張 法

形式美是美學的重要內容之一，西方的形式美理論從古希臘演化到當代，主要從三個方面體現(xiàn)出來:分形;光與色彩;場與虛實。

分形:比例和數(shù)列的當代演進

如果說形式美在古希臘以比例為核心，在近代以費氏數(shù)列為核心，那么當代的形式美則躍進為“分形”(fractal)理論。分形理論是曼德勃羅(Beno?t B.Mandelbrot)在19世紀后期一系列理論演進的基礎上①百科百度“分形維數(shù)”(http://baike.baidu.com/view/1008808.htm):分形研究可追溯到1875年德國數(shù)學家維爾斯特拉斯(K.Weierestrass)構造的處處連續(xù)但處處不可微的函數(shù)，德家數(shù)學家、集合論創(chuàng)始者康托(G.Cantor)構造的有許多奇異性質的三分康托集。1890年意大利數(shù)學家皮亞諾(G.Peano)構造的填充空間的曲線。1904年瑞典數(shù)學家科赫(H.Von Koch)設計出類似雪花和島嶼邊緣的一類曲線。1915年波蘭數(shù)學家謝爾賓斯基(W.Sierpinski)設計的地毯圖形，奧地利數(shù)學家門杰(K.Menger)設計的海綿幾何圖形。1910年德國數(shù)學家豪斯道夫(F.Hausdorff)開始了奇異集合性質與量的研究，提出分數(shù)維概念。1928年布利干(G.Bouligand)將閔可夫斯基容度應用于非整數(shù)維，由此能將螺線作很好的分類。1932年龐特里亞金(L.S.Pontryagin)等引入盒維數(shù)。1934年，貝塞考維奇(A.S.Besicovitch)更深刻地揭示了豪斯道夫測度的性質和奇異集的分數(shù)維，產生了豪斯道夫—貝塞考維奇維數(shù)概念。于1975年正式提出的②曼氏自道云，這一關鍵詞是他在1975年夏天的寂靜之夜偶翻拉丁文字典時靈感一閃得到的。曼氏一直在用英文fractional一詞來表示他的分形思想，這時他看到了拉丁文形容詞fractus(破碎)和動詞frangere(產生無規(guī)則破碎)，而英語的fraction(“碎片”、“分數(shù)”)及fragment(“碎片”)都來自于同一拉丁詞根，于是他取拉丁文之頭和英文之尾，形成了具有重要意義的fractal一詞。。幾何比例和費氏數(shù)列雖然都包含無理數(shù)，但前者對之作了古代理性的整數(shù)化處置，后者將之作了近代理性的數(shù)列化呈現(xiàn)。在分形理論中，無理數(shù)的內含進一步凸顯出來，變成了集現(xiàn)代的精致理性和后現(xiàn)代無規(guī)則破碎于一體的理論。Fractal一詞的核心在于“分”，具體來說包含兩個含義:分數(shù)和破碎。一方面，無規(guī)則破碎是一種“分”之后狀況，可稱之為由分而破碎;另一方面又要在無規(guī)則破碎中把握和呈現(xiàn)其規(guī)律，這就是由無規(guī)則破碎而分數(shù)。分數(shù)是用古希臘分數(shù)去把握無理數(shù)的法寶(無限循環(huán)的0.333……成為了1/3)和用近代數(shù)列去把握無限的精神。在分(無規(guī)則的破碎)中去掌握全(有理性的分數(shù))。對于Fractal，臺灣學人中譯為“碎形”，強調的是無規(guī)則破碎的一面;大陸學人中譯為“分形”，強調的是有理性的分數(shù)的一面。具體地說，什么是分形呢?且將理論與實際結合起來講述。

要測量客觀世界中的事物，事物的特征長度不同，測量尺度工具也會不同，用尺去測萬里長城嫌太短，量大腸桿菌又太長，因此合適的“特征尺度”就顯得重要了。但有的事物卻沒有特征尺度，如天上的白云、河中的湍流、室內的輕煙……是不斷變幻著的(用術語講是“無標度性”的)，怎么去測定呢?且以曼德勃羅提出分形時的例子:測定英國海岸線有多長。海岸線的長度事實上取決所用尺子的刻度，假設用的是英國的衛(wèi)星地圖，其邊長有一英尺;量出長度，然后再乘以已知的地圖比例尺，把它轉化成實際長度。顯然，這種方法會忽略海岸上實際存在的不規(guī)則的彎彎角角。因此，欲得精確數(shù)字，可帶上一碼長的棍子，沿著英國海灘而行，艱難地一碼碼地度量。但得到的數(shù)字會比上一次大得多，因為那些較小的彎角都被計算在內了。但是，這仍然忽略了長度小于一碼的地方。只要每減小一次尺子的刻度，長度就會有更大的值，因為每次都能發(fā)現(xiàn)那些更小的分結構。因此，測量現(xiàn)實中的不規(guī)則形狀時，作為尺度的長度概念也需要更改。海岸線并不能如同想像的那樣變成直線，而是在各個規(guī)模大小上都有彎曲，并且長度會無限地增加(至少直到以原子為刻度)①參［美］馬里奧·利維奧著，劉軍譯:《Φ的故事——解讀黃金比率》，長春:長春出版社，2003年，第252—253，253—254頁。。這時，為了讓測量更精確地符合實際事實，分形幾何就出現(xiàn)了?，F(xiàn)實中的事物并不像古典幾何那樣在線、面、體上都是平平直直的，而是有更多皺褶。因此，分形幾何不同于古典幾何。在古典幾何中，所有物體的維都只用整數(shù)表示，點是零維，線(直線或曲線)是1維，面(平面或球面)是2維，體(具有長、寬、高的形體)是3維。而分形幾何則是分數(shù)維。如平面形的科赫曲線的維度在0與1之前，是個分數(shù);立體形的門杰海綿②奧地利數(shù)學家門杰(Karl Menger，1902—1985)從三維的單位立方體出發(fā)，構造了“門杰海綿”:取一個立方體，第一步把立方體27等分后，舍去體心的一個小立方體和六個面面心的小立方體，保留20個小立方體;第二步再對20個小立方體作同樣處理，此時保留下來的小立方體的數(shù)目為20×20=400個;如此操作，直至無窮。于是在極限情況下其體積趨于零，而表面積趨于無窮大，所以實際上得到一個面集。的維度在1與2之前，是個分數(shù)。分數(shù)維度正是為更精確地測量有皺褶不規(guī)則的事物而產生出來的。它讓抽象的規(guī)整的幾何進入到不規(guī)則的現(xiàn)實之中，并讓這不規(guī)則顯示出規(guī)則來，讓破碎被法則所把握。在這一意義上，分形幾何是古典幾何在精確性和復雜性上的深入。古典幾何讓我們把握規(guī)則之形和整體之形，從而領會規(guī)則美和整體美后面的法則;分形幾何讓我們理解不規(guī)則之形和破碎之形，從而體悟不規(guī)則之美和破碎之美后面的要義。

