• 信息時代的科學與藝術

    /2018-10-25 13:25:11/

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    在信息時代,“科學”與“藝術”是不可分割的。他們既互相獨立,又內在關聯。

    一、誕生之始

    2018年10月19日,小雨。一早起床,得知今天有一個大師級教授來學校做講座,仔細一看消息,原來是深圳大學的田少煦教授,曾經聽聞田少煦教授是國家“萬人計劃”領軍人才,著名的設計學教授,在數字媒體與視覺文化研究領域有杰出的貢獻。

    當我看到講座的大綱后,其中的“科學與藝術“引起了我的興趣,作為一個理工科出身的設計師,一直在嘗試著探尋”科學與藝術之間難分難解的情思”,說走就走,我簡單洗漱后出門吃了個早餐,連忙趕往講座現場,經過田教授兩個小時精彩生動的講座后我受益匪淺、意猶未盡,田教授獨到的觀點給我帶來了很多新的思維視角,借此機會我將講座重點梳理出來分享給大家。

    二、智慧——東方與西方

    1. 太極圖與陰陽和諧的哲學思想

    中國人和西方人生活在地球的東、西兩個半球,在人種、自認地理、社會文化等方面都存在著明顯的差異。由于不同的哲學觀和自然觀,形成了差別較大的中、西文化。

    以中國為代表的東方人,擅長圓道的、整體的、辯證的思維方式。它重綜合、歸納和感性的直覺與頓悟,強調有機的辯證統一和事物的普遍聯系,主張矛盾和諧。

    反映在自然觀上,講究整體性、連續性、無形性、功能性、化生性;物我不分,天人合一。試圖尋找一種包容一切的、有機聯系的復雜物質。它是在先秦道家、儒家思想和氣論的自然觀基礎上發展而來的。

    提到道家,必然會聯系到 先秦著名的“陰陽五行”學說。“陰陽五行”學說,是中國古代樸素的唯物論和自發的辯證思想,它認為世界是物質的,物質是在陰陽二氣作用的推動下孽生、發展和變化的;并認為水、木、金、火、土五中最基本的物質是構成世界不可缺少的元素。

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    圖1. 五行相生相克表

    這五種物質相生相克,相互制約,處于不斷地運動變化之中。這種學說對后來古代唯物主義哲學有著深遠的影響。

    古代的天文學、氣象學、化學、算學、音樂和醫學,都是在陰陽五行學說的基礎上發展起來的。

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    圖2. 太極圖

    太極圖是以兩條黑白魚形紋組成的圓形圖案,俗稱陰陽魚。“太極”是中國古代的哲學術語,意為派生萬物的本源。太極圖形象化地表達了陰陽二級輪轉和“相輔相成”的哲理。

    太極圖由大到小的互變過程,呈現出“物極必反”的狀態,展現了一種互相轉化、相對統一的形式美與和諧美,他的陰陽和諧、平衡,與儒家提倡的“中庸”理論相吻合。

    太極圖形以后又發展為中國民族圖案所特有的美的結構。

    2. 中國人的民間智慧

    田少煦教授在介紹完東西方的哲學思想差異后,舉了規尺、翻天刨、姜太公釣魚剪紙等富有中國特色的例子來講述中國的民間智慧。

    例一:規尺

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    圖3. 木桶、瓦子示意圖

    我們在制作木桶的時候,我們應該怎么計算每一塊“瓦子”的大小?(瓦子指組成木桶的形似瓦片的木板)

    因為每一個瓦子的板材大小不一,我們無法預知制作木桶需要多少片“瓦子”,每塊“瓦子’的寬窄和弧長我們也不可知,作為一個連數學家都無法用公式算出來的難題,我們中國的民間木匠雖然不識幾個字,他們是怎樣解決的呢?

    請看下圖:

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    圖4. 規尺原理

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    圖5. 規尺使用示意圖

    “規尺”原理分析:

    1. “規尺”上每隔0.5寸鉆有一個眼,是為了匹配桶直徑而設置的圓形半徑的軸心
    2. “規尺”以軸心為基點作大小張開,以迎合寬窄不等的“瓦子”,測量并刨制出“瓦子”的夾角。

    民間木匠在這里采用了“動態測量”的方法,解決了高等數學都無法完成的看似簡單、實為復雜的巧妙計算,體現了中國木匠絕妙的思維和高超的智慧!

