李约瑟难题的另类解答：中西绘画的不同风格何以影响科学的命运 | 艺海拾真
许多世纪以来，在受写实绘画影响的西方自然哲学家和科学家的推动下，西方学术界形成了一种图文并重、互相印证的研究传统。这里所说的图，既包括自然科学中的几何图形和函数图线，也包括绘画中的写生、速写和构思草图，甚至写实艺术作品。总之，重视图像的分折，对西方近代科学的萌生起到了重要作用。我国古代自宋以后推崇写意画风，使绘画与科学技术、农牧生产分离，大大削弱了传播科学知识的功能。这也为近代科学只能通过 “西学东渐” 移植到中国，而不能在中国传统文化的氛围中自然萌发提供了一个注脚。
近代科学何以崛起于西方，而不是中国? 这个由著名科技史家李约瑟（Joseph Needham）博士提出的问题，曾在我国的科学界和学术界引起广泛的兴趣和讨论。当然这种现象的出现原因是多方面的。在本文中笔者提出一种新的观点：在这纷繁复杂的诸多原因中，有一种人们关注不多，然而确实存在，且又起过相当作用的原因，即中西绘画所崇尚的不同绘画风格（西画注重写实；中国画讲究笔墨，崇尚写意)对自然科学的形成和发展分别起到了促进和阻碍作用。尽管这种观点还有待于得到更多史实的佐证，但“大胆假设 ,小心求证”是史类研究的常用做法，故笔者先将自己的一点想法说出来 ,以期能得到诸位方家的指教。
研究图像的几何学
是古代西方科学的核心
作为近代科学先驱的古希腊文明，起源于巴比伦的天文学和古埃及的几何学。这两门学科从开始形成时起就把图像放在了十分显著的地位。在公元前一千多年的巴比伦泥板上,可以看到当时的人们用图画和文字相互印证的方式记录了“星图”、 “观天图”和正方形的对角线长为边长的根号2倍等（图1）。
图1，巴比伦泥板上几何图，显示正方形的对角线长为边长的根号2倍。
在尼罗河流域的古埃及人，由于河水定期泛滥，淹没了土地的界碑，由丈量土地而发展起来的几何学当然更离不开对图的研究。古希腊先哲泰勒斯（Thales，约前624年～约前546年）在学习和继承古埃及和巴比伦的文化时，不仅保留了他们图文并重的传统，并且有了更多的发展。
而后，在延续了500多年灿烂辉煌的古希腊文明中，正如丹皮尔著的《科学史》上所说：“希腊精神的最成功产物就是几何学这门演绎科学”[1]，“对作图的重视是希腊几何学的一大特色，一个图形必须构造出来，否则不能成为几何研究的对象。”[2] 根据现存的资料考察古希腊科学家的工作不难发现，通过观察测量，绘出空间位置关系图像，借助图像进行演绎推理（即常说的逻辑推理)，得出结论是他们思考和研究问题时最常用的方式。这种方式的形成除了因为天文学、几何学等学科本身的特点之外 ,显然还受到了古希腊崇尚写实、所谓“真即是美” 的造型艺术风格的影响。事实上天文学、几何学等学科在古希腊逐渐形成和发展起来的时候，古代西方崇尚写实的美术创作已经经历了一千多年的历史，并在公元前 5～4 世纪达到了颠峰时代。从今天我们还可以看到的古希腊雕塑家菲荻亚斯（前480-前430年）的作品（复制品）中可知，他们那时已经娴熟掌握了人体的结构和艺术表现技巧。他们的观察能力、造型和写实水准已经到了惟妙惟肖的程度。作为造型艺术的欣赏者主体——广大的贵族、哲学家、科学家和宗教人士等显然是接受了这种风格，并加以欣赏。哲学家苏格拉底一次对一位雕刻家说：“雕刻要吸引观众，就得把活人的形象吸引到作品中去，并且通过形式表示心理活动。”[3] 亚里士多德（前384～前322）则希望青年人多欣赏绘画 ,以其提高自己的道德感。[3] 写实的绘画和雕塑作品影响了古希腊学者的求知习惯和审美倾向。绘画成为学者们最关注的对象和最热门的话题，手执作图工具——规尺的人物形象则成为科学家的典型造型。
