【編者按】

在我們的印象中，藝術與科學似乎是兩個截然不同的領域，就像兩條平行線，無法有交集。然而綜觀歷史，藝術家與科學家其實一直在彼此啟發、相互借鑒，甚至密切合作。

工業革命如何影響了透納的繪畫？歌德、濟慈、雪萊等文學家如何看待科技進步？愛因斯坦怎樣啟發了觀念藝術家？為什么說晶體學家欠壁紙設計師的錢？人工智能和算法的時代，藝術家如何保持創新？

《在美術館遇見愛因斯坦：藝術與科學的20次碰撞》中的故事對應了啟蒙運動以來藝術與科學發展的20個重要節點。本文摘自該書，澎湃新聞經理想國授權發布。

我突然意識到，相機是一種媒介。它既不是一門藝術、一項技術、一門手藝，也不是一種愛好——它是一種工具。這是一種非凡的繪圖工具。就好像我和大多數普通攝影師一樣，過去一直沉浸在一種由來已久的文化里，認為鉛筆只能用來畫點——當你意識到鉛筆還可以畫線時，你會明顯地感到自由！——大衛·霍克尼，1982年

長期以來，攝影在幾乎所有科學學科和許多藝術形式中都發揮著作用，可以說，它提供了一種只有通過照相機才能實現的客觀性和準確性。但在早期，攝影要么是富人的愛好，要么是專業人士的藝術。要從事攝影，你需要了解化學技術，擁有大量昂貴的設備和一間暗房。1900年，伊士曼柯達公司（Eastman Kodak）推出了布朗尼相機，這是第一款普通人即使沒有錢和技術也能使用的攝影設備。它的售價僅為1美元（約合現在的30美元），操作簡單，無須暗房。用戶可以用現成的膠卷拍攝快照，然后送到柯達公司沖洗。到1910年，柯達這款相機已經賣出了1000萬臺。

20世紀40年代，美國科學家、商人和寶麗來公司創始人埃德溫·赫伯特·蘭德（Edwin Herbert Land）開始挑戰伊士曼柯達公司的布朗尼相機，開發了完全不需要在暗室中沖洗的相機：他的寶麗來相機于1948年首次生產，只需幾秒鐘就能當場成像。寶麗來相機在大眾市場廣受歡迎，而且對20世紀下半葉的許多藝術家也產生了重大影響。而其中最熱衷于寶麗來相機并創造性地使用它的，莫過于英國畫家大衛·霍克尼（David Hockney）。

用相機繪畫

1982年初，巴黎蓬皮杜中心的策展人阿蘭·薩亞格（Alain Sayag）拜訪了大衛·霍克尼在洛杉磯的家。經過一番討論，薩亞格終于說服霍克尼在即將于蓬皮杜舉辦的展覽中展出他的兩萬張照片中的一部分。霍克尼的攝影集表現了他生活的方方面面：他的家人和朋友、婚禮、建筑、風景、假期和繪畫參考資料。不過，霍克尼并不認為攝影是真正的藝術媒介，他告訴薩亞格，策展人得自己挑選圖片。

霍克尼說，攝影的問題在于它無法展現時間；圖像只能從一個角度展現凝固的瞬間，因此任何照片都只值得粗略地看一眼。他說，繪畫則完全不同。一幅畫需要花費數小時才能完成，霍克尼認為，正是這種時間的投入使得畫作值得仔細端詳和研究。成品展示了藝術家在數小時的創作過程中所看到的東西——這種努力值得觀眾對作品進行深入思考。

就在薩亞格拜訪霍克尼的同一年，七十四歲的埃德溫·蘭德從寶麗來公司總裁的位置上退休了。早在20世紀40年代，寶麗來公司就開始設計和開發即時成像相機和膠片，蘭德從那時起開始了長達三十年的探索，想要更好地理解人類感知色彩的方式。1982年，當霍克尼開始更深入地思考攝影如何反映人類觀察世界的方式時，蘭德仍在追求這一愿景，而寶麗來相機正是霍克尼探索的關鍵。

