微觀視域圖形的探索與發現

摘 要：微觀自然是當代設計對圖形的探究的新領域，微觀世界中含有豐富的符合當代視覺審美傾向的圖形。自然科學規律是這些具有多樣形態美圖形的理論依據，藝術化的圖形同時又給科學以最形象的表達。本文首先闡述現代科學的進步給微觀圖形帶來的視覺感知與認知，進而概括其視覺表現的形式特征。

關鍵詞：微觀視域；圖形；科學；藝術；視覺

1 從自然科學到微觀圖形

美，無處不在。隨著當下科學技術的迅速發展與物質文明，現代圖形設計對形式美的探究帶著人類的眼睛進入了一個全新的視域。“跨界”是近些年在設計界經常被提及的一個詞匯，它示意著藝術與科學的交融關系將變得尤為親密。許多藝術家和設計師在研究自己專業領域的同時也開始設計其他學科來闡釋自己對形式美的獨特理解。

微觀世界的圖形樣式對于形式語言的研究帶來了意想不到的震撼。微觀世界可以概括為“微觀物體”和“微觀現象”，通常人們將感官所不能直接感覺到的微小的物體叫做“微觀物體”，人的肉眼可以分辨直徑大于0.1mm以上的物體，小于該尺度的事物都屬于微觀物質。把與宏觀概念相對應細微的活動表現叫“微觀現象”。從原子的對撞，到DNA螺旋和X射線掃描，有許多方式可以揭露自然界基本組成之中最深層的模式，人們在不斷解讀各種科學新發現的同時還增長了對微觀視覺的新認知。

顯微鏡的出現揭開了微觀世界神秘的面紗。借助顯微鏡可以觀察到姿態萬千的微觀自然形態，包括各種微觀生物的物質結構和生命痕跡及其物質表皮色彩，組織肌理等。因此，微觀影像便成為展示微觀之美的最有說服力的證據，這些驚喜打破了人們對于自然物常規審美認知的狀態。20世紀70年代尼康公司開始舉辦微觀攝影比賽，從全世界募集在生命科學、材料科學等領域做出重要貢獻的優秀攝影作品，旨在展現通過光學顯微鏡看到生命的美麗和復雜性。

2 微觀視域中的物質與現象

細胞是最常見的微觀物質形態，除病毒外的所有具有完整生命力的生物的最小單位，也經常被稱為生命的積木。生物可分為單細胞生物（僅由單個細胞構成，包括大多數的細菌）和多細胞生物（包括植物和動物）。人體約包含60兆個細胞。植物細胞和動物細胞的大小在1μm到100μm之間，所以在顯微鏡下可見。通常情況顯微鏡下觀察到的動植物細胞的圖形會比較豐富多變，尤其是植物的細胞組成結構相對多元化，高等植物都有細胞膜，膜外有細胞壁，細胞壁中有各種細胞器如線粒體、葉綠體、質體和液泡等。動物細胞沒有細胞壁，細胞質中常有中心體，而高等植物則沒有。各種細胞總是保持自己的一定狀態，由于細胞內在的結構和自身表面張力，以及外部的壓力各不相同，因此，對于顯微鏡下觀察的不同樣本，不同的細胞結構就會表現出千奇百怪的細胞圖形（圖1、2）。細胞的圖形樣式多種多樣，有球形、多邊形，紡錘狀和柱狀等。

微觀的細胞圖形隱存著大自然中多元的視覺形式特征：形態、比例、對稱、秩序、平衡、色彩、肌理等。通過顯微鏡的觀察常常可以發現其微觀物象不同于外表的形式表現。我們也許知道植物的根莖、花蕊、洋蔥的表皮、微小動植物本身。但卻并不知道如此形態各異的結構圖形存在于物質世界的一些小角落里。