前面講的海岸線測量，還有一個變動因素沒提，這就是隨著海水的漲落而產生的彎彎角角的不規(guī)則變化，但這種變化雖然復雜也還是可以把握的，它始終是如何把靜態(tài)形狀的皺褶用精確的方式表現(xiàn)出來的問題。如果是藍天中白云的變幻，黑夜中閃電的出現(xiàn)，不但其已經出現(xiàn)之形充滿破碎般的皺褶，而且其產生過程也充滿不規(guī)則的變幻。如果說，由海岸線而來的分形理論與幾何比例在形的靜態(tài)方面相通，那么，由動的白云和閃電而來的分形理論與費氏數(shù)列在擴展的動態(tài)方面則同調。且用前面提到的科赫曲線看分形理論在費氏數(shù)列上的演進。瑞典數(shù)學家科赫(Helge Von Koch)用分形來把握雪花而形成了以自己名字命名的科赫曲線。該曲線的生成過程如下:首先，畫一個正三角形，邊長為1英寸，然后在每邊的中間構建一個更小的三角形，其邊長是1/3英寸，這樣，得到第二個圖形(一個以色列的象征符號:六角星形)。三角形的原始邊長是3英寸，而現(xiàn)在它由12個部分組成，每個都是1/3英寸長，所以現(xiàn)在它的總周長是4英寸。以后連續(xù)地重復此操作，即在三角形的每一邊上構建另一個三角形，其邊長是前一個三角的1/3。每增畫一次，其周長會增加4/3倍，直到無窮。盡管事實上它所在的仍是一個有限的區(qū)域，但是，我們可以展示，這個有限區(qū)域是原始三角形的8/5倍③參［美］馬里奧·利維奧著，劉軍譯:《Φ的故事——解讀黃金比率》，長春:長春出版社，2003年，第252—253，253—254頁。?？坪盏渚€與費氏數(shù)列一樣，是趨向無限的，但是與費氏數(shù)列不同，一方面它的總長度趨向無限大，另一方面它的面積又是有限的。這里呈現(xiàn)的是與近代的一元論和總體性的無限不同的后現(xiàn)代的多元論和不通約的無限性。這也是分形理論的分數(shù)維與古典幾何的整數(shù)維對照之后而來的效果。畫一根直線，如果用0維的點來量它，其結果為無窮大，因為直線中包含無窮多個點;如果用一塊平面來量它，其結果是0，因為直線中不包含平面。只是在科赫曲線中，它的多元視點和不通約性是在與費氏數(shù)列一樣的生成演化的動態(tài)中呈現(xiàn)的?？坪涨€在生成演化中與費氏數(shù)列的不同在于:曲線的任何處不可導，即任何地點都不平滑，走向破碎，在破碎中呈現(xiàn)由古典幾何不能把握而分形理論可以把握的規(guī)律。

科赫曲線多方面地呈現(xiàn)了分形理論與幾何比例和費氏數(shù)列的關聯(lián)和演變?？坪涨€的第一次變換將1英尺的每邊換成3個各長4英寸的線段(這里顯出了古典比例意味)，總長度變?yōu)?×4/3=4英尺;每一次變換使總長度變?yōu)槌艘?/3，如此無限延續(xù)下去，曲線本身將是無限長的(這里出現(xiàn)近代數(shù)序的意味)。這是一條連續(xù)的回線，永遠不會自我相交，回線所圍的面積是有限的，它小于一個外接圓的面積。因此科赫曲線以它無限長度擠在有限的面積之內，確實是占有空間的(這里當代分形的特征凸顯出來)。除了這些之外，分形理論一個更為重要的特點是它把本就內蘊在古典幾何和費氏級數(shù)中的一個特點凸顯了出來，這就是——“自相似”。

在古典幾何中，五角星和黃金矩形內蘊著自相似;在費氏數(shù)例中，對數(shù)螺旋內含著自相似;而分形理論的自相似，顯出了一種生成的特征。它存于在古典幾何中，但由于古典幾何的靜態(tài)特征而未被凸顯出來。它在費氏數(shù)列中有所強調，但被數(shù)列各個數(shù)字的不同(1，1，2，3，5，8……)所沖淡。在分形幾何中，由于數(shù)字變成圖形(如在科赫曲線中，是三角形的不斷增加，每次增加的全是自相似的三角形)，自相似被凸顯出來。在古典幾何如五角星和黃金矩中，自相似是內縮的，因此隱而不顯;在分形幾何中，自相似是外擴的，生長性得到了大大的強調。分形幾何與費氏對數(shù)強調生成的無限性，但其生存演化的方式是不同的。數(shù)列的趨向無限顯示為天涯海角和太空浩瀚的茫茫無盡，分形趨向無限但明顯地在一范圍之內，呈現(xiàn)為既向外擴張又向內深入的時空合一型的微妙恍惚。更主要的是，數(shù)列中的自相似突出著與近代精神相符的有規(guī)則的運行，分形中的自相似彰顯著與后現(xiàn)代的碎片相契的無規(guī)則的破碎。因此，分形的自相似包含三種類型:一是精確自相似，即分形在任一尺度下都顯得一樣(由迭代函數(shù)系統(tǒng)定義出的分形通常會展現(xiàn)出精確自相似來);二是半自相似，即分形在不同尺度下會顯示為非精確的大略相同，其分形包含有整個分形扭曲及退化形式的縮小尺寸(由遞推關系式定義出的分形通常會是半自相似);三是統(tǒng)計自相似，即分形在不同尺度下都能保有固定的數(shù)值或統(tǒng)計測度，是最弱的自相似。再作一下范式的比較:古典幾何和費氏數(shù)列中的自相似主要是精確自相似，而分形理論中的自相似則多為半自相似和統(tǒng)計自相似，正是在這兩種自相似里，分形的不規(guī)則和破碎凸顯了出來。而有了后兩種自相似，分形的自相似作為一個理論整體都著上了不規(guī)則和破碎的色彩，呈現(xiàn)出五彩繽紛的分形世界:山脈、海岸、雪花、晶體、白云、閃電、向日葵、鸚鵡螺……