霍克尼將相機本身與攝影區分開來。幾個世紀以來，藝術家們一直在使用一種名為暗箱的光學設備。使用這種設備時，場景中的光線通過一個狹窄的光圈進入黑暗的空間，并在屏幕上投射出場景的倒像。對光學感興趣的科學家和魔術師也使用同樣的裝置，但對藝術家來說，這是準確呈現場景的一種手段。他們可以將圖像投射到畫布上，然后在上面描摹，但這也需要時間。在描述意大利畫家卡納萊托（Canaletto）如何使用暗箱時，霍克尼說：“當你的視線在卡納萊托的畫作表面游走時，會發現畫作的每個區域都屬于不同的時間；它是在不同的時刻完成的。留下這些痕跡的手在時間中移動，在觀賞畫面時，你會感受到這一點，盡管你可能沒有意識到。”相比之下，一張照片的左上角和右下角所呈現的是同一個瞬間。它的確是時間的快照。

當薩亞格最終挑選出100張霍克尼的照片時，他意識到要從成千上萬張被扔進箱子的照片中找到底片有多困難，而且要花費大量時間才能將底片與照片匹配起來。于是，薩亞格和霍克尼去購買了價值1.2萬美元的寶麗來膠片，并用它拍攝了每一張選定的照片。薩亞格將帶著這些寶麗來照片去策劃展覽，而霍克尼則可以在閑暇時尋找底片。薩亞格返回巴黎時，他留下了未使用的寶麗來膠片。不久，霍克尼就拿起了他的寶麗來SX-70相機，開始了嘗試。

薩亞格關于攝影優點的那番話讓霍克尼記憶猶新，他開始用寶麗來照片重現他在倫敦創作的一幅畫，畫中描繪了他在洛杉磯的家的內部。他在房子里拍了一張又一張照片，從客廳到室外露臺，再到游泳池。幾小時后，他將這些照片拼接成一張寶麗來組合作品：《洛杉磯蒙卡姆大道，我的房子，1982年2月26日，星期五》（My House, Mont calm Avenue, Los Angeles, Friday,February26,1982）。

大衛·霍克尼等藝術家使用SX-70相機進行創作實驗，這是最流行的寶麗來相機之一。

在接下來的五個月里，霍克尼迷上了創作寶麗來拼貼畫，他常常在半夜醒來，腦海中浮現出一個新的想法或創意。他以前也制作過攝影拼貼畫，但現在，他不再從單一的有利位置拍攝一系列圖像，而是在空間中移動，從不同的視角拍攝特寫。因此，合成作品展現了各種重疊的視角——顯然，這是不同時間和空間里各種瞬間的組合。

在這幾個月里，時間、空間和比例成了霍克尼作品的關鍵元素。寶麗來相機方便移動，便于捕捉場景的不同視角以及場景中的不同物體。“最初我關注的不是空間，而是時間，”霍克尼說，“我很快意識到，沒有時間就無法感知空間。感知空間需要時間，這再次告訴我為什么一張照片的本質就是靜態的——因為沒有足夠的時間來感知它所描繪的空間。”霍克尼認為，這種用攝影創作的方式比普通照片所包含的圖像更接近人們在現實生活中的觀看方式。他將自己多次、多角度拍攝照片的方式與立體主義進行了比較。

他還注意到，寶麗來相機會對色彩產生奇怪的影響。他說，改變攝影師與拍攝對象之間的距離，“會強化色彩的效果；當你縮短與拍攝對象之間的距離時，色彩就會更加強烈”。

在《陽光下的泳池，洛杉磯，1982年4月13日》（Sun on the Pool Los Angeles April13,1982）中，霍克尼給觀眾一種同時俯視泳池和眺望泳池的感覺。看的時間越長，就越能想象霍克尼的創作過程：他在泳池邊走來走去，拍攝陰影和遠處日光浴躺椅的特寫。

