物理與藝術(shù) 論文.doc

物理與藝術(shù)（北京郵電大學(xué)民族教育學(xué)院S16E05班 陳世軍2016440557） 摘要：物理與藝術(shù)都是人類理解自然的方式，這兩種方式貌離神合，但以一個(gè)共同的基本點(diǎn)緊密聯(lián)系，就是真理的普遍性和人類揭示真理的創(chuàng)造力。凡是前衛(wèi)的藝術(shù)創(chuàng)作，凡是革命性的物理研究，都會(huì)探究到宇宙間萬事萬物的本質(zhì)，都追求對(duì)世界進(jìn)行精確而細(xì)致的觀察，并給予創(chuàng)新性的描述。本文主要例舉牛頓與達(dá)芬奇兩人在生平、思想、性格、成就上的異同與我自己的一些感悟。 關(guān)鍵字:牛頓；達(dá)芬奇；物理；藝術(shù)；感悟1、 物理與藝術(shù) 李政道教授曾說“事實(shí)上如一個(gè)硬幣的兩面，科學(xué)與藝術(shù)源于人類活動(dòng)高尚的部分，都追求著深刻性、普遍性、永恒和富有意義?！眰鹘y(tǒng)上來說，藝術(shù)創(chuàng)造幻象以表達(dá)情感，使用的語言是圖形和比喻；物理學(xué)是一門嚴(yán)格意義上表達(dá)自然的實(shí)證科學(xué)，根植于清晰的數(shù)學(xué)關(guān)系，應(yīng)用數(shù)字和方程表達(dá)自然規(guī)律。藝術(shù)家以藝術(shù)作品表達(dá)審美情感；科學(xué)家以自然定律描繪客觀規(guī)律，都有一個(gè)共同的愿望，就是將對(duì)世界本體認(rèn)識(shí)的不同側(cè)面，各種現(xiàn)象貫穿在一起，經(jīng)過分析、綜合和思考，從而完成對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。因此,藝術(shù)和物理學(xué)都是構(gòu)造模型的活動(dòng)，它們是人類感悟、認(rèn)知自然的兩種相異又相關(guān)的手段。2、 達(dá)芬奇與牛頓 達(dá)芬奇是西方古典主義繪畫的代名詞，他的畫作充分顯示出對(duì)大自然敏銳的觀察力，對(duì)人物內(nèi)在細(xì)微情感的刻畫，以及表現(xiàn)光與影的種種變化，將繪畫的寫實(shí)主義推向了不可企及的高峰。牛頓是經(jīng)典物理學(xué)的最高峰，被評(píng)價(jià)為“天才中的天才”。達(dá)芬奇和牛頓，一個(gè)是15世紀(jì)最杰出的人物，一個(gè)是17世紀(jì)的天才;一個(gè)是最偉大的藝術(shù)家，一個(gè)是最偉大的科學(xué)家，我們可以比較一下兩人在生平、思想、性格、信念和成就上的異同。 兩人都成長在單親家庭中。牛頓的父親是個(gè)不識(shí)字的農(nóng)夫，在兒子出生前幾個(gè)月死去。母親不久后再婚，將年幼的牛頓送到外祖母那里撫養(yǎng)。小小孩子不得不同繼父爭奪母愛。他得益于舅舅的支持而來到劍橋大學(xué)讀書。達(dá)芬奇則是私生子，母親是大字不識(shí)的農(nóng)家女。他也同牛頓一樣，由母親或其祖父撫養(yǎng)。牛頓和達(dá)芬奇在童年時(shí)代都沒有什么朋友，且都養(yǎng)成了高度敏感和喜好冥想的性格。他們都孤獨(dú)并愿意孤獨(dú)，都把書本看得比友情重要。牛頓和達(dá)芬奇都有豐富的想象力，從而為他們帶來了一個(gè)接一個(gè)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和藝術(shù)創(chuàng)造、工程奇跡，以及在實(shí)踐中影響深遠(yuǎn)的發(fā)明和大大小小的機(jī)關(guān)裝置。