蒙娜麗莎微笑背后的科學(xué)

[美]沃爾特·艾薩克森

達(dá)·芬奇，一位藝術(shù)天才，更是被譽(yù)為人類歷史上絕無僅有的全才，公認(rèn)他的才華在繪畫方面發(fā)揮得淋漓盡致，世界第一名畫《蒙娜麗莎》就是證明。

那達(dá)·芬奇眼中的自己呢？其實(shí)，他始終認(rèn)為自己在工程科學(xué)方面的造詣絲毫不遜色于自己的繪畫。因?yàn)檫_(dá)·芬奇一輩子都在追求力學(xué)、音樂、光學(xué)、鳥類學(xué)、心臟醫(yī)學(xué)、飛行器、地質(zhì)學(xué)、戰(zhàn)爭武器的創(chuàng)新性研究。

孜孜不倦的探索精神和希望了解世間一切秘密的冒險(xiǎn)激情，讓他毫無意外地站在了科學(xué)和藝術(shù)的交匯點(diǎn)上。科學(xué)也的確成就了達(dá)·芬奇的藝術(shù)，他研究人類的頭骨，畫出骨骼和牙齒的結(jié)構(gòu)，并在《圣杰羅姆在荒野》中把因痛苦而產(chǎn)生的骨骼變形畫了出來。他探索光學(xué)原理，用數(shù)學(xué)表達(dá)光線如何進(jìn)入人的眼睛，并在《最后的晚餐》中將一面墻創(chuàng)造出了空間透視的逼真幻覺。

達(dá)·芬奇一直試圖把藝術(shù)、科學(xué)、光和幻覺結(jié)合在一起，這樣的想法終于在1506年動(dòng)筆的《蒙娜麗莎》身上完成。這位典雅端莊的麗莎，讓達(dá)·芬奇耗盡一生的心思，直到16年后死去才算終結(jié)。

解剖人臉，分析嘴唇運(yùn)動(dòng)的肌肉，并把這些解剖學(xué)知識(shí)和視網(wǎng)膜處理感知的科學(xué)結(jié)合，只是為了那一點(diǎn)點(diǎn)迷人的微笑。但正是這微不足道的一點(diǎn)點(diǎn)微笑，讓達(dá)·芬奇完成了一幅引起人類共鳴的杰作。

迷之微笑的確魔力非凡，似乎真能對(duì)我們的目光做出反應(yīng)。我們微笑，她回以微笑。我們疑惑，她收起嘴角，表情閃爍。我們移開目光，她的微笑卻留在腦中徘徊。世上只有這幅《蒙娜麗莎》，會(huì)讓你我動(dòng)情。達(dá)·芬奇用情感的交互，讓觀者和蒙娜麗莎的情緒交織在了一起。

共鳴，并對(duì)一幅靜止的畫回應(yīng)自己的情緒，從這個(gè)角度看達(dá)·芬奇無疑是AR虛擬現(xiàn)實(shí)的先驅(qū)。

AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，他是怎么做到的？這個(gè)問題直到今天還在繼續(xù)被提問。

最早，米開朗基羅的學(xué)生瓦薩里在自己的著作里記錄了達(dá)·芬奇的做法：畫畫的過程中，達(dá)·芬奇會(huì)雇樂手來彈琴歌唱，請(qǐng)小丑演員做滑稽的表演。這樣做是為了幫助麗莎克服因長時(shí)間固定姿勢(shì)而出現(xiàn)的僵化表情和憂郁情緒，逗她開心就好啦！

瓦薩里說，正是這些努力造就了“讓人愉悅，如女神般迷人的微笑”。最后他還總結(jié)了一句：這非凡人所能，只有來自上帝的超人類技法才能達(dá)到。

瓦薩里的解釋流傳已久，讓人深信不疑。因?yàn)槿祟悆A向于將無法解釋的自然現(xiàn)象，歸結(jié)于巫術(shù)或神的詰難或賜福。瓦薩里的總結(jié)同樣如此，這種說法早就被用濫了。

