材，通过废弃家具、废旧锅炉、废弃物料等等工业废品，编织成一个个活灵活现的艺术品，变废为宝。经过11 天的持续活动，艺术家们凝造了一个温馨的上海老旧工厂空间，不断吸引着周边的路人加入。工业环境与废品重组，唤起了人们对于生态重要性的认识，结合周边的乡村与树木，激发了广大群众的参与热情与怀旧思绪。正如此次活动的法国艺术指导Patrick 所言，变废品为艺术是一件十分奇妙的事情，这里融汇了不同阶层的人士，以及他们对于生态的想法表达。当然这要归功于各位艺术家，但是意想不到的是随着类似活动的进行，上海崇明的废弃工厂周边环境持续好转，如今已经向着绿色生态的桥头堡与绿色生产先行区迈进。为何艺术家们能带来这种变化呢？因为他们热衷于联系所关注的不同群体。比如他们经常联系宠物爱好者与关爱城市环保的人群。如果这项运动只是关注皮划艇运动员，那么就不会动员广大社区居民形成宣传环保的中坚力量。艺术家们的行为如此有效，以至于社区居民开始关爱环境，并且与艺术家们广泛接触。这样的现实生活实验比理论说教更具有说服力，也远比单纯使用环保技术进行河道清理更具有可持续性。一旦人群具备了这种跨学科、跨领域的意识，那么他们的行为就会在两个不同分支学科中进行跳跃。当这种跨越学科的行为变成日常化所需，那么就会减少学科差异带来的惊讶，同时也会增进学科共融的效果。

第二种学科共融的方式是需要一种深入互动的解释，真正的联合参与者如若无视另一学科领域的存在不可能单独完成目标，双方理应共同参与到进程当中。上节提到的《未来战士》舞蹈就充分体现了这种趋势，联合参与者是既有专业舞者陈国豪，也有保险公司和深圳科技公司的各阶层成员。这个舞蹈的目的是在艺术领域使用肢体动作创造一种模式化的工具，然后使用此类工具进入科学领域，通过编舞的方式解开更多的未来AI 知识之谜。这个舞蹈的目的是在艺术领域使用肢体动作创造一种模式化的工具，然后使用此类工具进入科学领域，通过编舞的方式解开更多的知识之谜。这样的两者联合导致了科学信息的展现，同时展现了舞蹈编排的进程。

在科学与艺术两者融合的过程中，定量分析与评价影响都是非常重要的。例如，我国CCTV 联合英国BBC 制作的“美丽中国”纪录片，旨在加深观看者对于中国环保价值的理解，加深对中国本土文化的理解。参与者在观看计划项目之后纷纷表示对地球的环境条件有了深刻的认识。计划被高度评价的部分包括了生活乐曲、可视化投影以及艺术与科学相互影响的部分，然而讨论部分却成了评价最低的部分。以传统讨论的方式如何能引起人们对于环境主题的关注呢？无论参考文献还是已发生的案例都致力于改变和发展地球当前的环境，艺术作品展现的形式要远远优于无尽的讨论。艺术与科学的互动成为了有效的形式，“美丽中国”纪录片唤起人们提炼两者方法的共识。

在上一节中舞蹈作为沟通科学的有效方式的例子，这只是一家之言，许多人还有另外的方式。我们应该如何认识舞蹈有效作用于环境科学呢？这需要从舞台效果及观众的反应入手。观众的反应往往是录制式的，而观众调查却是在舞台表演一个月以后完成。展现表演可以通过多种方式传播至受众群体，舞蹈、视觉艺术、诗歌、生活乐曲、录像、综合媒体等等。每一种传播方式至少联系了一项环境变化的重要因素，这就会在自然环境中得到一种启发，这是绝妙、震撼的体验，艺术家会对每个受众的具体反应进行定义，作为他们经历表演形式的结果。当然这还不能说是与受众进行了细致的沟通，因为表演质量、表演氛围、表演主题都会对最终的结果产生影响。因此人们应该寻找那种未来可以跨越学科的表演主题，并且可以控制、跟踪进行舞台实验。本研究的目的不仅限于唤醒受众的环保意识，而且要有助于完成可持续发展的目标。对于可持续发展问题的回答会促进艺术家们将来采用更多的信息化方法，这需要与环境主题及科学家们以及政策制定者产生良好互动。而这类研究框架通常要借助于如何使用艺术表演样式促进环保意识的反应与行为。定量分析可以追述艺术与科学互动的优化实践，尽管艺术可以无视定量分析独立存在，但是使用定量规则可以使艺术更为有效地被科学规则所接受，这样产生的知识也更易于理解和交流。这种形式的传播可以使受众转换理解艺术的传统行为和思想，更加利于环境可持续发展理念的践行。

四、结 语

完成可持续发展的目标需要先进的科学技术，同时艺术也是启发可持续发展技术的本质部分，使用艺术手段可以搭建科学与艺术两者之间沟通的桥梁。两者共同融合致力于可持续发展要比单边发展其中之一更具效力。将来可持续发展科学会大量基于艺术建构，混沌学与复杂科学将得益于艺术创造而更加准确，艺术也将转换科学成果，有效地将科学知识变为行动。

对于沟通物理世界的部分，舞台表演将是一个良好的形式，因为它可以将物理实体和评审视角良好地嵌入个人感观。环境科学也将从此种联合中受益。环保需要个人行为的改变，也需要转变人类思维的排序，也就是说需要同时转换人类的思维和行为。艺术与科学的互动是没有止境的，重要的观点是艺术和科学要变成彼此的学习者，当两者出现碰撞和交流的时候也会促进两者联合的趋势。发展艺术和科学互动的理论框架将会促进两者融合的理念，沿着这样的道路探索，将会有助于践行可持续发展的全局性理念。