《玩转科学的艺术家(上)》一书的作者刘夕庆绘制了世界知名科学家的科学肖像画，以其为引子将其最主要的成就以科学肖像画的形式体现出来，并讲述了这些科学家在艺术和科学领域的生动故事，从一个侧面讲述了艺术的重要性，以科学美术家的画笔描绘了他们生动的肖像，以科普作家的文笔演绎了他们宏大的情怀!作者将各位科学家的主要成就以绘画的形式表现出来，讲述了他们“艺术创造”的故事，体现了科学与艺术之间的密切联系。

历史上伟大的科学家通常也是相关领域的艺术家，他们的故事中充满了科学与艺术的交融。《玩转科学的艺术家(上)》一书的作者刘夕庆从人类文明史上的诸多科学家中选取了46位既有着蜚声世界的科学成就，又具有艺术修养的知名科学家，独创性地创作了科学肖像画，将这些科学家的主要成就以绘画这种艺术形式表现出来，并生动地讲述了这些科学家“艺术创造”的故事，尤其展现了艺术在科学家于其研究领域获得成就的过程中起到的重要作用。

本书上下册以19世纪和20世纪之交的经典科学与现代科学的分界阶段作为分册点，充分体现了科学与艺术之间的密切联系。

表现和谐数学的“古希腊乐师”——毕达哥拉斯

善于数形演绎的“几何艺术大家”——欧几里得

巧妙发明地动仪的“罕见全才”——张衡

博学多才创祖率的“技艺大家”——祖冲之

创绘“日心说”新图景的“伟大画师”——哥白尼

开创了近代实验科学的“文艺家”——伽利略

为行星运动立法的“大音乐家”——开普勒

创建解析几何学的“理性诗画家”——笛卡儿

集理论、实验和技艺于一身的“艺术巨匠”——牛顿

勾画生物进化图景的“艺术大师”——达尔文

利用数学形式研究遗传的“园艺家”——孟德尔

创立疾病微生物理论的“伟大画家”——巴斯德

谱写电磁理论统一篇章的“大诗人”——麦克斯韦

具有理想主义色彩的“科学文学家”——诺贝尔

发现元素周期律的“拼图者”——门捷列夫

人类历史上最杰出的“发明艺术家”——爱迪生

数学百科全书般的“散文大师”——庞加莱

精神分析心理学的“考古艺术家”——弗洛伊德

探究人类内心情结的“手艺人”——荣格

奏响现代物理交响乐的“音乐巨匠”——爱因斯坦

创立大陆漂移学说的“形象思维大师”——魏格纳

原子立体主义结构的“赏画者”——玻尔

揭示宇宙膨胀运动的“运动家”——哈勃

致谢

参考文献

数学这门学问究竟纯属科学范畴，还是又依赖于艺术直觉？或许两者应该融通发展——看看数学派别中的“直觉主义”的纲领我们就可略知一二，其中的观念说明了数学是智慧与想象力衔接的接口，在这里现实和虚幻配合得天衣无缝。虽说数学不是艺术，但有些数学家却认为他们是纯形式方面的艺术家。

数学演算既需抽象运作又要现实表达，例如，毕达哥拉斯除了在直角三角形上所做的贡献外，他还是第一个将数学与自然现象联系起来的人。他揭示了琴弦长度和拨弦时产生的音调之间的比例关系。后来人们又相继发现，天体的运行轨道、财富的积累、事物的内在机制、计算机、政治策略，甚至美的根源等，都遵循数的规律——古希腊数学家毕达哥拉斯和后来的许多数学家就是寻求这些真理的杰出人物，而毕达哥拉斯则是首开先河的那个人。

万物皆数的“数学艺术”

毕达哥拉斯可能是一个半带传说色彩的人物。他生于爱琴海的萨摩斯岛，后来移居到希腊海港城市克罗顿（今属意大利），并在那里创建了毕达哥拉斯学派。据后来的学者们讲，这个组织严密的学派是为了更加深入地研究数学、哲学和自然科学而建立的。在这个学派中，毕达哥拉斯及其追随者认为“万物皆数”，他本人尤其强调算术、几何、天文和音乐的“数学艺术”。在意大利文艺复兴三杰之一拉斐尔的梵蒂冈壁画《雅典学院》（约1509年创作）中，毕达哥拉斯是所描绘的古希腊重要学者形象之一。