然而，這些分形世界的自相似生成方式又有其自身的規(guī)律。且以樹木為例:樹木的生長，主要特點就是分枝;從分形模型來說，先找出單位長的枝干，成120度分成兩枝，長度為原長度的1/2，每枝再按照同樣方式繼續(xù)往下分，如此反復。如果長度簡縮因數(shù)不是1/2，選大一些的數(shù)，比如0.6，這樣分枝之間的空間就會減少，直到最后分枝重疊。如果要問究竟在簡縮因數(shù)為多少時，那些分枝剛好接觸到對方，開始重疊，研究的結果是:剛好在簡縮因數(shù)恰好大于黃金比例1/Φ =0.618……時，會發(fā)生這種情況。因此這樣的圖形被稱為黃金樹，從分形理論的角度看，其分數(shù)維大約是1.4404。

不規(guī)則碎片形不僅可以由線段組成，而且也能由簡單的平面圖形，如三角形和正方形組成。例如，從邊長為單位長度的等邊三角形開始，然后，在每個角接上一個邊長為1/2的新三角形，然后再在第二代三角形沒有與原來三角形接觸的兩個角聯(lián)上一個邊長為1/4的三角形，以此類推，那么簡縮因數(shù)為多少時，三個大的主枝開始接觸?答案同樣是:1/Φ。再用正方形來建造相似的不規(guī)則碎片形，同樣的情形就會發(fā)生:當簡縮因數(shù)是l/Φ =0.618時，重疊開始①參［美］馬里奧·利維奧著，劉軍譯:《Φ的故事——解讀黃金比率》，第256—258頁。。這意味著什么呢?從古典幾何到費氏數(shù)列到分形理論，有一種內在規(guī)律存在其中，而古典幾何、費氏數(shù)列、分形理論，只是這一規(guī)律的三種不同的面相。而這三種不同面相，構成了世界種種事物之為美的內在基礎。

從幾何比例到費氏數(shù)列到分形理論，是西方形式美在當代的深入，但分形理論重要的是在“分”而又“分”之中的數(shù)與形的生成，突出的是實體的一面，而在這碎而又碎之中內蘊的視角變幻的一點，則沒有在形中得到凸顯。形在擴張中由大到小同時又由少到多的“分”，呈現(xiàn)的是形的連續(xù)性前進和擴張，而把分看成碎，則意味著在由大到小及由少到多中顯示的一種前進和擴張中的斷裂。自相似性作為分形的主要特征，從“分”的視點看，是從同一事物自身基礎上不斷地增加和繁衍;從“碎”的視點看，是新的相似性事物不斷地從自身脫離和斷裂。分與碎的不同視點要組合起來，就要特別突出“碎”的作用(既斷裂為它事物)，而且這“碎”之后還要與“分”形成一個關聯(lián)整體。這就是本來就內蘊在分形理論中的多元視點。這多元視點猶如埃舍爾(M.C.Escher)繪畫《解放》中的境界:畫中從底部的三角形始，白三角與黑三角是互含的，向上分形成鳥;白色鳥和黑色鳥在中間是互含的;最后，黑鳥與白鳥斷開，各自高飛。整個畫面中，下面呈現(xiàn)的分明是畫，上面顯示的明顯是現(xiàn)實。從下向上，是畫變成現(xiàn)實;從上到下，是現(xiàn)實變成畫。從分形的視點觀之，可以說，分形的分與碎成為了畫中的虛與實。從這一角度看，分形代表了形式美的一種當代轉型，由西方實體理論轉到有了一些虛實相生意味的理論。埃舍爾的畫中，黑與白又可以看成是光的作用。埃舍爾的畫以及與其畫相關的分形，就把光在當代科學中的進展關聯(lián)起來，光顯示了形式美中另一重要方面——色彩。