    例二:翻天刨

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    圖6. 翻天刨示意圖

    例三:《姜太公釣魚》剪紙_陜西_張林召

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    圖7. 《姜太公釣魚》剪紙_陜西_張林召

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    圖8.《姜太公釣魚》表情解析

    用靜態藝術形式來表現動態感是一個難題,在二維空間的平面上表現某一物象的時間與運動過程就更難,民間的藝術家們找到了另辟蹊徑的表現方法,以上圖《姜太公釣魚》剪紙為例,這個剪紙用一個平面圖形表達了三種不同時間的人物狀態:“姜太公釣魚時聚精會神的神態”、“釣到魚后喜悅的神態”、“魚上鉤后哈哈大笑的神態”。

    3. 觀察世界的眼光VS表達世界的觀念

    田教授邀請了一男一女兩個觀者上臺畫一下自己心中的圖像,畫畫的題目為下:

    1. 在一個放桌上有一個碗,碗里裝有一個蘋果和一個梨
    2. 在一個地平線上聳立著三棟房子,一棟是1層樓的,一棟是2層樓的,一棟是3層樓的。

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    圖9. 田教授講解瞬間

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    圖10. 白板

    圖中的白板上的圖案,從左到右分別是一個男生畫的、田教授畫的、一個女生畫的。經過這個互動環節我們可以看出來,我們每個人觀察世界的眼光和表達世界的方法各不相同。

    接著,田教授以原始巖畫《馬拉車》舉例,古人看待事物的眼光和表達方法也是有它自己的一套原始邏輯的。

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    圖11. 《馬拉車》原始巖畫

    比如說:圖中的小人為什么是橫著而不是豎著呢?在古人看來:“人如果豎著,要么與輪子重疊,要么站不到輪子上,那么他不就應該橫在中間嗎?”

    這就是古人認為的邏輯和表達世界的觀念。

    4. 中西繪畫的差異

    中國人繪畫的觀察方法與西方不同,采用的是移步觀景的“散點透視”,講究“外師造化、中得心源”,求神似而不求形似,追求「表現自然」,而不是西方的「再現自然」。

    中國人繪畫從不畫僵死的東西,注重“氣韻生動”。中國山水畫用它表現“咫尺千里”的遼闊境界。畫家可以創作數十米的長卷,其中加入了時間的維度。這是西方人的“焦點透視法”無法表達的。

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    圖12. 《七豹大扁壺》西漢.湖北省荊州市博物館

    圖中的圖案是湖北省荊州市博物館的“七豹大扁壺”,西漢時期的文物。古人描繪的是一只生著翅膀的豹,側面張開的大口被旋轉了九十度,和正面圓瞪的雙目結合在一起,極其生動地表現了瞬間的猛烈動作。

    我們再來看一下20世紀初,畢加索的作品:

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    圖13.畢加索摘選作品

    他同樣采用了”將不同角度看到的個體重組到一個平面“的藝術手法,它與中國古代藝術作品中的“非理性”、“重直覺”、“氣韻生動”、“外師造化、中得心源”的特點有異曲同工之妙。

    “外師造化、中得心源”是指,在藝術創作時要以客觀。自然的美作為源泉,但是這種“自然美”在成為“藝術美”的時候,需要通過作者的主觀情思進行熔鑄與再造,作品反映的的客觀現實必然帶有畫家的主觀情思烙印。

    5. 思考

    在我看來,從思維方式上,東方主要繼承儒家和道家,重辯證和整體思維。

    東方人覺得世界是完整的、和諧的,看問題往往從大處、宏觀著眼,是一種整體性、綜合性的思維;西方繼承古希臘哲學形而上學傳統,重邏輯分析。西方人覺得世界世界是支離破碎的,看問題多從小處、微觀著眼,由小到大,由近而遠,是零件式、分解型的思維。

