第一次科学革命与艺术的交融

丁少骅

（意大利那不勒斯美术学院,意大利那不勒斯 80136）

第一次科学革命以天文学科发展为主线[1],运用现代科学的概念、方法等扫除了古代和中世纪有关太阳系结构和行星运行的古老世界观。它被称之为“人类思想实现的最深刻的革命”，实际上是“世界历史上的转折点”,通过尼古拉斯•哥白尼、第谷•布拉赫、约翰内斯•开普勒、伽利略•伽利雷、艾萨克•牛顿等科学家的研究使欧洲从一个围绕基督教组织起来的世界转变为以科学为中心的现代文明。这是一次科学的重大重建，采用新材料和新手段，尤其是用新的实验和科学方法来理解和描述自然，而不是对原有认知细枝末节的改造，这意味着对根深蒂固的原有观念进行大规模的替换，从而建立一个明显不同于其前身、没有先例、具有创新性而非革新性的、可识别的新秩序。

随着文艺复兴时期艺术视觉化的革命，即解剖学、透视学及明暗法等科学手段的运用，艺术家和自然哲学家共享了一种文化，即以相互影响的智慧和视觉的方式来观察和描绘自然。为了满足对现实主义和精确性的新渴望，艺术家采用全新的观察、再现和研究现实的“视觉语言”方法，即“合理化空间的表现”，从而在二维绘画的基础上产生了真实三维空间的错视画。随着实证论的发展，透视学逐渐成为科学家和艺术家之间的重要交汇点，如意大利画家莱昂•巴蒂斯塔•阿尔贝蒂在《论绘画》首次以一种科学、理性的视角叙述了绘画的数学基础，如透视理论、人体比例理论等。莱奥纳尔多•达芬奇开创的人体解剖学，他对科学做出的革命性的贡献是从观察入手，他不仅从艺术的角度去理解人体的结构形式，还从科学的角度去探讨人类的差异。革命性的艺术态度和实践与现代早期发展的革命性的科学相辅相成，在对自然世界的现实描绘中，文艺复兴时期艺术家的视觉敏锐性对西方科学的一个关键的创造性影响是建立了一种“科学革命的新态度（经验）”，即从反思和沉思转变为积极和探索的认识方式，相关第一次科学革命的雕像、油画与壁画等艺术也反映出了那一时期的科学成果。

一、雕像:科学形象与艺术理论的统一

科学与艺术都是源于现实，却又高于现实，两者都是创造。第一次科学革命中科学家的雕像完美的呈现出科学家们一生中最重要的发现时刻，塑造了融真、善、美为一体的科学家们的典型现象。芝加哥阿德勒天文馆前的哥白尼雕像（见图1）是由哥白尼基金会和波兰、美国国会为纪念哥白尼而竖立的，哥白尼手拿着天文学的象征——日心浑天仪，坐在密歇根湖畔。平台上刻着这样一句话：“通过改革天文学，他开创了现代科学。”正如初升的太阳宣布了新的一天，以太阳为中心的哥白尼宇宙学开创了一门新的科学。哥白尼所认识到的宇宙是有限的，在开普勒的理论体系中，日心说的运行轨道是椭圆形而并非圆形，这是后世修正的进步[2]。开普勒的“新天文学”最终抛弃了此前天文学的主要组成部分——圆和本轮，他利用布拉赫对火星的观测，发现火星以椭圆轨道围绕太阳运行，而不是圆形轨道,这是望远镜发明之前最精确的观测，体现了现代科学的诞生源于观察和理论的融合。捷克雕塑家约瑟夫•瓦伊塞在布拉赫位于布拉格的避暑别墅旧址上创作了开普勒和布拉赫（手持六分仪）的雕像(见图2)，这两个人在性格和科学技能上是互补的，尽管布拉赫是观察家，开普勒是理论家，但正是近视的开普勒努力仰望天空。