光:波粒二象與色彩理論

西方的形式美理論有一個特異的現(xiàn)象，就是對色彩的忽視，以至色彩到后來方進入理論的主流之中。從幾何比例到費氏數(shù)列到分形理論，形主體都是“形”，而沒有“色”的地位。希臘人看重視覺，但重視的是與視覺相接的“形”，而非由視覺而來的“色”。古希臘人體美講的是形的比例，而不是色的光彩。柏拉圖的“理式”強調的也是由心靈之眼所看到的形之式(form)。在由幾何學而來的西方科學型思維中，色不好把握，被排斥在本體思考之外。在古代的科學型思維中，畢達哥拉斯、柏拉圖、歐幾里得、亞里士多德等的研究成果，統(tǒng)統(tǒng)與色彩無關。在近代科學思想的形成中，哥白尼、伽里略、開普勒的科學發(fā)現(xiàn)，仍然與色彩無緣。牛頓的扛鼎之作《自然哲學的數(shù)學原理》不講色彩。只有當牛頓完成了重力、運動、微積分等重大發(fā)現(xiàn)之后，才開始面對色彩理論的核心:光①牛頓在對光和色的開創(chuàng)性工作時，從一個拉丁詞中創(chuàng)造了spectrum(光譜)一詞，而這個拉丁文詞根的原意是“幽靈”。。希伯來文化是重視光的，《創(chuàng)世紀》說:“上帝說要有光，于是就有了光?！钡绻畔ＥD的光是日神阿波羅的陽光，光主要體現(xiàn)為眼的看，進而在現(xiàn)象與本質的劃分中，出現(xiàn)了心靈的看。在這樣的看中(同時在地中海明媚的陽光中)，光的自然方式未被突出，而光下的理性方式得到了彰顯:建筑和雕塑在陽光下呈現(xiàn)色彩，但建筑和雕塑本身是用本色，理性體現(xiàn)在幾何學的美的形體和抽象的形式上。在基督教一統(tǒng)天下的中世紀，早期基督教徒心目中的光也不是來自于外部，而是(按照基督教的教義)圣靈的外向表現(xiàn)，是溝通這個世界同其他世界的橋梁。光發(fā)自靈魂，是由此空間進入彼空間、此時間進入彼時間的載體。中世紀的藝術家也認為，光是某種具有靈性的東西，它或表現(xiàn)為光環(huán)，或表現(xiàn)為內氣的外溢。在《圣經》的字里行間，光總帶有神圣的氣氛，甚至被認為誰的眼睛能夠從字里行間看到神圣的靈魂，誰就能得到神佑。英語中的gloss一詞兼有“光彩”和“注釋”兩個含義，反映了從《圣經》的字句中會有靈魂之光發(fā)散出來。這個詞出自拉丁語，在英文中獲得了新的內容，即有了“含義”便將“發(fā)光”。此光乃上帝透過《圣經》文字從字里行間透出。光由內向外，不單照亮某頁字句，而且穿透書冊而出。白紙黑字，皆閃耀著靈光。英語中glossary(詞匯)和glossy(光亮)兩詞同源，正是這一觀念的體現(xiàn)。光不僅僅會溝通靈魂，可從《圣經》的字里行間發(fā)出，還能穿透固體物質。哥特式教堂體現(xiàn)的正是光的這一特性，墻壁對光來說仿佛是多孔的，一任光線穿越，彌散，變化，融合①參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，長春:吉林人民出版社，2001年，第38—39頁。。文藝復興把神學的內在的光變成科學的外在的光:喬托重新恢復了歐幾里得的空間觀念;阿爾伯蒂給出了透視學的關鍵——“沒影點”;彼埃羅從無光處的陰影來組織畫面而強調了光的作用;卡拉瓦喬已經得心應手地運用著由光貫穿其中的明暗法。在繪畫演進推動下的光的觀念的演進，又表現(xiàn)為體現(xiàn)光的顏料的使用和顏料的制作的演進。在后一方面，有顏料的介質從蛋清到油彩到由化學工業(yè)而來的合成顏料的演進;在前一方面，錢尼諾·錢尼尼《藝術的自由》(1390年寫成)列出了顏料的準備及其使用方法，如何讓繪畫在焦點透視中體現(xiàn)光的“單一色差畫法”被提出。到了阿爾伯蒂的《論繪畫》(1435—1436)，不僅對焦點透視作了系統(tǒng)的論述，而且對原色(紅、藍、綠、黃)作了亞里士多德型的定義，還提出色彩和諧(由此后來形成色彩互補色理論)的問題。到了卡拉瓦喬對明暗對照法的改進，進而到達·芬奇創(chuàng)造了暈涂著色法，最后到提香那里，色彩具有了高于素描的突出地位②參［英］特列沃·蘭姆、賈寧·布里奧編，劉國彬譯:《色彩》，北京:華夏出版社，2011年，第9—20，61—62頁。。以上三個方面(顏料的物質制作、顏料的使用方式、光的觀念)的關聯(lián)演進，都圍繞著焦點透視這一科學型的看的方式。牛頓則在焦點透視的精神中用科學實驗研究光而創(chuàng)立了色彩理論。色彩由光的波長而來，光譜從紅到紫是連續(xù)不斷的，而被牛頓定為七色，因為他相信光的振動與和聲的振動相似，從而基色的數(shù)目應與全音階的7個音調對應一致③［英］約翰·巴羅《藝術與宇宙》(舒運祥譯，上海:上海科學技術出版社，2001，第247頁注):牛頓在1669年有關顏色的講座和文章中，只描寫了5種基色:紅、黃、綠、藍、紫。1671年才引進了合成色。橙與青似為后加上去的，目的是使顏色的總數(shù)達到7。他選擇青作為一種獨特的光譜色彩，無疑是受到當時商業(yè)中某些突出事件的影響——印度染料(青色)在16世紀引入歐洲，此后得到了廣泛應用。今天大部分科學家只有在色譜一覽表中才會碰到“青”這個術語。。在這一意義上，西方七音階的結構和音樂和諧的思想，決定了牛頓在對光譜進行分段時，把每一譜段的寬度對應于音階中7個整數(shù)的比率④參［英］特列沃·蘭姆、賈寧·布里奧編，劉國彬譯:《色彩》，北京:華夏出版社，2011年，第9—20，61—62頁。:

沿此進一步研究，形成了西方文化三原色(紅、黃、藍)，繼而三間色(橙、綠、紫)，進而六復色(黃橙、紅橙、紅紫、藍紫、藍綠、黃綠)，形成有規(guī)律的12色相的色輪(應和著音樂中嚴整的12半音)，再展開為千色萬色。

