爱因斯坦意识到伽利略变换实际上是牛顿经典时空观的体现，如果以“真空光速独立于参考系”这一实验事实为基本原理，可以建立起一种新的时空观（相对论时空观）。1905年，爱因斯坦发表论文《论动体的电动力学》，建立狭义相对论，成功描述了在亚光速领域宏观物体的运动。

图为文艺复兴时期艺术巨匠拉斐尔的名作《雅典学院》，这幅名作充分利用了透视原理，利用线条在平面上展现出前后效果，给观者以深邃的空间感。

图为莫奈的名作《睡莲》，可以看出画面的前后位置已不如《雅典学院》那般明晰，画家开始尝试将纵深缩短的新手法。

　图为毕加索的《亚维农少女》，前景、中景、背景并不明显，纵深感似乎已经消失。毕加索之后，绘画进入了以不表现纵深为宗旨的新的视觉阶段。

今年4月8日是毕加索去世40周年纪念日，这位伟大的西班牙画家是立体画派的创始人。他所创造的奇特的视觉世界，至今仍影响着众多艺术家。今天，从科学的角度去理解毕加索，会带给我们新鲜而有趣的发现。

毕加索与爱因斯坦生活在同一个时代。我们不知道毕加索是否曾受到爱因斯坦相对论的影响，但在这二位天才的杰作中，却发现了异曲同工之处。这或许说明，艺术与科学，毕加索与爱因斯坦，就对于外部世界的探讨来说，殊途同归。

艺术与科学的平行性

20世纪初，在充满创意与变革的社会智力氛围中，艺术与科学，毕加索与爱因斯坦，就对于外部世界的探讨来说，殊途同归，他们以各自相对独立但又有某种相似性的范式，分别得到了在本质上相同（或者至少是相近）的结果，清华大学刘兵教授将此称为科学与艺术认识轨道上的“平行性”。

这种所谓的“平行性”，就是指尽管科学家与艺术家有着不同的认识世界的方法，而且他们“作品”的表现形式也各自迥异，但却经常不约而同地触及到相似的主题，得出相似的“结论”，或者说，表现出了相似的对事物本质的认识。不过，如果我们能意识到，科学是人类描绘自然图景的方式之一，艺术也是人类描绘自然图景的方式之一时，这种“平行性”的存在也就不足为奇了。

正如关注物理学与艺术史的学者史莱因所说，凡是创新的艺术创作，凡是开先河的物理研究，都会探究到实在的本质。而且他明确地指出，“尽管各种知识科学都能做出预言，但艺术有一种特殊的先见之明，其预见性要超过物理学家的公式。科学上存在这样的情况，即科学发现出现之后，人们发觉它对物质世界的描述早已被以往的艺术家以奇妙的方式放入了自己的作品。”“虽说艺术家对物理学领域的现状所知甚少，但他们创造出的图形和寓意，被放进后世物理学家搭起的有关物理学的概念框架时，却是那么令人惊异地合适。艺术家引进的图形或符号，到后来被证明是科学新时期的前驱性思维方式。”

立体主义的几何化空间方式与爱因斯坦充满想象力的公式融合起来，在伟人辈出的20世纪初，改变了人们观察和认识世界的方式。而毕加索的立体主义也曾被欢呼为艺术领域内最伟大的胜利，这种结束了用单一视角表现空间的模式，为后代的艺术家看待自然、描绘世界提供了新的思路。

毕加索的色彩与光速下的色彩

乘坐列车以光速行进，观察者所看到的世界有一点与立体派是一致的，那就是色彩。史莱因写道：“当达到光速时，前与后变成一体，故所有的色彩将合聚到一起，设想一下在这个无限薄的扁片上，白光中带有光谱中所有的颜色，因此有理由设定在光速这一数值上，色调只会是清一色的一片白。不过，从小我们便知道，如果所有的色彩掺和在一起，得到的会是乌突突的灰褐色，因此也有理由认为此时的空间会呈现这种色彩。在光速情况下可能呈现的色彩只有白、黑、灰、褐这几种中性色调。”