并且他極大地誤導(dǎo)了后世的藝術(shù)家和觀眾，讓真正的答案隱藏了起來。蒙娜麗莎的微笑和“超人類”沒有半毛錢關(guān)系，相反，是達(dá)·芬奇在研究應(yīng)用科學(xué)和藝術(shù)技法多年的基礎(chǔ)上，對(duì)繪畫艱苦探索的結(jié)果。

一幅具有最深刻創(chuàng)造力的蒙娜麗莎，不能用一句“超人類”就糊弄過去。只有反復(fù)解剖后獲得肌肉表情的工作原理，加上無數(shù)次試錯(cuò)之后的技法積累，才可能創(chuàng)作出蘊(yùn)含時(shí)間與光線感覺的精湛畫作。

這一切的開始，可以回溯到為畫像挑選合適的木板開始。

從白楊樹的樹心切下薄薄的一片，定型后涂一層鉛白底色。白色涂底會(huì)讓光線的反射更柔和，如同半透明的瓷器釉層一樣，會(huì)增強(qiáng)每一筆顏色的深度、亮度和重量感。

光線會(huì)穿透顏料層，到達(dá)鉛白底漆后再折射回來，攝入眼睛。這些光線往復(fù)并相互作用，雖然微弱，但為畫面帶來了難以琢磨的微妙變化。

正是這些微妙變化讓麗莎栩栩如生，加上臉頰和嘴角的輪廓用柔和的色彩、細(xì)小的畫筆過渡而成，細(xì)密光滑得就像瓷器的多層施釉一樣，形成的立體的厚度會(huì)讓光線產(chǎn)生折射，嘴角自然隨著觀看者的視角變化而變化。

雖然當(dāng)時(shí)油畫還未誕生，但這幅畫的技法極其接近現(xiàn)代油畫。畫面上的筆觸中顏料比例很小，使用大量的油來調(diào)和，用非常細(xì)小的畫筆慢慢地、一筆一筆、幾個(gè)月甚至幾年地去描畫，在薄薄的一層上再涂一層，再涂一層。筆法非常輕，層次分明。這種不厭其煩的多層畫法和稀薄的顏料涂層，創(chuàng)造出了獨(dú)特的深度三維，在陰影中體現(xiàn)出細(xì)微的漸變，輪廓轉(zhuǎn)折的方式更像模糊但確定的中國畫暈染。

今天，我們拍下一張人像照片，會(huì)看到人臉輪廓處會(huì)形成很細(xì)的陰影，特別是笑容的周圍。達(dá)·芬奇的解決方案是為這種效果單獨(dú)創(chuàng)造一種陰影皮膚的顏色。他是第一個(gè)使用鐵錳混合物燒制出棕色顏料的畫家。

世界科學(xué)頂級(jí)雜志《Nature》發(fā)表了一篇X射線熒光光譜研究的文章，文中對(duì)達(dá)·芬奇的畫法做了科學(xué)解釋：“蒙娜麗莎的臉頰粉色底層上有一層棕色釉，厚度最薄處2-5微米，最深陰影處30微米，全部非常平滑均勻。”并且，這些筆觸被設(shè)計(jì)成不規(guī)則涂抹，讓皮膚的紋理看起來更加逼真。

每一年，達(dá)·芬奇都會(huì)專門畫一段時(shí)間《蒙娜麗莎》。很多個(gè)夜晚他是在弗洛倫薩畫室旁邊的圣瑪麗亞諾娃醫(yī)院太平間里過夜，剝下尸體的皮，觀察皮下肌肉和神經(jīng)。目的是鉆研人臉上到底如何形成的微笑，分析每條肌肉的動(dòng)作范圍，以確定控制面部肌肉的神經(jīng)起源。

研究過程讓達(dá)·芬奇對(duì)人類大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作產(chǎn)生了濃厚興趣，開始好奇人如何將感情轉(zhuǎn)化為身體的變化？在草圖集中，他畫下了被鋸成兩半的脊髓，清晰描繪了從大腦向下延伸到脊髓的所有神經(jīng)。

旁邊標(biāo)注：“脊髓是神經(jīng)的來源，它能讓四肢隨意活動(dòng)。”