然而，光的本質是什么呢?一種認為是波，一種認為是微粒。牛頓贊成微粒說。即光是由微粒構成的，這些微粒從物體發(fā)出傳到眼睛而形成顏色。盡管在微粒論中，有的認為光的微粒大小一樣，不同顏色的微粒則速度不同;有的認為微粒的質量各不相同，因而有不同顏色的光，但在光的本質是微粒這一關鍵點上的一致的。波蘭物理學家惠更斯(Christiaan Huygens)在1678年給巴黎科學院的信和1690年出版的《論光》中，提出了光是波的理論——波從光源傳到眼睛。一個波的波前的每一點，都可以認為是新波的波源，而且這些新波均具有相同的震蕩頻率。如果沒有障礙物，與特定的波前相關聯(lián)的子波，只會在其前進的方向相干地迭加。由此關于光是微粒還是波的爭論開始上演。最初的160多年微粒論因牛頓的學術聲譽和權威勢力取得壓倒性勝利。然而，從惠更斯到托馬斯·楊(Thomas Young)到麥克韋斯(James Clerk Maxwell)的連續(xù)努力，光波論由弱而強，聲勢突起。最后到愛因斯坦(Albert Einstein)把波與粒子統(tǒng)一了起來:光波同時具有波和粒子的雙重性質。進而德布羅意(Louis Victor de Broglie)提出一切物質都同時具有波與粒的特質。波粒二象性的理論把光提到了與形一樣的高位。由于光是在一系列艱難的戰(zhàn)斗中達到頂峰的，因此，帶出了一種巨大的聲勢。在以形為主的傳統(tǒng)觀念的暗中影響下，傳統(tǒng)繪畫的程序里，色彩一向是到最后才加到畫面上去的。要作一幅畫，首先確定選題，接著擬定物體和構圖，然后選定物體的表現(xiàn)層次、視角、透視。實施步驟是先畫出草圖，再完成黑白底稿，即用黑鉛筆完成全圖。底稿完成，又審視確定所有其他環(huán)節(jié)都已完成，畫家進行的最后一步，即拿起調色板給畫著色①參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，第198，201頁。。就在光在科學上走向榮譽高峰的同時，在繪畫里，五大畫家為色彩的地位展開了取得勝利的斗爭:莫奈最先使觀者從單純的色彩本身感受到歡愉;修拉創(chuàng)造出以純粹的色彩小點排布構圖的手法;高更用色彩表現(xiàn)情緒:梵高賦色彩以活力;塞尚用色彩取代了線條、陰影和透視原理等關鍵成分。至此，好戲已經開場，接下去該是色彩升帳的高潮了。當野獸派于1905年在巴黎“秋天”畫廊展示新風格的時候，馬蒂斯等人宣稱:色彩是在繪畫的所有成分中最重要的一項!他們進而認為:物體的色彩完全是任意性的，而色彩本身就是繪畫的目的，或者更直白地說——色彩乃畫。在野獸派看來，畫幅中物體的整體性、構圖、主題和線條都是可以人為改變的:樹木可以是紅的，天空可以是紫的，人臉中間可以有寬寬的一道綠條。弗拉曼克的話代表了色彩論者的激進態(tài)度:我們擺弄色彩，就和擺弄火藥一樣，目的是讓它們轟轟烈烈地發(fā)出光來②參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，第198，201頁。。

波粒二象性作為一個具有普遍性的科學理論，在文化上提高了形式美中色的重要性，而且把色與形的關系做了更深的推進。與波粒二象性緊密相關，且作為其進一步說明的是德國物理學家海森堡在1927年提出的測不準原理?！霸撛肀砻?一個微觀粒子的某些物理量(如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等)，不可能同時具有確定的數(shù)值，其中一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大?！雹垡姲俣劝倏啤昂Ｉy不準原理”，http://baike.baidu.com/view/5109142.htm.丹麥物理學家玻爾支持測不準原理而又對之進行補充，在1928年提出了互補原理?！捌浠舅枷胧?，任何事物都有許多不同的側面，對于同一研究對象，一方面承認了它的一些側面就不得不放棄其另一些側面，在這種意義上它們是‘互斥’的;另一方面，那些另一些側面卻又是不可完全廢除的，因為在適當?shù)臈l件下，人們還必須用到它們，在這種意義上說二者又是‘互補’的?！雹芤姲俣劝倏啤安枴保琱ttp://baike.baidu.com/view/19559.htm.波粒二象性、測不準原理、互補原理，在提高光的地位的同時，也改變了對色與形關系的認識，而且可以改變對形和色各自的認識:對于分形來說，不僅應看到實的數(shù)和形，而且要看到在突出數(shù)和形的時候被遮蔽的東西，這樣才能把分形的意味更深地和互補地敞亮出來;對于色來說，波粒二象、測不準、互補這三大原則，在提高其地位的同時，又把對色的觀察從靜止轉變?yōu)閯討B(tài)。靜止的定點帶來日常性的清晰(如古典油畫)，但還不是科學的全面。從多元視角去看，色會成什么樣子呢?這就是各式各樣的現(xiàn)代畫派中呈現(xiàn)出來的五花八門的色彩。用動的視點去看事物之色，當這視點之“動”接近光速時會產生什么樣的效果呢?當一個人在一輛接近光的速度行進的火車上看事物之時，隨著速度接近光速，“物體在他看來帶有何種色彩取決于相對運動。從接近光速的火車尾部看出去，遠離而去的草會呈紅色而非綠色，反之，迎面而來的草看上去會帶上藍色，至于在側面，草色則會呈現(xiàn)位于光譜中段的黃、橙、綠諸色調。所有這些色彩上的變化，都是由于速度的增加造成空間發(fā)生嚴重收縮所致。當達到光速時，前與后變成一體，故所有的色彩都將合聚到一起。我們不妨再信馬由韁地讓想像馳騁一番，設想一下在這個無限薄的扁片上，實在該呈現(xiàn)什么色彩?白光中帶有光譜中的所有色彩，因此有理由設定在光速這一數(shù)值上，色調只會是清一色的一片白。不過，從小時我們便知道，如果把所有的色彩摻合到一起，得到的會是烏突突的灰褐色，因此也有理由認為此時的空間會呈現(xiàn)這種色彩，黑色表示沒有光，它是惟一不會因速度達到光速而變化的色調。那么，在光速情況下可能呈現(xiàn)的色彩只有白、黑、灰、褐這幾種中性色調，看不出與彩虹包含的色彩有任何關聯(lián)。立體畫家畢加索和布拉克雖然不知道這一科學性極強的內容，但他們在繪畫創(chuàng)作中，減少了使用色彩的數(shù)量，不像野獸派那樣色彩斑斕，而基本上只用“土色”表現(xiàn)自己的新空間;這四種顏色就是白、黑、褐與灰，正是以光速運動者可能看到的色調。立體派把陰影的一致性也給消除了。按照牛頓力學的范式，物體的陰影必然要位于光源的對面;對這一法則的任何改變，都將帶來絕對空間、絕對時間和相對性的光三者是否正確的問題。如今立體派不考慮光源位于何處，徑直將陰影或東或西地涂布在各個小圖塊上，這讓觀者重新考慮“光投下影子”這句話是否真的有什么意義。繪畫中有一種光色立體感技法，其表現(xiàn)原理是基于光色強的物體看上去要比光色暗的物體顯得近些。布拉克在自己的不少畫作里卻反其道而行之，比如畫一個蘋果，文藝復興時期的畫家會在畫上蘋果最臨近觀者位置上添上一點白色，然后使蘋果的光色在移向邊緣時逐漸減弱;布拉克則在應當點白的位置上點些黑，然后讓光色在移向外緣時不斷加強。陰影變得無序，長度變短，縱深感莫衷一是，這些表現(xiàn)都忠實地表述了物體陰影在觀者接近光速c時大概會呈現(xiàn)的樣子①以上段落是對［美］倫納德·史萊因《藝術與物理學》(暴永寧、吳伯澤譯)第222—223頁的內容的抄述，中間詞匯依文意略作改動。。

