文圖/劉夕慶

本文來自《星空体育官网入口网站就是力量》雜誌

結構是事物各個(ge) 組成部分的搭配與(yu) 排列。宇宙萬(wan) 物都會(hui) 有其自身的結構形態，大至宇宙，小至基本粒子。實際上，科學家或畫家們(men) 所進行的科學研究和藝術創造等，都離不開對結構的描繪。

描繪宇觀結構的畫作

“宇觀”的概念出自已故中國天文學家、南京大學天文係（現天文與(yu) 空間科學學院）教授戴文賽先生。該概念描繪了可直接觀測但不能以物質手段加以影響或變革的時空區域及結構。

笛卡兒(er) 對渦動宇宙結構的描繪(左圖)計算機模擬的暗物質“宇宙之網”結構(右圖)

17世紀法國哲學家、數學家笛卡兒(er) 在他的“世界體(ti) 係”中，想象著宇宙諸多天體(ti) 之間，布滿了由看不見的物質所形成的渦動結構，並用圖畫的方式表現出來。雖然後來他的部分觀點存在一些認識上的局限，但從(cong) 21世紀開始，通過理論推算、實驗觀察或計算機模擬等手段證明，宇宙確實存在大量看不見的透明物質網狀結構。

描繪宏觀結構的畫作

為(wei) 區別宇觀範圍，人們(men) 將日常可見的、直至到達太陽係距離的，以及基本可用牛頓力學解決(jue) 的範圍稱為(wei) 宏觀世界。

1543年，維薩留斯和凱爾卡爾共同繪製了《人體(ti) 結構》，圖中是對肌肉係統結構的素描

16世紀，比利時出生的解剖學家維薩留斯在1543年出版了著名的《人體(ti) 結構》一書(shu) 。這是解剖學中一個(ge) 裏程碑事件—它是當時對人體(ti) 結構方麵描述最為(wei) 精確的一本書(shu) 。

下麵，我們(men) 再來說說“混沌”與(yu) “分形”。

“分形”概念是簡單性產(chan) 生複雜性的一個(ge) 極好例證。由一組稱為(wei) 芒德布羅集的複數，通過簡單的數學組合便可得到一係列複雜的結構圖形。

“蝴蝶效應”的藝術性圖解(左圖)，對花兒(er) 與(yu) 蜩蝶結構逐漸變化進行描繪的中國畫(花瓣結構漸變成為(wei) 蝶翅結構)(右圖)(劉夕慶 | 繪)

“混沌”是一種事物發展的潛結構。“蝴蝶效應”是一位美國氣象學家洛倫(lun) 茲(zi) 在20世紀中葉提出的，該名詞在混沌學中影響較大、流傳(chuan) 極廣。

描繪介觀結構的畫作

“介觀”這一詞匯，由科學家Van Kampen於(yu) 1981年提出，指的是介乎於(yu) 微觀和宏觀之間的狀態。其中有一個(ge) 名為(wei) “巴基球（化學式C60）”的結構最為(wei) 著名。

《無獨有偶》中處於(yu) 介觀(納米段)的巴基球：畫中的小球代表碳原子，小球間的短棍代表原子之間的鍵(劉夕慶 | 繪）

碳有兩(liang) 種主要形態，用來做戒指的鑽石和鉛筆中的“鉛”—石墨，還有幾種被稱作無定形碳的不規則非結晶體(ti) 形態。在1985年，克羅托、柯爾和斯莫利發現碳具有另一種全新的結構：其實際形狀是一個(ge) 擁有截二十麵體(ti) 的數學多麵體(ti) ，有20個(ge) 六邊形的麵和12個(ge) 五邊形的麵，這正是現代足球的典型結構。

描繪微觀結構的畫作

一般來說，原子尺度、量子力學研究的範圍才屬於(yu) 微觀世界。

在20世紀微觀結構領域中，丹麥物理學家玻爾的原子結構與(yu) 美國物理學家蓋爾曼的誇克結構模型等都對人類認識微觀世界起到了極大的促進作用。這些結構模型不但讓人們(men) “看到”了原子、中子、質子的“本來麵目”，而且還能了解它們(men) 的作用機製。20世紀中葉後，美國分子生物學家沃森與(yu) 英國物理學家克裏克合作，采用“拚圖”式的方法發現了DNA結構，為(wei) 解釋生命的秘密作出了關(guan) 鍵性的貢獻。

總之，對結構形態的描繪是畫家們(men) 所樂(le) 於(yu) 進行的，因為(wei) 它們(men) 有顯示其個(ge) 性的美妙一麵，這是藝術之美；而各種自然或人為(wei) 創造的結構形式，構成了人類認識世界的必經之道，它們(men) 在最根本的層麵上都是簡潔優(you) 美的，這是科學之美。藝術之美與(yu) 科學之美，美美相疊，必將成為(wei) 科學與(yu) 藝術相融的大美圖景。



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