牛顿告诉我们站在巨人的肩膀上会看得更远，在开普勒的天体物理学与伽利略的地球物理学的基础上，牛顿开创了微积分、光分解的实验分析、运动定律和万有引力定律等，最终建立了一个新的机械宇宙观。从哥白尼日心说，通过布拉赫的观察和开普勒、伽利略和笛卡尔的经验定律，可以很容易地追溯到牛顿理论探索的源头。牛顿去世后不久，伦敦威斯敏斯特大教堂的巴洛克式的纪念碑在他安葬的地方竖立起来，该纪念碑位于靠近唱诗堂入口的突出位置，表明牛顿的崇高地位。它描绘了牛顿躺在一堆标有神性、年代学、光学、数学等的书上。有着数学头脑的小天使们在他脚下玩着牛顿感兴趣的各种东西：棱镜、望远镜、炼金术研究所需的熔炉、新铸造的硬币等。纪念碑底部的拉丁文题词是对这位最不需要赞美的人的颂词，部分内容是：他以近乎神圣的精神活力，首次展示了行星的运动和图形、彗星的轨迹和海洋的潮汐。……让人们为人类曾有过如此伟大的成就而欢欣鼓舞。牛顿的著作《光学》全名是《光学或光的反射、折射、弯曲与颜色的论述》，他在著作中诠释了“光色理论”，使人们对颜色的解释突破了主观视觉的印象，进而走上了与客观量度相关联的科学轨道，书中阐述的反射、折射、透镜成像等理论也引起了艺术家们的极大兴趣。

图1 芝加哥阿德勒天文馆前的哥白尼雕像

图2 布拉格的布拉赫和开普勒雕像

二、油画:科学技术推动表现技法的创新

梅里西•达•卡拉瓦乔创作的《在以马忤斯的晚餐》（见图3）是在开普勒探索行星运动的奥秘时绘制的（约1600年），并展示了与开普勒提出的行星椭圆轨道相同的缩短投影关照，延伸的手臂似乎伸出了图像平面，卡拉瓦乔的强调曲线与动感的构图风格，人体动势生动，打破了文艺复兴时期的理想主义绘画风格，代表了一种对自然描绘的现实主义，这种描绘基于对经验事实的大胆服从，往往远离理想的完美。在研究行星长廊的问题时，开普勒出版了两部重要的光学科学著作，其中包括对相机暗箱的详细处理，以及在科学史上对视网膜视觉的第一次正确解释，这两部作品都显示了他对艺术可视化的推崇，特别是对著名的德国文艺复兴时期艺术家阿尔布雷希特•丢勒对光学问题的可视化探索的认可，在科学革命中，开普勒显然将丢勒的“可视化”从艺术转变为科学。丢勒在其著作《量度四书》，也可译为《量度艺术教程》中对线性几何、二维几何以及三维结构和多面体结构进行研究，在最后一卷他通过模型介绍了透视画法，此外，丢勒还对丢人体解剖学、头身比例等颇有研究。

1610年，伽利略在《星际信使》一书中向全世界公布了月球陨石坑的绘画，并对光和影的明暗对比效果进行了专门的渲染，这让他得出了这样的观点：月球表面并不平滑……而是不平坦、粗糙，充满了空洞和突起……。艺术史学家塞缪尔•艾格顿评论道：“伽利略以一位熟练画家的灵巧笔触，赋予了他的图像一种迷人的柔和和闪光的品质。值得注意的是，伽利略掌握了巴洛克画家对比明暗表面的习惯，他能够利用暗色和浅色来增加它们的相互强度。……他用一条暗线标出了（火山口的）凹洞，留下一条暴露的白纸来代表火山口发光的边缘[3]。伽利略直接参与了除望远镜之外的几个新科学仪器的开发，包括显微镜、温度计、气压计、摆钟和空气泵，这些新产品以及与新科学相关的实验哲学和机械哲学的实证研究，都有助于对自然的新理解。由胡塞佩•德•里贝拉创作的《视觉寓言》（见图4）（约1615年），现藏于墨西哥城弗朗茨•梅耶博物馆，似乎是对天文望远镜的首次描绘，画中人物形象自然，明暗关系强烈，色调沉着有力。约瑟夫•赖特的《空气泵中的鸟实验》（见图5）于1768年首次展出，画中对浸没细长杆的折射光的真实描绘引人注意，事实上，整部作品呈现出整体的写实主义，特别是赖特对光影的独特关注。画中那位神秘的、看起来像牛顿的演讲者展示了一副最令人难以忘怀的表情，而坐在右边的人，也许是在为新科学的破坏力而沉思、烦恼。赖特以科学为主题的绘画呈现了那一时代艺术的新主题，即在风格和主题上都是“光的世纪”，这是美术科学革命启蒙精神的最佳例证。