实际上直到今天，谁也不能说明第一个证明了毕达哥拉斯定理的就一定是毕达哥拉斯。虽然这个定理是以他的名字命名的，但有证据表明，该定理的历史至少可以追溯到他之前1000年的古巴比伦的汉谟拉比时代。有一种说法是，大概是因毕达哥拉斯为该定理命名，并且第一个对自己在学校中所学的证明方法做了记录，并且被后人保存了下来；还有一种说法是，将这个理论归功于毕达哥拉斯，并不是因为他首先指出了这种联系，而是因为他设计了一种证明的方法，一种从数学上证明它之所以如此的逻辑演绎方法。

在古希腊，哲学家们通常游历四方。有些人是因为经常搬家，有的则是为了增长自己的学识而四处求学，还有的是为了避难。在毕达哥拉斯生命的不同时期，这些原因都曾使他打起背包动身上路，他在知识方面也因而有了丰富的积累。当快到20岁的时候，他向泰勒斯求学，尽管这时泰勒斯已是垂垂老者，但毕达哥拉斯还是从他那儿受到了埃及几何学概念的启发，显然此时他首次接触到了有着1000年历史的关于直角三角形的古巴比伦理论。

今天学校里的学生们都知道如何表述毕达哥拉斯定理：“直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。”或许，对毕达哥拉斯来说，按部就班地运用一些基本原理来证明这些三角形具有共同的性质并不是令人惊讶的事情，因为他坚信数字里蕴含着一种神秘的力量。从某种意义上来说，数字是有生命的，要么是阳性，要么是阴性；要么是美丽的，要么是丑陋的。他认为10是最好的数字，因为它是前4个整数之和，即l+2+3+4=10。

是毕达哥拉斯教会了后人“万物皆数”的自然数学艺术——今天，他的追随者们已经将其发展成了“数字宇宙”。在研究过程中，毕达哥拉斯发现有些数是不能分解成除了1和该数本身之外其他两个数的乘积的，例如1，2，3，5，7，11，…这些数我们今天称为素数。其余的数我们就称为合数，它们可以由其他两个数相乘得到，例如4可以分解为2×2，6可以分解为2×3。但是毕达哥拉斯仍然为一些看起来似乎不存在的数字感到困惑。当把他的理论应用于一个两直角边均为单位长度的直角三角形上时就出现了问题。1的平方仍是1，1加1得2，但是毕达哥拉斯已经指出2是一个素数，因此不能找到一个数自乘之后等于2。他的解释是：2是一个无理数，因此不符合他所发现的规律——看来，数字世界中也存在着“个性”。

毕达哥拉斯定理的结论及其证明遍及世界的各个大洲、各种文化及各个时期。事实上，这一定理的证明路数之多，是其他任何发现都无法比拟的——这反映出即使看起来归属科学的数字世界也有像艺术表现方法一样的多样性。

比例可用于计算又可用于音乐刨作

毕达哥拉斯大概是有史以来第一位纯粹的数学家，这一点毋庸置疑。因为他是已知的第一个用可靠方法来证明数学定理的人。无独有偶，中国历史上也有与他同时代的人周髀描述的勾股定理，说明毕达哥拉斯并不是唯一发现该定理的数学家。此定理之所以归功于他，并不是因为他首先指出了直角三角形3条边的关系，而是因为他提出了一种可信的演绎性的证明方法，并且有案可查。

毕达哥拉斯坚信数字里蕴含着一种神秘的、从某种意义上讲具有生命的力量，他发现，比例不仅仅存在于数学领域，它同样可以用来创作音乐。

毕达哥拉斯还是个孩子的时候就学会了弹奏，所用乐器是一种类似于中国琵琶的弹拨乐器。很可能就是在某天练习弹琴的时候，他开始意识到拨动不同长度的琴弦时会产生不同的乐感。

