畫談竹子的“博物性”

劉夕慶

竹子屬禾本科竹亞科多年生常綠植物，在自然科學和人文學科中都具有一定的研究價值和影響力。其獨特的結構形態及材料屬性，讓它在人們的心目中產生一種“別具一格”而又“多才多藝”的感覺，再加上天然的構造和性質，讓它也和人類的許多科學文化現象聯系了起來。

植物界的鋼鐵

竹，又名竹子。其品種繁多、生長速度快，且分布廣泛，在亞洲、非洲、美洲都有自然分布。它們的形態、生長機制、繁殖策略等生態適應特征都是與環境長期適應而進化的結果。作為地球上重要的森林植被資源和優良的速生豐產物種，竹子具有良好的經濟、生態和社會效益，對促進區域經濟、社會文化發展和生態環境保護有著重要的影響。

雖然竹子是一種應用價值很高的禾本科植物，且具有許多讓人印象深刻的植物特點（例如雨后春筍的生長速度令人吃驚等），但竹子也兼有不少其他植物所沒有的物理學，特別是它主干部分多種獨特的物理特性讓人們演繹出了許多文明故事，也導致了竹子在生產、生活與科學文化等多方面的實際運用。

就拿我們最為熟悉的竹竿來說，它是一種屬于變形體的彈性體，其特征為：在外力作用下物體變形，當外力不超過某一限度時，除去外力后物體即恢復原狀。但是，絕對彈性體是不存在的，物體在外力除去后的殘余變形很小時，我們一般就把它當作彈性體處理了。竹子就有這樣一種性質，直到現在，許多地方還保留著將竹子作為彈性體，利用扁擔（一般選用毛竹制作）的彈性負重并將其擔在肩上忽上忽下運送東西的習慣（參見小學語文課本中家喻戶曉的名篇《朱德的扁擔》）。

從物理結構的視角觀察，竹節的天然構造使之形成了竹節間中空、竹節處實心的特殊結構，為了研究竹節對竹子力學性質的影響，科學家們對竹子進行了拉伸、扭轉、彎曲實驗，并分析了三項實驗所得的應變值數據，研究竹子在拉伸、扭轉、彎曲三方面的力學特性，得出了竹節對竹子力學特性的關鍵影響：在軸向拉伸過程中，竹節處的應變和非竹節處的應變與非竹節處的面積和竹節處的面積之比相同;竹節起到減小拉伸應力的作用，竹節處抗拉能力增強;在扭轉過程中，竹節處纖維膨脹，沿軸向和垂直軸向均產生應力，竹節處抗扭能力減弱;在彎曲過程中，竹節處的抗彎界面系數較大，竹節處抗彎能力增強。在欣賞上頁圖及左側兩幅畫作時，你便會發現在觀察和寫意竹子上就強調和反映了這些生物學中的物化特質與特性，它們在重力和風力等作用下所呈現出的彈性體形象一目了然。

竹畫中的科學密碼

中國是竹子的原產地之一，竹子自古以來就是中國的文物標志。“竹”作為一種文人精神的象征，在文人畫中占有重要地位。中國元代是以文入畫得以勃興的時代，“竹”成了元代繪畫中的一種普遍母題，幾乎所有元代的重要畫家都能畫竹，并對多品種竹子進行描繪，且都有重要的竹圖傳世。竹之所以受到文人的青睞，是由于竹子具有高風亮節的氣息，同時還具有物理力學上可稱頌的高強韌性——人文學科與自然科學在竹子的這種精神蘊含中產生了交集，其影響直到現代。

中國清代文人、畫家鄭板橋所創作的竹畫就蘊藏有一定的科學密碼：自然之竹是客觀存在的，畫家看到眼里的竹實際上已和自然之竹有所區別了，通過加工、主觀處理，就會形成胸中之竹，這就是所說的意在筆先。

等落到紙上，轉化為手中之竹，“手中之竹”就成為畫家所創的一個“第二自然”，胸中之竹和手中之竹都是眼中之竹的升華，概括地說就是畫家把眼睛看到的客觀形象，經過大腦的意象處理，最終經過技術加工、物化為典型的藝術形象。

