科学与艺术结晶----大爆炸宇宙雕塑

2015-04-24 11:28:30 来源：新浪博客已浏览次

你知道人类自诞生以来提出的最有影响力的“理论”是什么吗？

英国《新科学家》杂志于2005年评选人类自诞生以来提出的十个影响最大的“理论”，拔得头筹的是大爆炸理论。

你能想到美国纽约大都会歌剧院（Metropolitan Opera House）的水晶吊灯设计受到了大爆炸理论的启发吗？能想到美国韦克斯纳艺术中心（Wexner Center for the Arts）重新对外开放时的大型雕塑展览中竟然包括名为“终结现代（End to Modernity）”的大爆炸理论科学模型吗？

华丽现身

坐落于美国俄亥俄州立大学校园的韦克斯纳艺术中心, 建成于1989年，重点收藏当代艺术和表演艺术，是当今著名美国建筑师彼得·埃森曼(Peter Eisenman) 将理论应用于现实的第一个公共建筑作品。其本身就是艺术品，塔象征着以前在此的兵工厂，白色金属架代表俄亥俄州立大学校园和所在城市的街道布局。但是，天窗进入过多阳光，会损害艺术品，空调也有问题，故重新改造。

2005年10月韦克斯纳艺术中心重新对外开放，隆重推出 “物品兼雕塑（Part object part sculpture）的展览”，展示20位著名雕塑家于二战后创作的极具代表性作品近100件，除了有改变西方现代艺术进程的马塞尔·杜尚(Marcel Duchamp )大师的作品，还有美国当今艺术家约西亚（Josiah McElheny）名称为“终结现代”的大爆炸宇宙雕塑。

大爆炸宇宙雕塑由玻璃和金属构成，宽约5米，高约4米。结构极为复杂。中央为铝球，从其表面向四面八方射出230根“辐条”，在这些辐条上安装有近1000个玻璃球、玻璃盘和75盏灯。观众可能把它看成是水晶吊灯，只是吊挂得太低，中心球与人的视线同高。实际上，它是表现从大爆炸开始，一直膨胀到现在的宇宙的准确的科学模型！

灵感诞生

纽约大都会歌剧院高耸而宽阔的天花板中央悬挂着巨大的枝形水晶吊灯，十多盏小型的枝形水晶吊灯围绕其四周。这些吊灯于1965年创作完成，将19世纪的富裕奢华和人造卫星时代的现代主义有机结合起来，呈现出引人注目的混合风格。约西亚是美国艺术家，以玻璃为主要创作材料。他第一次看到这些著名的奥地利维也纳罗贝迈尔公司(J.&L. Lobmeyr)的水晶吊灯时，就产生了创作大爆炸雕塑的想法。

纽约大都会歌剧院吊灯

约西亚长期坚持历史与现代主义结合的设计观念。他确认出1965年是一个标志性年份。首先它是把分散的艺术观念统一成，或是打破成多样化视角的后现代主义的重要的一年。其次，它是纽约大都会歌剧院吊灯设计制造完成的一年。有意思的是，这些吊灯的设计与大爆炸理论有关。在吊灯设计的最后阶段，建筑师沃尔拉克（Wallace K. Harrison）要求修改方案，建议呈现与前沿天文学理论---大爆炸理论相关的外观。他给吊灯设计师汉斯（Hans Harald Rath）一些天文学方面的书，并做了模型示意想法：在一个土豆表面插满了指向各个方向的牙签。因为在1965年，发生了近代天文学史上，具有里程碑意义的大事：发现宇宙微波背景辐射，强烈地支持大爆炸理论。宇宙微波背景辐射与类星体、脉冲星、星际有机分子一道，并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。发现微波背景辐射的美国贝尔实验室工程师彭齐亚斯和威尔逊因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

