15.1 科技之美 上在线视频

同学们 欢迎来到课堂

今天我们来谈谈科技之美

邱教授好 大家好

许多人的心目中

科学与艺术是很不相干的

科学追求的是真

艺术追求的是美

一个是理性的演绎

一个是灵感的发挥 没有共通之点

这个观点真是不幸的误解

您是怎么看待科技之美的呢

诗人对于科学的美曾经有过一些描述

英国大诗人威廉·布莱克写过一首有名的诗

一粒砂里有一个世界

一朵花里有一个天堂

把无穷无尽握于手掌

永恒宁非是刹那时光

陆机的《文赋》有这样一句话

表达的意思似乎和

上面英国大诗人的类似

上面两个例子

都是诗人用诗性的语言

阐述对于宇宙结构的了解

传达出一种大美

牛顿故去以后

英国大诗人蒲柏这样表述牛顿

自然与自然规律为黑暗隐蔽

上帝说 让牛顿来

一切遂臻光明

人类从远古以来

就知道有日月星辰的运动

这些运动有很好的规则

可是在这些规则里

又有一些不规则的变化

我想 这些现象是几千年

几万年以来人类要想了解

又难以了解的

最后牛顿来了

牛顿的方程式准确地描述了很多宇宙现象

如日月循环 行星的运转

甚至星云等一切天体运动

我想 这是人类历史上非常重要

也非常美的一个新的发展

前面列举的诗句所描述的

是物理学的美

它们给了我们特别的感受

诗人对于美的描写很到位

可是仅有这些还不够

因为诗句里缺少庄严感 神圣感

以及初窥宇宙奥秘的畏惧感

邱教授 英特尔有一句话

我们知道未来是美好的

因为我们在建造它

您觉得科技在咱们的日常生活中

创造了哪些艺术美呢

我想科技的不断进步给我们带来的

不仅仅是日常生活的便利和舒适

也许更多的是一种生活的美感

就如我们此刻坐在屏幕前

和同学们进行交流

通过技术手段传递知识的美

的确 科技改变了我们的沟通方式

今天有许多设备通过其他科技进步来实现

这些科技在日常生活中非常重要

大多数人拥有PC电脑

平板电脑和智能手机

可以轻松地跨不同平台进行通信

在过去

你必须写一封信与某人沟通

这封信甚至可能需要几天才能交付

您还必须跟踪该信件

看它是否已被相应人员发送和接收

错误也并不少见

然而 今天没有这样的现象

科学和科技已经确定了这一点

如果你想与社会上的某个人交流

你所要做的就是在社交媒体上

给他们发送信息或打电话

教育方式也得到扩展

随着通信技术的发展

教学模式也在发生变化

从以往的以板书形式为主的教育形式

到多媒体的运用

将互联网络应用于教育

使单一的班级授课制

为多样化的网络授课取代

改变了传统的固定师生关系

使异地授课 网上学习成为可能

利用互联网可以十分便捷的得到

世界各地的教育资料

实现信息交流 资源共享

网络技术的发展

也使无法进入学校读书的人

获得必要知识成为可能

我对2018年的一场巴黎高级定制秀

印象非常深刻

那是一次科技之美抢镜

巴黎高定时装周

当高定时装邂逅黑科技

当天马行空的创意与工业化元素碰撞

会产生怎样的火花呢

2018年巴黎秋冬高定时装周上

我们似乎找到了一些答案

此次巴黎高定时装周

艾里斯·范·荷本巧妙的结合各种物理学

和生物学的科技材质

打造别具一格的时尚科技盛宴

奇妙的色彩融合柔美的曲线

带来满满未来感

高定界的首席科学家果然名不虚传

值得一提的是

这个系列以编织为主体

将最先进的数码设计工艺

与传统纺织技术结合

同时加入激光剪裁的羊毛

带来灵动的效果

在欧根纱的处理上

品牌同样采用激光剪裁

与聚脂薄膜和纯棉热粘衔接

赋予垂坠的质感

打造延时摄影动态效果

并利用褶皱及液体涂层方式

进行多层 多维度 多角度层叠

实现栩栩如生的动态几何分割效果

充分展现科技之美

正如Margiela品牌负责人所言

这是一个游牧的时代

大家都是互联网时代的游牧民

在数字化的海洋中游弋

因此 时尚界刮起科技旋风

也就不足为奇了

时装界与高科技的跨界

带来了新的审美品味

而在其他领域

人们也都竭尽全力

用设计 用技术 用工艺触摸未来

以新的科技之美语言

描绘美好未来

在建筑领域

现代建筑大师贝聿铭

操刀设计的卢浮宫金字塔

以玻璃及金属为主要支撑

运用独特的立体几何图形受力结构

突破支架承重限制

带来了全新的美学体验