牛頓發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡，達(dá)芬奇則設(shè)計(jì)了直升飛機(jī)；牛頓發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理和微積分，達(dá)芬奇造出了降落傘，又提出了潛水艇和坦克的構(gòu)想；牛頓為打擊偽幣絞盡腦汁，達(dá)芬奇為保衛(wèi)米蘭鞠躬盡癢；牛頓用方程和數(shù)字總結(jié)自然規(guī)律，達(dá)芬奇則以繪畫解讀世界和人類情感的奧秘。但有所不同的是，牛頓是一個(gè)科學(xué)天才，在其他方面則全無是處。對(duì)音樂是充耳不聞，認(rèn)為繪畫是雕蟲小技，視雕塑為金石玩偶，說詩章是“優(yōu)美的胡扯”。達(dá)芬奇則是文藝復(fù)興時(shí)期的全才，幾乎涉及了他那個(gè)時(shí)代藝術(shù)與科學(xué)的所有領(lǐng)域。 牛頓和達(dá)芬奇都相信數(shù)學(xué)是人類思維的最髙形式。達(dá)芬奇本人數(shù)學(xué)優(yōu)異,并且這樣說過：“誰也不能斷言說，有什么東西既不會(huì)用到任何數(shù)學(xué)，也不會(huì)用到任何建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的知識(shí)?！迸ｎD是物理學(xué)家，也是一位偉大的數(shù)學(xué)家，他和萊布尼茲爭奪微積分的發(fā)明權(quán)，至今仍是科學(xué)史專家津津樂道的話題。他在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的引言中寫道：“我將自己的這一工作題名為數(shù)學(xué)原理，是因?yàn)槲艺J(rèn)為哲學(xué)的所有重?fù)?dān)都落在數(shù)學(xué)肩上” 兩位都是研究光的先驅(qū)者，而且都對(duì)光的本性提出了開創(chuàng)性的睿見。達(dá)芬奇提出視網(wǎng)膜成像應(yīng)是倒立的，他也是針孔相機(jī)的發(fā)明人，這是發(fā)明史上的普遍看法。他曾研究過種種光學(xué)錯(cuò)覺，而且給出的解釋今天還在被引用。他畫了一張記錄光強(qiáng)度儀器的設(shè)計(jì)圖，過300年后，圖紙才變成實(shí)物。達(dá)芬奇對(duì)陰影也極有興趣，并搞出了本影和半影的幾何學(xué)細(xì)節(jié)，今天的天文學(xué)家仍在沿用他的有關(guān)結(jié)果。對(duì)于眼鏡，達(dá)芬奇也很有研究，在15世紀(jì)就提出了隱形眼鏡的設(shè)想。他還探討過孔雀毛羽上的華彩及水上油膜虹彩的成因。在歷史記載上，達(dá)芬奇是推想光以波的形式在空間和時(shí)間中傳播的第一人。他以水波和聲波為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行類推，認(rèn)為“石塊投進(jìn)水中，就會(huì)以自己為中心，形成一個(gè)個(gè)圓圈；聲音在空氣中以圓形波傳播。同樣的，位于空氣中的任何物體也會(huì) 形成一個(gè)個(gè)圓，并使周圍的空間充滿無數(shù)自己的類似體，如是進(jìn)行下去，進(jìn)入各個(gè)地方?！迸ｎD在1704年發(fā)表了光學(xué)，比原理遲30多年，這是一部關(guān)于光的權(quán)威性論著。對(duì)于光牛頓也同對(duì)待其他事物一樣，感興趣的是其本性而不是其效果。他讓陽光射入一間暗室，令其射過一系列棱鏡，得到了七色彩虹，并解釋了白光為什么會(huì)因折射而分成不間的色光。達(dá)芬奇在牛頓之前，也被研究過棱鏡產(chǎn)生的彩色光帶的現(xiàn)象。達(dá)芬奇的結(jié)果體現(xiàn)在簡單而明白的素描上，牛頓的結(jié)果則體現(xiàn)在通過反復(fù)鉆研最終得出的，具有精確數(shù)學(xué)內(nèi)容的結(jié)論上。