比例也是一個重要因素。霍克尼在談論他創作的《莫里斯·佩恩在洛杉磯閱讀〈紐約時報〉，1982年2月28日》（Maurice Payne Reading The New York Times in Los Angeles Feb.28th1982）時說，他有意識地在比例上做了文章：“他旁邊的墻上貼著一張花朵海報，我覺得人們會因為鮮艷的花朵而看兩遍海報，所以我拍了它兩遍，把它放大。我試圖按照我看東西的方式，呈現我隨著時間變化看到了什么。”人越接近一個物品，就越難真正看清。

霍克尼將這種工作方式形容為“用相機繪畫”。整個過程耗時數小時，需要他像繪畫一樣作出決定。他必須考慮構圖、色彩和比例，并在進行過程中不斷修正。他會把照片鋪開，將它們排列成一個構圖，然后回到拍攝對象那里拍更多照片。這項技術就像畫筆一樣成了一種工具。霍克尼將寶麗來拼貼畫視為一種研究，測試了不同的操作方式。他在寶麗來拼貼畫領域進行了為期五個月的探索，這對他之后創作的拼貼畫和繪畫產生了直接的影響。

捕捉瞬間

奇妙的是，霍克尼的工作方式與埃德溫·蘭德用來研究色彩視覺的實驗方法如出一轍，蘭德在這個研究方向上癡迷地工作了幾十年。

蘭德年輕時酷愛閱讀，對萬花筒和立體鏡等科學玩具情有獨鐘。1926年，他前往哈佛大學攻讀化學，但很快就幻想破滅了。之后，他前往紐約，并在那里開始嘗試制作一種名為“偏光片”（polaroid）的薄膜，這種薄膜可以過濾光線并使其發生偏振（只傳輸在特定平面上振動的光波）。現在，這種材料被廣泛應用于各種產品中，包括太陽鏡、袖珍計算器、3D眼鏡和柯達相機。1929年，他申請了第一項偏光片專利，并于同年回到哈佛大學，學校給了他一個小型實驗室供他進行研究。但在1932年，他再次退學，創辦了自己的實驗室，并于1937年成立了寶麗來公司。

驅使蘭德展開研究的是對科學的好奇心，但他也相信科學探索應該產生實用的設備和技術。1944年，他開始嘗試即顯攝影。四年后，公司在波士頓發售了第一臺采用即顯膠片的相機——95型相機。這款相機在幾分鐘內就銷售一空。從相機中取出膠片60秒后，將膠片上的底片層撕下，一張棕褐色調的照片就形成了。相當于蘭德將整個暗室裝進了一個手持設備中。

霍克尼的寶麗來合成作品深受畢加索作品和立體主義思想的影響。

蘭德的公司缺乏營銷資源，因此他們一個城市接一個城市地演示，通過口口相傳銷售相機和膠片。他們首先在佛羅里達等熱門度假地推廣這項新技術，強調一回到家就可以向朋友展示度假照片的優點。很快，公司的規模就大到可以支付電視廣告費了，而60秒的成像時間正好適合電視廣告。

1956年新年前夕，公司售出了第100萬臺相機。戰爭結束后，人們的消費熱情高漲，正是銷售這種平價奢侈品的理想時機。每個人都想擁有漂亮的房子、速度快的汽車、冰箱和電視。他們還希望用影像記錄下他們的珍貴時光，而寶麗來相機可以比其他任何產品都更快地實現這一點，而且圖像質量也不相上下。

但這些圖像仍然是黑白的，這在彩色電影時代越發成了一個缺憾。然而，制作即顯彩色膠片是一項巨大的技術挑戰。蘭德在20世紀40年代開始嘗試這項技術。1953年，負責該項目的科學家霍華德·羅杰斯（Howard Rogers）取得了重大突破，他發現了將彩色染料和化學顯影劑結合在一個分子中的辦法。“波拉彩色膠片”最終于1963年上市。

