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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    光創造了影,影襯托了光

                    2014-08-29 16:14:07

                    /林鳳生


                    唐代詩人杜甫的《春夜喜雨》里有詩句:“野徑云俱黑,江船火獨明?!闭f的是春天的夜里淅淅瀝瀝的小雨下個不停,月亮和星星不露臉,天空里的云和地面上的路都是漆黑一片。但是,眺望遠處卻見江邊小船上的燈火發出熒然的光亮。當時船上用的是油燈,亮度不會大,行走在曠野里的人為什么能夠注意到隔了上千米遠的船上燈火?原來,人的視覺對光亮度的感覺全憑比較得來的。

                     

                    由對比感知亮度

                    我們生活的世界里,明暗的層次非常寬泛。物理學把描述光亮度的物理量叫照度(單位是勒克司,即距離一燭光光源1米處的照度)。中午陽光直射下的照度(中緯度地區)為10萬勒克司;沒有月亮的夜晚,來自天空的照度為0.0003勒克司。由此可見,自然界里物體的照度相差達到幾億倍。然而,人的視覺細胞是沒有能力來區別和感受如此范圍寬廣的明暗照度。不過,人類視覺對此有一種非常管用的應付機制:視知覺與光亮度變化的對數成正比,即亮度變化10倍,視覺感受上變化1倍;亮度變化100倍,視覺感受上變化2倍;亮度變化1000倍,視覺感受上變化3倍,以此類推。這樣一來,視覺感受對于亮度的變化不至于過于敏感而到了目不暇接的地步。

                    雖然說視知覺對光的亮度變化并不敏感,但對光的分辨率卻十分靈敏。例如,視覺神經細胞有能力分辨兩個相鄰的不同照度區域,且不管兩者間的差別是1.2勒克司與1.4勒克司,還是1200勒克司與1400勒克司。讀者也許有體會,一張白紙放在暗室里也能感覺到它的明亮,而杜甫能在黑夜里看見遠處的漁火也就是這個道理。

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                    用黑暗繪就光明

                    有“夜光蟲”之稱的荷蘭畫家倫勃朗是一位畫技足以與意大利文藝復興諸巨匠抗衡而又風格迥異的大畫家。如果說意大利威尼斯畫派(貝里尼、提香等)以色彩見長,意大利佛羅倫薩畫派(達·芬奇、拉菲爾等)以透視、寫實稱雄,那么倫勃朗則以成功的光暗表達名垂畫史,后人贊揚他用“黑暗來繪成光明”。確實,倫勃朗的畫大多色彩陰暗,可能因為荷蘭的建筑窗少而小,室內光線微弱,人們習慣這樣的環境吧!但是,陰暗的背景往往更能襯托出畫的主題,吸引觀者的眼球。

                    《哲學家》是一幅很能說明問題的作品。在一間高大但十分陰暗的房舍內,年老的哲學家坐在寬敞的窗前,陽光透過玻璃窗照射到室內,照亮了書桌和老人,并在墻壁和地板上留下了巨大的陰影。請注意,哲學家的額頭上有一小點亮斑,象征著他思維的光芒,而在窗框上可以看到條狀的陰影??茖W家用光度計測量可知,條狀陰影的實際亮度要比哲學家額頭上的光斑還要亮一些,但是看起來的卻一處是陰影,一處是亮斑,那就是它們與周邊環境的亮度比較后產生的視覺感受。在這幅畫中倫勃朗巧妙地采用了背景亮度的變化,襯托出了哲學家的額頭。為了做到這一點,他對真實場景的照明做了修正,畫中窗口的亮度比房間的左下角僅僅亮了15倍,如果在真實的情況里,兩者的亮度之比也許要超過100倍。

                    倫勃朗出生于荷蘭蘭頓的一個磨坊主家庭,自幼學習繪畫,弱冠時便挾技來到阿姆斯特丹,過起“阿漂一族”的生活并以畫肖像畫一舉成名??墒呛镁安婚L,不久他便惹上了麻煩。原來該市的一個新組建的國民自衛隊按慣例要畫一幅“全家?!毙は駡D,懸掛在市政大廳里供人觀賞。他們找到了倫勃朗請他執筆。這類“全家?!本拖瘳F在的集體照,大家排成幾排,只要每個人都留下一個清晰的臉就行了。但是,藝高人膽大的倫勃朗不落窠臼,把它畫成一幅富有動感的作品(即世界名畫《夜巡》)。誰知,這卻引起訂購者——自衛隊員們的大為不滿。因為這幅畫的潤筆費是由16位自衛隊員平攤的,那些見到自己被冷落當配角的隊員當然不樂意了。雙方發生了爭執,而倫勃朗堅持不做修改,最后只能訴訟到法庭,并以倫勃朗敗訴告終。從此,倫勃朗一蹶不振(隊長戈克是后來的市長,其余隊員也都是有錢有勢的人),最后一貧如洗,到畫店打工來維持生計。但是,他窮且益堅,仍創作許多杰作。

                    倫勃朗以畫肖像畫見長,他一生畫過許多幅自畫像,忠實地表現出自己當時的面貌,既有風流倜儻的青年,也有窮困潦倒的晚年,從不加以掩飾。20049月,《新英格蘭醫學》雜志發表了哈佛大學醫學院專家的論文,他們研究了倫勃朗各個時期的36幅自畫像(24幅油畫,12幅銅版畫),發現其中絕大多數作品里,倫勃朗的一只眼睛直接面對觀者,另一只眼睛側面歪斜,因此推測倫勃朗的一只眼睛幾乎沒有視力。

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                    馬赫帶烘托明月

                    在明暗不同區域的交界邊緣還會產生一種特別的視錯覺叫作馬赫帶,那是1868年由奧地利物理學家馬赫發現的。如果你站在明媚的陽光下,地面上會投下一片灰暗的身影。仔細觀察,你會發現影子和明亮的地面之間有一條很窄的過渡區,在過渡區的兩側,在影子的邊緣有一條特別暗的細線,而在亮的一側則有一條特別亮的細線,就好像有人把你的影子的輪廓特別勾畫出來一樣??茖W家用儀器去測試這條邊緣的照明值,發現事實上并不存在這樣的亮線和暗線。換句話說,這只是一種錯覺,是一種主觀的邊緣對比效應??茖W家認為,這是視覺神經細胞內部存在某種相互抑制造成的。顯然,這種效應如果能夠巧妙地融入繪畫創作之中,便能收到渲染烘托的效果。

                    烏克蘭風景畫家庫茵芝的杰作《第聶伯河的月夜》展現了第聶伯河的月夜流光溢彩的奇妙景觀,曾被俄羅斯大畫家列賓贊為“觸動觀眾心靈的詩”。畫中明月當空,觀者只要細看,可以觀察到在月亮與夜空交界的地方有兩條清晰的馬赫帶圓環(即亮環和暗環),使皓月從灰色的天穹背景中凸顯出來,分外皎潔。特別是明朗的亮環,反而讓月體內部顯得有點朦朧,給觀者對有關月亮的傳說產生無限的遐想。圍繞著月亮周圍的彩云是由灰色的天穹背景映襯出來的,同樣的方法也營造出第聶伯河水波漣漪、浮光躍銀的美景。整幅畫洋溢著一種渺茫、曠遠和寧靜的氣氛,讓人想起旋律優美的貝多芬的《月光奏鳴曲》。1880年此畫在圣彼得堡展出時引起轟動,觀眾如潮,一時傳為美談。

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                    ——選自《科學畫報》2014年第8

                     






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