寫意科學

通過藝術打破認知常識的壁壘，與自然進行一場充滿新鮮體驗的對話

在這個看上去像基因突變的超大卷心菜的鉤針編織品前，嚴肅的數學家和狂熱的編織愛好者們驚嘆不已。它的作者，康奈爾大學數學系教授黛娜·泰米娜(Daina Talmina，注意，不是藝術家)不得不向周圍吃驚的觀眾們耐心解釋她的創作理念。

“雙曲線幾何學的模型一度讓科學家們感到非常困擾，就連電腦都無法精確地對其進行編程繪圖。”泰米娜說。事實上，這是件1997年的老作品。那年，她根據非歐幾里德的雙曲線幾何學實物模型，手工編織出這個外形奇特的作品。

但在今年4月底，英國劍橋大學壺院藝術館(Kettle’s Yard)舉辦的另類展覽“無極：藝術對話科學”上，泰米娜的解釋使這件舊作挑起了一場新的革命——

在以前的數學家們看來，用鉤針編織這種浪漫的女性化的藝術手法來表現科學模型，完全是無稽之談，在他們那頑固、刻板的頭腦里，以及在固步自封的社會認知系統中，只有公式化的表達方式才能無限接近真理。但在壺院藝術館，泰米娜的卷心菜和其他一些同類的藝術作品開辟了一個全新的空間，在那里，科學和藝術打破彼此常識壁壘，完成一場充滿新鮮體驗的對話。

泰米娜的卷心菜

這的確是一件令人贊嘆的藝術品，同時也是一件精妙的科學模型。在雙曲線幾何學中，雙曲面是和球面相對的，而且球面朝自身彎曲并且閉合。因此，這種學說并不像球面幾何學那樣易于被人們所理解，因為在我們的生活中幾乎找不到天然的模型。

在過去的125年間，數學家們一直在努力制作雙曲平面模型，都不太成功。1970年代，美國幾何學者威廉·瑟斯頓將一系列的紙環粘在一起做出一個簡易的模型，但這種方式不但費時，而且極易損壞。不過，這反倒讓泰米娜倍受啟發，她覺得可以從模型的材質上進行突破。

這個在手工藝發達的拉脫維亞長大的數學家精于針織，她開始在自己的實驗室里干起了精巧的手藝活兒，“從針織技巧上來說并不難，只需要量化到計算出每一排需要織的針結數目。”最初，泰米娜嘗試著用編織針去編織，后來才發現用鉤針編織才是最完美的辦法。果然，超大號卷心菜翻卷出來的一個個球面恰如其分地將雙曲面幾何學抽象的膨脹空間呈現出來。

這顆卷心菜的出爐幾乎在一夜之間風靡整個數學界，不少研究雙曲線幾何學的專家教授紛紛聯系泰米娜，請求她為自己也做一個。泰米娜開始用顏色鮮艷的毛線來鉤織：大紅色的、粉色的、綠色的模型色彩斑斕，顯得非常時尚。

如今，泰米娜的鉤針編織雙曲線幾何模型已經蔓延到了世界各地的數學學術機構，就連美國史密森氏學會的數學模型展覽館里都收藏了一個。不僅如此，最近，麻省理工大學也開始用泰米娜的手工模型去做人腦信息容量的相關科學研究，因為人的大腦內部也是非常典型的雙曲空間。

除了科學界以外，藝術界也對泰米娜“頻送秋波”，今年夏天，泰米娜還會帶著自己的模型去倫敦的黑瓦德畫廊參展，她認為，這就是手工藝術的魅力，也是藝術相對于科技的優越性。當然，也有不少守舊的數學家們堅持認為，這是一次充滿女性氣質的手工藝對于神圣的科學領地的入侵，說白了，這是一場對傳統理性的宣戰。