蘭德會去尋找那些重視創造力和藝術感受力的人作為他的同事。他說：“發明即顯攝影本質上是為了審美——為眾多對周圍世界有藝術興趣的人提供一種新的表達媒介。”他相信，藝術探索將以科學和技術研究人員想不到的方式開發產品。寶麗來公司的許多員工和蘭德本人一樣，都沒有接受過高學歷的科學培訓或教育，這顯然有其不利之處，但也意味著實驗室里充滿了創新思維。

寶麗來即顯膠片讓霍克尼能夠實時調整構圖，像玩拼圖游戲一樣將照片拼接起來，并在必要時重新拍攝。

蘭德意識到，與專業攝影師合作不僅能進一步推動技術發展，還有助于市場營銷。1948年，他聘請風景攝影師安塞爾·亞當斯（Ansel Adams）擔任顧問，對其團隊開發的相機和膠片進行測試和分析。亞當斯在寶麗來公司工作期間，可能測試過寶麗來的每一種相機型號和膠片類型。幾十年后，他甚至編寫了一本手冊：《寶麗來景觀攝影》（Polaroid Land Photography，1981）。這次合作為后來的其他合作提供了先例，藝術家們可以免費獲得寶麗來的產品，而需要提供一些攝影作品作為交換。最終，公司積累了數百位藝術家的作品，其中包括查克·克洛斯（Chuck Close）和安迪·沃霍爾（Andy Warhol）。

感知色彩

研發即顯彩色膠片的挑戰，讓蘭德對色彩和視覺展開了更廣泛的研究。這就需要對色彩的產生和感知進行實驗，其中一項實驗促使他開始了長達三十年的探索之旅，其成果最終影響了當代色彩理論。

1955年，蘭德通過兩臺投影儀投射出了一幅黑白圖像，其中一臺裝有綠色濾光片，另一臺裝有紅色濾光片。當兩幅圖像疊加在一起時，它們顯示出了完整的色彩范圍——自1855年蘇格蘭數學家和物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）發布其研究成果以來，這一結果就為人們所熟知了。但是，蘭德對這個實驗做了一些變化——他去掉了綠色濾光片，這樣，一臺投影儀投射出的圖像就是全光譜的白光，然后讓它與另一臺投影儀投出的紅光圖像混合在一起。蘭德預計，在這種情況下，混合后的圖像看起來會是粉紅色的。但結果是，幾乎所有的原始顏色都依然能看到。起初，蘭德認為這只是色彩適應在起作用，即視覺感官會適應不同程度的光照或色調，從而看出原有的色彩分布。這就是為什么我們在明亮的陽光下和昏暗的房間里都能看出成熟的香蕉是黃色的，盡管香蕉在兩種情況下反射的波長范圍不同。但很快，他就發現事情沒那么簡單。

蘭德再次設置了兩臺投影儀，一臺裝有紅色濾光片，另一臺沒有濾光片。當他把白光的強度調低到與紅光相匹配時，他得到了“一生中最大的驚喜：屏幕上出現了‘極為豐富的色彩’，栩栩如生，令人過目不忘”。此后數年，蘭德忘我地工作，試圖找出其中的奧秘。一位傳記作者寫道：“蘭德的特別之處在于他對實驗的熱情，而且他那敏捷的思維樂于質詢一切，尤其是質詢他自己的假設。當他發現一個實驗可能向他傳達了什么的時候，他簡直無法入睡。”

蘭德提出了一種能夠解釋這種現象的新的色覺理論。他將其稱為“視網膜皮層”（retinex）理論——“視網膜”和“大腦皮層”的結合，因為他認為是眼睛和大腦之間的相互作用使我們能夠感知顏色。這種觀點與17世紀艾薩克·牛頓提出的觀點截然不同，根據牛頓的說法，每種顏色都有自己的波長帶，正是這些特定的波長決定了眼睛看到的顏色。而蘭德認為，在現實生活中，是眼前整個場景的背景決定了我們眼睛所看到的顏色。