現(xiàn)代科學改變了形式美在色彩上的物理前提，不僅是黑、白、灰、褐四色顯出了自己的重要性，而且紅藍的冷曖發(fā)生了逆轉。牛頓《光學》(1704)認為:在光帶諸色照向物體之時，最暗而力量最弱且最容易偏折的是紫色，緊靠紫色的藍色性質略同;最大而力強且偏折度最輕的是紅色，棱鏡對它們的偏折程度最輕。自此以后，藍冷紅曖成為知識定論。19世紀中葉時本生燈②此燈為德國化學家本生(Robert Wilhelm)為裝備海德堡大學化學實驗室而發(fā)明的用煤氣為燃料的加熱器。它先讓煤氣和空氣在燈內充分混合，從而使煤氣燃燒完全，得到無光高溫火焰?；鹧娣秩龑?內層為水蒸氣、一氧化碳、氫、二氧化碳和氮、氧的混合物，溫度約300℃，稱為焰心。中層內煤氣開始燃燒，但燃燒不完全，火焰呈淡藍色，溫度約500℃，稱還原焰。外層煤氣燃燒完全，火焰呈淡紫色，溫度可達800—900℃，稱為氧化焰，此處的溫度最高，故加熱時利用氧化焰。該燈以本生而命名。的出現(xiàn)和普及改變了這一觀念，本生燈能產生帶有紅、橙、黃、藍等色調的火苗，藍色火苗最為熾熱，從而火苗中能量最高的是藍而不是紅。在此之前，里特爾發(fā)現(xiàn)的“黑光”位于光譜的藍紫一端(因此又稱為紫外光)，其熱會升高水溫，灼傷皮膚。在麥克斯韋的電磁波座次表上，一端是高能量的伽馬射線，另一端是長蜿蜒的無線電波，電磁波的波長越短，能量就越高，恰恰與傳統(tǒng)的光色能量座次相左。紫外光鄰近藍而波長更短，因此有比鄰近紅光而波長更長的紅外光更強的能量。天文學上呈現(xiàn)了與麥克斯韋公式一樣的現(xiàn)象:最熾熱的恒星年輕而光色白中透藍。如黃道十二宮的金牛座的昴星團內就有一大批這樣的星星。另一方面，像參宿四(獵戶座a星)這類紅巨星光色發(fā)紅，卻是老而冷的星體。多普勒效應③多普勒效應是由奧地利物理學家及數(shù)學家多普勒(Christian Johann Doppler)提出(1842)而命名。這一理論的主要內容為:物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。與愛因斯坦相對論速度結合的結果告訴人們:當物體以接近光的速度沖向觀測者時，其光色要帶上藍色調，遠去時則帶上紅色調。從而紅色代表膨脹，代表遠離，藍色代表收縮，代表接近;正如星系的紅移確鑿地告訴人們，宇宙正處于膨脹之中。這樣一來，在新物理學中，藍色乃火的光色，紅色屬冰的光色。正好與古典光色理論相反。當歐洲大大小小的化學實驗室都裝上了本生燈時，法國印象派也發(fā)現(xiàn)了藍色有令人興奮的力量。在科學與藝術的結合上，新的藍顏料也在化學實驗室里制造出來了。因此，無論是在藝術領域還是在科學領域，藍色一躍而為藝術中的主色。藍色在被莫奈、高更和梵高用來表現(xiàn)高能量狀態(tài)之后，逐漸占據(jù)了一幅又一幅19世紀末葉畫作的中心地位。藍色占領畫布的趨勢雖然開始艱難，但很快就表現(xiàn)在德加畫中的輕快旋轉的舞女上，顯得漂亮而驕傲。藍色以巨大的活力在野獸派作品中迸瀉而出，表現(xiàn)在樹上、面孔上、草地上，或其他任何物體上。畢加索甚至選了這一具有高能量的藍色作為自己整整一個藝術時期的主色調④參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，第210—211，213頁。。在20世紀中期凱利發(fā)表了繪畫作品《藍、綠、黃、橙、紅》(1966)，以人們熟知的彩虹為主題，但其排序卻是藍色在先而紅色在最后，與古典光學和畫學中排序正好相反⑤參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，第210—211，213頁。。

