施大宁，物理学教授，南京航空航天大学副校长，从事大学物理教学和理论物理研究工作。主持建设国家级精品课程和国家精品在线开放课程“物理与艺术”，出版著作《物理与艺术》《文化物理》《当爱因斯坦遇见达芬奇》，兼任全国文科类物理课程工作委员会主任，2014年获国家级教学成果一等奖。在凝聚态物理研究领域发表学术论文160余篇，参与完成的项目获国家自然科学二等奖。
通识教育大讲堂第二十五讲
2020年10月22日下午3点，通识大讲堂第二十五讲在武汉大学樱顶老图书馆开讲，本次讲座由南京航空航天大学物理学教授施大宁主讲，武汉大学通识教育中心常务副主任、物理科学与技术学院教授桑建平老师主持，讲座开始前，桑建平老师向施大宁教授赠送了通识教育大讲堂主讲人纪念证书。此次讲座中，施大宁教授从物理学家和艺术家相互平行的视角阐述了人们对物质运动的基本形式的认识，并通过分析物理和艺术的发展过程和形式揭示了物理和艺术的相同点和内在联系。
一、物理与艺术的内在联系
施教授首先展示了两张看似无关的图片，一张是1998年12月18日《Science》杂志关于爱因斯坦的封面，另一张是现代艺术代表画家毕加索的《Femme Lisant》。这两张图片中，爱因斯坦代表物理，毕加索的画则代表着艺术。物理是“理解自然的普适语言”，是对自然的认知方式，有着树立自然法则的意义，艺术则是“人类以创造美为主要目的的技术及其产品”，是自然在人头脑中的反映，是人对自然的加工改造。
毕加索《Femme Lisant》
物理与艺术看似对立，实则不然。施教授讲到，清华科技园中有一个以“科学与艺术”为主题的雕塑，该雕塑受“相对论性重离子碰撞”启发，以两头刚健的牯牛顶角对撞表现“对撞生新态”的内涵，充分表现了科学与艺术的紧密联系。正如李政道先生所言：“事实上如一个硬币的两面，科学和艺术源于人类活动最高尚的部分，都追求者深刻性、普遍性、永恒和富有意义。”
科学和艺术是相互补充、共同发展的。施教授讲述了Leonard Shlain与其女儿的故事，Leonard Shlain带12岁的女儿到纽约现代艺术博物馆参观后问女儿有何收获，而女儿撇撇嘴回答说“皇帝的新装”，她认为很多人对艺术的态度只不过是人云亦云，并提问道，“为什么这些艺术品让人看不懂，却又是伟大的？”父亲想在回答女儿问题的同时解开自己关于艺术品为什么不被理解的疑惑，又因为他也很喜欢物理学，发现物理学的发展也越来越不可被理解，于是他想一方面回答女儿的问题，一方面揭示物理与艺术的关系。在此动机下，Leonard Shlain花了十多年时间，读了大量的科学、艺术和宗教等方面的书籍，最终在1991年出版了《Art and Physics》，它是“人类认知空间、时间和光的平行愿景”。
爱因斯坦
施教授展开讲述了物理与艺术之间的内在关联，他认为艺术表现手段是图像和隐喻（想象力与审美力），物理表现手段是数字方程（数字关系和实验特征），按传统的观点来看，艺术抒发情感，而物理追求理性，两者形成对立。但那只是传统的、表面上的对立，两者其实均面对着同一个自然，均是人类尝试认知真理的手段。接着，施教授以高更和他的经典画作《我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？》为例，画作的三组图画分别体现了人的出生、成长以及死亡。艺术如此，科学的基本问题“宇宙是怎样起源的？生命是怎样起源的？人类的未来会怎样？”同样如此。从中我们可以看出科学和艺术有着相同的理念，它们都关乎自然和人类，有着紧密的内在联系，即创造力。
高更《我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？》
二、经典时空：观察与描绘自然
接着，施教授就通过列举物理和艺术发展史中最伟大的创新，为我们详细介绍了物理和艺术对空间和时间认知的共同之处。施教授通过乔治（1266-1377）的透视原理和哥白尼(1473-1543)的日心说为我们展示了在观察和描绘自然层面上艺术和科学的内在关联。艺术方面，在乔治出现之前，西方的画家还没有“学会画风景”，如公元6世纪时期位于西奈山的圣像《圣迪奥多尔和圣乔治在侧的圣母子》，它没有立体感、透视、空间和时间的展现，曲解了光的意义。而乔托则不然，从《相遇金门》《哀悼基督》等一系列画作中可以看出，他发现了人，把人从神学的铁牢中解救出来，请入了艺术的殿堂，奠定了文艺复兴中现实主义艺术的基础。乔托对表现形式的更新，以及他表现真实的“建筑学”的空间手法都标志着绘画艺术的一次飞跃，透视画法的原理和运用使观赏者处于一个绝对静止的点上，西方绘画艺术由此有了基础。
乔托《哀悼基督》
科学方面，相较于托勒密的“地心说”，哥白尼的“日心说”找到了正确地看宇宙的参考点，体现出科学的“简单、和谐、唯美”，后来伽利略提出的的惯性参考系和牛顿的绝对时空观也是如此。施教授指出，这些物理思想与200年前乔托等艺术家发展出的透视原理异流同源，都是对自然平行的认知方式。
三、现代时空：思考和理解自然
当艺术家突破透视原理、光与影的原理等观念来进行创作，艺术的发展又会如何？施教授通过画家马奈做出了说明，有现代评论家指出马奈的《草地上的午餐》“整个画面在保持画布原有平面性的同时，暗示一种全新的三维（视觉）空间的存在”，这与文艺复兴时期拉斐尔的《帕杰斯的审判》形成了鲜明对比，预示了艺术领域将有的变革。
马奈《草地上的午餐》
迈克尔逊-莫雷实验测出的零结果，意味着光速是不变的，爱因斯坦对光的问题也提出思考：如果光速不变，跟光一起跑，那么时间和空间是什么？施教授的基本洞识是：时间不是独立于观察者而存在的抽象，它是物理的，是可以被测量的，宇宙中并没有一个“普适时间”，只有被某个观察者测量到的时间。在牛顿力学的世界里（低速情形）下，时间是绝对的，与物体运动无关，而在相对论的世界（高速情形下），时间是相对的，与物体运动相关，以光速运动时，运动时间成为永恒。相对论的空间视觉效应也让我们震撼，施教授以房子为例，当我们乘火车以光速行驶的，整个空间就会收缩在一个两维平面上。
1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，从科学角度回答了“如果与光同行，看到的世界是什么样子”这一问题。而1907年，艺术领域的毕加索在自己的作品中把这一图景巧妙地呈现了出来，他的作品体现出来的立体主义将物体各个方向拼接起来扑向眼帘，在视觉上给我们以冲击，实现了“同时可观睹”，被评价为：“打破了空间，又重构了空间”。爱因斯坦和毕加索虽然分属于不同的领域，但二者都体现了科学与艺术相融的思维与理念，正如施大宁教授所说，20世纪的科学和艺术是紧密相连的，如科学领域的相对论、量子力学与艺术领域的野兽主义、立体主义、未来主义之间相似的理念和内在的联系。
最后，施教授提到了中国古代诗歌与物理的关系，体现了无论是东方还是西方、古代还是现代，物理和艺术总是紧密相关、互相补充、共同前进的；施教授用一场讲座的时间为我们呈现了物理与艺术的对话，展示出科学家和艺术家所共有的广博的宇宙情怀和“为善不同，同归于美”的科艺交融的智慧路径，启发我们以不同的思路去培养自己的好奇心和创造力。