實際上，鄭板橋的藝術理念給出了一個重要的數學概念：映射。他營造了三個空間：客觀空間、主觀空間和模型空間，并指出這三個空間的對象（竹）之不同，通過這些對象在三個空間中的關系（函數），建立起這些對象的聯系（映射）。在我們今天看來，他給出了一個完整的建模過程：有定則（基本原理，主要矛盾，對象特征），有化機（形式變換，作者興趣，可能想象），而這個過程與我們現在的科學研究思想高度重合：眼中之竹——客觀實體;心中之竹——抽象概念;手中之竹——應用模型。這一創作程式簡直就是人文學科與自然科學在治學上貫通一氣的美談。

鄭板橋一生寫竹、畫竹，更酷愛詠竹。他筆下的竹詩意境雋永，蘊含很強的哲理性。在提筆作文時，我們常常會想到他的“刪繁就簡三秋樹”——這種簡化至抽象的過程實際上蘊含了現代科學中“還原論”方法的特點：它將高層次還原為低層次、將整體還原為各組分加以研究。當科研注入了簡化元素后就可能體現出其精簡的抽象威力，尤其在物理學等基礎學科中最為突出。

悠悠千載，人竹共生

竹子是集經濟、生態和社會效益于一體的優良物種，具有強烈的生理整合能力和特殊的種群生長更新特點。尤其是在東方，它天然的植物特性造就了它特殊而廣泛的實用性。如產于斯里蘭卡和印度的印度麻竹是世界上最高的竹子，其高度經常超過30米，簡直就是“竹中之王”，另外，這種竹子的直徑可達16-23厘米，鋸下一節就能制成一個小水桶。此外，利用竹子的特性和材質制作的文化產品更是比比皆是，比如竹簡書、竹扇、竹畫等，我們可以從下面這幾幅繪畫中一窺究竟。由此可見，竹子在書籍閱讀、樂器聲學和藝術繪畫等方面都大有用途。

世界竹子生產地的先民們在竹子培植、應用以及欣賞過程中逐漸形成了一種文化現象，我們現在簡稱之為“竹文化”。就拿“中國竹文化”來說，它是指竹子為先民提供了豐富的衣、食、住、行、用等生活用品和各種生產資源——人居竹，竹環居，人竹共生;情寓竹，竹賦情，情竹相融。人類在與綠竹的情感互動中孕育升華，極大地推進了中華民族哲學、文學、美學和博物科學的產生與發展，鑄就了中華民族的浩然正氣，形成了豐富多彩的竹文化。

延伸閱讀

對于竹文化及其博物學，世界上有專門的會議來研討，比如2009年第8屆世界竹子大會的議題包括竹子與環境、資源種植與保護、竹子生物學與分類學、竹子園藝、竹子與區域經濟發展、竹子產品設計與竹子工業、竹子材性和竹子建筑與工程等，內容涉及了竹子種質資源（生物多樣性）、竹子育苗與竹林培育、竹林生態、竹子加工、竹子建筑、竹子貿易以及關于竹子分子生物學的基礎研究等。目前，世界竹子組織（WBO）每3～4年召開一次世界竹子大會，旨在分享世界最新竹子科學研究和開發的成果，加強國際同行之間的交流與合作，促進竹子資源種植、推廣和開發利用，實現竹子產業鏈的可持續發展。迄今為止，世界竹子大會已舉辦了幾屆，第12屆世界竹子大會將于2021年6月在云南省昆明市嵩明縣舉辦，這是首次在中國舉辦的世界級竹子盛會。

竹文化豐富而獨特的精神內涵影響著中國人的審美意識和道德倫理，也深刻影響著中國園林藝術的發展。據文獻記載，早在周朝時期中國皇家園林就開始種植竹子;漢代的上林苑、永安宮等皇家園林均有種竹的記載;唐宋兩代園林用竹已十分普遍，竹子造園進入一個全龠時期。竹文化以其特有的藝術風格和審美情趣，為人們帶來了無限的詩情畫意，具有極高的觀賞和科技應用價值。比如中國古典園林的設計非常講究植物配置，竹子在其中充當了極其重要的角色，中國古典園林中幾乎沒有不用竹子來造景的，可見竹文化在中國的延綿。

（責任編輯/岳萌 美術編輯/周游）