混搭

泰米娜的作品只是劍橋大學壺院藝術館此次新展覽的一部分，該展覽將一直延續到6月底。館長巴里·菲普斯本身不僅是一名藝術家，同時也對天文學非常感興趣，常年在劍橋大學的天文學院進行研究。他試圖通過一系列的展覽向大家證明，在科學家的實驗室、哲學家的書房以及藝術家的工作室之間，的確存在著共通點。“雖然表達方式不同，但是藝術和科學都是在用不同的方式對我們身邊的世界進行實驗和探索。”而在根本上，他更希望打破藝術的感性表達方式和實驗室的經驗主義之間的壁壘。

藝術館內擺滿了各色現代藝術作品和科學模型作品，兩類作品被巧妙地混放在一起，以至于參展者很難去辨別哪些屬于藝術作品，哪些是科學模型。

令菲普斯興奮的是，科學家和藝術家確實開始并肩工作了。在他的大力推崇下，曾經和霍金一起證明了廣義相對論的奇點的不可避免性的羅杰·彭羅斯，已經和年輕的英國雕刻家康拉德·肖克羅斯達成了合作協議。

一方面，康拉德懂得數學理論，他過去的作品就曾經涉足過科學領域，比如在倫敦科克大道上舉辦的藝術展覽上，康拉德創造了涉及到物質本原以及時間概念的雕塑。

另一方面，彭羅斯爵士也不乏藝術細胞，過于三柱塊體的研究就充滿了藝術的包容性，以至于這個看似不可能存在的三角形后來被科學界命名為“彭羅斯三柱塊體”。

此外，由劍橋大學物理學教授菲爾·加斯克爾于1970年代制作的玻璃內部結構模型也被陳列在這次的新展覽中。盡管菲爾教授仍然覺得把自己的科學模型放在一個藝術展覽中是一件不可思議的事情。

對于科學家們來說，制作模型是個苦差事，但模型對科學研究而言又至關重要。本次展覽中一組用圖釘、兒童積木等進行制作的病毒立體結構模型證明了這一點。1982年，英國化學家亞倫·克盧格正是因為在研究中發現了病毒及其他粒子的立體結構而獲得了當年的諾貝爾化學獎。

這組極富藝術感的病毒立體結構模型讓參展的人們紛紛想起了由詹姆士·華生和弗朗西斯·克里克在卡文迪什實驗室里構造出的著名的DNA雙螺旋線模型。這組DNA雙螺旋線模型的面世不僅是科學上的重大突破，在藝術領域也開辟了一片新天地，讓人類發現了自己生命中的藝術之美。

除了藝術的表現形式能夠為科學的發展所能夠提供巨大幫助之外，人類每一次的科技進步也會給藝術帶來重大變革。比如，透視學和幾何學的發展影響了文藝復興時期的繪畫；機器生產顏料和光學的研究成果促成了印象派的發展；礦物和油料的提純技術的發展影響了北歐明朗而極富層次的油畫塑造風格。

在展廳中，參展的人很明顯地發現不少當代藝術作品在形態上模擬了分子結構，或是在作品結構上遵循了一定的科學原理。伊娃·赫爾德的陶瓷雕刻作品“混體”雖然是伊娃遵循自己的靈感進行的創作，但是其螺旋線性的形態結構上卻明顯受到了DNA雙螺旋線模型的影響。

而藝術家約翰·皮克林的藝術模型在展覽中受到了一家建筑公司的青睞，后者將皮克林的藝術模型全部買下，希望運用其模型活靈活現地將建筑設計方案展現在客戶面前。皮克林花了整整40年時間去探索如何將數學公式用物理的方法進行呈現，終于在這次展覽中得到了認可。

當然，存在于藝術和科學之間的潛在聯系也并不是一個新的現象。畢加索就曾在愛因斯坦的相對論中受益匪淺；喬治·布拉克正是從第四度空間中得到了靈感才創建了立體畫派；莫奈能夠對色彩嫻熟運用，還是要歸功于他曾是一個藥劑師。

“畫家們經常喜歡將各種顏料混合在一塊兒，希望能夠通過不同顏料之間精確的配比來創造出精確的色彩，這和科學家在實驗室用各種試劑做實驗是一個道理。”藝術和科學之間應該打破壁壘，取得更多的溝通合作，館長菲普斯覺得“求同存異，術有專攻”正是目前所有藝術家們和科學家們需要持有的心態。