100幅世界名畫，解鎖量子力學的奧祕

推薦序：當物理學家走進美術館，帶來全新視角／張慶瑞
前言：藝術家的最佳靈感，來自物理學
 
Chapter 1 以光線繪圖、物理學上色
01那時候，太陽發生了什麼事？
老布勒哲爾，《有溜冰者與捕鳥器的冬景》｜小冰河時期
02蕩漾的是波光，還是他們的心？
雷諾瓦、莫內，《蛙塘》｜波與干涉現象
03聖塔菲藍天，讓歐姬芙重生
歐姬芙，《紅山、白雲》｜瑞利散射與米氏散射
04描繪上帝之光，繪製人類未來
夏卡爾，《聖史提方教堂彩繪玻璃》｜量子點、奈米科學
05與原子共舞！Shall we dance？
雷諾瓦，《煎餅磨坊的舞會》｜聲子與光子的物理學
06鍾情描繪天空的畫家
康斯特勃，《乾草車》｜雲的生成原理、雲室
07直到描繪出微不足道的自己
林布蘭，《微笑的林布蘭》｜光線的方向與效果
08西方獨有、東方闕如
申潤福，《端午風情》｜光與影
09平面畫布上的空間感祕密
維梅爾，《倒牛奶的女僕》｜透視法與暗箱
 
Chapter 2 科學繆思給予的繪畫靈感
01畫布上的永恆瞬間
莫內，《夏末清晨的乾草堆》｜菲涅耳定律
02要離得多遠，才能看到最美麗的畫面？
秀拉，《大碗島的周日下午》｜光線本質與觀看科學
03描繪看不見的事物
康丁斯基，《黃．紅．藍》｜音波和重力波
04浮遊於小小宇宙的生命
克林姆，《艾蒂兒肖像一號》｜光的波長限制、布朗運動
05越對立、越緊密的色彩
梵谷，《黃房子》｜補色對比
06愛情的色彩
夏卡爾，《我與村莊》｜三色學說
07滋生不安的藝術
瓦沙雷利，《斑馬》｜碎形幾何學和混沌
08「星期日畫家」的夢想
盧梭，《沉睡的吉普賽人》｜電磁感應現象
 
Chapter 3 薛丁格的貓，讓想像躍然紙上
01喧囂宇宙中的靜謐
波洛克，《秋天的節奏》｜熵和熱力學第三定律
02如果時間能暫停
達利，《爆炸中的拉斐爾頭像》｜核子物理學
03當想像遇見科學
馬格利特，《轉印》｜超材料
04奧妙宇宙的一隅
畢卡索，《亞維農的少女》｜量子力學、量子柴郡貓
05欲求新生，必先毀滅世界
庫什，《海邊日出》｜測不準原理、薛丁格的貓
06舞動的原子
馬諦斯，《舞蹈Ⅱ》｜原子模型，音的高低與波動
07低維世界
皮特．蒙德里安，《紅，藍，黃的構成》｜低次元物質與碳同素異形體
 
Chapter 4以物理學回溯繪畫的時光
01你確定完全理解《蒙娜麗莎》嗎？
達文西，《蒙娜麗莎》｜光的波長和穿透深度
02連納粹都被騙倒的世紀贗品
約翰尼斯．維梅爾，《窗邊讀信的少女》｜兆赫波分析
03光照現影：畫中隱藏的女子
文森．梵谷，《咖啡廳，樂藤布林的阿戈斯蒂納．塞加多利》｜利用不同光線的非破壞性檢測
04傑作誕生之際，科學如影隨形
揚．范艾克，《阿諾非尼的婚禮》｜油畫的誕生與發展
05解開畫中謎團
文森．梵谷，《向日葵》｜採用尖端科學技術分析畫作
06回溯畫作時間的人
李奧納多．達文西，《最後的晚餐》｜藝術品的修復

推薦序：當物理學家走進美術館，帶來全新視角／張慶瑞

 
《100幅世界名畫，解鎖量子力學的奧祕》雖然書名以「量子力學」為引，但本書真正的精彩之處，在於它以經典物理的視角——如透視法、光影、運動感——重新梳理西方繪畫的視覺語言。它邀請讀者回到更根本的問題：人類是如何在不同時代，透過物理直覺來繪畫世界。它也像是一場溫柔而理性的跨界漫遊：一位受過嚴格物理訓練的人，站在世界名畫前重新思考如何「看見」藝術。
 