遇见未来 让科技之美照耀现实

而在我们的生活中

科技之美的影子亦是随处可见

他们为想象插上了翅膀

成为照亮现实的真实存在

我们知道 早在人类尚未出现的时候

麦克斯韦方程式以及刚才所讲的

那些方程式就已经支配着宇宙间的一切

所以这些最终极的美与人类没有关系

我想 庄子所讲的

天地有大美而不言 也包含类似的意思

古代的思想家把美与和谐划上等号

希腊古典时代的大哲学家们认为

美在于和谐 美应当是完美的

自然是美的 自然的规律也是美的

所以亚里斯多德说

完美的天上物质构成的天体运动轨道

必定是完美的曲线

而最完美的曲线 就是圆

所以所有的天体都是以圆轨道运行的

哲学家毕达哥拉斯

对比例和数字情有独钟的他

进一步认为 整个宇宙就是一种和谐

就是一种数

在数字之间有着能够产生和谐关系的比例

据说他发现了黄金分割比例

今天 在长 宽 高三个方面的尺寸遵循

这种比例建成的希腊神庙

还对现代人的心灵产生

巨大的肃穆感和美的战栗

千百年来 这些观点深刻地

影响了一代又一代的人

包括现代科学的两位奠基人

波兰天文学家哥白尼

和德国天文学家开普勒

和谐之美和谐就是多样性的统一

是一个事物中各部分各因素的协调一致

反映出一种和谐的结构

从大到宇宙小到原子

都能反映结构的和谐性

太阳和九大行星及它们的诸多卫星

构成了和谐的太阳系

宇宙中许许多多的恒星系

又处于一种和谐的状态之中

原子核与外围各层电子

构成了和谐的原子结构

这种和谐无不给人以愉悦的美感

日本一位诺贝尔化学奖得主在

谈到分子的立体结构时说

分子结构之美毫不逊色于亭亭玉立的少女

在人类社会中

真善美是和谐的

假恶丑是不和谐的

人类社会每前进一步都是

朝着人类的和谐前进了一步

人们在感受到和谐时才产生愉悦感

艺术作品中普遍反映着和谐性

美术是色彩的和谐 音乐是声音的和谐

这些有节奏 有韵律的和谐

能给人以美感

宇宙在150亿年间一直建立

并完善着自己的和谐性

科学能使人们从整体上

把握客观世界的和谐性

在自然界中

许多现象人们可以直接感受到

也有许多现象人们不能直接感受到

在视觉上你感觉不到宇宙在膨胀

感觉不到基本粒子夸克的存在

感觉不到光速

你看不到紫外线 看不到DNA

看不到肉内的骨骼 你听不到超声波

听不到地震波 听不到脉搏跳动声

自然界中的现象 你只能感受到一个局部

科学技术可以扩展人类的感觉视野

使人们能感受到更加奇妙的物质世界

人们得以在更深更广范围内

去审视客观世界的和谐

这就是科学带来的快感之一

规律之美科学研究表明

世界万物皆有规律可循

科学家正是致力于

提示客观事物的规律性

对于繁杂事物和困难问题寻求简单的解

数学正是在各种

抽象的数学概念之间思索

寻找它们之间的内在联系和规律

把数学研究成果用于实际问题

而能取得惊人的成功

正是因为它们反映了实际事物的规律性

艺术表现的是具有鲜明形象的个体

比如喷薄欲出的红日

十五的月亮 莫奈笔下的向日葵

而科学家则力求

从整体上去把握圆的半径

与圆周关系

很多自然现象可以用简洁的公式来表达

在一个简单不过的公式里蕴含着

许多自然界的奇妙景象

这就是科学的规律之美

还可以举一个打鸡蛋的例子

说明事物自有规律在

很多人都经历过打鸡蛋时把蛋壳带入碗内

能不能在打鸡蛋时不产生碎片呢

为了寻找这 完美一击

英国的科学家进行了专门研究

发现 完美一击 受多种因素制约

包括蛋壳的分层硬度和厚度

工具形状 击打强度 击打速度

测量了每次击打时蛋壳上的应力分布

和应力变化

从而找到了打击的最佳方案

当然

打鸡蛋时即使没有完美的一击也不要紧

而在工程爆破中它却是至关重要的

匀称之美能给人带来美感

自然界存在着许许多多的匀称事物

沿着一支树枝的枝头往下看

树叶呈螺旋状从树枝滋长出来

排列有序 树叶间旋转的角度很匀称

符合一个对数螺旋线公式

海螺的外形也令人喜爱

有些海螺的壳也呈对数螺线性质

对称也是美的一种重要形式

建筑上很讲究对称

我国的对联也充分体现了对称美

对称是匀称性之特例

特例是数学上很常用的一个概念

所谓均衡 就是力的对称

西洋画的画面布局

讲究均衡

要求画面的两部分之间等量

