第一讲：物理与艺术(引言).ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理与艺术,(Art&Physics),南京航空航天大学理学院,施大宁,shi,,硬币的两面：,物理与艺术,艺术与物理,图像与语言,人与自然,物理简史,艺术简史,一、艺术与物理的关系,就物理学充满真知灼见而言，它实在是艺术。,玻,姆,（,David,Bohm,1917-1992,）,艺术,的目的不是表达现象，而是追究现象之间的关联,。,丹纳,（,Hippolyte,Adolphe,Taine,1828-1893,）,事实上如一个硬币的两面，科学和艺术源于人类活动最高尚的部分，,都追求着深刻性、普遍性、永恒和富有意义。,李政道,（,T.D.Lee,）,一、艺术与物理的关系,竹神萧萧问秋风，,君影茫茫去何处！,纪念秦惠筠女士,一、艺术与物理的关系,2001,年,5,月，,“,科学与艺术,”,展览与研讨会在北京举行。,2001,年,10,月，,“,科学的挑战,”,报告会在人民大会堂举行。,艺术,表现手段是图象和隐喻（,images,&,metaphors,）。,（想象力与审美力）,物理,表现手段是数字和方程（,numbers and equations,）,（,数学,关系和实验特征）,传统,上说，,艺术,抒发,情感,；,物理,追求,理性,所以,，,他们在表面上是,对立的,。,艺术,和,物理,共同点？不同点,？,一、艺术与物理的关系,但是,两者,均面对,同一个自然,，均是人类尝试,认知真理,的手段。,一、艺术与物理的关系,我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？,高更,（,Paul Gauguin,，,1897,）,科学的基本问题：,宇宙是怎样起源的？生命是怎样起源的？人类的未来会怎样？,艺术,用创新的手法去唤起人们意识中情感的共鸣。,情感越珍贵,唤起越强烈,反响越普遍,艺术越优秀,科学,对自然界的现象进行新的准确的抽象。,自然越深奥,抽象越简单,应用越广泛,科学越伟大,它们都是,“,在特定情绪下感受到的自然,”,左拉,（,Emile Zola 1840-1902,）,一、艺术与物理的关系,尽管自然现象的本身,并不依赖于科学家的存在,但对自然现象的抽象和总结,属于人类创造的成果,这和艺术家的创造是同样的,共同基础：,人类的创造力,二、图像与语言,成人,:,文字,取代图像。,(,逐渐,制约人的创造力,),儿童,:,图,像先于文字,始,于对未知形像的理解；终于对其概念的,语言,定义。,（,比如：婴儿在知道,“,奶瓶,”,这个词之前先认知奶瓶的图像。）,人类,进步决定于掌握探索自然奥秘的新方法的能力,（,比如：哥白尼，牛顿，爱因斯坦）,在,追求真理和美的活动中，要永远保持孩子般的好奇心。,爱因斯坦,（,Albert Einstein 1879-1955,）,我不知道世人对我怎么看，但我自认只像是一个在海滨嬉戏的孩子，不时地为比别人找到一块更光滑的卵石或一只更美丽的贝壳而欢愉，而我面前浩瀚的真理海洋，却还完全是个谜,。,牛顿,（,Isaac Newton 1642-1727,）,牛顿和爱因斯坦都曾无独有偶地回忆起，在他们探索自然真理的时候，表现出行为就是孩子们的观点、好奇心和想象力,。,二、图像与语言,“我的智力发展得比较晚，结果直到长成之后我才开始对空间和时间感到好奇和疑惑，而这些东西在孩提时就应该已经想过了。”,“想象力比知识更重要”,“,如果和光一起跑，我将看到什么？”,爱因斯坦语录：,二、图像与语言,想象,是重要的,.,谁,最具有想象力,?,艺术家,对,自然世界的全新感知和理解来自何方,？,来自,前卫性的艺术,前卫的艺术是人们,对,自然世界全新感知和理解的,前奏,对科学知识几乎无知的前卫艺术家的作品中经常,预知,了以后被科学家所揭示的自然规律或科学理论。,科学的进步也不断地,激发,艺术家的创作灵感.,人类思想与自然规律的共鸣。,为了,学习某种新生事物，我们首先需要,想象,它,二、图像与语言,二、图像与语言,空间,体积,质量,密度,力,色彩,压力,.,艺术与物理有共同的追求,.,艺术,物理,高,雅,对称,唯美,艺术,和物理都是表达自然和情感的形式，虽各有独特的语言，,但,有些词语是通用的。,科学家,表现宇宙真实存在的艺术家,以人性之浪漫情怀拥抱宇宙之道,艺术家表现情感真实存在的科学家,按宇宙之道表达人性之浪漫情怀,二、图像与语言,费因曼,（,Feynman 1918,1988,）,思想最空灵潇洒的物理学家,“费因曼图”,形象与抽象、图像与方程、艺术家与科学家结合之典例。