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《自然界的艺术形态》的作者海克尔是德国伟大的科学家和艺术家,被毛泽东誉为影响他的四个德国伟人之一,他的思想对中国近代社会产生了重要影响。 《自然界的艺术形态》展现了自然界无与伦比的秩序与对称的美感,是科学史与艺术史上的不朽之作,深刻影响了全世界一代又一代艺术家、建筑师、设计师和科学家。 大开本高清印刷,最大限度从细节上还原了海克尔原作的绚烂色彩和精美构图;并附有长篇精彩导读,有利于设计师作为案头参考,超级实用。
内容简介
《自然界的艺术形态》是德国近代伟大的生物学家、艺术家恩斯特·海克尔在19世纪末所出版的插画图鉴,其中包含了100幅各式生物的手绘图片,其中很多物种是由海克尔首度绘制的。
《自然界的艺术形态》的特色是体现了海克尔的世界观,即自然界中无与伦比的秩序与对称之美。他精确地展现了自然界中各种形态的对称,再现了那些构造精美绝伦的生物,而画面安排的精巧程度在科学绘画史上也难有匹敌。
《自然界的艺术形态》是科学与艺术结合之作,激发了无数艺术家、建筑师和设计师的灵感,影响了众多艺术运动的风格。
《自然界的艺术形态》设置了长达25页的导读,对作者与作品进行了深入解读,为读者展现了海克尔的科学贡献与美学思想,揭示了图谱背后隐藏的科学精神与艺术精神的深层内涵。
作者简介
恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel,1834—1919),德国近代伟大的生物学家、艺术家、哲学家、医生、教授,他亲手绘制的生物科学画展现了自然界从宏观到微观的令人屏息的秩序和美感,是后世艺术家、建筑师和设计师取之不尽、用之不竭的灵感之源。
内页插图
目录
1 稀孔虫 1
2 有孔虫 2
3 纤毛虫 3
4 硅藻 4
5 钙质海绵 5
6 筒螅 6
7 管水母 7
8 圆盘水母 8
9 六放珊瑚 9
10 蛇尾海星 10
11 盘虫 11
12 粟孔虫 12
13 鞭毛虫 13
14 甲藻 14
15 褐藻 15
16 刚水母 16
17 管水母 17
18 圆盘水母 18
19 海鳃 19
20 海百合 20
21 等棘虫 21
22 篓虫 22
23 苔藓虫 23
24 鼓藻 24
25 水螅 25
26 硬水母 26
27 栉水母 27
28 圆盘水母 28
29 四放珊瑚 29
30 海胆 30
31 笼虫 31
32 轮虫 32
33 苔藓虫 33
34 水网藻(绿藻) 34
35 六放海绵 35
36 软水母 36
37 管水母 37
38 囊水母 38
39 柳珊瑚 39
40 海星 40
41 棘骨虫 41
42 箱鲀 42
43 裸腮目动物 43
44 菊石 44
45 钟螅 45
46 花水母 46
47 硬甲动物 47
48 高脚杯水母 48
49 海葵 49
50 海参 50
51 泡沫虫 51
52 蕨类植物 52
53 栉鳃目软体动物 53
54 章鱼 54
55 贝类 55
56 桡足蟹 56
57 蔓足蟹 57
58 谷蛾 58
59 管水母 59
60 海胆 60
61 稀孔虫 61
62 猪笼草 62
63 担子菌 63
64 管藻 64
65 红藻 65
66 蛛形纲动物 66
67 蝙蝠 67
68 蛙类 68
69 六放珊瑚 69
70 蛇尾海星 70
71 环骨虫 71
72 苔藓 72
73 子囊菌 73
74 兰科植物 74
75 扁虫 75
76 突眼甲壳动物 76
77 管水母 77
78 立方水母 78
79 蜥蜴 79
80 海蕾 80
81 有孔虫 81
82 苔纲植物 82
83 地衣植物 83
84 硅藻 84
85 海鞘 85
86 十足目动物 86
87 真骨鱼 87
88 圆盘水母 88
89 海龟与陆龟 89