但不等形

分形美在自然界有许多不规则结构和图形

比如起伏的山脉 弯曲的海岸

多变的云朵 飘动的旗子等等

这些图形不但没有规律

而且是随时在变

这些以往认为科学解决不了的难题

被最近二十几年间发展起来的

分形几何拿下了

分形几何为自然界存在的

复杂形状及非正规现象

提供了一种数学描述方法

利用线条与色彩展示的描述结果非常迷人

分形几何起源于 海岸线问题

一个国家的海岸线有多长

如果查查地理书似乎答案就找到了

其实问题并不这么简单

如果你用1米长的尺子去丈量海岸线

得到一个长度

如再用1尺长的尺子去丈量

那么长度就会增加了不少

因为用1米尺量时 把一些小弯忽略掉了

假若再用更短的尺子去量

长度还会增加

就是说在不同的尺度上

海岸线虽然大的形状相似

但细节总有些变化

这种变化正是反映了

自然界存在的实际状况

再比如雪花是六棱形的结晶体

而在不同尺度上雪花的形状也略有不同

任何两个人的DNA鉴定结果

也不会是百分百的相同

分形几何图变化无穷正

反映了大自然的奥妙

令世人惊叹科学之分形美

而在20多年前

美学家尚对这种美无从知晓

理性之美科学提示的世界

是一个理性的世界

科学家惯于对客观事物做理性的思考

通过概念 定理和逻辑论证

寻找事物的规律和

彼此之间的内在联系

从而对世界的质与量的关系

达到精确的把握

科学的理性美就体现在理论探索之中

科学的理性美还在于

科学理论能架构成

一个完整的理论体系

每个理论都能找到它所在的位置

在牛顿之前 伽利略发现了自由落体定律

后来牛顿发现了万有引力定律

把伽利略的定律包括在其中

后来爱因斯坦发现了相对论

又把牛顿力学作为一种

宏观低速状态下的特例包括在其中

这些理论的建立

使人们惊喜地发现

宇宙竟是如此简洁有序

科学的理性美也在于

科学理论具有科学预见性

一个正确的理论不但能解释已经存在的事实

而且能预见未知的现象

爱因斯坦提出相对论时

就预见了光线在太阳附近会

由于巨大引力作用而发生弯曲

后来果然被天文学家的观测所证实

但是艺术多不显现准确的预见性

艺术家在创作时也极力调动想像力

而艺术想像可以一泻千里

无拘无束的尽情发挥

创新之美的科学美的再一个要点是

关于科学思维方面的

主要体现在创新上

科学探索的过程就是创新的过程

科学家把这个过程视为美的享受

看看科学家在科学发明中

他的思想在什么地方产生

又在什么地方及由于什么原因而转换

有助于我们对科学创新美的理解

科学思维过程是

一个很有趣的话题

也是一个能给人愉悦的过程

平面几何中的勾股弦定理

是由中国的先哲最早发现的

希腊的欧几里得则是证明该定理的第一人

此后 世界上很多地方的数学家

用不同的方法独立证明过这个定理

他们不以已有的证明为满足

而是独辟蹊径另寻证明的途径

这说明了人们对于创新的炽烈兴趣

以及伴随着创新而获得的快感

世界上至今已有四百多种证明方法

以至于大家把能够证明勾股弦定理看作

是人类智能发展到一定程度的标志

华罗庚曾经有一个戏说

宇宙通讯可以把勾股弦图形传到太空

如果那里有生命并且智力达到了一定程度

那就能把证明的信息传回来

宇宙的浩瀚吸引人类一次次的探索

科技的涌动

推动文明一次次的进步

当人类文明的进展每每陷入瓶颈

当社会和经济的发展

每每陷入僵局

新科技的出现

总会让人类找到下一个文明的出口

是的

刀耕火种拉开了

脆弱的人类文明的序章

让人类从食物链中脱颖而出

逐渐走上食物链的顶端

蒸汽电气推动人类文明

走向自动化时代

它解放的不仅仅是生产力

更解放人类对世界的认知

信息时代的来临

让人类文明的进步达到了空前的速度

价值在信息的传递间

无限繁衍

未来的世界总是给人们带来惊喜

正如科幻电影对世界的憧憬一般

无数科幻电影对未来的幻想

都是通过一个个关键技术的突破实现的

毋庸置疑

科技的力量是如此强大

正如未来学家雷:库日韦尔所说的

任何技术一旦成为信息技术

其发展就会遵循一条指数曲线

所以我们正目睹一些技术呈指数级的增长

比如传感器 网络 人工智能和机器人技术

这些技术的融合

正在使令人惊叹的事情成为可能

好的 今天的课就上到这里

感谢大家的收看

我们下次见