〔美〕倫納德·史萊因

神秘的重力

6500萬(wàn)年前，恐龍稱(chēng)霸的時(shí)代在眨眼間神秘地消失了。一群身上覆著毛發(fā)的哺乳動(dòng)物開(kāi)始在這片土地上繁衍生息。在之后的2500萬(wàn)年里，它們占據(jù)了一切適合生存的區(qū)域，最終達(dá)到了擁擠的程度。于是，一些富有冒險(xiǎn)精神的哺乳動(dòng)物決定離開(kāi)擁擠的地面，到樹(shù)上生活。

他們對(duì)新的居所很滿(mǎn)意：樹(shù)上食物充足，視野開(kāi)闊，最重要的是天敵變少了。它們也有了新的名字——靈長(zhǎng)類(lèi)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的進(jìn)化，靈長(zhǎng)類(lèi)的前肢變得又長(zhǎng)又敏捷，前爪變得極其靈活，眼睛也變得格外敏銳。靈長(zhǎng)類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)優(yōu)于森林中的其他動(dòng)物，而人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)在靈長(zhǎng)類(lèi)中更是居于首位。因?yàn)槿祟?lèi)研制出了矯正視力的眼鏡，還發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、X光管和紅外夜視鏡等，這些發(fā)明拓展了人類(lèi)的視界。

可惜的是，靈長(zhǎng)類(lèi)沒(méi)有進(jìn)化出翅膀。它們最大的危險(xiǎn)不是來(lái)自猛獸，而是來(lái)自重力。有證據(jù)表明，導(dǎo)致長(zhǎng)臂猿死亡最常見(jiàn)的原因是墜落帶來(lái)的傷害。靈長(zhǎng)類(lèi)的大腦卻得到了異乎尋常的發(fā)展，所占身體比例越來(lái)越大，具備了快速處理與協(xié)調(diào)視覺(jué)與觸覺(jué)信息的能力。它們需要在瞬間判斷樹(shù)枝的強(qiáng)度，并估算飛躍深塹所需的速度。靈長(zhǎng)類(lèi)強(qiáng)有力的手、敏銳的眼睛以及發(fā)達(dá)的大腦，彌補(bǔ)了沒(méi)有翅膀的不足。

時(shí)至今日，我們不用再到樹(shù)上生活，但對(duì)墜落的懼怕仍然作為遠(yuǎn)古的集體記憶留在我們的腦海中。人類(lèi)最常見(jiàn)的心理恐懼類(lèi)型就是恐高癥。當(dāng)人類(lèi)處于有可能摔落的危險(xiǎn)中時(shí)，腎上腺素會(huì)分泌到血流中，這是人類(lèi)從遠(yuǎn)古時(shí)代就形成并保留下來(lái)的一種本能。

在原始人看來(lái)，凡是沒(méi)有支撐的東西，都注定會(huì)落到地上。這種認(rèn)知引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題：到底是什么在支撐著整個(gè)世界？對(duì)于這個(gè)棘手的問(wèn)題，古代神話(huà)提供了許多神奇的解答。例如，古希臘人認(rèn)為大地是由大力神阿特拉斯用肩膀支撐著，至于大力神又站在什么地方，他們就說(shuō)不出了。所有有關(guān)重力的古老解釋都帶有神秘色彩，因?yàn)橹亓Ρ旧砭捅簧衩厮\罩著。

探索重力

不可否認(rèn)，古希臘人為很多知識(shí)領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。然而，他們?cè)谥亓土W(xué)理論方面的觀(guān)點(diǎn)是不準(zhǔn)確的，原因在于他們輕視體力勞動(dòng)。這些哲學(xué)家不愿意親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們更喜歡坐在大樹(shù)下，通過(guò)臆想、推理和演繹來(lái)解決問(wèn)題。雖然如此，這也是拋開(kāi)神話(huà)體系，探尋重力本質(zhì)的開(kāi)端。

在哲學(xué)家開(kāi)始探討重力之前，古希臘的雕塑師們已經(jīng)對(duì)重力有了深刻的認(rèn)識(shí)。早在公元前6世紀(jì)，雕塑師們就開(kāi)始創(chuàng)作不依靠石壁支撐的獨(dú)立雕像。從公元前700年到公元前400年，雕塑師們不斷提升自己的技藝，成功地使雕像僅依靠雙腿便能夠穩(wěn)穩(wěn)地站在地面上。他們?nèi)找娓叱募妓嚭透矣谔魬?zhàn)重力的勇氣令人嘆服。

