上九天揽月，下五洋捉鳖，仰望星空的震撼与浪漫，都源自人类好奇的双眼。假设、想象、探索、触摸、行动、冒险、实验……科技和艺术在两条相邻的路上，殊途同归。
近日，中国载人航天工程办公室官方发布了神舟十二号航天员在太空拍摄的照片，图为7月30日，航天员汤洪波拍摄到北非大陆上万家灯火的景象
8月26日，“美在科技——中国美术馆藏科技题材美术作品展”在中国美术馆开展，“栋梁——梁思成诞辰一百二十周年文献展”也正在清华大学艺术博物馆展出。人们对美和真理的追求永不止息，浩瀚星空，案牍尺素，皆为诗意。让我们看看中外艺术作品中闪耀着的科学光芒吧!
龙骨车图 李嵩 宋代
龙骨车（又称翻车）是中国古代运用最广泛、提水效率最高的农业灌溉工具，由东汉末年的毕岚初创，后改进而成。李约瑟在《中国科学技术史》中将龙骨车列为中国古代最重要的26项发明之一，15世纪之后欧洲才掌握这项技术。《天工开物》中说龙骨车“大抵一人竟日之力，灌田五亩，而牛则倍之”，可见其效率之高。李嵩笔下的龙骨车用畜力驱动，并用齿轮传动，展现了中国古代农业科技的高超水平。
《钱塘观潮图》卷 南宋 李嵩绘 绢本 设色 纵 17.4 厘米 横 83 厘米 故宫博物院藏
宋代画家李嵩少年时做木工，后成为画院画家，擅长界画，注重描绘民间的生产和生活题材。他在作品中特别关注器物的技术和构造，并能用富有变化的线条将复杂的结构表现得有条不紊，疏密得当。
月夜看潮图 李嵩 22.3×22cm 台北故宫博物院藏
月夜看潮图 局部
两幅关于钱塘江大潮的作品体现出作者的不同视角，《钱塘观潮图》展现潮水的开阔浩荡，《月夜看潮图》以画家最擅长的建筑为主体，展现出宋代官式建筑的精美严整，同时也是记录潮汐现象的珍贵资料。
清明上河图（局部）张择端 宋 故宫博物院藏
《清明上河图》作为宋代绘画的高峰，其中处于画面的中心位置的“虹桥”（或称“上土桥”）也体现出高超的科技水平，它跨度接近20米，结构像竹篮一样“编织”而成。
虹桥结构的两个系统 来源：唐寰澄
我国建筑学家唐寰澄先生称汴水虹桥为“双铰拱桥”，他分析出《清明上河图》中汴水虹桥式木拱桥的主拱结构由两个系统组成，每个系统不能单独支撑，需要将二者交叉后在缝隙中插接横梁固定。整座桥梁没有使用金属构件，却达到了良好的承重效果。直至20世纪80年代，我国许多地区依然在使用类似结构的木制桥梁。
叠梁拱诞生于1032~1033年，这种“无脚桥”是为了解决汴河水流湍急，货船容易撞上桥墩的问题而研发的，是中国特有的桥梁结构。四百多年后，远在西方的天才达芬奇也“发明”了它，最后它被命名为“达芬奇桥”。
达芬奇的《大西洋手稿》（1485年）中也出现了叠梁拱结构
在宋代，中国的科学技术取得了飞速进步，涌现了《营造法式》《武经总要》《梦溪笔谈》《本草》等科技著作。工商业发达使造船技术更加先进，能造出当时世界上最大的船只，有十桅十帆，可载四五百人。指南针用于航海，活字印刷出现，火药用于军事，陶瓷、纺织的美学和技术都达到了极高的水准。
雪霁江行图 郭忠恕 宋代
郭忠恕也是一位界画名手。界画是指建筑、船舶、车马器具等等需要用直尺和墨斗来完成的绘画题材。实际上，界画是中国古代辉煌科技成就的见证者，许多建筑没能保留至今，我们却可以从绘画中领略中国营造的雄姿。
传 郭忠恕 《明皇避暑宫图》 日本大阪市立美术馆藏
《明皇避暑宫图》局部
《明皇避暑宫图》局部
佚名 《筑建图》 宋/元 上海龙美术馆藏
梁思成在宾夕法尼亚大学学习时的西方建筑史作业
我们都还记得鲁迅先生学医的往事，藤野先生为他改解剖学笔记，说道：
“你看，你将这条血管移了一点位置了。——自然，这样一移，的确比较的好看些，然而解剖图不是美术，实物是那么样的，我们没法改换它。现在我给你改好了，以后你要全照着黑板上那样的画。”
这样看来，似乎科学的“准确”和艺术的美二者并不相容，但在艺术的历史上，有许多艺术家，让科学焕发美的光芒，让美有着探索世界的深刻力量。在他们那里，科学和艺术完整地统一。
达芬奇设计的巨型弩