经过一些试验，毕达哥拉斯发现，当各弦的长度之比为整数时，拨动琴弦时会产生和谐的音调。这一条对他试过的任何乐器都适用。这似乎是一条普适的规律。如果说数学中存在美感，那么，将数学法则应用于音乐，则应该会有悦耳之声响起。由此他发现，数学中的比例同样可以用来创作音乐。

可能很少有人既通晓数学又熟知音乐，而天底下如此宽深之河居然由毕达哥拉斯首先开启？！他的追随者还发现，和谐之音是由长度与原弦长的比为整数的拉紧的弦发出的。事实上被拨动的弦所发出的每一种和谐之音，都能表示为整数比——长度成整数比增大的弦，能够产生全部的音阶。这种既可用来计算又可进行音乐创作的共用比例关系说明了什么？（P3-6）

推荐序

大美不言 大爱无疆

刘夕庆的力作《玩转科学的“艺术家”》（上下册）面世了！作者选取了46位既有卓著科学成就，又有高度艺术修养的科学家，以科学美术家的画笔描绘了他们生动的肖像，以科普作家的文笔演绎了他们宏大的情怀！作者将各位科学家的主要成就以绘画的形式表现出来，讲述了他们“艺术创造”的故事，体现了科学与艺术之间的密切联系。我同刘夕庆相识多年了，而相知却是近年的事！我已年逾“耄耋”之年，濒临“风烛残年”；而刘夕庆刚迈人“耳顺”之际，正当风华正茂。之所以成为忘年之交，在于心有灵犀——同有一颗拳拳之“爱”心！

2015年夏秋之交，在山东日照举办“第八届海峡两岸科普论坛”期间，日照市科协、科技馆等单位举办了“刘夕庆科学美术作品展”。我曾为展览做过些贡献，并为展览撰写了前言。刘夕庆的画作深深地感动了我！我从中看到了“美”——“一种身心的享受、一种心灵的谐振、一种高贵的品德、一种崇高的追求”，科学之美与艺术之美交融，“美美与共”成就了“天下大美”！“大美不言”引发了我心灵的感应与激荡，动情之处，不禁热泪盈眶！

刘夕庆画展中一部分世界著名科学家的“科学肖像”作品受到了与会代表的格外关注，特别是科学家形象的艺术描绘与其主要定量成果的有机融合，促成了关于他们的一幅幅真正意义上的“科学肖像”的创意；理所当然也引起了人民邮电出版社科普分社编辑韦毅的关注，才有了今天《玩转科学的“艺术家”》（上下册）的出版。这是一部“科学与艺术交融”的图书！

科学与人文（含艺术）在人类古代文化发展初期是融为一体的。例如：古希腊时期的亚里士多德，他是一位科学家，同时也是一位哲学家和文艺理论家；我国春秋时期儒家学派的创始人孑L子，据传《诗经》由他编订，《诗经》不仅是一部文学作品，而且也包含着许多科学知识。后来，随着经济社会的发展和人类知识的丰富，科学与人文才逐渐分开了。现在，由于人类对客观世界认识的深入，科学与人文又将在新的基础上相互渗透、融合。

钱学森晚年曾经认真思考过杰出人才培养的问题。他的观点也由“理工结合”发展为“科学与艺术”的结合。他说：“学理工的，要懂得一点文学艺术，特别是要学会文学艺术的思维方式。科学家要有点艺术修养，能够学会文学家、艺术家那种形象思维，能够大跨度地联想。”在谈到科学与艺术的关系时，他说：“科学的创新往往不是靠科学里面的这点逻辑推理得出来的。科学创新的萌芽在于形象的思维，在于大跨度的联想突然给你的一个启发。产生了灵感，才有创新。有了灵感以后，再按照科学的逻辑思维去推导和计算，或者设计严密的实验去加以证实。所以科学家既要有逻辑思维，也要有形象思维。逻辑思维是科学领域的规律，很严密，但形象思维是创新的起点。”