如果單純研究微笑的話，控制嘴唇的肌肉和神經(jīng)要比其他的地方更重要。因?yàn)槿祟惖淖齑郊∪獗热魏蝿?dòng)物都豐富，唇肌小而豐富，且附著在皮膚深處。這讓解剖變得異常困難，但達(dá)·芬奇做到了：“你會(huì)發(fā)現(xiàn)，嘴唇的每一種姿態(tài)都有對(duì)應(yīng)的肌肉，并且周圍更多的肌肉一直在輔助工作。”

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)尚未啟蒙的時(shí)代，達(dá)·芬奇是怎么做到如此高難度的人體研究的？其實(shí)很簡單，耗費(fèi)大量時(shí)間反復(fù)解剖，反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)求證。他會(huì)在自己身上和尸體上反復(fù)測(cè)試臉頰的每一塊肌肉如何改變嘴唇的形態(tài)，然后記錄下來，并準(zhǔn)確地描繪。

僅此而已。

記錄的過程相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，在一張非常復(fù)雜的解剖圖中，他把兩張部分被解剖的臉按側(cè)面畫在一起。兩張臉展現(xiàn)了面部肌肉控制著嘴唇和其他表情元素。

左邊的圖片中達(dá)·芬奇為了露出頰肌，切除了部分下頜骨。當(dāng)微笑開始形成時(shí)，頰部肌肉會(huì)拉回嘴的角度，臉頰會(huì)變平。在這里，我們可以看到，通過高超的手術(shù)刀切割，然后是筆畫，揭示了將情緒傳遞到面部表情的實(shí)際機(jī)制。他在一幅臉部素描旁邊寫道：“表現(xiàn)皮膚、肉體和面部肌肉所有運(yùn)動(dòng)的原因，看看這些肌肉是否能從來自大腦的神經(jīng)那里獲得運(yùn)動(dòng)。”

其中一塊肌肉被標(biāo)記了“H”標(biāo)簽，稱之為“憤怒的肌肉”。另一個(gè)標(biāo)記為“P”，被指定為悲傷或疼痛的肌肉。達(dá)·芬奇說明了這些肌肉不僅可以移動(dòng)嘴唇，還可以使眉毛向下一起移動(dòng)，從而產(chǎn)生皺紋。

比較解剖學(xué)也是達(dá)·芬奇科學(xué)研究工作中經(jīng)常使用的方式。這對(duì)他的繪畫起到了很大的作用，比如在一幅戰(zhàn)爭畫準(zhǔn)備稿中，他把人類的憤怒表情和馬臉的憤怒對(duì)比：“首先要對(duì)肌肉發(fā)達(dá)的馬做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。注意控制馬鼻孔的肌肉是否和人的一樣。”

達(dá)·芬奇是迄今為止歷史上唯一一個(gè)為了研究控制人嘴唇運(yùn)動(dòng)的肌肉和控制馬鼻孔運(yùn)動(dòng)的肌肉是否一樣，去親手解剖馬臉和人臉的藝術(shù)家。這才是他獲得“超人類能力”的根本原因——科學(xué)的探索精神。

在比較解剖學(xué)的探索中，達(dá)·芬奇更深入地研究人類在微笑、鬼臉、悲傷時(shí)候的生理機(jī)制，更專注于各類神經(jīng)向肌肉發(fā)送信號(hào)時(shí)的作用。他還提出了一個(gè)對(duì)藝術(shù)至關(guān)重要的問題：這些動(dòng)作哪些起源于顱神經(jīng)？哪些來自脊髓神經(jīng)？

科學(xué)筆記的記錄與解剖圖相互對(duì)應(yīng)，讓我們更容易了解到當(dāng)時(shí)的工作深度。比如對(duì)憤怒表情他寫道：“把鼻孔張起來，一側(cè)會(huì)引起皺紋，嘴唇拱開露出上牙，牙齒分開，尖叫哀鳴。”

同時(shí)，他開始探索其他表情的產(chǎn)生機(jī)制，在另一頁上，畫下了緊閉的嘴唇：“嘴巴縮到最短的長度等于它伸展到最長的一半，等于鼻孔的最大寬度，也等于內(nèi)眼角之間的距離。”