現(xiàn)代色彩學與古典色彩學的又一個反轉是由純然客觀型到主客互動型的轉變?，F(xiàn)代色彩學已經深深地認識到:從光到色不僅是一個純客觀的結果，而必須要加上作為主體的人的作用。光呈現(xiàn)為什么顏色，除了固定波長和光的散射效應之外，還在于人的視網膜后面的感光細胞:一是桿狀細胞，一是錐狀細胞。前者用于夜間微弱星光下的視覺調整，后者用于白天一般日光下的視覺調整。桿狀細胞極為敏感，發(fā)出信號，對單一的光子進行吸收。錐狀細胞有紅、綠、藍三種，因每種內含有的一種色素優(yōu)先吸收光譜中一個區(qū)域的光(短波長光、中波長光、長波長光)而得名。感光細胞產生信號，傳給雙極細胞，再由之傳給視網膜神經節(jié)細胞，又通過視神經視覺信息傳送到大腦，傳遞過程全是通過神經脈沖而實現(xiàn)?？苛巳梭w的這一整套工作(包括對顏色進行編碼等等)，方使得具體的物體在人眼中呈現(xiàn)出色彩①參［英］特列沃·蘭姆、賈寧·布里奧編，劉國彬譯:《色彩》，第85—104頁。。而僅僅以草為生或以食肉為生的動物，由于沒有人的這一套器官裝置，一般都是色盲②［英］約翰·巴羅著，舒運祥譯:《藝術與宇宙》，第252頁。，物體對于它們就無所謂色彩。

在現(xiàn)代科學進展中的三種色彩現(xiàn)象，與相對論同調的白、黑、褐、灰作為基本色的出現(xiàn)，與本生燈同趣的紅冷藍曖的色序，與人的視覺器官構造緊密相連的主客互動而來的色彩，顯出了與古典理論的對立。但如果從波粒二象、測不準原理、互補理論的角度去看，現(xiàn)代色彩現(xiàn)象與古典色彩現(xiàn)象，既是一種對立，又是一種互補。對立在于選取一個固點的視點，互補在于視點的移動。

光、場與虛實結構

相對論把時間帶進空間，不僅是從時間的移動中去看物體和景色，而且設想在光速的狀況下去看物體和景色，這時人們眼中出現(xiàn)的視覺畫面就產生了完全不同于焦點透視畫中的變化。與科學演進大致同時的藝術演進呈現(xiàn)出同樣的境界:杜尚的繪畫《下樓梯的祼女》(作于1912)，呈現(xiàn)出了具有時間連續(xù)狀態(tài)的空間，在畢加索《我的漂亮寶貝》(作于1911)一畫中，物體的各個視覺小塊，無論是前面的，后面的，頂上的，底下的，還是側面的，都同時跳將出來，撲向觀眾的眼前;在馬格里特的《比利牛斯的城堡》(作于1959)中，具有城堡的大山漂浮在半空中，牛頓力學失去了作用;在盧梭《巖石上的男孩》(作于1895—1897)里，不但人與山巖沒有了焦點透視的幾何關系，沒有了空間的力學關聯(lián)，人與山的背后是一片空白，呈現(xiàn)出來一種繪畫的虛實結構。形式美，除了形體的比例、色彩的組合，還有一種虛實的整體結合。這一整體結構的哲學基礎:在古代是由原子和虛空而來的宇宙觀;在近代是由萬有引力而來的宇宙觀;在當代則是由相對論和量子論而來的宇宙觀。前兩種宇宙觀都重在實體上，而在相對論和量子論里，“虛”得到了突出。相對論呈現(xiàn)了時間與空間合為一體和物質與能量相互轉化的世界圖景。量子論呈現(xiàn)了場與粒子的統(tǒng)一。相對論把時間、空間、物質、能量這四大因素統(tǒng)一起來的是光，量子論把宇宙的四種力中的三種統(tǒng)一起來的是場。相對論和量子論的大家愛因斯坦、麥克韋斯、海森堡、泡利等在推進把宇宙的四種基本力統(tǒng)一起來的重要概念也是場。在這一意義上，可以說“光與場”決定著一種新的虛實相生的宇宙圖景。

光，既可是粒子，也可是波。前者為實，后者為虛。但這虛的光體現(xiàn)為波，可由波長來測量;又體現(xiàn)為色，特別是光與時間、空間、物質、能量關聯(lián)起來，形成一種新的圖景。在其相互轉換之中，時間和能量都具有虛的性質，而這虛又在空間之中的物體和物體所在的空間中體現(xiàn)出來，因此，世界是一個虛實相生的世界。空間—物體中包含的、體現(xiàn)的光、時間以及能量都是一種虛的境界。在這一意義上，“上帝說要有光，于是就有了光”，放射出物理學、現(xiàn)實中和藝術上五彩繽紛的圖景。

場與粒子在電子論中構成基本的存在，其結構類似于古希臘哲學講的原子和虛空。但是在原子和虛空里，原子是重要的，虛空只是原子在其中的活動場所，而在電子論的場與粒子中，場是最重要的。比如作為粒子的“電子和正電子的出現(xiàn)是電子場的激發(fā)，電子和正電子的湮沒是電子場的退激。可見電子和正電子是電子場派生的，它們對于電子場來說是第二性的”①薛曉舟:《論量子場論的物理世界圖景》，《周口師專學報》1994年第2期。。再把時空連續(xù)統(tǒng)、質能等效體、波粒二象性結合起來看場與粒子的關系，可以說，量子場是存在的基本形態(tài)，它既具微粒性又具波動性，且有著多種運動狀態(tài)，其中成為重要的是兩種狀態(tài)——激發(fā)態(tài)和非激發(fā)態(tài)。“各種激發(fā)態(tài)的量子場，代表在各種運動狀態(tài)下的粒子系統(tǒng)，量子場激發(fā)態(tài)的出現(xiàn)，代表著通常實粒子(相對虛粒子而言)的產生。量子場激發(fā)態(tài)的消失，代表著實粒子的消失。實粒子的消失，只是表明量子場激發(fā)態(tài)消失了，而不是量子場這種客體本身消失了，作為物質客體的量子場還存在著，不過這時量子場是處于能量最低的非激發(fā)態(tài)，也就是說處于基態(tài)罷了!”②薛曉舟:《論量子場論的物理世界圖景》，《周口師專學報》1994年第2期。場為虛，粒子為實，但“量子場是基本的，實物粒子是場派生的、從屬于場的，實物和場獲得了高度的統(tǒng)一”③薛曉舟:《論量子場論的物理世界圖景》，《周口師專學報》1994年第2期。，形成了以場為主體的虛實相生結構。在微觀世界的量子論里，場得到巨大的突出;在宏觀世界描述中，相對論也把牛頓的萬有引力變成了引力場。萬有引力之力，已經不是牛頓力學中的具有獨立性的物體之間的吸引或排斥，而是在時空合一和質能等效的場效應中，由物體質量作用于時空，使時空產生彎曲之后的結果?？拷匈|物體的時空，其形狀發(fā)生彎曲，三維世界里稱之為重力的那種力，實際上是四維世界里靠近有質物體的彎曲時空相互作用的結果。質量與時空在相互作用中會以一種什么樣的形狀呈現(xiàn)出來，可以在廣義相對論的場方程中得到正確的呈現(xiàn)④參［美］倫納德·史萊因著，暴永寧、吳伯澤譯:《藝術與物理學》，第392—394頁。。