科学与艺术是相通的、互为依存的。艺术是形象思维，是模型；科学是逻辑思维，是证明。

正如刘夕庆在自序中提及的，“在100多年的诺贝尔自然科学奖（包括物理学、化学、生理学或医学等）的得主中，现代科学起步较晚的东方国家和地区，如中国、日本、印度、巴基斯坦等地出生的科学人物逐渐涌现出来，并有明显的增加趋势，他们的成就体现在理论贡献或实验成果方面，或二者兼而有之。这是为什么？其中重要的一点，就是他们能很快地掌握在科学研究中引入艺术性创作的要领。”“……实际上做了在科学领域进行艺术创新的伟大壮举……”这是一部讲求“做人的学问”的图书！

人文是指人类社会的各种文化现象。这些文化现象的核心是求索人类生存的意义与价值。人文科学一般包括文学、艺术、历史、哲学、经济、政治、法律、伦理、语言、宗教等。

艺术是艺术家用创新的手法去唤醒人性的真善美，用音乐、舞蹈、形象、语言、声光电告诉人们怎样区别真与假、美与丑、善与恶。艺术给人们以高尚的思想精神境界，促进人类的全面发展。

我认为：科学——解读自然奥秘——求真；文学——感悟人生真谛——至善；艺术——颂扬“三才”（天地人）神韵——臻美。刘夕庆作为科普美术家与科普作家，用文学艺术的心灵与笔触，诠释与演绎科学技术，在本书中为读者架起了一座通往真善美的桥梁，以科学之真和艺术之美感染读者！

我很同意刘夕庆在自序中的最后一段文字——

“这是一本尝试采用崭新视角进行科学普及的书，也是一本尝试采用科学与艺术交融的形式进行写作的关于科学创新的书。写作本书的目的是与读者分享科学家‘艺术创造’的故事，说明科学与艺术是人类希望理解未知事物的两种见证，它们分别是客观和主观地看待世界的典范，而且二者之间也存在着有机关联。因此，重视青少年艺术素质的培养对人类未来的科学发展极其有益。”刘夕庆特有的绘画技法

刘夕庆信奉宇宙最基本、最微小的东西是弦线变构的思想，即“弦论”的演绎。所以，他大多以原始的、极花工夫的线条形式进行创作，他的画作以原创性的艺术表达方式，向观者传递科学思想。在本书中，有很多科学家的肖像是运用这种创作手法描绘的。受科学思想引导所表现出来的创造性艺术形式可能更贴近世界的本质。正可谓，艺术推动了科学的创新，科学又引导了艺术的创作。我们怀着怎样的心理来阅读本书

阅读刘夕庆的科学美术作品，要怀着“爱”心，从“善”出发，才能理解作品中蕴含的“真”意！

科学要求人们客观地看待世界，强调的是“求真”，追寻的是“解读自然的理性美”；艺术要求人们主观地看待世界，强调的是“臻美”，索求的是“描绘自然的感性美”。但人们如果没有从。“善”出发，那就任何“真”和“美”都得不到。人类虽然有时是理智的，但有时情感也会混杂其中——依照爱因斯坦的认识，“善”的激情在追寻“真”“美”中起决定作用。

“爱”是人类追求真善美的内在动力，是人类生命的本质（组成人体亿万细胞的DNA中，原本有着天然的“大爱”遗传因子，只是一些不良的社会风气扭曲了人类的天性）。这种生命力可以推动人类进行不懈的努力，去追求、实现真善美，去创造出世界上原来没有的、美好的事物。

我以为，人类要以“爱”来统领真善美。没有“爱”，作者就创作不出真善美的作品。而当观众欣赏一幅蕴含着理性美意境的美术作品时，只有怀着一颗拳拳之“爱”心，才能感悟到其中的“真”意。

高亮之先生在他的著作《爱的哲学》中探讨了人类的本质，探讨了人的天性以及爱与真善美的关系。他认为，真善美是人类所追求的三个最高理想，而爱也应列人人类的最高理想。但是，爱与真善美相比有它独特的性质。符合真善美的事物主要存在于客观世界，它们本身并不是人的一种感情。而爱来自人的内心，是一种理智的感情、一种生命的本质、一种生命的力量。这种生命力可以推动人类进行不懈的努力，去追求、实现真善美，去创造出世界上原来没有的、美好的事物。“爱”是人性中应该大力弘扬的重要元素。