    以太極圖為例,「太極」是什么意思呢?中國古人給它的定義是“其大無外,其小無內”,意為”大到最后沒有更大的,小到最后沒有更小的,大和小都沒有邊際,大就是小,小就是大”。這種思維方式在西方人看來是無法理解的,他們認為大就是大、小就是小,對就是對、錯就是錯。正因為這種思維方式的差異,導致中西方的價值觀、行為方式、認知模式和藝術作品有著顯著的差異。

    1. 東方智慧有著“動態平衡”、“合一”、“整體”、“感性”、“意境”的特點;
    2. 西方智慧有著“靜態平衡”、“分離”、“個體”、“理性”、“精準”的特點;

    兩種智慧各有特色,相輔相成,互相轉化,它們如太極一樣不可分割,這恰恰闡述了我們要堅持辯證的否定觀,要對一切事物采取有分析、有選擇、有批判的借鑒和吸收的態度,取其精華、去其糟粕,中學為體、西學為用。

    藝術與設計也是如此。

    三、文化——科學與藝術

    1.科學與藝術同源,它們是不斷豐富的一對范疇

    科學與藝術都起源于人類的原始文明,它們具有相同的淵源 。

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    圖14. 原始石器、石刀

    如圖中原始人用的石器所示:當人類的第一件“工具”出現的那一刻起,它就擁有了“工具性”和“藝術性”。科學與藝術看似相差很大,但卻是一對古老而又常新的范疇。

    科學研究多用左腦,以邏輯(抽象)思維和生產實踐、科學實驗為主;而藝術創作多用右腦,以形象(直感)思維和藝術活動、社會實踐為主。

    2. 達芬奇的科學與藝術

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    圖15. 達芬奇自畫像

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    圖16. 達芬奇人體手稿

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    圖17. 達芬奇機器設計手稿

    列昂納多· 達· 芬奇,是意大利文藝復興三杰之一,也是整個歐洲文藝復興時期最完美的代表。他是一位思想深邃,學識淵博,多才多藝的畫家、預言家、雕塑家、發明家、哲學家、音樂家、醫學家、生物學家、地理學家、建筑工程師和軍事工程師。

    他是一位天才,他一面熱心于藝術創作和理論研究, 研究如何用線條與立體造型去表現形體的各種問題,另一方面他也同時研究自然科學,為了真實感人的藝術形象, 他廣泛地研究與繪畫有關的光學、 數學、 地質學、 生物學等多種學科。他的藝術實踐和科學探索精神對后世產生了重大而深遠的影響,他是人類智慧的象征。

    達芬奇在醫學方面也有著突出貢獻,被認為是近代生物解剖鼻祖;在工程方面,達芬奇對城市規劃,建筑,水利設計也有著很大成就;在機械方面,達芬奇對于軍事機械(簧輪槍、子母彈、三管大炮、浮動雪鞋、潛水服及潛水艇、雙層船殼戰艦、滑翔機、撲翼飛機和直升機、旋轉浮橋等等)、汽車,甚至機器人的構想,都對后世的發明創造有之路作用。

    總之,達芬奇不僅僅是一位藝術家,還是一位偉大的科學界全才,涉獵各個領域。

    或許,藝術和科學,兩條看似完全不同的道路,走到最后,會發現終點是在同一個地方, 因為藝術和科學都需要靈感, 在尋找靈感的這條路上, 曾經, 達芬奇這樣走過。

    3. 英國的海岸線有多長?

