美丽的数学

一本新书展示了受数学原理启发的壮观艺术作品

斯蒂芬·奥恩斯一直觉得数学很吸引人。这位记者撰写过关于该学科的文章,但最近他专注于那些遵循群论或旋转等数学规则的艺术家所创作的惊人视觉吸引力作品。奥恩斯在2018年8月刊的《大众科学》杂志上向读者展示了一系列这样的图像和雕塑,文章名为“数字艺术”。现在,他带着他的新书《数学艺术:真理、美与方程》(斯特林出版社,2019)回归,其中收录了更多作品。在这本书中,他探索了数十件源于圆周率、旅行商问题、深奥几何学等原理的艺术作品。最近,奥恩斯接受了《大众科学》的采访,谈论了数学的美学以及书中他最喜欢的一些作品。

[以下是采访的编辑稿。]

艺术和数学通常不会出现在同一个句子中。你是如何将它们联系起来的?


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多年前,我采访了芭丝谢芭·格罗斯曼,一位使用三维打印技术用金属制作数学雕塑的艺术家。她当时正在研究最小化面积的表面——它们可以用肥皂膜来建模。她最喜欢的作品之一是塞弗特曲面,它被一个古老、相互连接的形式,即博罗梅安环“锁定”在原位,你可以在国际数学联盟的标志中看到它。她还创建了四维形状的3D投影。我听她讲话时很着迷。后来我了解到关于数学与艺术的年度桥梁会议,以及这些领域之间存在着美丽的互动。

你是如何为这本书选择艺术品的?

我想看看那些起源于数学概念的艺术。有一位名叫多萝西娅·罗克伯恩的艺术家,她在许多作品中将集合论与纸、刨花板和原油结合在一起;我收录了一件名为《标量》的作品。她的作品体现了数学,但它们之所以能作为艺术品成功,是因为它们挑战你以一种新的、不同的方式去思考事物。我认为,数学驱动的作品不同于杰克逊·波洛克等可以用数学方式解释为分形的作品,或展示黄金比例的绘画、雕塑和建筑。在我书中写的作品中,数学从一开始就是它们的一部分。

你为什么喜欢使用旅行商问题创作的艺术?

那是奥伯林学院的罗伯特·博世的作品。他痴迷于优化。旅行商问题是一个优化问题:他必须到达X个城市,并在他开始的地方结束,那么最快或最短的路线是什么,而不会重复?博世想向他的学生展示任何领域都可以进行优化,为了证明这一点,他选择了最不可能的:视觉艺术。他重新创作了达芬奇的《蒙娜丽莎》,将其作为一系列点,然后用一条连续的线连接这些点,这条线是最短的路径,而且永远不会交叉。当你仔细观察时,你会看到这条线将所有空间划分为内部和外部。它解决了一个数学问题,但它显然也具有美感。它促使你以一种新颖的方式思考事物,因此我认为它本身就是一件艺术品。

克罗基特·约翰逊,他创作了《哈罗德和紫色蜡笔》,在书中占了很大篇幅。为什么?

我喜欢克罗基特·约翰逊关于几何学的绘画。其中一幅名为《勾股定理的证明》。关于直角三角形三边关系的定理,是我们所有人都必须在九年级前完成的。约翰逊的作品唤起了这种我们熟悉的关于证明和可信赖性的概念,并且在这种方式中显得庄严。但它也是用彩色盒子和角度来庆祝。它有其自身的美丽。他把你认为你了解的定理放在了一个全新的背景下。

有没有什么让你感到惊奇但又没有写进书里的?

我希望你能看到亨利·塞格曼的虚拟现实项目,比如超立方体,它通常被画成一个立方体内的立方体。他的艺术作品经常涉及到四维空间。我在书中展示了他参与创作的一个名为猴子看,猴子学的装置的一些细节,但他在一次桥梁会议上做了它的增强现实演示,观众可以探索四维对称性。这些高维图形都被描绘成猴子的排列。如果要把这个包含在书中,我们可能需要一个应用程序和一些护目镜。

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