爱因斯坦曾说过：“人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像； 于是他就试图用他的世界体系来代替经验的世界， 并来征服它。 这就是画家、 诗人、 思辨哲学家和自然科学家所做的， 他们都按自己的方式去做。” 言下之意，科学家和艺术家从根本上来说都在探索世界 — 在这个意义上讲， 他们是相同的一类人， 只不过所用的方式方法不同而已。 而我们今天要谈的就是一个与此有关的主题 — 当绘画注入了科学元素， 即 “科学美术” 的创作。
牛顿和达芬奇：观察为基础
科学与绘画的互动发展有着悠久的历史渊源。 据说写实主义的素描画法在西方宇宙学、 解剖学等学科的发展中就起到了重要作用。牛顿和达·芬奇等大科学家、大艺术家都会运用 “绘画的观察方式”研究自然和人体，他们的经验表明，素描在探索宇宙奥秘、理解自然的过程中起到了切实的作用。
17世纪，牛顿制造出一架反射式望远镜，这架望远镜正是采用了写实性的素描手法，光线走向和光学原理在画面上一目了然：底座上有一个球状的基座，然后以金属的支架与镜身连接，如此一来， 镜筒可以瞄准任何方向。 在今天看来， 此作犹如一幅静物素描写生， 优美而有科学内容。
达·芬奇的人体比例几何素描更是一件艺术品， 同时又是人体科学研究的形象记录。达·芬奇的绘画水平达到了当时欧洲的高峰，他直接认为 “绘画的确是一门科学……” 。 作为一个画家， 绝对需要研究光学定律和眼睛的构造， 必须注意观察鸟雀飞翔和花卉的形态， 也需要对人体构造具有精确的知识， 因而他主张绘画必须研究各门自然科学。
达 · 芬奇把人体看作上帝的最完善的杰作。 因此， 仅有对人体外形的知识是不够的， 还应当知道肌肉和骨头的运动， 以及它们和身体其他各部分之间的内在联系。为了使艺术作品再现自然的现实主义高度，达 ·芬奇特别主张医学和艺术的发展都需要精确的解剖学知识。
毕加索：X光的帮助
19世纪和20世纪，数学与物理学的发展给立体主义和印象派画法的诞生创造了科学条件。
以立体主义画派为例， 毕加索怀着探究超越表象的强烈愿望， 于1910年春天绘制了 《站立的女裸像》 ， 这幅画为他对物体形式的完全展开描绘做了准备。 要知道， 在1907年， 毕加索就已经知道了 X 光及其特性。 毫无疑问他清楚 X 光怎样揭示形式， 并在照片上呈现出那些抽象的物体图像。 因其模糊二维和三维之间的界线， X 光使不透明物体变得透明，而成为反实证主义战斗中的强大武器。
对于绘画， 毕加索说过： “画家的画室应该是一个实验室， 在那里， 你不会以猴子的方式去制作艺术， 而是去发明。 绘画是一种大脑游戏。 ” 毕加索绘制的 《站立的女裸像》 吸取了X光照片的特点， 突出了女性骨盆髋骨在全身中十分明显的描写， 集科学性与艺术性为一体。
波洛克和黄宾虹：物理的展现
散点透视画法” 是中国山水画的最大特色， 但它并不是中国画的专利， 西方现代绘画中也有类似画法，如波洛克 “动作画风” 的画作。
在波洛克最有名气的作品中根本没有画任何 “东西” ， 只是表现出能量与张力。 他的绘画一般都没有方向矢量，颠倒过来挂也没有什么两样； 他的画也不存在中心画面和主从层次，画面上的每一寸都同样重要。他的画布是被全幅填满的，恰如 “场” 布在全部空间。 无独有偶，中国山水画家黄宾虹的“纵横散乱” 的山水画艺术也有着异曲同工之妙。
波洛克的作品复述了物理学家发现的深刻真理：宇宙中场比粒子更为重要，过程比物体更为根本。而傅雷如此评价黄宾虹的画：“形若草草， 实则规矩森严；物形或未尽肖， 物理始终在握……” 它给我们这样的启示： 世界乱而有序， 定律无处不在， 重要的是你把目光放在哪里或哪个阶段。
埃舍尔和达利：相对论的呼应
荷兰版画大师埃舍尔是20世纪画坛中独树一帜的超现实主义画家。 作品多以平面镶嵌、 不可能的结构、 悖论、 循环等为特点， 从中可以看到多种几何数学概念的形象表达。
埃舍尔以无言而优美的图画， 刨除了亚里士多德2000多年前建立的西方逻辑大厦的一根支柱。 如果把亚里士多德的观点具体表述一下就是： A是鱼而B是鸟，如果A不是B，则A不能是B。埃舍尔对这种非此即彼的二分法将了一军，而妙就妙在他只用图画、不用公式， 就向观者表述了复杂的观念。 爱因斯坦要是看了这幅画应当会评论说： 如果鱼代表空间， 鸟代表时间， 在时空连续系统里， 这二者是可以互换的——这是相对论的思想啊。
西班牙画家达利因其超现实主义作品而闻名， 他善于将怪异梦境般的形象与卓越的绘图技术， 以及受文艺复兴大师影响的绘画技巧混合在一起。
《记忆的永恒》典型地体现了达利早期的画风。画面展现的是一片空旷的海滩，海滩上躺着一只似马非马的怪物，它的前部又像是一个只有眼睫毛、鼻子和舌头荒诞地组合在一起的人头残部；怪物的一旁有一个平台，平台上长着一棵枯死的树；而最令人惊奇的是画中好几只钟表都变成了柔软的有延展性的东西，它们或挂在树枝上，或搭在平台上， 或披在怪物的背上……正因为这种好似时空扭曲变形一般的描绘， 很多学术评论都认为它与爱因斯坦相对论效应有着异曲同工之妙。
绘画新创作：几何学的运用
利用现代科学原理进行的创新式科学绘画可以称为科学美术作品，运用创作实例进行介绍，应该更有利于大家的理解。
运用分形、 拓扑等多种几何知识混合进行的创作
分形是表示自相似的随机形状和现象的科学，而拓扑是研究几何图形在连续变形下保持性质不变的学问——将它们的原理运用于绘画创作， 便产生了如同天地相连的统一美景。
运用拓扑学几何性原理进行的创作
拓扑学是在19世纪末兴起，在20世纪蓬勃发展的一门几何数学分支，它研究几何图形在连续变形下保持不变的性质。
在拓扑学里不讨论两个图形全等的概念，但是讨论拓扑等价的概念。比如，圆和方形、 三角形的形状，虽然大小不同，但在拓扑变换下，它们都是等价图形；足球和橄榄球，也是等价的——从拓扑学的角度看，它们的拓扑结构完全一样。而游泳圈的表面和足球的表面则有不同的拓扑性质，比如游泳圈中间有个洞。在拓扑学中，足球所代表的空间叫做球面，而游泳圈所代表的空间叫环面，球面和环面是不同的拓扑空间。
几何拓扑的一些性质可用来描述宇宙演化或粒子状态，但用于绘画不知可否？笔者大胆实践，创作出几幅画作，这些画作既普及了拓扑学知识，又艺术地表现了事物本体上相通并动态可变的主题。
总之，科学与绘画艺术表面看上去“不搭”的两个门类，在人类文明与社会进步，特别在探索未知世界的奥秘方面，有很多时候都是相辅相成的……让我们体会到世界的和谐与神奇。
（作者：刘夕庆）