    1967年曼德布羅( Beonit Mandelbrot)在國際權威的《科學》雜志上發表了一篇劃進代的的論文《英國的海岸線有多長》,論文發出后震驚了學術界。

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    圖18. 英國地圖

    1. 現在再假設你就在地面上,我們測量海岸線的尺子以公里為單位,那么測量時幾米到幾百米的彎曲就會被忽略掉,我們假設設此時得長度L1;
    2. 當我們用長度為10m的尺子來測量海岸線的長度時,剛剛被忽略掉的彎曲就會計算在內,結果就是海岸線長度變得更大,此時L2>L1;
    3. 如果我們用1m的尺子測量,上面忽略了的彎曲都可計入,海岸線的測量結果將繼續增大,但此時仍會有幾厘米、幾十厘米的彎曲被忽略掉,此時得出的長度L3>L2>L1;

    按照這樣的方法,我們采用的尺子越精密,海岸線就會顯露更多的細節,結果就是測量的海岸線長度就會更大。

    由此可見:如果我們把測量工具無限縮小,就意味著相應的測量結果將無限的增大,所以任何海岸線的長度在某個意義下皆為無限長,或者說,海岸線的長度是依量尺的長短而定。

    當我們對海岸線觀察得越貼近,越仔細,發現的彎曲細節就越多。但是,當你把從空中拍攝的一百公里長的海岸線與放大了的十公里長的海岸線的兩張照片相比較,竟會發現它們看上去十分相似,這就是自相似性。

    具有自相似的圖形在客觀世界中大量存在,再如雪花、山脈、浮云、河流、血管、繁星……其特點是極不規則或極不光滑。

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    圖19. 海岸線的自相似性——分形

    以上的“自相似圖形”就是「分形」。

    4. 分形

    除了海岸線的分形,還有來自自然界的其他分形,例如各種植物、閃電等

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    圖20. 向日葵中的分形

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    圖21. 蘆薈中的分形

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    圖22. 閃電中的分形

    分形的出現打破了人們對傳統幾何的認知,我們看下圖,田教授是如何解釋的:

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    圖23. 分形分析

    我們從歐氏幾何的立場來看,這條填滿了方形的曲線仍然是條線,而線則是1維的;但實際上這條曲線最終填滿了整個方形,它跟這個方形的平面是等效的,而平面又是2位的。

    這就出現了定義上的自相矛盾!為了克服這個矛盾,人們不得不重新考慮“維”的定義,分形維的空間是:大于1維,小于2維的,是一個分數。

    5. 分形藝術

    我們來看一下維基百科上“分形藝術“是怎么定義的:分形藝術是一種算法藝術形式,通過計算分形對象并將計算結果展示為靜止圖像。分形藝術從20世紀80年代中期開始發展。這是一種計算機藝術和數字藝術,是新媒體藝術的一部分,分形的數學美是藝術與科學交叉的一種抽象藝術。

    特點: 具有以非整數維形式充填空間的形態特征,他的每一部分都是整體縮小后的形狀,具有自相似的性質。

    在講座現場,田教授舉了幾個分形藝術圖像的例子,可能是圖像素材過老,當時看了沒啥感覺。但是在我回來搜集資料的時候,查詢了關于分形藝術的資料,驚呆我了,太美了,上帝好像給我打開了一個藝術之窗,真的沒想到科學與藝術的結晶可以這么美。

    以下是我找的幾個分形藝術的圖像,供大家觀賞。

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    圖24. 計算機藝術下的分形圖像賞析1

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    圖25. 計算機藝術下的分形圖像賞析2

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    圖26. 計算機藝術下的分形圖像賞析3

    6. 思考

    其實在當時講座現場,并沒有把剛開局的「我作為一個理工科出身的設計師,一直在嘗試著探尋”科學與藝術之間難分難解的情思”」這個疑問給弄清楚,帶著疑問和田教授的引導,我開始閱讀相關的文獻和最前沿的資訊與知識,一入“寶庫”深似海,從此,我對科學和藝術更加的敬畏。

    在我看來,科學和藝術所處的領域不同,展現出來的是不同的思維方式和科學面貌。但是它們兩者就好比孿生兄弟一樣,既互相獨立,又內在關聯。

    物理學家李政道曾言:“藝術和科學是不可分割的,就像一枚硬幣的兩面。它們的公共基礎是人類的創造力,它們追求的目標都是真理的普遍性。”

    近幾十年來,科學與藝術領域的深度變革促使著它們在多個層次上發生了交叉和碰撞,主要表現在兩個方面:

    1. 科技的進步對藝術形態和傳播形式的影響,例如攝影、互聯網和虛擬現實技術,都已經或將要改變藝術的創作過程和呈現形式,并促使和激發藝術家不斷拓展藝術的邊界;
    2. 體現在藝術家對于科學的智性特征所進行的人文反思上,它對科技本身的局限具有“補償”和“治療”作用。在傳統學科邊界不斷被打破,跨學科研究領域不斷生成的研究趨勢下,對藝術與科學之間的融通與碰撞進行探討就有了理論必要性。

    莊子有言:“判天地之美,析萬物之理”,也暗示著藝術和科學兩者不可分割的關系,越往前走,藝術越要科學化,同時科學也要藝術化。藝術與科學兩者融合的交集點,正是攀上各自專業頂峰的藝術家、科學家和思想家所試圖把握的。實現科學與藝術的貫通,是我們共同的理想和追求,因為藝術與科學深度融通之處,正是新的創作和靈感誕生的地方。

    這世間所的美好可以分為兩類:

    1. 可以用公式表達的,被人們稱作了科學;
    2. 不能用公式表達的,被人們稱作了藝術;

    當它們兩者“跨界融合”,就產下了例如:分形藝術、互聯網、虛擬現實甚至是AI(人工智能)和生物技術這樣的美好結晶,就好比人們發現了一個新奇而又陌生的門,門外又怎樣的世界?未來又是怎樣的呢?這些都會在時間的印證下給我們解答。

    四、創意——高技術與高思維

    1. 原子和比特

    “原子”與“比特”,早在90年代前就通過當代最重要的未來學家、美國的尼葛洛龐帝教授在其《數字化生存》一書中精辟的闡述過,尼葛洛龐帝指出:“要了解數字化生存的價值和影響,最好的方法就是思考比特和原子的差異”

    1.1 原子

    原子是構成元素的最小單元,是物質結構的一個層次.原子一詞來自希臘文,“意思是不可分割的。”

    公元前4世紀,古希臘物理學家德謨克利特提出這一概念,并把它當作物質的最小單元,在非互聯網時代,人類的信息傳遞大都依靠真實存在的物質,例如:書籍、光盤等由原子組成的物質。

    1.2 比特

    比特(Bit)是指二進制數字中的一位,是最小的信息單位。Bit,是二進制數碼的縮寫(BInary digit)。是計算機處理信息的最小單位。比特作為信息的DNA,正在迅速取代原子而成為人類社會的基本要素。

    數字化生存代表著一種生活方式、生活態度,數字化生存使人們掙脫了時間、空間的限制和“原子”的束縛,得以接觸更廣闊的和更廣泛的人群。

    1.3 思考

    “新媒體”與“舊媒體”的差別,從某種意義上講就是“比特”和“原子”的差別。在“內容為王”的時代,一切原子形態的文化幾乎都可以數字化,可以由“原子”轉換成“比特”,但是這種轉換不僅僅是載體和存在方式的轉換,他必然帶來思維、結構、方法、傳播方式等一系列變化。

    比特的出現給我們帶來了一個新的世界——“虛擬世界”,如果大家讀過霍金的書,就會聽過平行宇宙理論,蟲洞可以把平行宇宙連在一起。

    如果我們說現實世界和虛擬世界如同兩個平行宇宙的話,那么移動互聯網將成為連接二者的蟲洞。如同呼吸把我們的肉體和精神連在一起,智能手機把現實和虛擬連在一起。

    只有從這個視角切入的時候,我們才能大尺度地擴展我們的思維。而只有大尺度擴展我們的思維,我們的思想才能提升價值。

    3. 設計師的曾經、現在與未來

    以下是插畫師張小哈的插畫,有趣的描述了設計師的曾經、現在與未來。

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    圖27. 十年前,設計師們這樣畫圖

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    圖28. 現在,設計師們這樣畫圖

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    圖29. 未來,設計師可能通過VR設備在虛擬空間里畫圖

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    圖30. 直到裸眼3D出現的時候,你以為設計師在跳舞?不,他們在畫圖

    3.1 思考

    在我看來,科技水平的不斷發展讓我們接觸的世界日新月異,稍有怠慢,就可能會被科技拋棄。田教授所提到的“高科技”跟“科技”有什么不同呢?