图2，古希腊雕塑家菲荻亚斯《雅典娜女神》
图3，手执作图工具的古代数学家（13世纪作品）
古希腊学者对图的重视还可以从以下几个方面得到佐证 :
(1) 古希腊科学最杰出的三位代表人物欧几里德（约前330～约前275）、阿基米德（前287年 ~ 前212年）和托勒密（90年 ~ 168年）（他们的成果代表了古希腊科学的三个高峰）都是精通几何学，并擅长用作图来思考的科学家。欧几里德是几何学的集大成者；阿基米德对几何学的兴趣甚于力学，并认为发现圆柱体容积和它的内接球的容积之比是平生最大的成就；托勒密“发展了三角学，一心要把它的工作建立在算术和几何学的无可争论的方法之上”[4]。
(2) 古希腊科学家借助图像取得重要的研究成果的实例不胜枚举，如：阿利斯塔克（前315年 ~ 前230年）通过几何学的原理研究月食现象，得出了太阳直径与地球直径之比为7:1。又如埃拉托色尼（前275 ~ 前193）通过估算处于同一子午线上的两座城希恩和麦罗的纬度和距离，算出了地球的直径等等。
(3) 在流传不多的古希腊科学家的故事中，也有不少关于图的传说。如苏格拉底与一位陌路人利用图形来讨论“全体大于部分”的命题；古希腊几何三大难题：化圆为方、 三等分角和倍立方体更是必须借助图形来思考和分析的问题。当然，最脍炙人口的故事是阿基米德在罗马士兵冲进来的时候，还在潜心研究沙堆上的几何图形，并说“不要踩坏我那个圆”。
图4，罗马士兵冲进来时，阿基米德还在潜心研究沙盘上的几何图形。（古代镶嵌画）
图像是近代科学
继承古希腊文明的切入口
从15 世纪下半叶开始的100多年是文艺复兴时期，近代科学也在这段时期中产生。在这一场伟大的历史性变革中，图像作为一种叙事方式起到了举足轻重的作用。可以这样说，正是西方人习惯于用图文对照、相互印证的方式来思考和解释问题，才使得近代科学在西方的萌生如瓜熟蒂落、水到渠成一般的顺利。我们试从以下几个方面来说明图像在近代科学萌生过程中所起的作用。
吸引15 世纪欧洲人眼球的是古希腊手抄本插图，恩格斯在《自然辩证法》导论中说：“这是从15 世纪下半叶开始的时代……拜占庭灭亡时抢救出来的手抄本、罗马废墟中发掘出来的古代雕像，在惊讶的西方面前展示了一个新世界——希腊的古代。中世纪的幽灵消失了，意大利出现了前所未见的艺术繁荣。”[5] 从这段经典的文字中我们要问，在这些被抢救出来的手抄本里记了些什么，使15世纪的意大利人惊讶不已呢？答案虽然是猜测的，但可以肯定是“图”,因为在手抄本里只有插图才能与雕塑一样对人的视觉构成巨大的冲击，给人的思想造成震撼。它们是欧几里德的《几何原本》、阿波罗尼奥斯（约前262年~前190年）的《圆锥曲线》、阿基米德的《螺旋线》和《论球和圆柱》、托勒密的地心体系 (即本轮、均轮系统) 等等。书中绘制相当准确、匀称的几何图形和其他精美的装饰图画与严密的逻辑推理、公式一起构成了一种睿智大气、无与伦比的美，令15、16 世纪的欧洲人为之倾倒。图5所示的是古希腊药物学家Discorides所著的《植物学》，书中记录了几百种植物和它们的药用特性，后来被阿拉伯学者广泛应用。
图5，插图丰富而吸引人眼球的古希腊科学著作《植物学》
16 世纪欧洲文艺复兴的主要目的是破除在漫长的中世纪逐渐形成的束缚着人们头脑和思想，以基督教等宗教和经院哲学为代表的精神枷锁。直观、形象而充满激情的人体绘画对教会所宣扬的禁欲主义以最猛烈的冲击,所以文艺复兴的发端是以绘画为突破口的。