古希臘的建筑師們同樣對(duì)重力非常關(guān)注。他們所建造的精美神廟，是繼埃及金字塔之后，體現(xiàn)人類(lèi)對(duì)重力的深刻理解的又一杰作。在建筑學(xué)領(lǐng)域，古羅馬人也一如既往地借鑒并改進(jìn)了古希臘人的成果。他們樂(lè)于修建大型建筑，并注重實(shí)用性，取得了顯著的成就。在這些建造技術(shù)中，以石拱和水泥技術(shù)最為重要。石拱能夠通過(guò)將承載重量的石柱固定在一起來(lái)分擔(dān)壓力，而水泥在未凝結(jié)前更易于處理，這為古羅馬人興建靠拱形廊柱支撐、內(nèi)部有宏大空間的巨型圓頂式建筑提供了可能。

在自然界中，拱形結(jié)構(gòu)隨處可見(jiàn)，白蟻冢和風(fēng)化的巖石都可能呈現(xiàn)這種形狀。在中世紀(jì)末期，人們開(kāi)始興建具有鐘樓的哥特式教堂。哥特式教堂主要有拱頂石、石柱和飛扶壁三種建筑結(jié)構(gòu)，它們使笨重的石材看起來(lái)越發(fā)輕盈，從而創(chuàng)造出精巧的空間結(jié)構(gòu)，還能為彩色鑲嵌玻璃窗提供支撐。

文藝復(fù)興時(shí)期，人們開(kāi)始關(guān)注自身所處的現(xiàn)實(shí)世界，人文主義者提出了新的觀(guān)點(diǎn)，他們認(rèn)為人才是萬(wàn)物的尺度，而非上帝。這種觀(guān)點(diǎn)激發(fā)了人類(lèi)探索地球環(huán)境的好奇心。在這個(gè)時(shí)期，藝術(shù)家發(fā)現(xiàn)了透視原理，并借此從靜止的、人類(lèi)的、腳踏實(shí)地的視角來(lái)表現(xiàn)世界，而不再像以往那樣從高處俯瞰人世。

哥白尼在發(fā)表《天體運(yùn)行論》之后，重力又再次引起了人們的關(guān)注。哥白尼重新確定了天體之間的位置關(guān)系，而重力這個(gè)來(lái)歷不明的力與天體運(yùn)行之間是如何實(shí)現(xiàn)平衡的，卻仍然是個(gè)未解之謎。

伽利略使人類(lèi)對(duì)重力的認(rèn)識(shí)又邁出了重要的一步。據(jù)傳，為了驗(yàn)證亞里士多德的“重物下落得比輕物快”這一從未被質(zhì)疑過(guò)的論斷，伽利略在1589年從比薩斜塔的陽(yáng)臺(tái)上同時(shí)擲下兩個(gè)重量不同的鐵球。在場(chǎng)的觀(guān)眾驚訝地發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)鐵球竟然是同時(shí)落到地面上的。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果引發(fā)了科學(xué)界的震動(dòng)，人們意識(shí)到，既然亞里士多德的這條結(jié)論是錯(cuò)誤的，那么他的整個(gè)著述也未必可信。隨后，伽利略通過(guò)一系列在木制斜面上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，歸納出了著名的落體定律。這是人類(lèi)歷史上第一次將下落現(xiàn)象寫(xiě)進(jìn)了公式。

在對(duì)重力的探索上，牛頓做出了決定性的貢獻(xiàn)。有一個(gè)關(guān)于牛頓與蘋(píng)果的著名傳聞：當(dāng)蘋(píng)果墜落的一瞬間，牛頓意識(shí)到，將蘋(píng)果拉向地面的力也同樣延伸到樹(shù)頂，甚至延伸到了天空；這個(gè)力也是使月亮維持在圍繞地球的軌道上運(yùn)行的力。這個(gè)看上去十分簡(jiǎn)單的想法引發(fā)牛頓總結(jié)出了著名的萬(wàn)有引力定律。這一定律解釋了為什么月亮不會(huì)落到地球上。根據(jù)他的重力公式，兩個(gè)在虛空中相隔較遠(yuǎn)的物體可以實(shí)現(xiàn)超距離的相互作用，盡管它們之間沒(méi)有任何物質(zhì)。想象一下，在宇宙空曠的環(huán)境中放置兩個(gè)臺(tái)球，彼此相隔數(shù)百萬(wàn)公里，并且周?chē)鷽](méi)有任何大的天體。如果有一位壽命極長(zhǎng)的人對(duì)這兩個(gè)臺(tái)球進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們?cè)谝詷O其緩慢的速度向?qū)Ψ降姆较蜻\(yùn)動(dòng)，直到最后相撞為止。對(duì)于這種可以造成毫無(wú)關(guān)聯(lián)的無(wú)生命物體之間相互吸引的神秘力量，牛頓稱(chēng)之為重力，亦稱(chēng)引力。