90 海林檎纲动物 90
91 泡沫虫 91
92 蕨类植物 92
93 黏菌 93
94 裸子植物 94
95 瓮海星 95
96 毛足纲动物 96
97 腕足纲动物 97
98 圆盘水母 98
99 蜂鸟 99
100 羚羊 100
前言/序言
海克尔:科学家中的艺术家,艺术家中的科学家
一、海克尔的一生
恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel, 1834—1919)于1834年2月16日出生在德国波茨坦一个生活条件优裕的家庭。父亲卡尔·海克尔是一名律师,也是德意志联邦梅泽堡宗教与教育事务管理机关的首席顾问,母亲是柏林枢密院一个官员的女儿。
海克尔的青少年时代是在梅泽堡度过的。在一位家庭教师的引导下,他很早就开始观察大自然。在中学阶段,海克尔沉迷于收集各种植物的样本,并且给它们逐一做上标记,绘制图像。他曾经创办过一个植物标本室,收集有近12000种植物标本,这些标本具有相当大的科学价值。当时,洪堡、达尔文等人关于科学探险的书籍,对海克尔的影响也很大。海克尔十分爱好植物学,在读了耶拿大学植物学教授施莱登(Matthias Schleiden, 1804—1881)所写的通俗读物《植物及其生活方式》之后,海克尔便开始向往在中学毕业后去耶拿大学跟随施莱登研究植物学,然后再争取像洪堡和达尔文那样,进行探险旅行,到热带森林里去考察和研究植物。
然而,海克尔的父母却希望他成为一名出色的医生。1852年,海克尔中学毕业后不得不放弃去耶拿大学攻读植物学的计划,先后进入维尔茨堡大学、柏林大学、维也纳大学攻读医学,但他始终对医学提不起兴趣。
一开始,对医学的厌恶和对植物学的热爱,强烈地影响着海克尔的情绪。然而大学生活毕竟已经为他展示了一个更为广阔的天地。在1852—1858年这6年的大学学习中,海克尔曾受教于比较解剖学家和胚胎学家克里克(Albert Kölliker,1817—1905)、动物学家莱丁(Franz Leydig,1821—1908),由此逐渐对比较解剖学、胚胎学和显微镜观察发生了浓厚的兴趣。尤其是当德国科学院院士、解剖学和生理学教授缪勒(Johannes Müller, 1801—1858)成为他的老师之后,海克尔便决心以这个“公认的权威”作为自己终生的“科学楷模”。
缪勒的教学和科研领域相当广泛,为生命科学许多分支学科的发展都作出过卓著的贡献。当时缪勒主要致力于海洋动物学的研究。在缪勒的指导下,海克尔很快就进入这门新兴学科。1854年,海克尔曾陪同缪勒到北海的黑尔戈兰岛(Heligoland)一带进行短期旅行,对那里的低等海洋动物作过考察。1857年,海克尔完成了他的博士论文《论河虾的组织》,并在柏林大学通过了答辩,获得医学博士学位。1858年3月,海克尔在柏林又通过了国家医学考试,取得了行医执照。当时,海克尔打算就此告别医学,继续留在缪勒手下进行比较解剖学和动物学的研究。然而遗憾的是,1858年4月缪勒不幸辞世,于是海克尔不得不离开柏林,到维尔茨堡医院当起了实习医生。显然,这对于海克尔来说是一件极为痛苦的事情。
事情的转机发生在这年夏天,海克尔去耶拿大学看望该校动物学教授盖根鲍尔(Karl Gegenbaur,1826—1903)。这位早在1853年于维尔茨堡大学结识的解剖学家,十分同情海克尔的境遇,他答应要为海克尔在耶拿大学争取一个职位。
1859年1月,海克尔在说服父亲准许他休假一年以后,赴地中海西西里岛进行考察旅行,在这里他继承了缪勒对墨西拿海域放射虫的研究工作。1860年春,海克尔带了144种新发现的放射虫,从意大利返回德国,在柏林一边对它们进行命名和分类,一边为撰写专题论文而准备材料。在这期间,海克尔阅读了当时轰动学界的达尔文名著《物种起源》,立即接受了达尔文的进化理论。