没有证据证明毕加索在创作立体主义作品时，对爱因斯坦的相对论有所了解，但是非常有趣的是，几乎在同时，毕加索在自己的立体主义作品中减少了使用颜色的数量。印象派、野兽派的画面是绚烂夺目的，正当人们认为所有先锋派的作品都会沿着这条道路走下去时，毕加索却在自己的作品中用“土色”表现空间，并且所用的色彩只有白、黑、褐和灰，这正是光速运动下观者可以见到的颜色。

“扁画”与相对论速度的视野

自透视在文艺复兴时期被发现以来，这种利用线和面趋向会合的视错觉原理，在只有上下、左右的二维平面上努力展现出前后效果的艺术表现手法，几乎成为当时所有艺术家的追求，他们都极力在作品中展现出画面的纵深，也将此当做艺术的基本诉求之一。在透视原理中，依据近大远小的视觉经验，凡是平行的直线，最终都会汇聚在无穷远处的同一个点，这就是“没影点”。“没影点”是透视表现的重要方式之一，而这种画面中所表现的空间正是几何学中的实在空间，我们今天常看到的立体图，就是利用了这样的原理。

现代艺术家在自己的作品中，都不约而同的试图改变这样的画法，将纵深变浅。毕加索之前的艺术家，例如印象派的莫奈，后印象派的高更、塞尚，都做了探索性的尝试。而毕加索则更进一步做了大胆的尝试，在他的《亚维农少女》中，前景、中景、背景并不明显，纵深感似乎已经消失。而毕加索的立体主义之后，康定斯基、马列维奇和蒙特利安完全摒弃了透视画法，画面几乎变为平面——绘画进入了以不表现纵深为宗旨的新的视觉阶段。史莱因认为画“扁画”是20世纪绘画中最持久的特色，而变扁的空间正是从以相对论速度行驶的列车里向前或者向后张望时所看到的情景。

毕加索的空间与相对论的时空

在毕加索的立体主义之前，画布上的空间总保持着三个维度——上下、左右、前后，这三个维度凝滞在画布上，成为瞬间的永恒。但立体主义却解构了这种实在的、有具体位置的空间，这也是它最重要的创新之一——以往观者对事物的全面观察，需要鱼贯地一个一个面地观看，例如，看到前面的同时，往往我们看不到物体的后面；看到左面时，往往看不到右面。在观察的过程中，观者需要不断的移动位置才能看到物体的全貌。但在立体主义所建构的空间里，物体的前面、后面、左面、右面甚至上面和下面全部表现在同一个平面中，观察者无需移动，物体的三个维度全都展现在眼前，这可以说是整个艺术世界中最富有震撼力的变革之一。

在毕加索构建立体主义的同时，1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，掀起了对于牛顿经典力学出现后所形成的时空观的根本性变革。按照相对论，空间和时间都不再像牛顿时代所认为的那样是绝对不变和彼此独立无关的，而是彼此相互联系，并与参考系、与观察者的运动状态有关的。尤其是当观察者以可与光速相比的速度运动时，所观察到的情形会与在远低于光速运动的日常情况下观察到的情况有所不同。可以说，爱因斯坦的相对论是20世纪物理学中最富于革命性的学说之一，它从根本上改变了人们的时空观。

这两种几乎同时发生在人类文明中的重要转折是否有某些关联？史莱因在《艺术与物理学》中对爱因斯坦的相对论做了非常富有想象力的描述：“在人们的日常体验中，一秒钟的时间相当于18.6万英里的空间。不妨将这么长的时间设想成为一条毛虫，一条像在《爱丽丝梦游仙境》中那样会伸缩的毛虫。当观察者在空间中以越来越快的速度运动时，空间就有如毛虫聚拢的腹节，向短而粗的方向收缩；当速度达到光速时，观察者所处的参考系的空间——即包括位于前方的，也包括位于后面的，便会合拢在一起，致使空间这时看上去厚度为无限薄。可以设想，前方、后面，还有横向的侧面，这时就‘全伙在此’。这不正是毕加索的立体主义中的空间吗？“爱因斯坦的公式是明说，立体派的绘画是暗表，它们两都表述着同一观念，就是所有参考系都是彼此相对的。”

如果我们能够乘着光速的列车刚好经过毕加索的亚维农大街，所看到的情景也许正是他的《亚维农少女》。

【编辑：江兵】