达芬奇被认为是“文艺复兴人”的典范。他横跨人文与自然科学，探索、实验、求证是他工作的常态。他用精确的焦点透视，营造出逼真的视觉空间，准确生动地表达了人物的形象，也不断改进着颜料和媒介，使作品更具表现力。
达芬奇 天使报喜 1472年 90×222cm 意大利乌菲齐美术馆藏
他的科学手稿也有很高的艺术价值。线条由银针笔蘸棕色墨水绘制，寥寥数笔，物体的质感、光影和体积俱备。和面面俱到的说明书不同，墨色浓淡产生了绘画的韵味。许多机械装置以立体的形态完整地呈现，让人触手可及。
达芬奇设计的螺旋飞行器
达芬奇设计的仿生机翼
达芬奇的科学成就涵盖医学、空气动力学、工程学、天文学等领域，设计出了滑翔机、自动车、还早于哥白尼否定了地心说。为了保卫他心爱的米兰城，他的设计包含了城市防御规划、装甲车、机关枪、大炮等武器装备。
达芬奇的解剖研究
多管机枪
可发射子母弹的大炮
转轮驱动的连发弩箭系统
达芬奇研究水的压强和深度的关系
达芬奇的城市防御示意图
修拉的绘画受美国物理学家奥格登•洛德（Ogden Rood）的色彩理论影响。洛德区分了色彩的色光混合和颜料混合，他认为在人眼中进行光学混合后的色彩比在调色板上调出的色彩更强烈。洛德利用马克斯威尔的圆盘装置进行色彩混合实验，在圆盘上涂两种色彩，旋转后人们就可以看到二者混合后的效果。
乔治•修拉 大碗岛的星期天下午 207.5×308.1cm 1884-186 年 芝加哥艺术博物馆藏
基于这种原理，修拉用纯度较高的原色或间色的小色点拼接出色彩的变化，使色彩呈现出纯粹、冷静的特质。
大碗岛的星期天 局部
作为一名工科生出身的艺术家，亚历山大•考尔德擅长用机械装置制作雕塑作品，他甚至在生活中用滑轮连接床头和炉子的开关，以便在懒床时也不耽误煮咖啡。
考尔德在制作钢丝雕塑“马戏团” 1926年 摄影：André Kertész © Ministère de la Culture
1930年，冥王星被发现，这一事件唤起了他对宇宙行星运动的极大兴趣，他创作的“动态雕塑”有着纤细、轻盈的外表，随着空气漂浮流动，利用各部分重力达成一种动态的平衡，有时还会加上复杂的动力装置，做看似无规则的周期运动。考尔德曾说：“宇宙是真实的，然而你看不到它，只能去想象，一旦你可以想象，才能考虑复制它。”
亚历山大•考尔德（Alexander Calder）的“红色胭脂红（Trigehant Red）”1959-1965
1943年，爱因斯坦参观纽约现代艺术博物馆，在考尔德的《一个宇宙》面前足足停留了45分钟，据说他看完之后喃喃自语：“我希望我想到了这一点”。考尔德认为爱因斯坦在寻找作品中运动的规律，以便推测其构成方式。哲学家萨特评论他的雕塑：“总是不断从头再来，总是新的”。
考尔德《一个宇宙》1934年 电机驱动 藏于纽约现代艺术博物馆
白南准 磁力电视 1965年
电视的图像来自于显像管喷射的电子，白南准把磁铁放在显示器上，电子被磁力干扰后，在屏幕上形成梦幻般的效果。而这种扰动的原理后来也应用在了录像机技术中。从此以后，白南准用显示器开启了录像艺术（video art）的时代。
劳森伯格 《hot shot》1983 石版画 艺术家认为好奇心可以改变人的生活和精神状态。图片来源：NASA
1962年，美国国家航天局发起了NASA Art Program艺术家项目，聘请最优秀的艺术家走进太空工程，让他们用独特的视角记录下人类探索太空的历史进程。对于这个项目，NASA第二任局长詹姆斯•韦伯曾评论道:“重要科学事件可以被艺术家们用另一种方式来诠释，某些时候，客观的影像和数据，远远无法传达那些伟大时刻的激情和温度。”克莱斯•奥登伯格、罗伯特•劳森伯格、安迪•沃霍尔等人为阿波罗-12号绘制了陶瓷晶片，最后把它留在了月球上，成为一座“月亮博物馆”。
“月球漫步” 丝网印刷 安迪•沃霍尔,1987年
“双子星飞船归来”(水彩画)罗伯特•考尔(Robert McCall),1960年代中期
在当下的时代，人们面对屏幕的时间甚至远远超过面对面交谈。有人把乔布斯也称作艺术家，而绘画的基底也从画布转向屏幕。大卫•霍克尼大胆使用ipad作画，AI画家在风格和技术层面上堪比人类、NFT艺术也终结了虚拟作品容易被复制的历史。