在光和場在現(xiàn)代物理世界中占了主導作用的今天，再回頭望去，從古希臘到近代到現(xiàn)代的西方思想演進，可以看成是從實體世界到虛實相生世界的演進。在古代的形式美中，形之美體現(xiàn)為比例(logos)和理式(form/idea)。雖然前者重幾何性的“數(shù)”，后者重本體性的“式”，但數(shù)與式都具有實體性。在這一意義上可以說，古代的形式美是實體性的。在近代的形式美中，形之美以兩種方式顯示出來:一是由數(shù)列代表的數(shù)的規(guī)律，二是以萬有引力代表的力的規(guī)律。在這兩個方面，數(shù)是抽象的但又是實體的，并且體現(xiàn)在具體實在的形體之中;力是虛體的但被假設為以太，且又以物理定律的方式顯示出來。盡管這樣，力雖然具有以太作為實體，但主要體現(xiàn)為功能，具有了虛的性質。在這一意義上，數(shù)與力，一實一虛，顯示了形式美的質的變化，具有了一種虛實結合的意味。進入當代，光的波粒二象中的波的性質被確定了，被牛頓假設為萬有引力(以及作為波)的傳播媒介的以太被否定了，量子場的性質凸顯了出來。整個宇宙在科學掌握的范圍內，成了一個以虛為主，虛實相生的宇宙。而且當物理學用已有的知識體系去看世界的時候，還發(fā)現(xiàn)了“虛”的新形態(tài):暗物質(dark matter)和暗能量(dark energy)。

瑞士科學家扎維奇(Fritz Zwicky)20世紀30年代初發(fā)現(xiàn)了星系團中星系的隨機運動速度相當快。根據(jù)位力定理，隨機運動的動能應等于勢能的一半，這說明星系團的引力勢能相當強，但是根據(jù)觀測到的其中星系的亮度推測星系團的質量，引力勢能似乎不應該這么高，這說明星系團中存在著大量未被觀測到的物質。60多年之后，科學家把這種看不見、難解釋且不同于人們所熟知的普通物質形態(tài)的物質，稱為“暗物質”。這是1990年代末?？茖W家發(fā)現(xiàn)，超新星的變化顯示，宇宙膨脹速度非但沒有在自身重力下變慢反而變得更快。明顯地，這里存在著一種人類還不了解、還未認識到的繼目前物質的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、場態(tài)之后另一種物質狀態(tài)的物質控制。這就是上面講的暗物質。正是在這種暗物質的推動下，宇宙的膨脹變快了。這種暗物質發(fā)出的能量，由于不可見而稱之為暗能量。現(xiàn)代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、微波背景輻射等研究表明:我們目前所認知的部分大概只占宇宙的4%，暗物質占了宇宙的23%，還有73%是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。如果以目前我們所認識的物質為實，以暗物質和暗能量為虛，那么，宇宙是一個虛實相生的結構。

如果說暗物質和暗能量是一種未知之虛，那么天文學中的黑洞則是一種已知之虛。當一顆恒星在走向衰老的過程，其熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫)，由中心產生的能量已經不多，再沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直至形成體積無限小、密度無限大的星體，其質量極大而體積極小，使得光都無法從中逃逸。這對于外界的觀察者來說，是完全看不見的，只有從其引力中才能辨出它們的存在。對于觀察者來說，這些天體黑洞確實存在而又完全看不見，雖實而虛，正如微觀世界里測不準的量子區(qū)。這樣在物理世界中，宏觀世界的黑洞區(qū)和微觀世界的量子區(qū)，形成了兩個雖實而虛的區(qū)域。這樣世界構成了三大區(qū)域:一是可以定位的由原子、脫氧核糖核酸、細菌、昆蟲、植物、人類、樹、流星、小行星、恒星、星系等構成的物體區(qū);二是測不準的量子區(qū);三是看不見的黑洞區(qū)①［英］約翰·巴羅著，舒運祥譯:《藝術與宇宙》，第79頁。。前者為實，后二者為虛。這也是一個虛實結構的宇宙。

物理學從近代向當代的演進，使西方的整個世界圖式發(fā)生了巨大的變化，呈現(xiàn)為如下特征:第一，以前的實體性的物體，現(xiàn)在演進成了具有波粒二象即虛實合一的質能體;第二，質能體是在時空之中并與之互動的(赫拉克利特的變化論和巴門尼德的不變論在現(xiàn)代物理學得到了一種新的統(tǒng)一);第三，質能體做怎樣的呈現(xiàn)，是與存在于時空中的觀察者聯(lián)系在一起的，觀察者是在不同的空間點和不同的時間(常速或光速)中去看的;第四，質能體不僅處在一個已知的世界之中，也存在于一個已知和未知共存的結構之中，包括物質與暗物質、能量與暗能量之間的關系。由于這種種特點，作為質能體的物在天地時空中，呈現(xiàn)出混亂與秩序同時存在的共生關系，顯出了決定論的不變性與混亂的無常變化共在的情景。以上的特點，充滿了多種多樣的虛實相生;而虛實相生，成了形式美的一種結構方式。

整個當代的形式美，分形呈現(xiàn)“形”方面的形式美原則;光形成“色”方面的形式美原則;而以光和場為代表的虛實相生，則形成了結構上的形式美原則。