這并不是一個全新的想法——人們所知的“色彩適應”現象就說明了這一點，而且德國作家歌德早在19世紀初就指出，對色彩的感知會受到心理層面的影響。但蘭德就決定感知色彩的因素是什么給出了一個具體的答案：物體在不同光照條件下反射的不同波長的相對強度。他認為，對于長波、中波和短波光，眼睛和大腦分別有單獨的“視網膜皮層”系統來感應。通過測量物體在每個波段的反射率，以及物體周圍反射光的平均強度，可以預測出所看到的顏色。蘭德和他的同事約翰·麥卡恩（John McCann）利用這些比率創建了一種計算機算法，用于模擬人們看顏色的方式。盡管現在人們知道人類的色覺實際上更復雜，但這種算法今天仍在使用。

1985年，蘭德這樣解釋視網膜皮層理論：

最重要的問題是：我們怎么知道蘋果是紅色的？為什么它看起來是紅色的？特別是在中午，照射到蘋果上的藍光可能多于紅光。有些人認為，也許是我們習慣了這種變化，或者是我們眼睛里的色素變淡，發生了改變，所以我們感知不到。但是，你可以用照相機快門—通過照相機快門看外面的世界—看到在十分之一秒、百分之一秒或千分之一秒內的世界，你會發現眼睛也是以同樣的方式工作的，它不需要時間來適應。這件事既不需要習慣，也不需要適應。

為了測試這種效果，蘭德接下來開發了多色拼貼畫，他稱之為“蒙德里安”拼貼畫，因為它們與荷蘭畫家皮特·蒙德里安（Piet Mondrian）的畫作十分相似。受試者會在不同的光源下觀看兩幅“蒙德里安”拼貼畫，然后通過調整光線亮度，使一幅拼貼畫中某一塊的顏色與另一幅拼貼畫中某一塊的顏色一致。

蘭德的色覺實驗和理論研究是在常規科學領域之外進行的。1959年，當他撰寫出第一篇描述色覺實驗的論文時，這立即引起了批評。一些人指責他在論文中無視前人的研究。還有人說他沒有提出什么新觀點，或者干脆不相信他的結果。的確，蘭德的實驗和結論往往過于復雜，他花了將近二十年的時間才清晰地勾勒出視網膜皮層理論。但到20世紀80年代末，神經科學家們已經基本接受了他的色覺研究成果。如今，蘭德的視網膜皮層理論仍應用于計算機算法，以創建數字色彩。

看中之思

霍克尼利用寶麗來技術涉足攝影領域，這讓他開始了與蘭德類似的探索，研究人類的觀看方式，并試圖在他的藝術作品中予以重現。霍克尼當時說：“我覺得我從來沒有像過去幾個月那樣如此認真地思考過視覺，以及我們觀看事物的方式。通過創作這些拼貼畫……我意識到在觀看的過程中需要進行多少思考——對眼睛傳遞給我們大腦的無盡細節進行排序和再排序。”

埃德溫·蘭德用他的“蒙德里安”色彩實驗來研究色彩感知。

即顯攝影的故事展示了藝術家和科學家之間的密切合作與對話。霍克尼和蘭德都認識到個人視角對我們解讀場景的重要性，并且都欣然接受了新技術及其帶來的機遇。通過蘭德在寶麗來公司主持研發的技術，兩人都著魔似的對攝影和視覺進行了研究和實驗，挑戰了自己和他人的觀念。通過使用這種技術，霍克尼放棄了呈現單一“真相”的藝術主張，轉而采用多種動態視角，呈現豐富多樣的含義。

《在美術館遇見愛因斯坦：藝術與科學的20次碰撞》，[英]伊恩·布拉奇福德、[英]蒂莉·布萊思著，于典譯，理想國｜上海三聯書店2025年3月。

來源：[英]伊恩·布拉奇福德、[英]蒂莉·布萊思著，于典譯