图3 卡拉瓦乔《在以马忤斯的晚餐》布面油画

图4 赖特空气泵中的鸟实验布面油画

三、壁画：科学发现与艺术表现的结合

科学发现为壁画创作提供新素材、新材料及新技术。壁画与建筑物一样都是时代的象征。米开朗基罗•博那罗蒂于1541年完成的西斯廷教堂的《最后审判》（见图5），将基督比作一个经典的阿波罗太阳神，叠加在一个灿烂的太阳上，太阳位于一个明显的圆形构图的中心。这幅采用了当时先进的焦点透视构图法的壁画被描述为“日心说的图像视觉”。意大利画家安德烈•萨基在罗马巴贝里尼宫创作的《神智寓言》天花板壁画（1629-1623年）也被解读为对以太阳为中心的哥白尼宇宙的描绘[4]。

图5 米开朗琪罗最后的审判（局部）壁画

正如伽利略的科学信念受到其审美情趣的影响一样，他的新科学反过来也启发了当代艺术。伽利略月球表面插图的视觉敏锐性，标志着天文学作为视觉科学的开端，给他的朋友著名画家洛多维科•齐戈里留下了深刻印象，这位画家决定将伽利略的发现融入他的壁画《圣母升天图》（见图6）中，这幅壁画位于罗马圣马杰奥尔圣母教堂的圆顶天花板上。这是西方艺术史上第一幅描绘圣母站在一个布满斑点，表面粗糙，阴影参差不齐的陨石坑月面上，恰好再现为伽利略在望远镜中所观察到的样子——“凹凸不平的分割线”和那些“小岛”或环形山[5]。齐戈里通过绘画的方式以一位“挚友”的身份向伟大的科学家致敬。

图6 齐戈里圣母升天图壁画

结语

法国作家保尔•瓦莱里认为：“科学与艺术看起来是两个完全不同的名称，但实际上，它们是不可分割的……如果将它们自然地放在仅只是处理反映思维问题的情境之中，我认为两者之间其实并没有显著的差别。”科学是发现、观察及解决问题的艺术。艺术家需要借助科学的方法、手段等来更好地借助艺术表达出自己的感悟及情感，而科学家也需要利用艺术创新创造的有机模式去探究客观的世界。艺术与科学合力一起创造新的观念，它们也常常以相同的题材去实现相同的目的。探究世界的奥秘是具有创造性思维的艺术家和科学家的共同目标，尽管两者在探索的过程中采用了不同的媒介，但他们之间互相启迪，相互影响。

第一次科学革命的艺术和科学在18世纪启蒙运动期间成为更大的知识环境的主要部分。牛顿的影响主导了人类关注的所有领域，因为科学原理适用于那一世纪生活的方方面面，法国人将之称为“光的世纪”。它也可以被称为“牛顿的世纪”,正如诗人亚历山大•波普在为牛顿写的墓志铭中宣称的那样，他是新世界的“光”。与绘画一样，十八世纪的建筑也反映出人们对具有牛顿对称性和平衡性的兴趣，并在此基础上产生了新古典主义，这种新古典主义与18世纪后半叶的法国和英国巴洛克时期重叠，一直延续到19世纪。克里斯托弗•雷恩是英国历史上最受赞誉的建筑师之一，也是牛津大学的教授，伦敦皇家科学学会的创始成员，他写道：“几何是建筑最重要的组成部分。”因此，通过第一次科学革命创作的作品以及后来继续反映这一时期的作品，艺术完美地反映了第一次科学革命的成就。在此之前，很少有艺术家如此热烈的关注科学，无论是直接描绘科学家及其发明创造，还是间接反映艺术和科学共同的基本主题和核心原则。显然，艺术家们欣赏并持续认识到现代早期科学的革命性质，因此理应肯定他们通过艺术理论与实践为科学革命增添的价值，以表明其在特定历史时期的独特贡献。