1861年3月,按照盖根鲍尔的建议,海克尔以一篇最新完成的论文《论根足虫纲动物的界限和目》向耶拿大学医学院(当时由创立细胞理论的施莱登教授主持)申请授课资格,并获通过。此后,在盖根鲍尔的支持下,海克尔很快就获得了耶拿大学比较解剖学讲师职位。1861年4月,海克尔登台授课伊始,就向学生郑重声明:作为动物学家,他的教学工作旨在介绍自然科学的研究方法,即介绍如何发现问题和解决问题,而不是搬弄那些枯燥无味的事实材料。学生们很敬佩这位老师。
1862年,海克尔受聘为耶拿大学哲学系动物学副教授,1865年受聘为教授,并担任动物博物馆馆长职务。从此,动物学在德国不再从属于医学而开始成为一门独立的学科。
在耶拿大学担任教授期间,海克尔曾多次外出旅行,进行科学考察。他先后去过大西洋的加那利群岛(1866—1867)、红海(1873)、印度半岛东南海面的锡兰岛(1881—1882,现为斯里兰卡)、印度尼西亚的爪哇岛(1900—1901)等地。
1902年2月,海克尔从耶拿大学退休,停止了教学工作,不过他仍在耶拿的德国种系发生博物馆(第一个宣传生物进化理论的博物馆)继续从事研究工作和进行一系列社会活动。海克尔是一个十分活跃的科学家和社会活动家,他不仅写了大量的科学著作、作了大量的通俗科学演讲,而且还参加过许多科学社团,其中包括许多国际性的科学学会和科学院。海克尔的杰出贡献为他赢得了诸多荣誉称号。
1919年8月9日,这位力图用科学之光烛照宇宙之谜的辛勤学者,在耶拿的宅邸中结束了一生辛勤的探索,永远离开了他钟爱的科学事业。
二、海克尔的科学贡献
海克尔的科学贡献主要包括三个方面:三界说、原肠祖论、生物发生律。
作为一个动物学家,海克尔早期主要研究海洋原生物(如放射虫)、海绵动物、腔肠动物(如水母、管水母)、棘皮动物等,其工作领域包括了形态学、分类学及胚胎学。显然,这是受到了老师缪勒的影响。
……
三、海克尔的自然观
1. 进化论
自19世纪上半叶开始,人类对自然界的认识已有了较为全面的进展,而此后达尔文所奠立的生物进化论(1859)则冲击了包括生命科学在内的几乎所有的实证科学,科学研究的思想方法也由此发生了一次根本性的改变。海克尔不仅始终是在达尔文进化理论的影响下展开自己在动物学方面的科学工作,而且他还对传播达尔文主义作出了重要贡献,在德国以至整个欧洲都具有相当大的影响。
……
四、海克尔与《自然界的艺术形态》
《自然界的艺术形态》最初出版于1899年,海克尔从自己绘制的众多生物绘画中挑选了100幅具有代表性的作品,分为10个分册出版,每个分册10幅图。1904年,海克尔将10个分册合在一起出版了一个合集,这就是我们今天在本书中看到的内容。这本书的出版,在当时的西方科学界和艺术界都产生了巨大的影响。
《自然之痕:造物主的鬼斧神工》 卷一:植物的几何舞蹈 在生命的漫长演化史中,植物以其令人惊叹的多样性和精妙的结构,展现着自然界最深沉的艺术。从宏伟的巨树到微小的苔藓,它们无不遵循着一套严谨而优美的数学法则,谱写着一曲曲无声的几何交响乐。《自然之痕》的第一卷,将带领读者深入探究植物世界中隐藏的几何奥秘,揭示造物主在形态设计上的巧思与智慧。 斐波那契数列与黄金分割的植物王国: 我们将在本书中首先聚焦于自然界中最普遍的数学规律之一——斐波那契数列及其衍生出的黄金分割。你会惊奇地发现,这种数列(1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21...)如同自然的呼吸,渗透在植物的生长模式之中。 螺旋的智慧: 观察一片向日葵的花盘,你会看到种子排列成优美的螺旋,这些螺旋的数量常常是相邻的斐波那契数,如34与55,或者21与34。这种螺旋排列并非偶然,它是一种最高效的填充方式,确保每一粒种子都能获得充足的阳光和空间,最大限度地提高繁殖效率。本书将详细剖析这种螺旋的数学原理,以及它如何体现在松果、菠萝、雏菊等多种植物的结构中。 叶序的和谐: 绝大多数植物的叶子并非随意生长,而是以一定的规律排列在茎上,这便是叶序。