科學與藝術，向來被視為人類文明發展進程中的兩個端點；一端代表著由實驗與計算所建立的真理、另一端則是美與感性的經驗敘事。但是在實際的文明發展過程中，科學與藝術向來從彼此的差異中尋找靈感。
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邁入20世紀，科學世界迎來量子革命的同時，藝術世界也迎來歷史前衛主義的發展。在這個思潮變動劇烈的時代中，量子物理與藝術的互動也激盪出許多火花。科學從純粹的客觀加入了主觀的視角；藝術則是從個體的美學經驗向外尋求更大的共鳴。在文明的進程中，科學與藝術的雙人舞讓人們超越純粹的理性與感性，走上更為多元的發現與創作。
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<h2>20世紀的動盪背景</h2>
20世紀是西方文明展開反思的關鍵時刻。在經歷過一百多年的現代化洗禮之後，越來越多的思想家發現，18世紀人們相信的進步主義神話，並沒有讓人們邁向更完好到生活；反之，隨著戰爭、環境汙染、社會主義革命的發生，人們開始質疑科學與資本主義的正當性。這些對於時代的不滿與懷疑，也逐漸在藝術與科學的進程中，以多元的樣貌反映出來。
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「20世紀的人文思潮，充滿著革命、創新、與突破的氛圍。」任職於國立臺灣藝術大學的沈伯丞教授分享到。20世紀初的物理學，因為黑體輻射的發現與光子理論的提出，開始引發一系列的爭論與研究。有趣的是，就在極其接近的時間軸上，藝術世界也迎來歷史前衛主義（Avant-Garde）的革命。所謂的歷史前衛主義其實不是一個流派，而是後世的藝術史學家對於這個時期的一個註腳。之所以名為「前衛」，指的是當時受到新的思潮影響，而做出相當創新的藝術家與相關作品。超現實主義、抽象繪畫、觀念音樂、現成物等各式各樣的實驗所催生的多元作品，驅動著藝術領域的大幅躍進，顛覆了長時間以來人們對於美的認知。
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「1905愛因斯坦提出相對論；而畢卡索的立體派創作風格也在同一時期形成。」沈伯丞教授指出，革命與創新的時代氛圍同時也牽動著人文與科學的關係。「過去人們相信『上帝不擲骰子』，認為上帝是個鐘錶匠，而世界就是一個穩定運作的機器。這樣的想法也逐漸被改變。」他也提到，由於量子力學的出現讓人們意識到，「真實」是一個機率性的存在，而量子力學的其中一個基本假設中，說明「對量子狀態觀察後會破壞原本的狀態」，也就是說觀察的行為會破壞原本量子的特性，雖然這個定理只應用於量子的空間層級，但也這讓過去認為「觀測等於真實」的想法開始受到挑戰。「有趣的是，這使得許多量子物理學家成為佛教徒，因為『立場決定真實』的思想與佛教思想可說是不謀而合。」沈伯丞教授逗趣地指出。
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<h2>量子物理與藝術的對話</h2>
量子物理的提出不僅改寫了科學史與人文思潮，也對於當時的藝術家產生影響。「第一個受到量子力學影響的藝術家，就是藝術史上相當重要的馬列維奇（Kazimir Malevich）。」沈伯丞教授說道。馬列維奇是俄國的藝術家，出生於19世紀末葉的他，是歷史前衛主義這段期間最為重要的藝術家之一。
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馬列維奇最有名的作品《黑色方塊》（Black Square），就是在白色的畫布上畫上一塊正方形的黑色方塊，這件作品挑戰了過去「繪畫等於再現（represent）」的想法，將繪畫從「對現實的描繪」這個緊箍咒中澈底解放。事實上，許多藝術評論家相信《黑色方塊》是對於「黑體輻射」實驗的隱喻。除了《黑色方塊》，他也創作了《電子的感性》（Sensation of the Electron）。這幅充滿幾何圖形抽象畫，靈感來自於羅伯特．密立根（Robert Andrews Millikan）與哈維．福萊柴爾（Harvey Fletcher）於1909年進行著名的油滴實驗（Oil-drop experiment） 。藝術家從科學實驗中獲得靈感，並且轉化為視覺上的感性，可以說是以馬列維奇為濫觴。
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物理學的發展對於超現實主義大師達利（Salvador Dalí）也有相當重大的影響。大部分的人說起超現實主義，會認為這與夢境與心理學有關；然而量子物理的誕生，使得達利的作品出現了一個「原子化」的轉向。1945年美國於新墨西哥州進行核試爆實驗；一個月之後，美軍在廣島投下原子彈，結束第二次世界大戰。大規模的毀滅性武器震撼了人類，達利也深受影響。自此之後，達利開始在繪畫中加入許多「原子核」的意象，尤其是《The Maximum Speed of Raphael&#8217;s Madonna》，就是一個模擬原子的意象所創造出的經典繪畫。
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「藝術家對於科學的認識可能不是最完整的，但是他們幫助我們思考量子理論所造成的文化現象。」沈伯丞教授說到，在這藝術與科學彼此交織的舞臺上，科學家與藝術家的工作是截然不同的。他引用了馬列維奇的說法，區分了「真理」與「真理的意涵」；前者指的是科學家發現的事實，而後者則是藝術家對於事實的詮釋。透過藝術作品，觀眾可以從不同的角度「感受」事實，進而被「事實」給震撼、感動、或者反思。