從此，藝術(shù)家和物理學(xué)家在科學(xué)和藝術(shù)這兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)不僅要探索光的本性，還要關(guān)注色的奧秘。牛頓和達(dá)芬奇都對(duì)自然界的“運(yùn)動(dòng)”現(xiàn)象感興趣。牛頓運(yùn)動(dòng)三大定律奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，決定宏觀世界的運(yùn)動(dòng)法則，從航天飛機(jī)的宇宙航行到人們的日常起居。自然現(xiàn)象繽紛多彩，自然規(guī)律簡潔、普適，這就是物理學(xué)所具有的，深邃而含蓄的內(nèi)在美。在歷史上，伽利略首先指出，如果一個(gè)物體能夠沒有摩擦地在一個(gè)水平面上滑動(dòng)的話，它將能保持自己的運(yùn)動(dòng)速度不變牛頓接受并發(fā)展了伽利略的見解，第一次用概括性的語言把慣性定律表達(dá)了出來。任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。達(dá)芬奇也曾努力去理解“運(yùn)動(dòng)與慣性”、“作用與反作”這些關(guān)鍵性的力學(xué)概念，而且離科學(xué)意義上的成功僅有一步之遙。他有這樣的話:“所有運(yùn)動(dòng)都傾向于保持下去，或者不如這樣說:所有被弄得運(yùn)動(dòng)起來的物體，只要驅(qū)動(dòng)它們進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的作用的影響依然存在，運(yùn)動(dòng)就會(huì)繼續(xù)下去?！痹谶_(dá)芬奇I486年關(guān)于鳥飛行的筆記中，我們可以看到其中一段的第一句話:“身體對(duì)空氣施加的巨大壓力就像空氣對(duì)身體施加的壓力一樣?！边@真是令人驚奇，這一論斷比牛頓第三定律早了將近200年。當(dāng)然，達(dá)芬奇沒有將這一概念應(yīng)用于更廣泛的場(chǎng)合，而且也沒有建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式來支持它，而牛頓卻出色地完成了這些工作。達(dá)芬奇對(duì)包括人在內(nèi)的動(dòng)物肌肉運(yùn)動(dòng)也進(jìn)行了精細(xì)的研究，從而誕生了處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的人與動(dòng)物解剖學(xué)。他在技術(shù)方面的發(fā)明草圖，如飛機(jī)、坦克、機(jī)槍、降 落傘、升降機(jī)等，至今令工程設(shè)計(jì)人員嘆為觀止。牛頓和達(dá)芬奇還有一個(gè)共同點(diǎn)，就是各自都具有和自己同時(shí)代的，旗鼓相當(dāng)?shù)母偁帉?duì)手。牛頓必須和萊布尼茲爭奪微積分的發(fā)明權(quán)，和胡克爭奪萬有引力的發(fā)明權(quán)。為此，牛頓搞中傷，耍詭計(jì)，一直折騰到英國皇家學(xué)會(huì)正式承認(rèn)他的發(fā) 現(xiàn)為止。達(dá)芬奇和米開朗琪羅有兩次正面交鋒、 競爭的機(jī)會(huì),但均沒有結(jié)果。與牛頓不同的是，在達(dá)芬奇留下的大量手稿的著作中，即使在米開朗琪羅當(dāng)街羞辱他之后，也沒有發(fā)現(xiàn)貶低或攻擊米開朗琪羅本人的文字，這點(diǎn)不得不讓我們佩服。3、 感悟如同牛頓和達(dá)芬奇這樣的例子還有許多，科學(xué)家與藝術(shù)家都在以他們自己的方式去理解并表現(xiàn)我們的世界，科學(xué)家是表現(xiàn)宇宙真實(shí)存在的藝術(shù)家，藝術(shù)家是表現(xiàn)情感世