【编者按】

在我们的印象中，艺术与科学似乎是两个截然不同的领域，就像两条平行线，无法有交集。然而综观历史，艺术家与科学家其实一直在彼此启发、相互借鉴，甚至密切合作。

工业革命如何影响了透纳的绘画？歌德、济慈、雪莱等文学家如何看待科技进步？爱因斯坦怎样启发了观念艺术家？为什么说晶体学家欠壁纸设计师的钱？人工智能和算法的时代，艺术家如何保持创新？

《在美术馆遇见爱因斯坦：艺术与科学的20次碰撞》中的故事对应了启蒙运动以来艺术与科学发展的20个重要节点。本文摘自该书，经理想国授权发布。

我突然意识到，相机是一种媒介。它既不是一门艺术、一项技术、一门手艺，也不是一种爱好——它是一种工具。这是一种非凡的绘图工具。就好像我和大多数普通摄影师一样，过去一直沉浸在一种由来已久的文化里，认为铅笔只能用来画点——当你意识到铅笔还可以画线时，你会明显地感到自由！——大卫·霍克尼，1982年

长期以来，摄影在几乎所有科学学科和许多艺术形式中都发挥着作用，可以说，它提供了一种只有通过照相机才能实现的客观性和准确性。但在早期，摄影要么是富人的爱好，要么是专业人士的艺术。要从事摄影，你需要了解化学技术，拥有大量昂贵的设备和一间暗房。1900年，伊士曼柯达公司（Eastman Kodak）推出了布朗尼相机，这是第一款普通人即使没有钱和技术也能使用的摄影设备。它的售价仅为1美元（约合现在的30美元），操作简单，无须暗房。用户可以用现成的胶卷拍摄快照，然后送到柯达公司冲洗。到1910年，柯达这款相机已经卖出了1000万台。

20世纪40年代，美国科学家、商人和宝丽来公司创始人埃德温·赫伯特·兰德（Edwin Herbert Land）开始挑战伊士曼柯达公司的布朗尼相机，开发了完全不需要在暗室中冲洗的相机：他的宝丽来相机于1948年首次生产，只需几秒钟就能当场成像。宝丽来相机在大众市场广受欢迎，而且对20世纪下半叶的许多艺术家也产生了重大影响。而其中最热衷于宝丽来相机并创造性地使用它的，莫过于英国画家大卫·霍克尼（David Hockney）。

用相机绘画

1982年初，巴黎蓬皮杜中心的策展人阿兰·萨亚格（Alain Sayag）拜访了大卫·霍克尼在洛杉矶的家。经过一番讨论，萨亚格终于说服霍克尼在即将于蓬皮杜举办的展览中展出他的两万张照片中的一部分。霍克尼的摄影集表现了他生活的方方面面：他的家人和朋友、婚礼、建筑、风景、假期和绘画参考资料。不过，霍克尼并不认为摄影是真正的艺术媒介，他告诉萨亚格，策展人得自己挑选图片。

霍克尼说，摄影的问题在于它无法展现时间；图像只能从一个角度展现凝固的瞬间，因此任何照片都只值得粗略地看一眼。他说，绘画则完全不同。一幅画需要花费数小时才能完成，霍克尼认为，正是这种时间的投入使得画作值得仔细端详和研究。成品展示了艺术家在数小时的创作过程中所看到的东西——这种努力值得观众对作品进行深入思考。

就在萨亚格拜访霍克尼的同一年，七十四岁的埃德温·兰德从宝丽来公司总裁的位置上退休了。早在20世纪40年代，宝丽来公司就开始设计和开发即时成像相机和胶片，兰德从那时起开始了长达三十年的探索，想要更好地理解人类感知色彩的方式。1982年，当霍克尼开始更深入地思考摄影如何反映人类观察世界的方式时，兰德仍在追求这一愿景，而宝丽来相机正是霍克尼探索的关键。

霍克尼将相机本身与摄影区分开来。几个世纪以来，艺术家们一直在使用一种名为暗箱的光学设备。使用这种设备时，场景中的光线通过一个狭窄的光圈进入黑暗的空间，并在屏幕上投射出场景的倒像。对光学感兴趣的科学家和魔术师也使用同样的装置，但对艺术家来说，这是准确呈现场景的一种手段。他们可以将图像投射到画布上，然后在上面描摹，但这也需要时间。在描述意大利画家卡纳莱托（Canaletto）如何使用暗箱时，霍克尼说：“当你的视线在卡纳莱托的画作表面游走时，会发现画作的每个区域都属于不同的时间；它是在不同的时刻完成的。留下这些痕迹的手在时间中移动，在观赏画面时，你会感受到这一点，尽管你可能没有意识到。”相比之下，一张照片的左上角和右下角所呈现的是同一个瞬间。它的确是时间的快照。

