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隐藏在毕加索、达利油画中的秘密
2017-02-03 07:50:12 来源: 新华网
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  (本文摘自《弯曲的旅行》,[美]丽莎·兰道尔 著,浙江人民出版社2016年10月版)

  在位于西班牙的阿尔塔米拉洞窟的岩壁上,绘制的野牛岩画是我们已知的最早的绘画,这幅画创作于公元前15000年-12000年之间。相比于雕刻艺术,绘画艺术对史前人类的要求更高。虽然我们单只眼睛看到的是二维画面,但我们的两只眼睛协同合作时,在大脑中将形成三维的立体结构。这要求创作这幅画像的史前人类,把看到立体的东西转变为平面的。通过绘画,人类意识到三维空间和二维平面的区别,他们以合理的方式把三维事物投影到二维上。

  在绘画艺术的探索中,早期的艺术家们对维度也有了更清晰的理解,他们能熟练地运用0维的点、1维的线和2维的面,在画卷上挥洒他们天马行空的想象。但这门投影的艺术忽略了原来三维物体的信息,所以,随着绘画技艺和数学几何的逐步发展,人们有时会加入一些信息,以帮助我们重获部分丢失的东西。这些附加信息可以是艺术们创作油画或全息图中的阴影、颜色,也可以是地理学家绘制地形图中表示高度的数字。

  最早应用透视和阴影来形成第三维度的幻觉的是文艺复兴时期的西方画家,他们让观者逆转这个步骤,重建本来的三维景象或物体。即使并非所有的三维信息都存在,因为我们适应了这种技法,仍然知道该怎样去解读图像。

  与这一方法对立的是20世纪立体派所使用的方法,在毕加索创作的《朵拉·玛尔的肖像》中,他同时呈现多个投影,每个投影展现一个不同角度,以此来表现物体的三个维度。

  艺术家们甚至尝试过在二维平面上表现更多维度的物体,例如,萨尔瓦多·达利的《耶稣受难图》将十字架表现为一个打开的超立方体。超立方体在四维空间里由8个相连的立方体构成,展示了超立方体的几个投影。

  事实上,我们每天都在与高维空间打交道,只不过大多数人都不会以那种方式来考虑问题。想想看,当你做一个重要决定(如买房子)时,会考虑多少因素?你可能要考虑房子有多大,附近有没有学校,离你感兴趣的地方有多远,建筑风格是什么样的,周围是否有噪声,等等。你得将所有的愿望和要求都列出来,然后在多维的情况下作出最佳决策。

  维数就是完全确定空间一点所需要知道的量的数目。高维空间可以是抽象的,比如刚才用来描述你想要的房子特征的那个空间;也可以是具体的,比如科学家们探究的物理空间。不过,买房子时,你也可以把维数看作你在数据库里记录的条目数量,也就是值得你考虑的量的数目。

  一个更为浅显易懂的例子是将维度应用于人。如果你认定某人是一维的,那么在你脑海里有非常具体的理由:这个人只有一种兴趣。比如,山姆成天宅在家里,除了看体育节目外什么都不干,那么描述他就只需要一条信息。你甚至可以将山姆爱看体育节目的嗜好用一维图上的一点画出来。在图中,山姆就表示为水平轴上的一点,这张图表现的是山姆每周看体育节目的小时数。

  我们再深入地探讨这个概念:艾克,波士顿居民,是一个性格更为复杂的人。事实上,他是是一个每月在旺德兰输掉24美元、每周平均开快车3.3次的男孩。尽管图是画在一张二维纸上的,但三条轴却说明艾克绝对是三维的。

  当描绘大多数人时,我们通常赋予他们不止1个甚至3个特点。阿西娜是一个酷爱读书的11岁女孩,擅长数学,了解时事,还养猫头鹰做宠物。也许你想给这些也来个定位,那样的话,阿西娜就应该是一个在五维空间里的点,对应的轴有年龄、每周所看书的数量、数学平均成绩、每天读报的分钟数以及所养猫头鹰的数量。但是,要我画出这样一幅图却很困难,因为这需要一个五维空间。

  前文提到的艺术家达利,他对高维物体的探索并不只是艺术上的异想天开。基于相似的原因,当科学家们用维来探索空间,这里的“空间”是物质存在以及物理过程发生的区域,在有特定维数的空间,他们需要用特定数目的量来确定一个点的空间。

  爱因斯坦创立相对论时,认识到第四维度——时间,是与空间的其他三维密不可分的。时间也需要一个标度,于是爱因斯坦在三个空间维之上加入时间维,用四维时空的度规构造了引力。更多维度意味着,你可以在更多完全不同的方向上自由移动。一个在四维空间里的点,只需再加一条轴——但还是难以描画。不过想象它的存在并不困难,我们可以用语言和数学名词来想象它。

  而最新的弦理论提出了更多的维度:它推想有6个或7个额外维度,也就是说,我们需要有6个或7个额外坐标来定位一个点。弦理论的最新成果显示,可能还远不止这些维度。这些额外维度不像我们周围的三维空间那样延伸,而是紧缩到小得看不见。

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【纠错】 责任编辑: 王志艳
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