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科學家與藝術家之所以可以合作，不是因為藝術家懂科學，而是因為藝術家的錯誤解讀所創造出的視角。
－國立臺灣藝術大學的沈伯丞助理教授－
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<h2>「當代藝術的物理」X「當代物理的藝術」</h2>
自從歷史前衛運動之後，藝術家開始更為大量的借用了科學實驗的視覺元素。「許多當代的藝術作品開始從複雜的科學實驗中尋找視覺性。」沈伯丞教授分享，在21世紀一檔名為「量子糾纏」（Quantum Entanglement Exhibition 2.0）的當代藝術展覽中（https://www.artsy.net/show/laboratoria-art-and-science-space-quantum-entanglement-2-dot-0?sort=partner_show_position），就可以看到許多類似的作品。舉例而言，俄國雙人組藝術家，就利用雷射將鑽石粉塵加熱到激發態，引發粉塵在空氣中旋轉的美妙畫面。韓國藝術家金允哲（Yunchul Kim）則是利用質子探測器創作了《Argos》（百目巨人），並且利用輻射偵測儀器對宇宙射線的反應所形成的隨機性，創造出隨機卻有趣的聲光效果。
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大幅度借用物理實驗成果、並且將之視覺化的藝術作品，在當代越來越受歡迎，然而這並不代表藝術家必須具備與物理學家相當的知識。沈伯丞教授提醒，「藝術家理解的程度，影響了想像的深度。藝術家的工作不是正確的引用實驗數據，而是透過美學和想像的過程，創造出能夠符合審美標準的作品。」量子物理的隨機性和主觀性，讓藝術家有更多的想像和發揮空間。真正的問題不是藝術家是否為科學家，而是如何運用科學發現的成果，創造出嶄新的美感經驗。
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「科學的各領域都是持續在前進的。因此，如果藝術是相對科學，藝術就不能不去面對科學的拓展。物理學的、生理學的借用，在藝術領域是相當清楚的一個趨勢。」沈伯丞教授繼續分享，在歐洲許多大型的實驗室，科學家會在實驗很早期的階段就開始邀請藝術家參與。這種跨領域的合作，目的就是希望雙方可以打破彼此的「認知框架」。「知識要擴展，必須要跳脫本來的思考框架。」沈伯丞教授認為，綜觀歷史上的革命性進步，除了靠運氣、天才的降臨之外，還需借用其他領域的知識和語言，舉例來說，「苯環」的發現是化學家從古典繪畫中得到靈感，而X光繞射的雙螺旋形狀，同樣也是因為科學家從古文明雙股交纏的生命之術，或是双尾交纏的蛇（例如伏羲、女媧像）等圖像創作中獲得靈感。
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「科學家與藝術家之所以可以合作，不是因為藝術家懂科學，而是因為藝術家的錯誤解讀所創造出的視角。」沈伯丞教授指出，科學家藉由不同的領域發現自身的盲點，而藝術家從科學理論中去想像美學，能夠幫助藝術沿著知識的發展而逐漸進步。建立有意義的對話關係，對於2個領域而言都是不可或缺的前行之路。
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<h2>從多元視角與理論　共同探討真實的建構</h2>
「我們如何詮釋科技，將會決定科技如何繼續發展。」沈伯丞教授表示，在古典時期，人們相信上帝是一不會出錯的鐘錶匠，人類就是上帝打造的精密儀器。然而，演化論的提出挑戰了這樣的觀點，人類支配世界其實是偶然的成果，不是一個精心計算的答案。到了後現代，我們有了更多元的理論和視角，去反思真實和真理是如何被建構。
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「隨著科技的進步，人們開始用『電腦』來比喻人腦。但是人類社會是演算法決定的嗎？或是，我們會期待一個更有人性的量子電腦呢？」沈伯丞教授表示，不論是科學家還是藝術家，人類其實都在思考一個共同的問題，「那就是我們到底是誰？我們如果不是只有運算能力的機器，那人類存在的意義究竟為何？」從古至今，就算科學與藝術不斷進步，對於自我的未知與求知慾，或許更是牽動藝術與科學這首雙人舞曲的總譜。
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（客座總編輯 |國立陽明交通大學電子物理系 張文豪教授、國立清華大學物理系 林秀豪教授；研究顧問團隊 | 中央研究院物理所 王明杰研究員、工研院電子與光電系統研究所 吳志毅所長、中央研究院資訊科學研究所 鐘楷閔教授、國立清華大學物理系 果尚志教授；責任編輯 | 段芊卉、葉于甄）

馬列維奇最有名的作品《黑色方塊（Black Square）》。圖片來源／Wikimedia

達利模擬原子核意象的作品《The Maximum Speed of Raphael's Madonna》。圖片來源／WIKIART