当萨亚格最终挑选出100张霍克尼的照片时，他意识到要从成千上万张被扔进箱子的照片中找到底片有多困难，而且要花费大量时间才能将底片与照片匹配起来。于是，萨亚格和霍克尼去购买了价值1.2万美元的宝丽来胶片，并用它拍摄了每一张选定的照片。萨亚格将带着这些宝丽来照片去策划展览，而霍克尼则可以在闲暇时寻找底片。萨亚格返回巴黎时，他留下了未使用的宝丽来胶片。不久，霍克尼就拿起了他的宝丽来SX-70相机，开始了尝试。

萨亚格关于摄影优点的那番话让霍克尼记忆犹新，他开始用宝丽来照片重现他在伦敦创作的一幅画，画中描绘了他在洛杉矶的家的内部。他在房子里拍了一张又一张照片，从客厅到室外露台，再到游泳池。几小时后，他将这些照片拼接成一张宝丽来组合作品：《洛杉矶蒙卡姆大道，我的房子，1982年2月26日，星期五》（My House, Mont calm Avenue, Los Angeles, Friday,February26,1982）。

大卫·霍克尼等艺术家使用SX-70相机进行创作实验，这是最流行的宝丽来相机之一。

在接下来的五个月里，霍克尼迷上了创作宝丽来拼贴画，他常常在半夜醒来，脑海中浮现出一个新的想法或创意。他以前也制作过摄影拼贴画，但现在，他不再从单一的有利位置拍摄一系列图像，而是在空间中移动，从不同的视角拍摄特写。因此，合成作品展现了各种重叠的视角——显然，这是不同时间和空间里各种瞬间的组合。

在这几个月里，时间、空间和比例成了霍克尼作品的关键元素。宝丽来相机方便移动，便于捕捉场景的不同视角以及场景中的不同物体。“最初我关注的不是空间，而是时间，”霍克尼说，“我很快意识到，没有时间就无法感知空间。感知空间需要时间，这再次告诉我为什么一张照片的本质就是静态的——因为没有足够的时间来感知它所描绘的空间。”霍克尼认为，这种用摄影创作的方式比普通照片所包含的图像更接近人们在现实生活中的观看方式。他将自己多次、多角度拍摄照片的方式与立体主义进行了比较。

他还注意到，宝丽来相机会对色彩产生奇怪的影响。他说，改变摄影师与拍摄对象之间的距离，“会强化色彩的效果；当你缩短与拍摄对象之间的距离时，色彩就会更加强烈”。

在《阳光下的泳池，洛杉矶，1982年4月13日》（Sun on the Pool Los Angeles April13,1982）中，霍克尼给观众一种同时俯视泳池和眺望泳池的感觉。看的时间越长，就越能想象霍克尼的创作过程：他在泳池边走来走去，拍摄阴影和远处日光浴躺椅的特写。

比例也是一个重要因素。霍克尼在谈论他创作的《莫里斯·佩恩在洛杉矶阅读〈纽约时报〉，1982年2月28日》（Maurice Payne Reading The New York Times in Los Angeles Feb.28th1982）时说，他有意识地在比例上做了文章：“他旁边的墙上贴着一张花朵海报，我觉得人们会因为鲜艳的花朵而看两遍海报，所以我拍了它两遍，把它放大。我试图按照我看东西的方式，呈现我随着时间变化看到了什么。”人越接近一个物品，就越难真正看清。

霍克尼将这种工作方式形容为“用相机绘画”。整个过程耗时数小时，需要他像绘画一样作出决定。他必须考虑构图、色彩和比例，并在进行过程中不断修正。他会把照片铺开，将它们排列成一个构图，然后回到拍摄对象那里拍更多照片。这项技术就像画笔一样成了一种工具。霍克尼将宝丽来拼贴画视为一种研究，测试了不同的操作方式。他在宝丽来拼贴画领域进行了为期五个月的探索，这对他之后创作的拼贴画和绘画产生了直接的影响。

捕捉瞬间

奇妙的是，霍克尼的工作方式与埃德温·兰德用来研究色彩视觉的实验方法如出一辙，兰德在这个研究方向上痴迷地工作了几十年。

兰德年轻时酷爱阅读，对万花筒和立体镜等科学玩具情有独钟。1926年，他前往哈佛大学攻读化学，但很快就幻想破灭了。之后，他前往纽约，并在那里开始尝试制作一种名为“偏光片”（polaroid）的薄膜，这种薄膜可以过滤光线并使其发生偏振（只传输在特定平面上振动的光波）。现在，这种材料被广泛应用于各种产品中，包括太阳镜、袖珍计算器、3D眼镜和柯达相机。1929年，他申请了第一项偏光片专利，并于同年回到哈佛大学，学校给了他一个小型实验室供他进行研究。但在1932年，他再次退学，创办了自己的实验室，并于1937年成立了宝丽来公司。