我们将在书中介绍叶序的几种常见模式,例如互生叶序中的1/2、1/3、2/5等分数,这些分数都与斐波那契数列息息相关。这种排列方式能够最大限度地避免叶片间的遮挡,让每一片叶子都能充分接收阳光,进行光合作用。本书将通过精美的插图和清晰的图解,展示不同植物叶序的美学与实用性。 花瓣的数学韵律: 留意你身边的花朵,会发现很多花瓣的数量也遵循着斐波那契数列。百合三瓣,玫瑰五瓣,飞燕草八瓣,万寿菊十三瓣,非洲菊二十一瓣……虽然并非所有花朵都严格遵循,但其普遍性足以令人惊叹。我们将探讨这种现象背后的进化意义,以及它如何影响着植物的授粉和吸引力。 分形美学的无限迭代: 除了斐波那契数列,我们还将深入探索分形几何在植物形态中的应用。分形是一种自相似的结构,即无论放大多少倍,其局部都与整体相似。 蕨类植物的Recursive Beauty: 蕨类植物是分形美学的绝佳范例。一片完整的蕨叶,其小叶的形状与整个叶子的形状惊人相似;而更小的裂片,又重复着这种相似性。本书将通过深入的观察和分析,展现蕨类植物这种“无限递归”的形态之美,以及它在植物生长和适应环境中的作用。 树枝的幂律生长: 观察一棵树,你会发现它的枝干结构也呈现出分形特征。主干分出若干分支,每个分支又继续分叉,形成层层叠叠的复杂网络。这种分叉模式往往遵循幂律分布,使得植物能够有效地扩张其表面积,以获取阳光和水分,并更好地抵御风雨。我们将探讨树枝分叉的数学模型,以及它在生态系统中的重要性。 海岸线的粗糙之美: 即使是植物的边缘,也可能隐藏着分形的韵律。例如,一些植物的叶缘、花瓣的边缘,甚至是被风雨侵蚀的树皮,都可能呈现出粗糙而复杂的轮廓,这种轮廓往往可以用分形维度来描述。我们将尝试理解这种“粗糙”之美,它如何影响植物与环境的相互作用。 对称之美与适应之舞: 除了螺旋与分形,对称也是植物形态中不可或缺的美学元素。 辐射对称的魅力: 许多花朵,如玫瑰、雏菊,都呈现出优美的辐射对称性,这意味着它们可以从任何角度被通过中心的直线分成两半。这种对称性极大地增加了花朵的可见度,更容易吸引传粉者。本书将解析辐射对称的数学原理,以及它在植物授粉策略中的作用。 两侧对称的演化: 一些植物,如豆科植物的花,则呈现两侧对称性,只能沿一条特定的轴线被分成相等的两半。这种对称性往往与特定的授粉者(如蜜蜂)的体型和行为有关,形成一种精妙的共生关系。我们将探讨两侧对称的演化驱动力,以及它如何影响植物的繁殖成功率。 《自然之痕:造物主的鬼斧神工》第一卷,不仅是一次对植物形态数学规律的探索,更是一次对生命智慧的赞叹。我们将以全新的视角,重新审视我们身边的植物,发现它们隐藏在平凡之下的非凡之美,领略自然界作为最伟大的艺术家,如何用数学的语言,编织出如此精妙绝伦的生命之舞。这是一本献给所有热爱自然、对生命充满好奇的读者的书籍,它将打开你认识自然界的大门,让你看到一个前所未见的、充满数学韵律的奇妙世界。 --- 卷二:动物的仿生艺术与动态雕塑 自然界中的动物,以其千姿百态的形态、令人惊叹的运动能力以及与环境的完美契合,构成了另一部波澜壮阔的艺术史。从微小的昆虫到庞大的哺乳动物,它们身上无不蕴含着造物主在设计上的高超技艺,将实用性与美学完美融合。《自然之痕》的第二卷,将带领读者潜入动物王国,探寻它们身体形态、运动方式以及集体行为中所蕴含的仿生艺术与动态雕塑之美。 仿生学的杰作:身体形态的极致设计 动物身体的每一个部分,从骨骼结构到外壳纹理,都是经过亿万年自然选择打磨出的仿生学杰作,它们完美地服务于生存和繁衍。 流线型的优雅: 鱼类、海豚、燕子等在水或空气中高速运动的生物,都进化出了极为流线型的身体。它们光滑的表面、收窄的头部和尾部,极大地减小了流体阻力,使它们能够以最小的能量消耗实现最快的速度。本书将通过解剖学和流体力学的分析,揭示这些流线型身体的数学模型,以及它们如何成为自然界中最经典的仿生设计。 