生物数学学报
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数学是一门美丽的艺术,理性与感性的灵魂碰撞

众所周知,数学在漫漫历史长河中以其独特之美傲立于群雄,在各个领域发挥着不可替代的作用。艺术则给我们带来了直观的美感,同时也间接地传达了它的内涵。艺术无处不在,数学也是。

艺术的美是与数学分不开的。研究数学的艺术价值有利于促进数学的认识与传播,有利于提升艺术的创造力和想象力,有利于培养科学的审美观和价值观。

古代哲学家、数学家普洛克拉斯断言:“哪里有数,哪里就有美。

开普勒也说:数学是这个世界之美的原型”。


英国著名数理逻辑学家罗素指出:“数学,如果正常地看它,不但拥有真理,而且也具有至高的美,正如雕塑的美,是一种冷而严肃的美。”

英国著名数学家哈代认为,不美的数学在世界上是找不到永久容身之地的。

美国数学家、控制论的创始人维纳则说:数学实质上是艺术的一种。

对数学的艺术追求已成为数学得以发展的重要原动力。

数学与艺术之间似乎找不到它们之间的必然联系,然而,数学与艺术都是美丽的,并有内在联系。因为几乎人类的一切学科领域都或多或少用到数学,艺术也不例外。其实数学既是一门科学,其本身也是一门艺术,而数学所展现的和谐美与简洁美影响了很多艺术流派。

法国著名艺术家罗丹曾说:世界中从不缺少美,而是缺少发现美的眼睛。如果我们能够用数学的眼光来观察世界,又将会是怎样的呢?


点成线,线成面,每一幅画作无疑是由点线面等数学元素构成,给人以视觉上的冲击。数学与绘画互惠共生,两者的结合为人类社会发展的方方面面作出了许多贡献。人的思维能力、摸索能力也在对两者的切磋探究中获得升华。数学与绘画谱写出的罗曼史淌过时间的长河焕然于今,数学与绘画的结合产生的价值不可估量。

在欧洲艺术创作领域公认有两次最大的创新,一次是文艺复兴,另一次是在艺术品中的重要性,向来就被一些美学家和艺术家所肯定。

古希腊著名数学家毕达哥拉斯就提出“美在和谐的观点,这其中和谐里很重要的一种数学关系,被毕达哥拉斯学派称为“最美妙的东西”,从而他们认为只要恰到好处地调整好数量比例关系,建筑、雕塑、书法甚至音乐、舞蹈等就能产生最美最和谐的艺术效果。

通过我们的视觉就能感受到一种完美。如作品米洛斯的阿芙洛底德、雅典卫城等无不蕴含丰富而又协调的数学比例关系。

最让人感到美与和谐的比例就是黄金分割比—0.618。很多让人们感到很美的东西,比如海螺,其中都有不少奥妙,它的螺纹是遵循黄金分割比例的!还有一些艺术作品,几个简单的几何体,可是却让我们为之着迷,这是因为它也运用了黄金分割等数学上的手法。


把黄金分割比应用于绘画中的例子很多,其中最有名且最先开始的可能就是著名的艺术家达芬奇了。他之所以成为一位伟大的艺术家,是因为他首先就是一位了不起的数学家。他潜心研究人体结构,他发现了隐藏在人体中的数字与比例,并将这些应用于他的艺术作品中,使得他画笔下的人物都栩栩如生,百看不腻。

《维特鲁威人》,这幅画反映出的是人体的精妙结构:人体的结构比例完全符合黄金分割比。我们每个人都是离不开黄金分割的生物。《蒙娜丽莎的微笑》中蒙娜丽莎的脸是典型的黄金分割,由此造就了其神秘莫测的千古奇韵。

不止达·芬奇,米开朗琪罗、阿尔布莱希特·丢勒等其他艺术家在设计创作时都有意识地、严格地遵循了黄金分割比。

在数学与艺术的关系中,我们可以想到毕达哥拉斯与音乐、想到达芬奇与绘画。还有美国著名学者、认知科学家侯世达(Douglas R. Hofstadter)在《哥德尔、艾舍尔、巴赫:集异璧之大成》中为我们描述的一条贯穿科学与艺术的永恒金带:从芝诺悖论到莫比乌斯带,从环食蛇到DNA的双螺旋,从螃蟹卡农到六祖慧能,从埃舍尔的版画到哥德尔不完备定理,所有一切都通过自指与递归结构这同一个母题巧夺天工般地串联起来了。


著名数学家西尔维斯特(Sylvester)曾说过:“难道不可以把音乐描述为感觉的数学,把数学描述为理智的音乐吗?”

2500年前的一天,古希腊哲学家毕达哥拉斯外出散步,经过一家铁匠铺,发现里面传出的打铁声响,要比别的铁匠铺更加协调、悦耳。他走进铺子,量了又量铁锤和铁砧的大小,发现了一个规律,音响的和谐与发声体体积的一定比例有关。