驱使兰德展开研究的是对科学的好奇心，但他也相信科学探索应该产生实用的设备和技术。1944年，他开始尝试即显摄影。四年后，公司在波士顿发售了第一台采用即显胶片的相机——95型相机。这款相机在几分钟内就销售一空。从相机中取出胶片60秒后，将胶片上的底片层撕下，一张棕褐色调的照片就形成了。相当于兰德将整个暗室装进了一个手持设备中。

霍克尼的宝丽来合成作品深受毕加索作品和立体主义思想的影响。

兰德的公司缺乏营销资源，因此他们一个城市接一个城市地演示，通过口口相传销售相机和胶片。他们首先在佛罗里达等热门度假地推广这项新技术，强调一回到家就可以向朋友展示度假照片的优点。很快，公司的规模就大到可以支付电视广告费了，而60秒的成像时间正好适合电视广告。

1956年新年前夕，公司售出了第100万台相机。战争结束后，人们的消费热情高涨，正是销售这种平价奢侈品的理想时机。每个人都想拥有漂亮的房子、速度快的汽车、冰箱和电视。他们还希望用影像记录下他们的珍贵时光，而宝丽来相机可以比其他任何产品都更快地实现这一点，而且图像质量也不相上下。

但这些图像仍然是黑白的，这在彩色电影时代越发成了一个缺憾。然而，制作即显彩色胶片是一项巨大的技术挑战。兰德在20世纪40年代开始尝试这项技术。1953年，负责该项目的科学家霍华德·罗杰斯（Howard Rogers）取得了重大突破，他发现了将彩色染料和化学显影剂结合在一个分子中的办法。“波拉彩色胶片”最终于1963年上市。

兰德会去寻找那些重视创造力和艺术感受力的人作为他的同事。他说：“发明即显摄影本质上是为了审美——为众多对周围世界有艺术兴趣的人提供一种新的表达媒介。”他相信，艺术探索将以科学和技术研究人员想不到的方式开发产品。宝丽来公司的许多员工和兰德本人一样，都没有接受过高学历的科学培训或教育，这显然有其不利之处，但也意味着实验室里充满了创新思维。

宝丽来即显胶片让霍克尼能够实时调整构图，像玩拼图游戏一样将照片拼接起来，并在必要时重新拍摄。

兰德意识到，与专业摄影师合作不仅能进一步推动技术发展，还有助于市场营销。1948年，他聘请风景摄影师安塞尔·亚当斯（Ansel Adams）担任顾问，对其团队开发的相机和胶片进行测试和分析。亚当斯在宝丽来公司工作期间，可能测试过宝丽来的每一种相机型号和胶片类型。几十年后，他甚至编写了一本手册：《宝丽来景观摄影》（Polaroid Land Photography，1981）。这次合作为后来的其他合作提供了先例，艺术家们可以免费获得宝丽来的产品，而需要提供一些摄影作品作为交换。最终，公司积累了数百位艺术家的作品，其中包括查克·克洛斯（Chuck Close）和安迪·沃霍尔（Andy Warhol）。

感知色彩

研发即显彩色胶片的挑战，让兰德对色彩和视觉展开了更广泛的研究。这就需要对色彩的产生和感知进行实验，其中一项实验促使他开始了长达三十年的探索之旅，其成果最终影响了当代色彩理论。

1955年，兰德通过两台投影仪投射出了一幅黑白图像，其中一台装有绿色滤光片，另一台装有红色滤光片。当两幅图像叠加在一起时，它们显示出了完整的色彩范围——自1855年苏格兰数学家和物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）发布其研究成果以来，这一结果就为人们所熟知了。但是，兰德对这个实验做了一些变化——他去掉了绿色滤光片，这样，一台投影仪投射出的图像就是全光谱的白光，然后让它与另一台投影仪投出的红光图像混合在一起。兰德预计，在这种情况下，混合后的图像看起来会是粉红色的。但结果是，几乎所有的原始颜色都依然能看到。起初，兰德认为这只是色彩适应在起作用，即视觉感官会适应不同程度的光照或色调，从而看出原有的色彩分布。这就是为什么我们在明亮的阳光下和昏暗的房间里都能看出成熟的香蕉是黄色的，尽管香蕉在两种情况下反射的波长范围不同。但很快，他就发现事情没那么简单。

