第五节 文艺复兴时期科学的发展
从14世纪以来，佛罗伦萨新经济的重大发展凭借的就是先进科技促进生产力的提高，所以整个社会当时已有重视科技、讲究效率、热衷于技术发明的氛围。而艺术家们，无论是建筑师、雕刻家和画家，大多出身金银工艺行业，本来就有重视手工技艺的传统，到15世纪，他们的任务就是用科学理论和科学方法，把这些技艺武装、改造、提高起来。15世纪初年的建筑大师布鲁乃列斯基，正是这方面的重要代表。因此，瓦萨里为布鲁乃列斯基写的传记在极力表扬他的艺术天才同时，也非常注意他在科技方面的造诣：“布鲁乃列斯基和一些技术专家有深厚友谊，他倾心研究过动力、运转、传动等工艺和机械的知识，这样就使得他能够亲手制成一些非常精良而又美观的钟表。”显而易见，钟表是当时最能反映技术水平的尖端发明之一，按照它的工作原理可以演绎出各种机械。布鲁乃列斯基出身于金银工艺学徒，手艺精湛，而他全家又是政界名宿，学识丰富，使他对几何学、数学和其他古典学识的钻研也很深入，他又多次到罗马考察，对力学、化学、冶金、解剖、透视和工程学都有所研究，为他担任佛罗伦萨大教堂圆顶这个“世纪工程”的设计和建造奠定了基础。在建造圆顶时，他还改进了起重机、滑车、杠杆和多种石砌工艺，发明了一种专用运输建筑材料的船只及有关装备，并以此获得佛罗伦萨政府颁发的专利特许，可谓历史上第一件由政府注册的技术发明专利。有了这样深厚的科技基础，再加上他为完成大圆顶建筑积累的经验，他发明并亲自示范运用对新艺术影响最深的科技法——透视画法，自是顺理成章之事。
所谓透视法，也称焦点透视，就是决定一幅画或一块浮雕只有一个唯一的视觉焦点，画面内一切视觉线条上下左右皆集中于这唯一的焦点中，一切景物及其细部皆按与焦点的距离和线条的角度决定其远近关系与透视缩形。这样一来，透视画法就提供了在艺术表现上按科学法则规定的客观空间，确有百试不爽、颠扑不破之效。在人类艺术史上，只有希腊古典时代的作家留下若干关于埃及透视的几何与光学原理的零散言论。从庞贝遗迹看，有一些接近透视的实践，仔细分析则仍由多个焦点而非唯一的焦点，所以现代研究普遍认为，古典并无系统的焦点透视理论，更无完全适合艺术界应用的透视法的发明。所以，发明它的重任，只有由文艺复兴的新艺术担任起来。布鲁乃列斯基作为开创者的伟大贡献，不仅在于他把科学理论与实际应用结合起来，形成一套既简明易懂又行之有效的科学技法，并将其传授给多纳泰罗和马萨乔两位大师，而且还在于他自己亲手制作了两幅历史上首次按透视法绘制的佛罗伦萨街景图。一幅是在佛罗伦萨大教堂门口看对面的洗礼堂建筑之景；另一幅则是在广场一角看佛罗伦萨政府大厦之景。他把这两幅图画拿到实地展出，让观众将画景与实景相对比，看到它们完全一致，于是观众惊呼为艺术的奇迹，并确信透视画法的卓越。
“所谓绘画无非是一个视觉角锥体在一定距离上的横断面，有一定的中心和适当的光照，并以线条和色彩在一定平面上表现出来。”这个定义听起来有点过于科学化，但它比马萨乔的“愈接近自然愈完善”也复杂丰富得多，是包含真知灼见的至理名言。如果把绘画定义为视觉角锥体的横断面，那么透视画法和与它有关的几何、数学与光学知识对艺术家的重要性不辩自明了。因此，评论家都认为作为绘画的科学定义西方数百年来无出其右；更有甚者认为，以透视画法为代表的科学与艺术的联盟，不仅给新艺术巨大的推动力，也进而影响了广大群众世界观的转变，即要求用科学的眼光观察世界，构建一种客观、科学和按数量统计决定其精确度的观察世界的方法。我们也可说这是一种观察世界的新途径。