柏拉图说：“爱的力量是伟大的、神奇的、无所不包的。”世界上一切麻烦的根源，都是缺少“爱”。生态环境要靠爱的力量来维护，和谐社会要靠爱的力量来维持。“爱”是人类的幸福源泉。

让世界充满爱！让人间充满爱！！

杨喜根

致谢

涉及科学的问题总要追根寻源、讲究因果联系，即每一种事物的产生必有其连带关系——这本揭示科学与艺术存在深层关联之书的诞生也是如此。

自中学时代起，我便开始自发地进行美术的基本功训练和创作，但由于当时形势和环境的影响，幼时萌发的绘画兴趣多实用于宣传和漫画等；与此同时，由于一些特殊的机会，我开始零散地接受到西方传统绘画技法和思想以及同学在大学任教的家长（包括著名建筑学家、中国工程院院士钟训正）的美术作品的影响。

虽然所接受的高等教育和后来的工作与个人兴趣无关，但基于自身对艺术与科学的双重热爱，自20世纪80年代在《中国环境报》等报刊发表科学漫画作品后，我就和艺术与科学融合的“科学美术”结下了不解之缘[“科学美术”的概念源于本书（下册）所描述的主人公之一的钱学森]。近40年来，我相继在国内各级报刊、科普杂志上发表了上百幅各类美术作品，并常参加一些感兴趣的科普美展和赛事。尤其是近些年来，随着我国科普事业的快速发展和国内外学术界对“科学与艺术统一”的越发认同，个人已将创作目标锁定在科学美术方向，并不断尝试一些新的、适于画作内容和『生质的个性化表现手法。

在此期间，因为我的一些带有科学性的绘画作品的发表和展示活动产生了一定影响，以及拥有志同道合的朋友，我有机会认识了当时江苏一些活跃的美术家，其中就有知名人物肖像画家禹天成和著名科学美术家吴同椿先生，而后者正是引领我正式走上科学美术创作之路的人——当时他是江苏省科普美术家协会秘书长和中国科普作家协会科学美术专业委员会副主任，创作过《天工开物》和“星云美术系列”等有影响的美术作品。另外，我结识的同好还有山水画家张宏生等。

2006年，经由吴同椿先生等江苏省科协与相关艺术院校专家的评选，我的《生长的数形》等6幅科学美术作品（个人入选作品最多）参加了江苏省“艺术与科学”美展，并获得了专家的肯定和观众的好评；2009年，我的环境科学漫画《无题》（又名《无奈的进化》）入选文化部、中国文联、中国美术家协会庆祝中华人民共和国成立60，；司年——“向祖国汇报”第十一届全国美展；2010年，科学漫画作品《生死抗争》入选由中国美术家协会等主办的“全国首届生态环境动漫展”，《理想国之门》获得由江苏省美术家协会参与主办的江苏省漫画比赛一等奖。

在科学美术理论研究上，我的专业论文《“美”是科学与艺术的共同元素》人选了江苏省科普美术家协会第五次代表大会论文集，我还在大会上做了交流发言；2007年，《刘夕庆科学科普画集》由南京大学出版社正式出版。

2009年，我的《科学美术与大美境界》一文发表于中国科普作家协会的官方网站。正是由于此文得到汤寿根先生的欣赏，我才初识了这位国内科普界的老前辈——他是中国科普作家协会第四届理事会副理事长和终身荣誉理事，也是我国科普界科学与艺术应当深度融合的积极倡导者。据我所知，他的大作《科普美学》已付印出版，在国内此领域此书恐怕是一开山之作。

由于汤老先生的介绍并经多方合作，“刘夕庆科学美术作品展”最终在日照市科协主席徐立永和该市科技馆馆长李志毅先生的关心下，于2015年9月1日“第八届海峡两岸科普论坛”期间在山东省日照市少年宫开幕。汤寿根先生为这次画展写了序——我个人认为，他是少有的认真看过并且意识到我的画作同时具有科学意义与艺术价值的人。

