本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
在文艺复兴时期(1450-1600年),建筑和绘画艺术,以及天文学、物理学和医学等科学学科都经历了复兴和重大改进——但是地质学呢?
在地球科学领域出现了一些孤独的天才——意大利艺术家莱昂纳多·达·芬奇(1452年4月15日出生-1519年)认识到化石是曾经活着的生物的石化遗骸,甚至应用古生态学原理来重建沉积岩的沉积过程,但他从未发表他的理论。直到后来,尼古拉斯·斯特诺(1638-1686)等学者,凭借他的地层学原理,罗伯特·胡克(1635-1703),凭借他对化石的古生物学解释,以及最后的詹姆斯·赫顿(1726-1797),凭借他的地球理论,才产生了持久的影响。
也许文艺复兴对地质学最重要的贡献不是新的科学原理,而是对地球的一种新的艺术视角。
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莱昂纳多·达·芬奇研究岩石和景观,不仅是为了提高他绘画的真实感,也是为了试图理解地球是如何运作的。莱昂纳多对水着迷,他认为水是侵蚀古老岩石和沉积新的沉积岩的媒介,从而随着时间的推移重塑了“活生生”的地球。流淌的水对于地球来说就像血液对于人体一样——它从山脉流向海洋,然后——莱昂纳多认为——在地下静脉中返回山脉,就像人体中的循环系统一样。
“莱昂纳多绘制了人体地图。他绘制了它的骨骼岩石,它的“河流”的路线以及其肉质的土壤,无论是在内部还是在外部。他解剖了世界,梳理出它的骨骼岩石,它的泥土和它的含水静脉,无论是在其表面地形还是在其核心深处……始终,看着他对真实地点的描绘,我们能够感受到他对地球作为一个功能系统的迫切关注。”
肯普,M.(2006):莱昂纳多·达·芬奇:体验、实验与设计。
对于莱昂纳多来说,地球实际上像人体一样运作,所有部分相互连接并和谐地协同工作。维特鲁威人是莱昂纳多最标志性的绘画之一,其中应用了这个“解剖和谐”的概念。
图1.莱昂纳多·达·芬奇的“维特鲁威人”,约1490年,基于建筑师维特鲁威提出的比例原则。就像人体比例并非随机一样,景观的比例也不是随机的(公共领域图像)。
在他的绘画中,莱昂纳多采用了一种中世纪的神秘主义,这种神秘主义认为人体这个小的微观世界就像更大的宏观世界的镜像,它的所有行星和恒星都在有序的轨道上运动,并且在天空中完美和谐。以类似的方式,艺术家应该仔细研究景观,以发现单个元素隐藏的比例和谐(例如,一座山在观察者距离增加时会显得更小,但是明显的改变并非随机,而是受几何学限制)——通过将发现的几何定律应用于他的绘画,艺术家不仅会创造景观的副本,而且会“重塑”真实的世界。
在莱昂纳多之后,其他文艺复兴时期的艺术家也开始应用几何规则(构造线和点)来理解如何在二维绘画中展示三维人体和/或景观的假定自然和谐。毫不奇怪,第一批写实的风景画可以追溯到文艺复兴时期。这是后来“科学插图”的第一步,这些插图在没有个人偏见的情况下描绘了在自然界中发现的单个元素。
图2.“托斯卡纳的山丘”或“有河流的风景”(有时被认为是阿尔诺河),达·芬奇已知的最古老的作品(可追溯至1473年)被认为是第一批写实的景观视图之一。莱昂纳多使用了倾斜的构造线和地平线上的两个消失点(注意右角的田野)来实现几何透视。另外,地球的层理(显示在瀑布上方(图像中心))不仅在地质上是正确的(底部薄,顶部厚,就像亚平宁山脉中的浊积岩序列一样),而且还可以用作水平构造线(公共领域图像)。
尼古拉斯·斯特诺接受过解剖学训练,这可能并非巧合。他应用了他通过解剖尸体和研究第一批写实的解剖图集(以正确的比例显示人体)所获得的观察技能,他也能够解剖和描述地球的内部结构。
就像人体和天体值得艺术家和科学家研究和描绘一样,景观以及景观的细节(例如山脉的形状,甚至是岩石的结构)也值得研究和描绘……这是后来所谓的地质科学的基本要素。
参考书目
罗森伯格,G.D.(2009):文艺复兴和科学革命时期对人和景观的衡量,载于罗森伯格,G.D.,编辑,《从文艺复兴到启蒙运动的地质学革命:美国地质学会回忆录203》:13-40