与透视画法相并行的另一项重大科学技法，就是解剖学的研究，也可谓艺用解剖学。它从实际解剖人体（尸体）出发，达到对人体结构科学的、精确的、充分的了解，并与透视画法对空间的科学表现相配合。从具体的发展过程看，新艺术的解剖研究先是从动物——马、牛、羊等的解剖而后进入人体解剖的。这可能和宗教禁忌有关，即教会严禁艺术家对尸体解剖研究，从而使这项研究最初很难公开进行，只能以动物的解剖开其端，但其目的与方法都是同样的。所以到15世纪，这些宗教禁令便被打破，艺术家进行人体解剖以了解人体结构的事例不仅常见，而且被欢呼为新艺术的一大胜利。根据以上情况看，我们认为布鲁乃列斯基和多纳泰罗这两位先锋大师，早在15世纪初年即有解剖研究的想法和初步实践，只是秘而不宣罢了。因为布鲁乃列斯基的雕刻功夫也非常深厚，他步入艺坛甚至以雕刻知名。1401年，他怀着必得之志，参加佛罗伦萨礼堂青铜门投标竞赛，其作品就以人体表现的杰出著称，果然和另一位雕刻家吉贝尔蒂之作并列为上乘之选，但最后吉贝尔蒂夺冠，于是他愤而弃雕艺专攻建筑。其后布鲁乃列斯基和多纳泰罗携手赴罗马实地考察古典遗物，除建筑外，他俩研究最多、讨论最多的当然也是雕刻。从对古典雕刻的考察中，他们自必意识到古典艺术人体表现的成功，得益于对人体的比例、结构和运动机制作了实际的观察探究，虽然古人是否进行解剖不得而知，但希腊奥林匹克运动会以及一切体育竞技运动员必以裸体参赛，体育馆训练也以全裸进行等，是希腊社会公众尤其是艺术家对人体机能非常熟悉的原因。以布鲁乃列斯基的科学头脑，他很容易就会联想到对人体结构的考察，最好采取尸体解剖的途径，就像他们为了熟悉古典艺术，亲自来到罗马废墟发掘古物那样。这种认识在他的学生多纳泰罗和马萨乔心目中必引起强烈的共鸣，使他们分别在雕刻和绘画上，表现人体获得空前的成功。《圣乔治像》就是一例。不过圣乔治这位英雄是必须身披铠甲的，披挂之下身体结构就未能充分裸露，其坚毅英俊却凭非常准确的结构比例与优雅的姿态表现出来了。此像10余年后，多纳泰罗就推出一尊全身裸体的青铜《大卫像》（作于1430—1432年），这也是新艺术的第一尊裸体雕像，其表现人体结构的成功，被认为可直追希腊古典，甚至有所超越。超越，即指其对人体了解的科学程度，而这种科学程度，恐只有通过解剖学的途径才能达到。文献中有明确记载的事例，就是多纳泰罗为制造《加塔梅拉达骑马像》，而对马的尸体多次亲自解剖，使雕像的坐骑形神兼备，空前精确生动。但这尊骑马像距《大卫像》的裸体雕刻已晚了10余年（作于1445—1450年），当时解剖学的研究已备受赞扬了。若以《大卫像》的人体和《骑马像》的马体旗鼓相当而论，也可反证多纳泰罗很早（至少早于《骑马像》10余年）就已经开始进行人体解剖研究了。类似的情况出现于马萨乔的绘画中。他画中的裸体形象，无论是被逐出乐园的亚当、夏娃及神圣的十字架上的三位一体的基督，还是那位全身一丝不挂跪在溪旁接受圣彼得洗礼的青年，其非凡的人体表现的成功也应归功于由于这种解剖学而对人体的科学了解，何况这些画都作于1425—1429年，比多纳泰罗还早5～7年。在这三位大师的带头之后，15世纪后半期，佛罗伦萨艺术家热衷于人体解剖研究之风愈演愈烈，完全奠定了这项科学技法在新艺术中与透视画法同等重要的基础地位。简单地说，艺用解剖无非通过解剖以熟悉人体结构，因此，解剖实习越多，熟悉程度越高，就会熟能生巧，有力促进艺术创作的现实主义表现。15世纪后期的佛罗伦萨画家卡斯塔尼约（1423—1475）、画家兼雕刻家波拉尤奥（1429—1498）和达·芬奇的老师韦罗基奥（Vellocchio,1436—1488）都是公开多次进行人体解剖而在这方面取得突出进展的代表。