北京奥运会开幕式的“画卷”大规模地采用了LED屏幕技术，覆盖面积达4564平方米
大卫•霍克尼《春至》2011年ipad绘画
来自法国的艺术小组obvious运用了生成对抗网络Generative Adversarial Networks（GANs）对艺术史中的肖像画进行深度学习，完成了一件虚构人物的肖像画《Edmond de Belamy》，作品的署名是一串公式。2018年10月25日它在佳士得经过 55次竞价，拍出43.25万美元的高价。图片来源：佳士得
佳士得所拍卖的第一个数字收藏品《Everydays. The first 5000 days》于 2021 年 3 月 11 日拍出 69346250 美元，作者为插画家Beeple 图片来源：佳士得
面对当下的世界，艺术与科学都在以各自的方式提出问题。
奥拉维尔•埃利亚松《天气计划》２００３年 Photo: Ari Magg 图片来源：olafureliasson.net
奥拉维尔•埃利亚松一直表达对自然和生态主题的思考，他的《天气计划》将一个用镜子反射而成的人造太阳搭建在了伦敦泰特美术馆的展厅里，并制造出淡淡的雨雾效果，让观众在沉浸式的体验中沉思。《矽藻窗户》的灵感也来自于单细胞藻类硅藻的结构，硅藻可以从大气中吸收大量的碳，维持生态平衡。
埃利亚松，矽藻窗户（Algae Window），2020 年。玻璃球，钢，铝，塑料，黑色油漆
2020 年埃利亚松发起了“地球讲述者”（ EarthSpeakr）项目，借助ＡＲ（增强现实技术）邀请全世界的儿童为地球发声，以呼吁和促进生态环境的改善。每个讲述者在地图上显示为一个气泡，人们可以在项目的ａｐｐ上点开浏览他们的奇思妙想。
讲述者们在不同的场景表达对保护地球的看法 图片来源： https://earthspeakr.art/
EarthSpeakr 的增强现实系统 图片来源：https://earthspeakr.art/
蔡国强为《九级浪》开幕所做的白天焰火 2014 年 上海
蔡国强《天梯》2015 年 泉州
蔡国强《天梯》中释放的探空气球
蔡国强以天空为画布，以火药为笔，用计算机和芯片精确控制着这匹难以降服的“烈马”，让烟花在空中起舞。作品使用的火药和色粉都是环保可降解的。在他看来，随着科技的进步，艺术的表现形式会更自由，艺术的概念和边界都会不断被拓展，但对世界的好奇心是不能变的，好的艺术家最终都能利用当时最好的技术创作。他曾经制作一块平整的土地，等待外星人来作画，也在 1993 年的作品“为万里长城延长一万米”中向宇宙发射无线电波，试图与宇宙的其他生命 交流。
“为万里长城延长一万米”（为外星人做的计划第 10 号）甘肃省嘉峪关长城以西 1993年 2 月 27 日，晚上 7 时 35 分 图片来源：蔡国强工作室
在一次采访中，蔡国强说“我们的科技正在努力追赶西方，我们也有强烈的好奇心在探索宇宙里的科学、思想和文化的奥秘。以前美国登月工程花了很多钱， 但之后航天技术、通讯技术等等发展带来的的收益可能是投入的无数倍！但是在这些利益背后，最令人向往的应该是自由飞翔的想象力，源源不断的好奇心和求知欲”。
其实，在许多科学家和艺术家那里，好奇心的背后是对生命、自然和宇宙的热爱，这种热爱使他们追求美，并且肩负了引导人们向善的责任。（作者：鲍明源）
参考文献
[1] 杨士金.叠梁拱桥研究[J].公路,2002(12):1-6.
[2]唐寰澄.从几座中国民间的桥梁说起[J].桥梁建设,1981(01):70-78.
[3]定格伟大时刻——NASA航天艺术作品赏 ．https://www.sohu.com/a/215734859_280422．
[4]对 话 蔡 国 强 ： 科 技 和 艺 术 的 命 运 ， 总 是 绞 在 一起．https://mp.weixin.qq.com/s/0ZfmGzr-elpF31qfoSfZ7g．