有著敏銳觀察力的達(dá)·芬奇還發(fā)現(xiàn)了從未有人注意到，但大部分人都可以自己證明的動(dòng)作：人通過收縮下唇肌肉來折疊嘴唇，上下唇可以同時(shí)折疊，但不能單獨(dú)折疊上唇。

也就是說，“縮短嘴唇的肌肉和形成下唇的肌肉相同”。這是非常微小的發(fā)現(xiàn)，但對(duì)蒙娜麗莎的微笑來講非常重要。

以上的努力，讓達(dá)·芬奇從科學(xué)維度將微笑分解：不同的肌肉決定著嘴唇的動(dòng)作，包括讓嘴唇到達(dá)某一個(gè)點(diǎn)，讓嘴唇伸展，或向后彎曲，甚至讓嘴唇伸直或橫向扭曲，最后恢復(fù)到初始位置的肌肉都一一得到詳盡分析。基于此，達(dá)·芬奇借此完成了人類歷史上第一張“微笑解剖圖”。

微笑解剖圖的正面圖是一張縮回嘴唇的輪廓圖，皮膚還在，有一排嘴唇，皮膚層已脫落。在圖二中那張怪誕的鬼臉上方漂浮著一幅用黑色粉筆畫出的簡單嘴唇的草圖，以一種藝術(shù)而非解剖學(xué)的方式呈現(xiàn)出來。她的雙唇從書頁中直接向我們窺望，帶著一絲神秘的微笑——忽隱忽現(xiàn)，令人難忘，充滿誘惑。盡管嘴角的細(xì)紋幾乎察覺不到地往下，但給人的印象是嘴唇在微笑。

這些解剖圖，也正是形成蒙娜麗莎神秘微笑的源頭。

Margaret Livingstone是哈佛醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家，他也對(duì)《蒙娜麗莎》產(chǎn)生了興趣并持續(xù)研究。他曾做過以下描述：“一個(gè)清晰的微笑，在低空間頻率（模糊的）圖像中比在高空間頻率圖像中更加明顯。因此，如果你在欣賞蒙娜麗莎的時(shí)候目光落在她的手上，那你對(duì)她嘴唇部位的感覺就會(huì)被低空間頻率所主導(dǎo)，感覺就會(huì)比直接盯著嘴唇看更加愉悅。”

這是達(dá)·芬奇的另一貢獻(xiàn)，對(duì)光學(xué)的研究結(jié)果。他意識(shí)到光線并不是到達(dá)眼睛的一個(gè)點(diǎn)來，而是到達(dá)整個(gè)視網(wǎng)膜區(qū)域。

視網(wǎng)膜的中央?yún)^(qū)域，也就是我們所知的中央凹，有密集的視錐細(xì)胞，最擅長觀察小細(xì)節(jié)；相反，周圍區(qū)域最擅長捕捉黑色和白色的陰影。

當(dāng)我們直視一個(gè)物體時(shí)，它看起來更銳利。當(dāng)我們從側(cè)面觀察它，或用眼角余光瞥見它的時(shí)候，它會(huì)變得有點(diǎn)模糊，好像離我們很遠(yuǎn)。

利用這些視覺和光學(xué)的知識(shí)，達(dá)·芬奇為蒙娜麗莎創(chuàng)造了互動(dòng)性。如果觀眾專注于她的嘴唇，微笑就會(huì)變得捉摸不定，因?yàn)樽旖堑募?xì)紋處細(xì)節(jié)會(huì)被觀察到，它微微下墜，就像前面的微笑解剖圖一樣，似笑非笑。

但觀眾把目光稍稍移開，去關(guān)注她的眼睛、臉頰的時(shí)候，焦點(diǎn)脫離了嘴唇，就會(huì)變得模糊，嘴角細(xì)節(jié)變得不清晰，但仍然可以看到她唇邊的陰影。這些陰影和嘴角柔和的暈染，使她的雙唇似乎上翹成一個(gè)隱隱的微笑。

如果目光已經(jīng)移到了她的手上或背景上，更加遠(yuǎn)離嘴唇，她就好像在非常快樂地微笑。這就是光學(xué)的奇妙結(jié)果：你越不去看她微笑的嘴唇，她的笑容就越燦爛。