兰德再次设置了两台投影仪，一台装有红色滤光片，另一台没有滤光片。当他把白光的强度调低到与红光相匹配时，他得到了“一生中最大的惊喜：屏幕上出现了‘极为丰富的色彩’，栩栩如生，令人过目不忘”。此后数年，兰德忘我地工作，试图找出其中的奥秘。一位传记作者写道：“兰德的特别之处在于他对实验的热情，而且他那敏捷的思维乐于质询一切，尤其是质询他自己的假设。当他发现一个实验可能向他传达了什么的时候，他简直无法入睡。”

兰德提出了一种能够解释这种现象的新的色觉理论。他将其称为“视网膜皮层”（retinex）理论——“视网膜”和“大脑皮层”的结合，因为他认为是眼睛和大脑之间的相互作用使我们能够感知颜色。这种观点与17世纪艾萨克·牛顿提出的观点截然不同，根据牛顿的说法，每种颜色都有自己的波长带，正是这些特定的波长决定了眼睛看到的颜色。而兰德认为，在现实生活中，是眼前整个场景的背景决定了我们眼睛所看到的颜色。

这并不是一个全新的想法——人们所知的“色彩适应”现象就说明了这一点，而且德国作家歌德早在19世纪初就指出，对色彩的感知会受到心理层面的影响。但兰德就决定感知色彩的因素是什么给出了一个具体的答案：物体在不同光照条件下反射的不同波长的相对强度。他认为，对于长波、中波和短波光，眼睛和大脑分别有单独的“视网膜皮层”系统来感应。通过测量物体在每个波段的反射率，以及物体周围反射光的平均强度，可以预测出所看到的颜色。兰德和他的同事约翰·麦卡恩（John McCann）利用这些比率创建了一种计算机算法，用于模拟人们看颜色的方式。尽管现在人们知道人类的色觉实际上更复杂，但这种算法今天仍在使用。

1985年，兰德这样解释视网膜皮层理论：

最重要的问题是：我们怎么知道苹果是红色的？为什么它看起来是红色的？特别是在中午，照射到苹果上的蓝光可能多于红光。有些人认为，也许是我们习惯了这种变化，或者是我们眼睛里的色素变淡，发生了改变，所以我们感知不到。但是，你可以用照相机快门—通过照相机快门看外面的世界—看到在十分之一秒、百分之一秒或千分之一秒内的世界，你会发现眼睛也是以同样的方式工作的，它不需要时间来适应。这件事既不需要习惯，也不需要适应。

为了测试这种效果，兰德接下来开发了多色拼贴画，他称之为“蒙德里安”拼贴画，因为它们与荷兰画家皮特·蒙德里安（Piet Mondrian）的画作十分相似。受试者会在不同的光源下观看两幅“蒙德里安”拼贴画，然后通过调整光线亮度，使一幅拼贴画中某一块的颜色与另一幅拼贴画中某一块的颜色一致。

兰德的色觉实验和理论研究是在常规科学领域之外进行的。1959年，当他撰写出第一篇描述色觉实验的论文时，这立即引起了批评。一些人指责他在论文中无视前人的研究。还有人说他没有提出什么新观点，或者干脆不相信他的结果。的确，兰德的实验和结论往往过于复杂，他花了将近二十年的时间才清晰地勾勒出视网膜皮层理论。但到20世纪80年代末，神经科学家们已经基本接受了他的色觉研究成果。如今，兰德的视网膜皮层理论仍应用于计算机算法，以创建数字色彩。

看中之思

霍克尼利用宝丽来技术涉足摄影领域，这让他开始了与兰德类似的探索，研究人类的观看方式，并试图在他的艺术作品中予以重现。霍克尼当时说：“我觉得我从来没有像过去几个月那样如此认真地思考过视觉，以及我们观看事物的方式。通过创作这些拼贴画……我意识到在观看的过程中需要进行多少思考——对眼睛传递给我们大脑的无尽细节进行排序和再排序。”

埃德温·兰德用他的“蒙德里安”色彩实验来研究色彩感知。

即显摄影的故事展示了艺术家和科学家之间的密切合作与对话。霍克尼和兰德都认识到个人视角对我们解读场景的重要性，并且都欣然接受了新技术及其带来的机遇。通过兰德在宝丽来公司主持研发的技术，两人都着魔似的对摄影和视觉进行了研究和实验，挑战了自己和他人的观念。通过使用这种技术，霍克尼放弃了呈现单一“真相”的艺术主张，转而采用多种动态视角，呈现丰富多样的含义。

《在美术馆遇见爱因斯坦：艺术与科学的20次碰撞》，[英]伊恩·布拉奇福德、[英]蒂莉·布莱思著，于典译，理想国｜上海三联书店2025年3月。