画展受到与会的来自祖国大陆、台湾地区等地众多科普专家和学者的好评，其中就有参加“第八届海峡两岸科普论坛”并做大会交流发言“科学遇见艺术——串珠分子模型的异想世界”的台湾大学化学系金必耀教授。我强烈地感到，他对科学与艺术融合的关注以及在这方面采取的实际行动比起我来可能有过之而无不及，这使我在整个论坛期间有了一个极好的知音和话友。他认为，我的一些科学美术作品采用了中国传统的绘画技法，娴熟且形象地描绘了自然宇宙和数理结构之深刻变化，应该在更高雅的殿堂上让人们欣赏，并再三敦促我以后一定要参加有关科学与艺术的国际性展评，我也答应他准备试一试。

画展的反应是热烈的——日照市少年宫的一位女负责人说，他们这个大厅从来没有展出过科学性和艺术性都如此之高的美术作品，必将给日照市青少年带来艺术上的享受和科学上的知识传授；后来他们还将此次展览活动上报中国科普中心，并以“刘夕庆科学美术作品欣赏”的形式在其官方网站上刊登，以便让全国青少年爱好者都能欣赏到。

2017年1月，我的《绘画“讲述”的科学故事》经专业评委评选，入选了由中国科普作协、北京市科协、蝌蚪五线谱网站举办的“2016十佳新锐科普创客大赛”的十佳。

在本书即将正式出版之际，我要诚心诚意地感谢上述支持我一路走来的专家和领导、朋友与知音——感谢他们指引我走上了一条较少人选择的探求之路并取得了一定的成绩。此外，还要感谢我的家人——我的夫人邓玲萍和孩子以及亲家让我在创作期间衣食无忧而又免受打扰，即使在完稿之前、我岳父因病离世的日子里，他们也尽量如此，让我深感亲情的可贵。在此，我也要借本书的问世来告慰我在天国的母亲和岳父大人。

刘夕庆

2017年4月于紫金山东麓

科学与艺术的活动在本质上或许是相通的，因为二者皆需要用想象力观察世界，并能够欣赏到其蕴藏的自然之美。——中国科学院院士，著名-占生物学家、古鸟类专家，中国科普作家协会理事长 周忠和

科学和艺术是从客观主观两个方向看世界的方式，刘夕庆的这本书讲述了科学与艺术联系的许多故事。——中国工程院院士，著名建筑学家、建筑画家，中国建筑学会理事 钟训正

科学家探索与发现的成功有时候是冈为存他们的研究方法中引入了艺术创作的要领，刘夕庆图文并茂地给我们讲述46位科学家的故事，就是为了说明这个道理。——中国传媒大学教授、动画学院副院长兼动画系主任，北京数字科普协会前副理事长 张骏

蜚声世界的大科学家，基本上都是大艺术家。这，是我看罢此书最大的感受。科普作家、美术家刘夕庆老师，用严谨的科学理念、详实的故事以及细腻的肖像画，为读者捕摹了46位科学家“艺术创造”的故事。满满的正能量，值得慢慢品读和学习。——陕西省植物研究所研究员，中国科普作家协会会员，陕西省漫画研究会副会长 祁云枝

刘夕庆创作的科学肖像形象而巧妙地捕绘了科学家们的科学思想、科学精神、科学方法和科学实验之风貌，是一种真正意义上的绘画与科普相融合的创新形式。——中国传媒大学南广学院客座教授，中国科普作家协会会员，著名人物肖像画家 禹天成

刘夕庆先生最早的几幅科学肖像画亮相于“第八届海峡两岸科普论坛”期间存日照举办的他的个人科学美术作品展，如今已演绎成了视角独特、引人人胜且科学与艺术交融如此紧密的科普图书，真是可喜可贺。——山东省日照市科学技术协会主席 徐立永

求“真”与求“美”，理性与感性，严谨的逻辑思维与浪漫的形象思维——这看似并不搭界甚或互斥的两种“气质”，何以能够牵手、渗透乃至交融？本书基于作者自身的深入研究及创作实践，对此进行了精湛的阐释和美妙的呈现，以崭新的视角揭示了科学与艺术的深度关联。——《科技文摘报》总编辑，中国科普作家协会常务副秘书长 尹传红