,生子当如“费因曼”,D.N.Shi,et.al,Physical Review,B,58,，,12478,，,1998.,一个玩物理的人,.,一个杰出的教育家,最好,的大学物理教材,.,一个表演艺术家,.,一个在,Topless,酒吧做物理的,诺贝,尔奖,获得者,一个开锁专家,.,一个空前绝后的卡片机操作员,.,一个特别会算积分的非数学家,.,一个特别会捉弄数学家的狡辩者,.,最后的辉煌,永远的传奇,We love you,Dick,.,二、图像与语言,Seminar at Caltech,Richard Feynman lecturing at Caltech Seminar Day,1978 Physics.,二、图像与语言,二、图像与语言,通天,塔,彼得,勃鲁盖尔,（,P.,Brueghel,1525-1569,）,语言,人类主宰世界的钥匙,庞杂、庄严、神秘、美丽,忙碌、幻想、讨论、合作,三、人与自然,我们,如何了解这个世界,?,世界,的“本体”（,reality,）,是什么,?,笛卡尔,(Rene Descartes,1596-1650),内部,世界,/,外部世界,柏拉图,的洞穴,理念世界,/,经验,世界,三、人与自然,康德,(,Immanuel Kant,1724-1804),强化柏拉图的哲学观；,本体世界,/,经验世界,对外部世界的感知进行加工时，人的心理的确起着一定的作用,；,对事物本质的认识常因我们脑中已有的心理现象的影响而产生偏差,画家与模特儿,毕加索,（,Pablo Picasso,1932,）,“,世界上根本没有什么艺术，只有艺术家”,贡布里希,（,E.H.Gombrich,1909-1993),艺术,殿堂,=,主观,物理,世界,=,客观,经典,物理学是对自然规律的,客观,描述（物体的运动和受力）,随着,量子时代（20世纪）物理学变得,主观,化？,经典物理的疑难,紫外灾难；光电效应.,光是什么？,1905,爱因斯坦指出光或可具有波动性，或可具有粒子性,（,either,like a wave or like a particle,）,.,1926,玻尔修正这个观点，指出光既具有波动性，又具有粒子性,（,both,a particle and a wave-,depending on how it is observed.,）,三、人与自然,干涉,明暗相间的干涉条纹,光,干涉,实验,观察者（人）影响着实验结果,光是波,三、人与自然,光电效应实验,光是粒子,所有粒子都兼有波粒二象性,决定于人的主观测量,1924,年，法国物理学家德布罗意指出：,三、人与自然,“,把世界分为主观和客观、内心和外在、肉体和灵魂，这种常用的分法已经不再适用,”,；“自然科学不是简单地描述和解释自然，它乃是自然和我们人类之间相互作用的一个组成部分。”,海森伯,（,Werner Heisenberg 1901-1976,）,“在存在的这出伟大戏剧中，我们既是演员又是观众”,玻尔,（,Niels,Bohr,，,1885-1962,）,“观察活动不是被动的反映，而是探照灯式的主动行为”,波普尔,（,K.Popper,1902-1994,）,三、人与自然,人类意识与宇宙存在联系否？,主观,与客观联系否？,犹太法典,God:,“If it wasnt for me,you wouldnt exist.”,Abraham(after some thought):,“Yes,Lord,and for that I am very appreciative and grateful.However,if it wasnt for me,You wouldnt be known.”,“,主与亚伯拉罕（希伯来人的始祖）的对话,”,三、人与自然,庄子,中有一段“庄周梦蝶”,的故事：,宇宙学的人择原理：,我们之所以看到宇宙是这个样子，是因为如果它不是这个样子，我们就不会在这里观察它。,王涛（当代）,三、人与自然,生存的宇宙和人类自然居住环境决定了我们的审美情趣。,艺术不完全是对学习和教养的主观反应，也有外在自然的表现。,“,科学无不幻想，而艺术也无不真实,。,纳,博科夫,（,V,.,Nabokov,，,小说家，,1899-1977,）,艺术作品中既有内在情感的回声，也有外在自然的表现,.,三、人与自然,“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,用他的某种世界体系,来代替经验的世界并来征服它。这就是画家、诗人、哲学家和物理学家所做的，他们都,按自己的方式去做,。各人都把世界体系极其构成作为他的感情生活的支点，以便由此找到他在个人经验的狭小范围内所不能找到的安静和安宁。”