至于达·芬奇，他一生进行人体解剖的次数竟多达35次以上，米开朗基罗做人体解剖也有数十次之多，从而促成了他俩人体表现上空前绝后的成功。当然，无论是透视画法也好，人体解剖也好，这类科学技法的运用，还得服从艺术表现的需要。在达·芬奇和米开朗基罗那种“高于生活，胜于自然”的盛期艺术中，科学技法的运用绝非机械而是异常灵活的。最著名的例子可举达·芬奇那幅被誉为世界名画之冠的《蒙娜丽莎》，凭他对人体的透彻了解，达·芬奇在画像中仅在女性嘴鼻眉目之间传神之余巧做安排，就画出了蒙娜丽莎蕴意无穷神秘至极的微笑。达·芬奇的神妙在很大程度上得力于他空前绝后地把科学解剖与艺术加工紧密结合。
达·芬奇不仅是文艺复兴时期最伟大的艺术家，也是当时最伟大的科学家，他的艺术生涯典型地反映了新艺术与科技发展的互动关系。从根本意义上说，这时处于起步阶段的自然科学首先要对自然界进行精密观察和记录，包括图画和文字记录，并据此作出合理与科学的推论。新艺术得科学技术之助，当然也会反过来为自然科学所要求的观察记录贡献一臂之力；与此同时，新艺术对科学技术的兴趣与日俱增，像布鲁乃列斯基那样的艺术家广泛开展数学、几何、物理、化学各学科的研究，尤其在技术上有众多发明，不失为推动科技发展的一支生力军。达·芬奇的一生在这两方面都取得了非常突出的成就。我们曾这样评价他：“达·芬奇对于许多科学都有深厚的兴趣。他对解剖学、生理学、地质学、植物学、物理学和应用技术、机械设计等更是注意。他不迷信权威，敢于用实际的研究成果来批判前人的错误。他解剖尸体次数很多，观察十分细密，论述也很周详，远远超过同时代的艺术家和医学家。他是历史上第一个正确、全面地描述人体骨骼和摹画了人体全部肌肉组织的人。在神经和血管系统方面，他也有许多发现和论述。他还研究过各种岩石的构造、地形的演变和古生物的痕迹，最早确立了关于地质学和地史学的概念。在物理学方面，他的有些具体设想和推论也很是惊人。例如捉摸到重物总是以最短途径投向地心的规律。这对后来的地心引力论是天才的启示。他在光学、静水力学等方面的新发现，也是很著名的。关于天体，他曾有“太阳不动”的想法，也可以说是哥白尼学说的一个先驱。达·芬奇在技术和机械的设计发明方面，就更带有现实意义。他在写给米兰公爵的自荐信中，声称自己能制造各种类型、用途和特性的桥梁；各种攻城机械和水攻设备，用于摧毁特殊坚固堡垒的设施；轻便有力的掷弹机、灵巧无声的偷袭车和重装备战车，重型掷弹机，用于海战的攻守军械；各种民用建筑和水利灌溉工程；等等。他所说的这种种设计制造绝非空谈，而且有些设计的详细方案也流传至今。达·芬奇不止一次地设计桥梁、灌溉工程、堤坝、城堡、道路的施工和结构方案，有些是准备实际应用的具体项目，有些则是理论性的探讨。最有意义的是，他所设计的用在生产上的一些机械，例如设计了一种可以连续不断纺纱的纺车，解决了手摇纺车操作易中断的毛病；设计了一种磨损率最小的齿轮；设计了各种高效率的起重机，其中一种还附有装置在木制轨道上的轮车；设计了制造螺旋的车床和冲压定型钢锭的机器；等等。使人们最感兴趣的是他飞行研究和飞行器设计，他准备制造一种人工翅翼的飞机……。”
这份清单足以令人眼花缭乱，但他曾经思考的、令现代人大吃一惊的发明还远不止这些，例如降落伞、潜水艇、螺旋推进器等。近年来，最新发现的还包括他设计的一种和现代自行车非常相似的前后两轮车以及由发条推动的快速跑车。他在十五世纪八九十年代和16世纪初年广泛展开的考察、研究、思考和发明，确实使他成为近代自然科学曙光破晓之际最辉煌的代表人物。由此，我们也就可以充分领悟到新艺术与科技联盟的伟大历史意义。