細菌和病毒在顯微鏡下也呈現出形態多樣的圖形結構。細菌（圖3）是所有生物中數量最多的一類，屬于原核生物。細菌的結構比較簡單，是單細胞存在，缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器。根據細菌的形狀可以將其分為三類，即球形、桿形和螺旋形。球形細菌表現出的特征都是以圓形為基本單位進行組合，根據其排列方式可以分為單球形、雙球形、四聯球形、八疊球形等。桿菌細胞形態較復雜，有短桿狀、棒桿狀、梭狀、月亮裝、分枝狀。螺旋菌可分為弧菌和螺菌。此外，人們還發現星狀和方形細菌。病毒（圖4）的尺寸只有細菌的千分之一。病毒是一些DNA或RNA分子，外面覆了一層蛋白質。微觀視覺下的病毒形態有球狀、桿狀、磚形、冠狀、絲狀、鏈狀。

自然界中的一些固態物質在微觀的視角下也呈現出令人驚嘆的形式美。有些礦物單體或化合物其肉眼不可見的部分經過多倍地放大展示在人們的面前，這些被觀察到的晶體結構秩序完整，呈規則的幾何多面體形態，給人以對于形式美的理性思考。在宏觀與微觀的自然物象之間，這種基于空間的審美差異將毫不猶豫地帶來視覺感官的愉悅。

與此類似的微觀現象還包括比如無線電波中的正弦波譜曲線（圖5）；布朗運動中顯微鏡下捕捉到的花粉沿著曲折路徑移動的軌跡；物理學家威爾遜發明的從云室和泡室觀察到的粒子碰撞的軌跡，粒子射入泡室，猛沖穿越液態氫，產生連串的細小氣泡形成粒子的移動軌跡；亞原子粒子在加速器中互撞，使粒子偏向不同的角度，從而進行路徑的相對曲度，因此就可以尋覓基本粒子絢麗的弧線和軌跡（圖6）。這些圖形圖像是科學家們對于自然科學內在規律的尋找與總結，作為“實驗性藝術”的圖形圖像，它給現代設計卻帶來了新的視覺表現語言，是一種融合著科學與藝術的關系的抽象語言。

3 微觀視域圖形的特征

3.1 視覺簡約性

微觀視覺下的圖形不像自然界的物質有著復雜的外部結構和肌理，不同的自然物種可以通過外部特征便可分辨出來。微觀圖形所表現出的只是單獨的一個層次，從視覺形式語言來說，這些繁復多樣的圖形參雜交混著各種點、線、面之間關系的變化，而沒有光影和體積，呈現了二維多樣的世界。

3.2 意象關聯性

微觀視域圖形一般給人以抽象的審美意識，它沒有實際的客觀形象，但圖形本身卻富有張力和生命律動，人們在對其產生視覺認知的同時還融入了主觀情感的感悟。這些類似于生命活動和運動軌跡的圖形，使人能夠意象到自然狀態事物本身的生命樣式，并且這種意象感知是以視覺關聯為前提的，它旨在反映這種關聯內在的共性內涵。

3.3 神秘刺激性

人們總是對陌生的事物總是懷有好奇心。隨著科學家對神秘的微觀領域不斷探索與發現，這種好奇心同時表現在對微觀圖形的想象，圖形是自然現象規律對于科學原理視覺化的傳播媒介，陌生的圖形總會給人些許的興奮和刺激感，基于科學原理的微觀圖形給世人呈現出一種新的視覺邏輯。

4 結語

藝術與科學的融合已經成為當代藝術設計發展的新方向。新科學技術的發展與推進為人類進一步發現微觀世界奠定了物質基礎，人們對未知的微觀美視覺的追求也必然始終滿懷熱情，源自自然事物的微觀視域將不斷涌現更加豐富多彩的視覺圖形。

參考文獻：

[1]鄔烈炎.來自自然的形式[M].南京：江蘇美術出版，2003：5460.

[2]皮爾斯·比卓尼（美）.美麗新視界———我們前所未見的視覺極限[M].湖南科學技術出版社，2012.

[3]曹方.視覺傳達設計原理[M].江蘇美術出版社，2005.

[4]Campbell，NeilA.；BradWilliamson；RobinJ.Heyden.Biology：ExploringLife生物學———探索生命.Boston，Massachusetts：PearsonPrenticeHall.2006.ISBN0132508826.