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"科学浮世绘"专栏解释科学和艺术的共性与交融

“明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年？”这是苏东坡脍炙人口的中秋赏月诗。是夜，一轮明月悬挂在蓝色的天穹，银色的月光映现了周围的云层，给人一种浩瀚渺茫之感。仔细观赏明月，但见洁白的月亮却不完美，内部有阴影浮动让人浮想联翩。难道是月中嫦娥在舒广袖？吴刚捧出了桂花酒……这是为什么呢？

原来当银色的月亮出现在蓝色的天幕上时，形成了两个不同亮度的区域。科学家告诉我们：“在两块相邻的、亮度均匀的明、暗区的边界上，在明区会出现一条特别明亮的亮线，在暗区会出现一条特别深的暗线，这二条线称之为马赫带。”对于中秋之月来说，马赫带就是二个圆环。外圈的暗环把月亮从天幕中凸显出来，内圈的亮环使月亮内部稍显暗淡，看起来有点影影绰绰。正是这一片模糊的阴影，给观赏者带来了无限的联想。所以古今中外对月当歌的绝妙好辞真的是屡见不鲜。

有意思的是，不仅赏月就是观赏月亮的画作，我们也会感觉到这两个圆环的存在。所以在探索和表达朦胧意境的名画里，月亮成了不可或缺的衬托（如19世纪英国的“月光系列”），图1就是一个很好的例子。

《嘉年华晚会》是法国后印象派画家亨利·卢梭的作品。这位自学成才、没有受过正规美术教育的卢梭，作品笔法拙朴，充满天真、梦幻的情趣，对现代画家产生了很大的影响。《嘉年华晚会》展现了夜深人静时分、热闹的晚会已经结束，夫妇俩一面走、一面还在交谈，沉浸在愉快的回忆中。请观众注意画中的月亮，可以观察到在月亮和夜空交界的地方有二条清晰的马赫带线（亮线和喑线）。整幅画洋溢着一种神秘、旷远和宁静的气氛。

但是，如果用亮度计对马赫带（如灯光下的人影轮廓）进行测量，这两条线是测不到的，因为它是观察者一种主观的、知觉到的心理现象，原来生物的视觉是它的视觉细胞的感受野受到光的刺激兴奋产生的。感受野可以分成中心和边缘二部分，落在中心区域的光让中心点兴奋产生视觉，落在边缘区域的光则对中心点的兴奋起到了抑制（或者增强）作用。所以，当月亮边缘的光进入观众的感受野（感受野的中心点还受到蓝色光刺激）时，一侧外围受到了月光的影响，对中心点的兴奋（对蓝色光）产生抑制，于是在月亮的边缘外侧产生一条暗线，另一条亮线出现也是一样的道理。

这种现象就称侧抑制现象，是由德国生理学家、物理学家马赫发现的，并且由神经生物学家Hartline通过实验证明了这种现象的存在，他也因此获得1967年度诺贝尔生物、医学奖。

用通俗的话来说，“马赫带实际上是视觉信息最丰富的地方”。正因为这样，所以在我国古代传统的绘画里特别强调线条的应用。在人（物）的轮廓上都用线条勾勒，使之形象清晰。由于这些技法符合人的视觉感受，所以，线描技法在我国源远流长，深受历代观赏者的喜爱。这些内容笔者在以前的文章里已经说过不再重复。

许多年来，在西方的经典绘画中，一般都采用明暗渐进的方法，注意光、影的运用，对人（物）的轮廓线并不关注。一直到18世纪中叶，日本绘画通过海上贸易和巴黎国际博览会等途径流传到欧洲，让当时的巴黎画家大为震惊。

印象派、后印象派的诸位大师就纷纷仿效兴起了一股热潮，如丰子恺说的西方画家的东洋画风热。莫奈、马内、梵高和塞尚等，都认真临摹了日本浮世绘作品。下图是梵高的作品《唐老爹》，画中可以看到梵高使用线条勾勒的技法。请注意背景中的几幅画，显然是日本画风格的仕女图，可见，当时的巴黎画家对日本画的推崇。