世界上最著名的微笑，捉摸不定的微笑，其中蘊(yùn)含著達(dá)·芬奇對(duì)人性的最終認(rèn)識(shí)。他擅長用繪畫描繪內(nèi)在情感的外在表達(dá)，但在《蒙娜麗莎》中，他描繪了更重要的東西：我們永遠(yuǎn)無法完全了解他人的真實(shí)情感。他們總是有一種模糊的感覺，帶著神秘的面紗。

達(dá)·芬奇曾寫下一篇論文，專門論述“為什么繪畫是所有藝術(shù)形式中最崇高的，比詩歌、雕塑甚至文學(xué)更有價(jià)值”。

文中的一個(gè)文論是說畫家不僅僅在簡單地描繪現(xiàn)實(shí)，畫家更通過觀察和想象擴(kuò)大了現(xiàn)實(shí)。畫家們運(yùn)用各種技巧和想象力，通過組合大量的視覺形象來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，比如只存在于文字中的龍、頭頂有角的怪物、長著翅膀的天使，以及比現(xiàn)實(shí)更神奇的風(fēng)景。

“繪畫，不僅包含了自然的存在，也包含了大自然從未創(chuàng)造過的無限事物。”

達(dá)·芬奇因?yàn)閷?duì)科學(xué)的探究，相信知識(shí)建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。

達(dá)·芬奇因?yàn)閷?duì)繪畫的熱愛，更沉迷于對(duì)幻想的執(zhí)著和期待。

他欣賞那些眼睛能看到的奇跡，也欣賞那些只有想象力才能看到的奇跡。他的思維可以神奇地甚至是狂熱地在現(xiàn)實(shí)與幻想的模糊界限上起舞。

蒙娜麗莎似乎奇跡般地活著，意識(shí)到我們和她自己。

蒙娜麗莎更是讓科學(xué)、魔法和藝術(shù)的邊界變得模糊，讓16世紀(jì)的架上繪畫和21世紀(jì)的AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)之間的界限變得模糊。

達(dá)·芬奇在生命的最后16年間，努力創(chuàng)作，讓她不再僅僅是一幅肖像畫。她變成了達(dá)·芬奇思考人類情感，思考人類如何與世界連接的智慧結(jié)晶。如同他筆下的維特魯威人，在方圓之間揭示了人與自然之間的尺度奧秘。坐在陽臺(tái)上的蒙娜麗莎，是達(dá)·芬奇對(duì)“人類有何意義”這一問題的深刻思考。

第二次世界大戰(zhàn)期間，英國人需要以加密電波聯(lián)系他們?cè)诜▏Ｐl(wèi)戰(zhàn)中的盟友時(shí)，曾使用了一個(gè)暗號(hào)：La Joconde garde un sourire——蒙娜麗莎一直在微笑。足以證明，盡管她的微笑捉摸不定，但她的微笑蘊(yùn)含著時(shí)代永恒的智慧。

《蒙娜麗莎》能稱為世界第一名畫，除了炒作和偶發(fā)的傳奇事件之外，更重要的是因?yàn)槲覀兡芨惺艿脚c她的情感互動(dòng)。迷人的蒙娜麗莎獨(dú)自一人坐在陽臺(tái)上微笑著，這簡單的場(chǎng)景被科學(xué)和神奇的幻想不停地放大，最終她引起了全人類一系列復(fù)雜的心理反應(yīng)。最不可思議的是，蒙娜麗莎似乎意識(shí)到了我們對(duì)她的種種猜測(cè)，在不停地表現(xiàn)出回應(yīng)。

一直以來，相當(dāng)多的學(xué)者和批評(píng)家在不停地苛責(zé)達(dá)·芬奇，認(rèn)為他浪費(fèi)了太多的時(shí)間專注在光學(xué)、解剖學(xué)、工程技術(shù)和宇宙模型研究上，不然一定會(huì)留下更多的繪畫傳世之作。

蒙娜麗莎用一個(gè)微笑，回答了他們。

（摘自《大西洋月刊》）