Synth Daily

你感知事物之美的背后隐藏的数学原理

数学家马库斯·杜·桑托伊(Marcus du Sautoy)提出,“形式主义”可以解释我们为何觉得事物美丽。他认为,美并非纯粹主观或神秘,其背后是数学结构在起作用。从本质上说,我们所处的宇宙就是数学的物理体现,因此艺术之美也遵循着数学原理。作曲家、画家和作家,如莫扎特、波洛克和莎士比亚,都在其作品中不自觉或有意识地运用了黄金比例分形几何素数等数学概念。理解这些隐藏的“蓝图”并不会削弱艺术的魔力,反而能让我们更深刻地欣赏其精妙之处。

形式主义:为美感“解构彩虹”

一些人认为,艺术的美感是无法被还原和解释的,它介于情感和神秘主义之间,是纯粹主观的体验。然而,形式主义(formalism)哲学提出了相反的观点:我们可以通过分析作品的构成部分来解释其美感。

牛津大学数学家马库斯·杜·桑托伊是一位坚定的形式主义者。他认为,揭示美感背后的原理并不会破坏它的魅力。

“实际上,对我而言,当你理解了光线如何作用从而形成彩虹时,彩虹反而变得更加有趣。”

对桑托伊来说,我们之所以觉得一首歌好听,可能是因为它和谐的和声;我们之所以喜欢一张照片,可能是因为其线条汇聚于一点。通过数学,我们可以找到解释美感的非美学术语。

宇宙的数学本质

桑托伊的理论根植于他的柏拉图主义信念。他相信自然界中存在着固有的数学结构,而我们的宇宙本身就是“一个物理的数学片段”。

  • 人类发现数学: 数学之所以产生,是因为人类试图理解周围的自然世界。因此,我们在自然界中发现的结构,必然是我们最早发现的数学结构。
  • 自然界中的数学信号:
    • 鸡会本能地将数字从小到大排列
    • 蝉能够精确地计算 17 年(一个素数)的周期。
    • 对称性在自然界中常常是重要信号,因为它通常标志着一个生命体。

艺术创作的数学蓝图

如果整个宇宙都由数学结构构成,那么艺术也不例外。桑托伊认为,数学为创造力提供了隐藏的蓝图。

  • 黄金比例的运用: 莫扎特在他的歌剧《魔笛》中使用了黄金比例。德彪西巴托克也非常钟爱这一理念。建筑师勒·柯布西耶则使用斐波那契数列作为建筑设计的蓝图。

  • 波洛克的“分形”画作: 杰克逊·波洛克以其抽象的甩漆画闻名,很多人觉得“谁都能做到”。但研究发现,他的创作过程实际上是在构建一个混沌系统。这种混沌的几何学被称为分形(fractal)。分形的一个奇妙特性是它在不同尺度下都呈现相似的复杂性。当你走近波洛克的画作时,会迷失尺度感,分不清自己离画到底有多近。

  • 莎士比亚的数字游戏: 莎士比亚不仅是语言大师,也是数字高手。他利用数字来凸显诗歌中的重要时刻。例如,他最著名的台词:

    “To be or not to be, that is the question.”

    这句诗有 11 个音节,而不是莎士比亚十四行诗中常见的 10 个音节(五步抑扬格)。他特意使用 11 这个素数,打破了读者习惯的节奏,像一个额外的节拍,瞬间将你从被催眠的状态中唤醒,从而强调了这一时刻的重要性