梵高的《唐老爹》

但是，恕我直言，他们的线条画得不咋样，梵高的线条很粗糙；毕加索的线条软绵绵。与我国古代的线条，有的阿娜多姿、有的铿锵有力相比较，不在一个层次。

当然，他们中也有自己的探索的，那就是塞尚。他认为西方绘画对线条的处理十分粗糙。原因有二：一方面技不如人，另外与色彩和画法有关。所以塞尚自创了一种新的水彩画技法：用包含充分水分的色彩涂抹了大片的色块，再用吸水纸把水分逐步吸收，这样便留下色块的边缘，形成了一个轮廓，下图就是一个很好的例子。塞尚对自己的技术探索从不示人，于是赢得一些同行心里痒痒。高更曾经写信给毕沙罗说要他去打探塞尚的创新，有消息就立马赶到巴黎来告诉他。

塞尚的《自画像》

赫曼方格是另一种视觉细胞受抑制作用而产生的视觉错觉（下图）。这是1870年由德国科学家You ludimar Harmann发现的，当读者离开一段距离观看下图，大多数人都会在图像的十字交叉路口，看到一些灰色原点。然而，如果你直接盯着圆点看，灰色的圆点就立刻消失了，因为它完全是一个错觉。了解了视觉细胞的侧抑制就很容易理解这种现象。

赫曼方格

白色的栏杆受到两侧黑色色块的包围，在栏杆两个交叉点之间的中央部分只有邻近的二块白色，而交叉口周围就有四块白色区域，显然交叉口周围的白色区域抑制了中心区域对白色的加工，所以只能够呈现为模糊的灰色原点。

匈牙利画家瓦萨雷里从20世纪40年代起，便开始研究蒙德里安、康定斯基的作品和理论，并对色彩理论、知觉和幻觉的发展历史进行了思考。他把视觉科学原理应用于艺术创作之中，他首创的光效应艺术让观众耳目一新。其作品在形式上，达到的是"流动"的视觉效果，在内涵上，表现出的则是一种“韵律”的意境。《紫色与绿色的抽象变化组合》是他作品。注视画作，可以感觉到画的某些部分的跳跃或色彩变化，其原因与赫曼方格如出一辙。

只要留意，可以看到我们的周围存在着形形色色的线条。只有少数线条是因为颜色与背景不一致而产生的，如在白纸上画一条黑色的线。更多的线条是由于表面凹凸不平，形成了两个不同亮度的表面，于是产生了边界线。所以，我们日常生活中司空见惯的边界线就是科学里说的马赫带。例如建筑物上的花纹多姿多彩，就是因为表面的浮雕凹凸不平。著名的宋代瓷器汝窑，釉面上的花纹也是这样形成，它不同于彩绘瓷器，工艺复杂，价钱也比较高（下图）。

定窑金丝包边白釉刻花龙纹碗。我国宋代定窑瓷盘，釉面上绘了精美的花鸟图案。由于图案的线条稍有凸起，所以形成了在交界处存在两种不同强度的反射光面，让观众看到了图案的线纹。

穿着西装革履的男士，裤管会有二条笔挺的裤缝，这裤缝就是马赫带。因为熨烫后裤腿形成了两个平面，裤缝是二个平面的交界。

了解了视错觉和马赫带，笔者深深地感觉造物主的伟大，因为这些视错觉的产生缘于生物进化的“适者生存”的原因。生物的视觉只能够对快速变化的视觉信息给与足够的关注，忽略那些不变、渐变的视觉信息（边界线就是光、色剧变的区域）才能够更好适应环境，获得生存的机会。

所以我们看到的世界是一个经过视觉神经加工处理的世界，由于马赫带现象（包括其他视错觉），这才让我们看到的世界，并不一定真实，但是肯定比原本的世界还要清晰。

注：本文原发表于《科学画报》，经作者授权转发。

制版编辑 | Morgan