约西亚的想法是重新塑造成一个处在视线高度的现代风格的吊灯雕塑，精确地表达大爆炸理论，用玻璃部件代表星系，用灯代表类星体等。

付诸行动

约西亚邀请俄亥俄州立大学天文学教授戴维（David Weinberg）合作，希望进行科学与艺术之间的有效沟通交流。

大都会歌剧院的吊灯象征着一般人理解的宇宙大爆炸，就是普通意义上的大爆炸：巨大能量把碎片从一个中心点甩向西面八方。但是，这不是宇宙学家和天文学家所定义的大爆炸。对他们来说，宇宙大爆炸不是碎片随着时间的流逝而抛向已经存在的空间，而是在大爆炸中同时产生时间和空间，到处发生膨胀，没有中心。实际上，对于这个理论而言,“大爆炸”并不是一个非常精确的名字，因为它会让人联想到诸如爆竹这样的化学爆炸现象，是在空间中的一次爆炸。而这一理论所描述的是宇宙的膨胀和冷却，是物质、能量、时间和空间自身的创生和扩展。更确切地讲，它就是关于宇宙如何膨胀的理论，“膨胀宇宙理论”是一个更贴切的名字。

如何以静态雕塑，以怎样复杂的方式，来描绘出这样的宇宙理论呢？

天文学家与艺术家交谈3个多小时后，找到了解决办法：保留吊灯的基本结构，但改变其表达含义，用空间坐标代表时间。这样，结构的中心点就代表宇宙的诞生时刻，雕塑的最外边缘就代表宇宙的现在，从中心到边缘的各个“辐条”就代表137亿年的宇宙膨胀过程。这样，接下来要认真考虑的就是，过去40余年天文观测所发现的宇宙演化过程中的关键特征和事件。

接下来的8个多月时间里，约西亚刻苦地学习宇宙学知识，同时详细构思雕塑中要用到的代表星系、类星体、宇宙膨胀等的部件，同时关注实际中的具体问题，如，支撑杆要多长，才不出现能够觉察出的弯曲，多大间隔能够保证合理的机械结构，便于组装，如何保证各个支出的杆整体上是随机的，同时悬吊起来还能保持平衡。

此后，他们编写了包含2000多条命令的计算机程序，把设计规则和实际限制条件转换成零件列表和组装指南。然后，约西亚在自己的布鲁克林工作室手工制作玻璃部件，共932个，同时在加利福尼亚的公司定制金属部件。最后，艺术家与来自韦克斯纳艺术中心的团队一起把所有部件组装成雕塑作品。

科学含义

雕塑中心，代表宇宙诞生的时刻：0时。铝球，就是处于中心的，表面支撑出许多装有灯泡、圆球、圆盘等物品的辐条的铝球，代表宇宙最后散射面。早期宇宙温度极高，质子、电子等不能组成原子，光线被自由电子等粒子散射，好像形成浓浓的电子雾，其中情况无法被观测。随着宇宙膨胀，温度逐渐降低，大约38万年后，温度降低到摄氏3000度，自由电子与中子结合成原子，光线不再受到散射，宇宙变得透明，所以叫做宇宙最后散射面。我们能够观测到的最远的辐射，微波背景辐射，就发自于宇宙最后散射面。

在宇宙最后反射面时刻，也就是当宇宙刚刚开始透明时，宇宙中充满了炙热气体，没有星系，没有恒星，更没有生物。随着时间推移，万有引力作用放大了在大爆炸后瞬间产生的不均匀，而逐渐形成我们今天观察到的星系和大尺度结构。雕塑中，第一代星系出现于距离球心3英尺处，也就是大爆炸后约1亿年，它们很像我们银河系，是呈盘状的漩涡星系。这是炙热气体云团边冷却边旋转最终普遍呈现的形状。继续向外观看直到现在，会发现有三种变化。首先，星系变得越来越大，因为它们从周围空间吸收了更多的气体而产生更多恒星。其次，在引力作用下，星系们组成更大结构：星系团和超星系团。最后，新形式的星系开始出现：椭圆星系。它们是在无序的碰撞中产生的。椭圆星系用玻璃球代表，安置在星系密集区域中，那里正是碰撞发生最多的地方。