大画家兼科学家达·芬奇（1452年 ~ 1519年）是其中最杰出的代表人物。在他的身上我们可以看到科学和绘画是融为一体的。这不仅是他为了提高绘画技巧,认真地研究了数学、比例和透视，把几何学的原理引进到绘画技巧之中，甚至亲自解剖多具尸体进行写生，更主要的是他在思考和分析问题时,总要先构思草图,然后再借助图像进行研究。他的传记说他：“在文图并用的情况下，他将优先使用图画。图画不用来表达文章，而文字的功能只是解释图画。”[6] 他所做的每件事情都有详细的文字和图绘记录，积累下的成千上万页笔记中有许多图像留存至今。
图6，达·芬奇手稿
同样，当时与达·芬奇齐名的另一位绘画大师米开朗琪罗（1475年 ~ 1564年）熟悉科学，精通解剖术，动手解剖过几十具尸体。他的学生瓦萨里还把几何学等科目引入到美术学院的教学课程之中。同时被誉为意大利文艺复兴三杰之一的拉斐尔（1483年 ~ 1520年）也显然对古代希腊的科学哲学非常熟悉，在他创作的巨幅壁画“雅典学院”中，古希腊的哲学家科学家真是群贤毕至，少长咸集。每个人在画中的位置是按他们的学术地位安排的：中心人物是柏拉图 (约前427年 ~ 前347年，向上举手者) 和亚里士多德；左边是苏格拉底（前469年 ~ 前399年）和他的同伴在一起，他数着手指在辩论；横卧在台阶上的是狄奥凯内斯；右边有天文学者托勒密、几何学者欧几里德等；石台上写字的是数学家毕达哥拉斯（约前580年～约前500年）⋯⋯受惠于写实绘画的影响，在15～16 世纪欧洲文艺复兴时期，近代科学在和艺术的紧密联系中发展着。自然与人既是科学研究的对象，也是艺术表现的对象。此时，自然科学的各门学科有的处于收集资料的萌芽状态，有的刚刚有一个雏形。
图7，拉斐尔《雅典学院》
这个时期里从事研究的人大多是各个方面都有点懂的通才。正如恩格斯所说：“在这个时代的活动家，是多才多艺学识渊博方面的巨人。”[5] 与达·芬奇一样,许多智力超群的科学家如牛顿、开普勒、伽利略、哥白尼等也是博学多才，在许多方面都展现出了才能。伽利略熟悉音律，风流倜傥，弹得一手好琴；哥白尼擅长素描；开普勒则精通占星术，如此等等。
由于写实绘画风靡其时，艺术成为上流社会的时尚，这些科学家也受此影响会画上几笔。（这一点有点像我国古代的书法，读书人都能够写几笔好字，其中的佼佼者不输书法家。）直到今天，我们还可以见到这些科学家手绘的示意图。这些画可以用形象生动、线条流畅和比例恰当来评价。科学家画的这些示意图显然给他们研究工作带来了极大的便利。
例如，哥白尼因为擅长素描（那幅广为人知的哥白尼木刻就是根据他的自画像刻印的，图8）而在思考问题的时候，头脑里会不时映现出相关的图形（即形象思维）。这种被心理学上称为“想象力”和“直观”的素质给他的研究工作带来了帮助。例如当他观察到行星在天穹上走过一条蜿蜒曲折的复杂轨迹时，头脑中映现的图形告诉他：“这不是行星本身的运动，只是地球运动的反映”。[7] 这个直觉导致了他提出了宇宙“日心说”。
图8，哥白尼的自画像
因编著《人体的构造》一书与哥白尼齐名的维萨里乌医生本人就是一位画家，《人体的构造》一书有278 幅木板插图，其中一部分是他自绘的，另一部分由他的同乡名画家卡尔塔所画（大画家提香的学生）。这些插图不仅栩栩如生，人体画还都有生动的姿态，再衬以明快的背景，与那些令人可怖的解剖书绝然不同，反映出彼时人们对生活的肯定态度和乐观主义的情绪。
图9，维萨里乌《人体的构造》
天文学家开普勒更是一位对图有特殊感觉的怪才。例如他的成名之作是将太空中六大行星与太阳之间的距离与六个正立方体的内切或外接圆的半径之比联系起来。这纯粹是一种拼图游戏，却可以反映出开普勒对各种图形的关系烂熟于心。后来，开普勒发现的行星三大定律，其中前两个定律纯粹是从几何角度(即图形) 来描述行星的运动的。