盡管牛頓明確了萬(wàn)有引力的作用和規(guī)律，但他并不了解這種力的本質(zhì)，而且他的后繼者也未能揭開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)。19世紀(jì)，人們對(duì)重力定律的認(rèn)識(shí)毫無(wú)進(jìn)展，沒(méi)有人能夠解釋清楚“地球是靠什么機(jī)制對(duì)相隔遙遠(yuǎn)且兩者之間空無(wú)一物的月球產(chǎn)生影響的”。科學(xué)家們逐漸接受了“以太說(shuō)”的觀(guān)點(diǎn)，他們相信在物體之間的空間內(nèi)充滿(mǎn)了一種人們無(wú)法感知的物質(zhì)——以太，它起到傳遞光和重力的作用。如果沒(méi)有以太的存在，人們就無(wú)法解釋光何以能夠通過(guò)真空傳播，也無(wú)法解釋重力何以能夠跨越虛空。

“以太說(shuō)”在18、19世紀(jì)得到了越來(lái)越多的支持，以至于幾乎所有的物理學(xué)家都接受了這一觀(guān)點(diǎn)。但是，沒(méi)有人能夠找到任何以太存在的證據(jù)。

藝術(shù)中的重力

在科學(xué)家們尚未對(duì)重力的概念得出可靠的結(jié)論之前，藝術(shù)家們卻開(kāi)始逐漸理解并表現(xiàn)重力。雕刻涉及巨大的質(zhì)量，是表現(xiàn)重力的最具代表性的藝術(shù)形式。在中世紀(jì)時(shí)期，雕刻的主要方式是浮雕，從重力角度來(lái)看，這種雕刻方式非常安全。到了文藝復(fù)興時(shí)期，雕像脫離了墻體而獨(dú)立存在。面對(duì)越來(lái)越大、越來(lái)越重的獨(dú)立雕像，雕刻師們需要憑借直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷雕像的巨大形體內(nèi)重心的關(guān)鍵位置。

在雕刻藝術(shù)中，有一點(diǎn)非常重要，就是用質(zhì)量取代空間。據(jù)說(shuō)米開(kāi)朗琪羅曾告訴一位參觀(guān)者，在開(kāi)始雕刻一件新的作品之前，他會(huì)先從石材中想象出雕像最終完成的樣子，然后將多余的石料清除掉。當(dāng)所有多余的石料都被空間所取代后，雕像便完成了。

在牛頓之前的時(shí)代，藝術(shù)作品中經(jīng)常出現(xiàn)飛翔的小天使這種形象。在伽利略開(kāi)始研究重力的本質(zhì)之后，藝術(shù)作品中這些飄逸的形象逐漸變得腳踏實(shí)地。當(dāng)萬(wàn)有引力定律在1687年被發(fā)表時(shí)，大多數(shù)繪畫(huà)作品中的人物都已穩(wěn)穩(wěn)地“站立”在畫(huà)面中。

在科學(xué)家意識(shí)到牛頓關(guān)于重力的概念存在一些不足之前，馬奈已經(jīng)開(kāi)始重新思考重力的觀(guān)念——將繪畫(huà)作品中的有質(zhì)形體穩(wěn)穩(wěn)地立于地面之上。1863年，在“落選沙龍”展覽中，現(xiàn)代藝術(shù)代表作《草地上的午餐》的旁邊還展出了馬奈另一幅“膽大包天”的作品——《穿斗牛士服裝的維多琳小姐》。這名斗牛士顯然正站在斗牛場(chǎng)上，然而觀(guān)者無(wú)法從畫(huà)面上確定她所處的具體位置。如果觀(guān)者運(yùn)用透視原理，根據(jù)遠(yuǎn)處的斗牛情景進(jìn)行判斷，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這位女斗士是站在半空中的！大多數(shù)藝術(shù)評(píng)論家對(duì)馬奈的畫(huà)面布局進(jìn)行了批評(píng)，認(rèn)為他的處理方式笨拙。事實(shí)上，馬奈是一位技巧純熟的畫(huà)家，將人物從地面抽離的安排完全是受他自身的藝術(shù)直覺(jué)所指引。

馬奈以這種獨(dú)特的手法創(chuàng)作了一系列古怪的作品，他通過(guò)展示人物不受重力定律約束的形象，暗示了普遍觀(guān)念中存在著對(duì)重力理解的缺陷。在他的作品《女人與鸚鵡》和《吹笛少年》中，人物站在材質(zhì)不明的支撐面上，而不是堅(jiān)實(shí)的地面上。而在《福利·貝熱爾的吧臺(tái)》和《歌劇院的化裝舞會(huì)》中，馬奈惡作劇般地在畫(huà)面中加入了沒(méi)有上半身的人體，只有懸浮著的兩條腿。其中一幅畫(huà)中，半身人看起來(lái)像是在雜技秋千上，而在另一幅畫(huà)中則完全沒(méi)有任何支撐物。馬奈以極其精妙的方式違背了藝術(shù)家們自文藝復(fù)興時(shí)期以來(lái)一直遵守的有關(guān)表現(xiàn)重力的傳統(tǒng)。