在雕塑中，灯代表类星体，这是宇宙中最亮的一种天体。类星体的能量来源于位于星系中心的特大质量黑洞，质量超过太阳质量的100亿倍。当气体塌陷成黑洞时，气体内部物质彼此撞击的速度接近光速，从而释放出大量的可见光、X射线，以及其他形式的辐射，可以把其所在的星系照亮1000倍。第一代类星体比较暗，因为还没有足够时间成为超大质量黑洞。第一代类星体出现在大爆炸后约20-40亿年，此后数量逐渐减少，因为星系的影响，供应给黑洞的气体减少了。雕塑中这段宇宙历史的表示方法是，灯开始出现时，亮度微弱，数量较少，然后逐渐亮起来、多起来，最后，在外层区域逐渐消退。

因为光以一定的速度传播，所以天文望远镜也具有时间机器的功能：当我们观测远处天体时，我们看到的不是今天的它，而是发出光线时的它。这一物理特性使我们能够在今天去看宇宙的过去。大爆炸雕塑尽量准确地呈现了宇宙从过去到现在的几个历史阶段图景：最后散射面，膨胀，星系团，类星体数量涨落。我们从地球这个观察点看去，宇宙的各个历史画面好像是一个个同心球层，最远处的，也是最早的。

大爆炸雕塑让我们能够站在宇宙之外去看宇宙。但是，如果天文学家推理正确，那么宇宙将永远膨胀，而且加速膨胀。所以，在雕塑面前，无论站在哪里，我们都将马上被未来的宇宙包围。因为无时无刻，宇宙都在膨胀，都在“终结现代”！

科学与艺术的结合

完成大爆炸雕塑后，艺术家约西亚和天文学家又共同合作完成了的三件关于当代前沿宇宙学理论的雕塑作品。他们都认为合作十分成功。艺术家尊重并忠于科学，希望如实地表达科学。项目开始时，他每个月都到哥伦比亚大学一次，带回一堆阅读作业，再会面时，总会请教许多关于核心概念的问题。而天文学家对现代艺术有足够兴趣，十分重视美学和文化，他的妻子就是研究毕加索的专家。整个合作的过程是艺术家被科学吸引着，在科学的鼓舞下而不是控制下进行挑战性地创作。

合作能一直延续的另一原因，是在第一次交流中，他们就一起制定规则，保证科学和艺术观点互相支持而不是矛盾与对立。对于一些关键点，有几次长时间讨论，例如，是否用透明玻璃而不是彩色玻璃代表星系，美学和现实条件最终说服了科学要求。但从整体上看，雕塑还是真实地表现了宇宙学细节。

最后，这个雕塑作品是作为艺术品而不是科学展品展出，所以只加注了极少量的说明文字。开始时，天文学家惊讶于艺术家不解释，也不在意观众在毫不了解雕塑含义的情况下看作品，慢慢地，他发现，任何人在面对精心安排的，随意的，复杂的系统都寻找解释。有些人阅读作品说明，了解其展示的科学原理。也有一些观众，创造出极具想象力的自己独有的解释。

天文学家与艺术家合作后发现，宇宙学不仅是严谨和准确的，还是浪漫的。不仅可以在科学论文限定的范围内去研究，还可以在艺术、哲学等领域去探索。

艺术家也发现在宇宙学启发下创作出的雕塑形式奇异，远远超出自己仅靠虚构所能达到的复杂和引人注目。同时，与科学家合作而设计出的艺术品能为公众理解复杂的科学理论提供机会。在合作中，他成为翻译者，以不寻常的方式使公众“看”到几乎只有科学家才懂的复杂的科学理论。

大爆炸宇宙雕塑是科学与艺术完美结合的成功案例。

责任编辑：小赖

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