英国物理学家胡克能画得一手精美的写生画，当他用自己改进的复式显微镜来观察一块木炭时，发现了材料中前所未见的蜂巢样的“空格”结构，定名为cell(小室)，也就是现在所说的细胞。他将自己用显微镜观察到的东西，一一用笔描画下来，他的画细腻生动形象逼真，后来汇编成《显微图志》一书，成为科学史上的一部名著。
图10，胡克手绘的显微镜头里的昆虫
创立解析几何的法国数学家笛卡儿，更是一位习惯于形象思维的思想家。他喜欢睡懒觉做做白日梦，实际上是让思想自由地驰骋，思接千载、视通万里。在这种头脑和身体十分放松的条件下，平时百思不得其解的难题就会变成一幅幅简略的图像在眼前映现，给他以灵感。他提出的宇宙涡旋说和解析几何学都是在这样的情况下萌生和完成的。
图11，笛卡尔画的心脏图
图12，多才多艺的伽利略不仅弹得一手好诗琴也会画几笔，上图是伽利描绘的他从望远镜里看到的景象。
伽利略不仅自己懂艺术，还与许多艺术家成为挚友。他的名著《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》首版插图是他的好友，意大利著名版画家斯·德·贝拉（1610年~1664年）所绘，插图画得极其精致，带有一种“伦勃朗式”的优美形象。
图13是他的好友奇戈里《圣母升天图》（1612）。圣母脚下的月球并非皎洁光整的月轮，而是周边起伏不平，上面布满了陨石坑的月球——而这正是取自于他的挚友和合作者伽利略两年前（1610）年出版的书《星空的使者》中描绘的他从望远镜里看到的景象。
图13，奇戈里《圣母升天图》
位于近代科学颠峰的科学大师牛顿，他的工作更是与图结下不解之缘。1665 年发生在伦敦附近的瘟疫使牛顿避居乡里，在这二三年的与世隔绝的冥思苦想中,他完成了一生中的大部分工作。他发明的微积分主要起源于他对曲线的切线、曲线的长度、曲率、拐点以及曲边形面积等几何学问题的研究和求值。他提出的光的微粒说更是借用了完全弹性粒子模型来解释光的直射、折射、反射现象，并取得了一定的成功。
从上面的一些例子中我们可以说，以观察和实验为主要特征的近代科学，在概念的形成和理论的建立之时，对图像有相当的依赖性。除了写实的图谱能给人提供感性认识之外，抽象的图线、图示还有利于科学模型的建立，以便科学家能借助形像的模型，进行思考和探索。这一切技能技巧又与西方的写实绘画训练和熏陶有着不可分隔的联系。
图14，牛顿手绘的望远镜示意图
文艺复兴时代的过去后，自然科学逐步从经验阶段走向理论阶段，学科的分工越来越细，文理学科渐次分道扬镳，形成了两种文化分裂的局面。后来的科学家一般都不具备绘画方面的能力，绘画成了少数科学家的个人喜好（如奥地利动物行为学家，诺贝尔生理学奖获得者劳伦兹等)。当然其中也有画得相当好的，如法国微生物学家巴斯德。他从小聪明伶俐，在绘画上很有天赋，本希望自己长大后能成为艺术家，但由于父亲的反对而改学生物学。对于巴斯德的改行，人们深感庆幸，因为他创立了免疫学，发明了疫苗，为人类征服炭疽病、霍乱、狂犬病等做出了巨大的贡献。那句广为流传的名言“机遇只给有准备的头脑”就是他说的。从现在留存的巴斯德青少年时期的作品《母亲》中，可以看到他的艺术天赋。
图15，巴斯德的油画《母亲》
“重文轻图”致使
中国古代科技成果大量流失
与西方相比，我国古代自先秦开始就形成了一种重文轻图的习俗。先秦诸子、诗经、汉赋,都只有文字并无插图。据说这些书最早亦是有图的，如《论语》一书附有72弟子图，而《山海经》更有“山海经图”等等，只是后人因为图画不易保存而把它们删了。据记载，汉代刘向父子任校书令，奉命汇集秦始皇焚书坑儒之后遗散在民间的典籍时，就只收录文字不收录图像。后来这样的做法渐渐成了一种约定俗成的潜规则。究其原因主要有以下几点:
(1) 书写工具的缺陷 造纸术发明之前，我国主要用竹帛来记文字，但帛是一种珍贵的丝织品，价格昂贵，只有贵族在重大典祀时使用，或者用来绘制与国家民生息息相关的地图时才用，而绝大部分文字只能用竹简或者木简来记录，狭长的竹木简显然不宜绘制图像。
(2) 绘画风格不写实 中国古代知识分子，特别是在魏晋之后，心态发生了变化，他们放弃世俗功利目的，溺于清谈，标榜清高，绘画被文人用来寄托情怀，实现自我精神满足。诚如刘师培所说：“古人之画与儒术相辅，所绘之图，咸视其与物肖与否定工拙。后世之画，列美术之中，所绘之图，咸视其运笔若何定工拙。”[8] 于是，宋以后绘画风格写实式微，空摹泛滥。这种以笔墨技巧来评判绘画优劣的价值取向致使自宋代开始的主流绘画与工艺技术、农牧生产完全隔离。明清时期大量出版的纂图和绣像图书，也只有很少一部分是科技著述，而且插图大多粗略，因有才能的画家不屑为之。图像的缺失使研究成果付之东流，书写工具的缺陷使我国上古先秦和两汉时期众多科学技术研究成果无法得到继承和传播。即使部分著述由文字传下来,也因缺乏图示难以被人理解其中的要义,故有人把读无图之书比喻为“空谷传声”：只闻其声，不见其形。宋代学者郑樵说：“见书不见图，闻其声不见其形；见图不见书，见其人不闻其语。”又说：“索像于图，索理于书，故人也易为学，学亦易为功。”[9]
由于美术脱离了实用范畴，虽然获得了独立的品格，也许是更接近了艺术的本质和真谛，无论在内容或形式上都给画家留下了自我尽兴的表现空间，但于科学技术的传播却毫无益处。鲁迅先生说：“我们的绘画从宋以来就盛行写意，两点是眼，不知是长是圆；一画是鸟，不知是鹰是燕。竞尚高简，变成空虚。”[10] 杨振宁先生说：“中华传统绘画所追求的意境，与西方传统绘画完全不同，是‘观物取像’的像，不是照相的像；是精神的像，不是形似的像；是‘天人合一’的像，不是歌颂自然的像。”[11] 正由于此，自宋代起，能反应市井农村生活以及理工医农等知识的绘画，只见张择端的《清明上河图》等寥寥几种，而参与为雕版图书画插图的画家也只有陈洪绶有名，而且这类绘画尚不能算绘画的正宗流派。所以以观察实验为特征，以写实绘画和数学运算为重要研究手段的西方近代科学与中国传统文化难以融为一体。也是理所当然的事。
从上面的一些讨论中可知，中国的传统文化因其具有封闭的独立性和天然的排他性，特别是写意绘画的兴盛和进步促使了艺术与生产、艺术与科技的分道扬镳，所以近代西方科学技术只能通过“西学东渐”移植到我国，而不能在中国这种传统文化的土地上萌生，除了许多专家达成共识的诸多原因（如中国文化比较重视实际，不重视抽象的理论；认为技术是“奇技淫巧”而予以排斥；中国传统中无推演式的思维方式等等) 之外，绘画风格不写实也是一条不可或缺的原因。
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[5].恩格斯、马克思. 恩格斯选集. 第3卷, 北京: 4442446.
[6].马丁·伦恩(今夫译) . 达·芬奇解码 [M]. 上海:上海人民出版社,2005 :30.
[7].张瑞琨. 自然科学史(上) [ M ]. 上海: 华东师范大学出版社,1987.
[8].戴劳舒编. 刘师培学术论著[ M ]. 杭 州: 浙江人民出版社,2005 :30.
[9].郑樵. 通志略[ M ]. 上海: 上海古籍出 版社,1990.
[10]. 鲁迅. 且介亭杂文末编[ M ]. 北京: 人 民文学出版社, 1973 :13.
[11]. 杨振宁.《易经》对中华文化的影响[ J ]. 自然杂志, 2005 : (27) :123.
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