骨骼的力学之美: 鸟类的骨骼是轻盈与强韧的完美结合。中空的骨骼结构大大减轻了体重,而内部的梁状支撑则提供了极高的强度,足以承受飞行时的巨大压力。我们将深入剖析鸟类骨骼的仿生设计,以及它如何为飞行这一壮举奠定基础。同样,大型哺乳动物如大象的腿部骨骼,也展现出惊人的承载能力,以支撑其庞大的身躯,其设计理念对工程学也提供了重要启示。 甲壳的防御工事: 昆虫、蟹类等拥有坚硬的外骨骼,如同天然的盔甲。这些外骨骼不仅提供了保护,其结构设计也充满了智慧。例如,某些甲虫的外壳纹理能够反射特定波长的光,起到伪装或警告的作用;而虾蟹的关节设计,则保证了其活动时的灵活性。我们将探讨这些外骨骼的材料科学与结构力学,以及它们如何成为抵御捕食者的有效屏障。 色彩与图案的语言: 动物的体色和图案,绝不仅仅是为了美观,它们是生存策略的体现。斑马的条纹可能用于迷惑捕食者,或者在群体中进行身份识别;变色龙的皮肤能够根据环境和情绪改变颜色,实现完美的伪装。本书将解析这些色彩和图案背后的生物学原理,以及它们在伪装、警告、求偶等方面的功能,揭示自然界中最生动的色彩艺术。 动态雕塑:运动的艺术与数学的韵律 动物的运动,是自然界中最令人着迷的动态艺术。它们或疾速奔跑,或优雅跳跃,或轻盈飞翔,每一种运动都蕴含着精密的数学计算与物理原理。 步态的数学节律: 四足动物的行走、奔跑、跳跃,都遵循着复杂的步态模式。例如,马的各种步态,如慢步、快步、跑步,都有其特定的节律和四肢配合方式,这些都可用数学模型来描述。我们将探讨不同动物的步态分析,以及它们如何实现高效而稳定的运动。 飞行艺术的空气动力学: 鸟类和昆虫的飞行,是动态雕塑的极致体现。翅膀的形状、角度、拍打频率,都经过精密的调控,以产生升力并克服空气阻力。本书将解析飞行的空气动力学原理,以及不同飞行方式(如滑翔、扑翼)的数学模型,让我们理解为何它们能如此轻盈地翱翔于蓝天。 潜水与游泳的流体之舞: 鱼类和海洋哺乳动物在水中的运动,同样是一场流体之舞。流线型的身体、摆动的尾鳍、高效的呼吸系统,共同构成了它们在水下世界畅行无阻的秘密。我们将分析水体中的阻力与推进力,以及动物们如何利用这些原理实现优雅的潜水和游泳。 弹跳的能量储存: 袋鼠的弹跳,是一种高效而惊人的运动方式。它们的腿部拥有强大的肌腱,能够储存和释放能量,使其能够以极低的代谢成本进行长距离的跳跃。本书将探讨这种能量储存与释放的生物力学原理,以及它在动物运动中的重要性。 群体智慧的宏伟编排: 除了个体形态与运动,动物的群体行为也展现出令人惊叹的“集体艺术”。 鸟群的空中芭蕾: 数以万计的鸟类组成的鸟群,能够以令人难以置信的同步性进行飞行,变幻出各种复杂的队形。这种“空中芭蕾”并非由领头鸟指挥,而是通过简单的局部互动规则,涌现出的复杂集体行为。我们将探讨鸟群飞行的数学模型,以及这种集体智慧如何帮助它们躲避捕食者。 鱼群的同步律动: 类似地,鱼群的同步游动也展现了类似的集体智慧。在面对危险时,庞大的鱼群能够迅速改变方向,形成一道道移动的“墙壁”,让捕食者难以锁定目标。本书将解析鱼群行为的数学模拟,揭示简单的规则如何产生复杂的整体效应。 蚁群的社会工程: 蚂蚁的社会行为,是另一种形式的集体艺术。它们通过信息素进行交流,高效地分工合作,建造复杂的巢穴,共同觅食。本书将探讨蚁群的通信机制,以及它们如何利用简单的规则实现高效的社会组织,堪称“社会工程学”的自然典范。 《自然之痕:造物主的鬼斧神工》第二卷,将带领读者走进一个充满活力与智慧的动物世界。我们将以科学的眼光,解读动物身体形态与运动中所蕴含的精妙设计,发现它们是仿生学与动态雕塑的完美典范。通过对这些自然艺术的深入剖析,我们不仅能领略生命的奇妙,更能从中汲取灵感,为人类的科技发展和艺术创作提供无限的可能。这是一本为所有热爱生命、对自然之美充满好奇的读者准备的书籍,它将让你看到,动物并非只是简单的生物,而是大自然最杰出的艺术家与工程师。