    高科技是指,在目前階段,對人類社會的發展和進步具有重大影響的前沿科學技術。

    高科技其實是對于常規技術和傳統技術來說的,他并不是一個一成不變的概念,而是帶有一種歷史的、發展的、動態的性質。

    今天的高科技,將成為明天的常規科技和傳統科技。高思維也是同理,它與常規思維相比,是一種歷史的、發展的、動態的思維,它總是與時俱進。

    中國的儒家經典《禮記·大學》中有講過:“茍日新、日日新、又日新”,就是指我們自身要從動態的角度及時反省和不斷革新。

    我們當前處在快速發展的世界里,科學技術日新月異,我們的思維不能落后,要跟緊緊隨科技的發展,做到在“高科技”的時代里,保持著“高思維”。

    五、求知——學習與創新

    1. 歷史財富的學習與創新

    中華傳統文化,是中華文明成果根本的創造力,是民族歷史的上的道德傳承、各種文化思想、精神觀念的總體。

    中國上下5000年的歷史給我們留下了燦爛的物質和非物質文化的總和,這是我們重要的歷史財富,活在當代得到我們,應該主動的、積極的、辯證的去學習和傳承中華文化財富,同時結合科技,開拓新領域,不斷地創新。

    2. 思考

    田教授在最后的求知環節里,告誡我們,一定要不斷地去學習,不要被時代拋棄。

    田教授開玩笑的跟大家說:“你們看我,今年都62歲了,我還在不斷地研究和學習,例如大數據分析、人工智能等最新的知識領域”。

    聽了有點愧疚,我作為年輕人,最新的科技在不斷發展進步,諸如大數據、AI等行業的火熱,它們甚至沒有在自己的思維里激起一絲漣漪。

    毫不客氣的批判自己,我認為自己貌似活的有點“云里霧里”,我曾經對最新的科技發展總是持著“噢,我知道了”、“這個啊,不就是我們常用的嘛”、“嗯,挺好”諸如此類的看似了解,其實什么都不懂,也沒有特意想過去仔細了解的態度。

    跟教授相比,我比教授年輕40歲,可是我在教授求知的態度前卻怎么也抬不起頭來。

    田教授的一言一行讓我醍醐灌頂,教授的求知欲和終身學習的態度讓我尊敬。

    在此我也想呼吁當代年輕人,你們跟我一樣,可能會暫時的迷失在“天花亂墜的游戲”、“扯淡的無營養新聞”、“短暫精神刺激的爽文”和“看過就忘只能當做談資的電視劇”上。

    但是沒有關系,我們的人生還有很長,作為新一代人,我們在“求知”的路上應該把“老一輩”比下去才對呀,不能活的“云里霧里”、“差不多就行了”。

    說到這里,我也想表達一下自己對于“求知”和“無營養的娛樂”的看法。

    簡單來說,就是看待“學習”和“娛樂”。我們既不能夸大“學習”,說它就是萬能的,學習就是最正確的;我們也不能去貶低“娛樂”,說它是無意義的,浪費生命的;看待它們兩個,我們要用「辯證的眼光」,學習和娛樂就好比白天和黑夜,他們是不可分割的,若只有白天,我們就會被“累死”;若只有黑夜,我們就會成為“行尸走肉”,

    我們用整體性的、宏觀的角度來看,我們應該像白天和黑夜那樣,學習和娛樂同在,既要學習田教授那種生生不息的“求知欲”,又要合理的給自己“娛樂”空間。

    六、文章小結

    全文共講了四個方面:

    1. 智慧——關鍵詞:東西方的哲學、中國民間的智慧、東西方表達世界的觀念差異、東西方繪畫的差異。
    2. 文化——關鍵詞:達芬奇的科學與藝術、分形藝術、科學與藝術同源
    3. 創意——關鍵詞:原子和比特的差異、高科技下保持高思維
    4. 求知——關鍵詞:歷史財富的學習與創新

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