與馬奈同時(shí)期的莫奈創(chuàng)造了一些表現(xiàn)質(zhì)量、密度和堅(jiān)實(shí)感的新方式。莫奈的印象派繪畫(huà)風(fēng)格有一個(gè)普遍的特點(diǎn)，即畫(huà)中物體與其周?chē)臻g之間沒(méi)有明顯的分界。莫奈使物體的邊界逐漸融入周?chē)目臻g之中，從而產(chǎn)生物體質(zhì)量減少的視覺(jué)效果。在莫奈的作品中，“亮”也意味著“輕”。在他的作品中，色彩艷麗的區(qū)域常常會(huì)有一種失去重力的飄浮感。

莫奈在法國(guó)擁有一座小花園。從1899年開(kāi)始，他以小花園里的一座小橋作為繪畫(huà)題材，反復(fù)畫(huà)了20年。從畫(huà)作中，我們無(wú)法確定這座橋的落腳點(diǎn)，因?yàn)槟螞](méi)有描繪橋樁、橋基，觀(guān)者只能看到橋體的一部分，它就像懸浮在空中一般。畫(huà)到后來(lái)，這座橋竟然與周?chē)髁恋目臻g融合在一起，產(chǎn)生了失重的感覺(jué)。

如果說(shuō)馬奈和莫奈重新提出了重力的問(wèn)題，那么真正深入探討這個(gè)問(wèn)題的藝術(shù)家應(yīng)該是塞尚。他給年輕畫(huà)家的忠告是“畫(huà)你所看到的內(nèi)容，但不是你所看到的物體”。塞尚將自然界的形體簡(jiǎn)化為三種基本形狀：圓柱、圓球和圓錐。有趣的是，雖然塞尚沒(méi)有把立方體納入自己的基本形狀庫(kù)，但他在實(shí)際創(chuàng)作中卻經(jīng)常使用。對(duì)以往的西方藝術(shù)家來(lái)說(shuō)，決定一幅畫(huà)價(jià)值的是其構(gòu)圖中形成的物體層次。而對(duì)塞尚而言，他表面承認(rèn)歐幾里得的立體幾何學(xué)，其實(shí)對(duì)它充滿(mǎn)懷疑。塞尚賦予虛空以某種構(gòu)筑力，認(rèn)為它可能影響它所包容的物體。

在表現(xiàn)質(zhì)量、堅(jiān)實(shí)感和致密感方面，有什么能勝過(guò)山巒呢？然而，在塞尚的“圣維克托瓦山”系列作品中，這座山峰卻越來(lái)越非物質(zhì)化：它似乎逐漸失去了堅(jiān)硬的性質(zhì)而開(kāi)始變軟，看起來(lái)仿佛即將熔坍的樣子。塞尚將由巖石構(gòu)成的巨大山岳描繪得像是正在與周?chē)臻g發(fā)生相互作用的熔巖。與此同時(shí)，山周?chē)那闆r則正好相反，那里的空間顯得很凝重，給人一種稠粥一般的實(shí)體感。塞尚通過(guò)壓縮空間，讓它與山巒在質(zhì)量上相互反逆。在這個(gè)系列的后期作品中，空間擁有了質(zhì)量，而山峰則失去了質(zhì)量。

塞尚改變了藝術(shù)家看待空間與質(zhì)量關(guān)系的方式。他通過(guò)藝術(shù)作品告訴世人：空間不再是只供藝術(shù)家表現(xiàn)形體的空虛舞臺(tái)，空間會(huì)受到其中物體質(zhì)量的影響，而這些物體本身又會(huì)被周?chē)目臻g所影響。

為了更好地理解馬奈、莫奈和塞尚在表現(xiàn)重力方面的創(chuàng)新之作，我們需要回溯到20世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)生巨大變革的時(shí)期。在19世紀(jì)末，這三位畫(huà)家打響了質(zhì)疑空間與質(zhì)量關(guān)系的第一槍?zhuān)搅?0世紀(jì)初，就輪到愛(ài)因斯坦來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題了。

（本刊編輯部摘自《藝術(shù)與物理學(xué)——時(shí)空與光的藝術(shù)觀(guān)與物理觀(guān)》，吉林人民出版社，內(nèi)容有刪減）