艺术如何帮助科学家成就更好的事业

科学和艺术看似并无关联：科学是数据驱动，客观而理性；艺术是情感驱动，主观而感性。但实际上，科学与艺术从来没有完全割裂过，而是彼此成就共同发展。

比如，古希腊艺术家利用通过数学方式定义的黄金分割，赋予艺术品比例上的美感，奠定了西方古典主义美学的基石。文艺复兴时期的达·芬奇是历史上最伟大的艺术家和科学家，他的手稿中出现的人体解剖和机械发明，或是光影、焦点透视等科学原理和写实技法，都体现了科学与艺术的完美融合。

达·芬奇的《维特鲁威人》把美的生物学基础（形体和比例）和几何学知识（方形和圆形）联系起来 。

今天，对于参与科学或艺术中任何一个领域的人，都明白科学家和艺术家工作方式之间的相似之处远远超过了人们刻板印象中的差异。例如，科学家的实验室和艺术家的工作室一样，都是为开放式的探索保留的最后的伊甸园，两者通过思考-行动-反思-再行动这样的反馈循环来不断提升自我，致力于解答摆在我们面前的重大问题：“我们怎样才能推动社会向前发展？” 

在教育领域，越来越多的国家开始采用 STEAM 而不是 STEM 的课程设置——换句话说，将“艺术（Arts）”添加到“科学、技术、工程和数学（Science, Technology, Engineering and Mathematics）”中，希望聚焦科学和技术的学生也能从艺术教育中受益。

这一切应证了法国作家福楼拜那句话：科学和艺术总在山顶重逢。

那么艺术可以提供什么使科学家受益呢？

艺术让科学家更富创造力

通常，科学被视为主要涉及“批判性”而非“创造性”思维。但在很多情况下，仅使用批判性思维是不会实现科学的飞跃的。一个相关的例子是玻尔的原子模型。1913 年，玻尔需要寻找一种超越经典行星模型的新理论来解释电子的无规则运动。而同时期以毕加索为代表的“立体主义”给予了玻尔启发。

玻尔认为，电子的运动轨迹根本不像行星一样规则，而是受我们观测行为的影响。它们就像是毕加索或布拉克解构后的画中模糊的笔触，只有当你盯着它看够久时才有意义。这一抽象化的原子模型为科学的一大飞跃铺平了道路：量子物理学。

立体主义艺术激发了玻尔的创造性思维。

图片来源：毕加索1911-1912创作的Ma Jolie

当然，我们并不能说没有立体主义，就不会出现玻尔的理论。但重要是，艺术作品启迪了科学家的创造性思维，为他们看待世界的方式开辟了新的空间。在这些空间中，关于物理世界如何运作的新想法才更有可能出现。

艺术能锻炼有助于科学研究的技能

手工艺可以帮助科学家深化对同一物体的不同理解。材料领域的科学家，如果经过艺术、设计和纺织方面的培训，能具备凭直觉理解材料的技能。例如，即使材料科学家缺乏像工程师那样描述铸造过程的方程式，也知道铸造太快的金属会破裂。同时，艺术的训练能让他们具备更强的好奇心。虽然没有人系统地研究过金属的味道，但乐于尝试的科学家知道，铜和锌是苦的，而金几乎是无味的。这些因素会影响我们日常生活中使用餐具时对食物的味道的感知。

科研中的动手能力至关重要的。强的动手能力除了能确保实验的成功，还能让遵循相同方法的不同科学家得到相近的实验结果，解决了科研的可重复性问题。手工艺也好，演奏乐器也好，这些“动手”的艺术爱好都能帮助科学家更有效地执行实验室任务。更有趣的是，社会心理学家发现，练习钢琴能锻炼一个人延迟满足的能力，让科学家在科研工作中更具耐心。

科学家展示石雕和整形外科之间的相似之处。

图片来源：Nature/Danuta Kneebone

艺术让科学家的研究成果有更广阔的应用场景

科学和艺术和科学的“资本”通过它们之间的密切合作而变得更加强大，带来了商业世界中的更多创新。罗德岛设计学院（RISD）倡导了一项运动，聘请艺术家和设计师来推动科学创新，促进在教育的所有阶段将艺术与科学和技术学科相结合的可能性。涉及 RISD计划的合作包括生态学家和设计专业的学生合作，创造更加环保的生物材料。

以菌丝体为材料制作的灯饰。

图片来源：RISD

科学与艺术合作带来的可能性也被运用到了时装领域。位于伦敦的科技时尚公司 CuteCircuit 设计的连衣裙面料中缝有数以千计的微型 LED，可以让衣服改变颜色和图案。随着纳米技术的进步，这件“智能纺织品”有可能演变成更具戏剧性的作品，比如下图的这款晚礼服，其面料中装有传感器，当穿着者移动时，这些传感器会与电致发光刺绣进行通信。运动越快，刺绣就越亮，将动态运动转化为颜色和图案设计。 

图片来源：CuteCircuit

艺术帮助科学家更好地传播科学

科学过程中最后也是最重要的一步是传达科学实验的结果。科学发现的广泛传播，特别是针对普罗大众的科学普及，能唤起整个社会对科学新知的关注、增加科学家与社会公众之间的互动交流、营造理性思考和科学创新的氛围。

艺术可以为科学传播提供有力且丰富的媒介。科学家和艺术家之间的合作正在世界各地开花，社交媒体上每天发布在#科学与艺术（#SciArt）标签下的众多内容说明这两个常常迥然不同的领域正在以新鲜精彩的方式融合。科学被转化成迷人的艺术，让越来越多的公众参与进来，并潜移默化地接受了科学教育。

编织艺术展示气候变化对珊瑚的影响。

图片来源：Stephanie Veto/Lehigh University Art Galleries

艺术手绘展示免疫细胞工作原理。

图片来源：Meiji/Kaibutsu

艺术地呈现粒子探测器。

图片来源：Yeongho Kim

不论是从艺术获得启发的科学，还是作为解释或说明科学的工具的艺术，相信科学与艺术的边界将会越来越模糊，科学家与艺术家的合作也会越来越多。科学与艺术的交融与激发，将帮助科学家更好地去探索未来的世界。