,三、人与自然,三、人与自然,企图,去认识,尚未被人类,语言,所定义,的未知事物,前卫性的艺术,革命性物理学,哥白尼的日心说,乔托的透视画法,爱因斯坦相对论,毕加索立体主义,物理和艺术发展史上最大的创新：,经典物理学的基础：,绝对时空,对,自然平行的认知方式,古典美术的经久范式：,透视原理,经典物理与艺术,绝对时空,三、人与自然,三、人与自然,阿维农少女,（,毕加索,，,Pablo Picasso,1907,）,“我画本我所思，而非所视！”,毕加索,“想象力比知识更重要”,爱因斯坦,现代物理与艺术,相对时空,四、物理简史,细看物理愁如海，遥想朋从眼欲花。,逆水雨儿冲断岸，贪泥燕子堕危沙。,百年乔木参天上，一昔平芜着处佳。,行乐不妨随邂逅，我无官守似蚳蛙。,陈傅良（宋,1137-1203,）,一片花飞减却春，风飘万点正愁人。且看欲尽花经眼，莫厌伤多酒入唇。江上小堂巢翡翠，苑边高冢卧麒麟。,细推物理须行乐，何用浮名绊此身。,杜甫,(,唐,，,712-770),四、物理简史,什么是物理学？,为什么要学习物理学？,物理学是最基础的关于自然的学问，因此是最具有诗意的科学。,霍金,（,S.Hawking,1942-),物理学是人类理解自然的最普适语言,哲学,与社会对话,物理,与自然对话,艺术,与自我对话,理解宇宙,四、物理简史,伽利略,1564,1642,科学研究方法。,牛顿,1642,1727,麦克斯韦,1831,1879,经典的力学，电磁,图像,相对论，量子论,爱因斯坦,1879,1955,玻尔,1885 1962,伽利略,1564 1642,牛顿,1642,1727,爱因斯坦,1879,1955,四、物理简史,江山代有才人出，各领风骚一百年。,五、绘画简史,1400,1600,1850,1900,远古之谜,春的故事,百花齐放,日出印象,现代艺术,绘画的历史：,乔托，,1267,远古之谜,1400,马萨乔，,1401,1600,春的故事,达,芬奇，,1452,米开朗琪罗，,1475,拉斐尔，,1483,波提切利，,1444,弗朗切斯卡，,1410,卡拉瓦乔，,1573,提香，,1488,1850,百花齐放,文艺复兴巴罗克艺术，古典主义和浪漫主义,委拉斯贵支，,1599,伦勃朗，,1606,维米尔，,1632,透纳，,1775,德拉克洛瓦，,1798,大卫，,1748,马奈，,1832,1850,莫奈，,1840,1900,日出印象,修拉，,1859,凡高，,1853,高更，,1848,塞尚，,1839,雷诺阿，,1841,马蒂斯，,1869,德加，,1839,2000,现代艺术,印象派，新印象派，后印象派,野兽派，立体派，未来派，超现实派,毕加索，,1881,杜尚，,1887,达利，,1904,马格里特，,1898,波洛克，,1912,契里柯，,1888,毕沙罗，,1830,康定斯基，,1866,五、绘画简史,乔托,（,Giotto,）,1266 1337,达,芬奇,（,Leonardo,da,Vinci,）,14521519,马奈,（,Manet,）,18321883,西方美术之父,最伟大的画家,近代美术之父,五、绘画简史,1543,天体运行论,1632,两个体系对话,1687,原理,1873,电磁通论,1905,动体电动力学,五、绘画简史,1400,1600,1850,1900,远古之谜,春的故事,百花齐放,日出印象,现代艺术,观察,自然,描绘,自然,思考,自然,乔托,1266 1337,达,芬奇,14521519,马奈,18321883,哥白尼,1473 1543,牛顿,1642 1727,爱因斯坦,1879 1955,五、绘画简史,乔托,1266 1337,达,芬奇,14521519,马奈,18321883,哥白尼,1473 1543,牛顿,1642 1727,爱因斯坦,1879 1955,五、绘画简史,透视原理,参照系,现实艺术,宏观世界,艺术革命,科学革命,六、艺术与物理,Art and physics as parallel pathways to knowledge,Man,Reality,尽管,艺术家和科学家很少彼此关注对方的工作，但艺术经常预期科学真理的发展，反之亦然。,毕加索和爱因斯坦从未谋面，对彼此的工作也互无兴趣，但他们对人类生存的时间与空间结构具有相同的认识和理解。,六、艺术与物理,六、艺术与物理,现代,物理学,空间,时间,能量,物质,客观,世界的,框架,客观,世界的,表现,共同,的媒介,=,光,空间,时间,光,艺术,与物理的共同主题,六、艺术与物理,“,科学、宗教与艺术是一个金字塔的三面，当人们站在塔的不同侧面的底部时，他们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。,”,萨顿,(G.,Sarton,1884-1956,，,历史学家，科学史的奠基人,）,六、艺术与物理,