書中的主軸是探討經典物理所建立的空間、光線、結構與觀看方式，並從透視法、光影、運動與時間感切入，從而了解藝術家如何組織宇宙秩序並融入名畫中。這彷彿是物理學家走進藝術殿堂，帶入了另一種嶄新視角來觀看藝術。畫中的物理直覺觀念並不神祕而且寫實，卻塑造了西方藝術數百年的視覺語言。本書作者的特殊之處，在於不炫技、不說教，而是讓物理自然而然的形成一種「觀賞工具」，幫助所有人意識到：我們原本以為藝術是純粹感性的審美，竟然究其源頭仍與物理深深糾纏。
 
本書提到名畫中的思維，絕大部分是經典物理，與量子力學的關聯不多。但這並非缺點，反而是一種誠實：過去的藝術與科學真正深度交織的，是人類在經典世界觀下理解自然的方式，而非藉由近代誕生的量子理論。正因如此，本書的價值不在給讀者多少「量子震撼」，而是展示了一種更稀缺的跨域能力——用科學訓練過的思考去理解藝術的語言。這本書示範了一種珍貴的跨域素養：不強求學科間的直接對應，而是以科學訓練的思維，謙卑地進入藝術的語言系統，從而發現兩者在人類理解世界過程中的深度共鳴。如同書中「美術與物理」在歷史洪流上一直是相依相生的，了解自然越透徹，藝術創作的面向與工具就越豐富。
 
用不同的視角重新詮釋藝術
書中列舉的案例，橫跨了從古代工藝到近代繪畫的物理直覺。例如，4世紀羅馬人的萊克格斯杯，直到近代才了解是由於奈米金屬顆粒所引發的集體電子振盪光學行為所形成的。另外，書中偉大畫家展現的物理直覺，在雷諾瓦與莫內的〈蛙塘〉中表露無遺。他們捕捉的不是物體的固有色，而是光線在大氣中散射、水波對光影的瞬時反射，這是一種對「光學現象」的忠實探究。而林布蘭的〈微笑〉，則展現了另一種經典物理的極致運用：如同精準的舞台燈光師，他以卡拉瓦喬式的「明暗對照法」控制光線，在畫布上雕刻出人物的立體感與深邃的心理空間，這背後是對光線直進、反射與遮蔽的深刻理解。至於夏卡爾的彩繪玻璃，其絢爛效果直接源於介質（玻璃）與光線的物理互動——折射、透射與色彩濾鏡，將光本身變成了創作的原材料。
 
這也讓我想起近距離觀賞莫內《睡蓮》真跡的震撼：畫布上由厚塗筆觸構成的「微型山脈」與環境光線產生複雜互動，在眼前形成彷彿具有螢光感、隨時間流動的視覺印象。這正說明了為何印刷品無法複製其神韻——因為真跡本身，就是一個與光共舞的物理結構體。這也恰恰提醒我們，量子思維或許將在未來的藝術與創作領域中逐步展開，就像過去的經典物理與藝術不斷融合，在歷史發展過程中衍生出多樣性的世界名畫。量子與藝術的結合，是另一個完全嶄新的藝術舞台，但這已經並非本書所要急於宣告的結論。
 
 

作者從物理知識與藝術欣賞融會貫通的視角，使得這本書能讓原本對科學或藝術不熟悉的讀者都找到新奇的觀看方式。無論你是藝術愛好者、科學背景的讀者，或只是對「如何觀看」感到好奇的人，這本書都將為你打開一扇窗——不是給你答案，而是給你另一雙眼睛，從不同的視角再重新詮釋藝術。

（本文作者為國立台灣大學前代理校長，聯合國全球量子百強〔Quantum 100〕，中原大學講座教授）

 

前言：藝術家的最佳靈感，來自物理學

2006年2月，拖著行李箱抵達台夫特（Delft）中央火車站時，時鐘顯示剛過晚上10點沒多久，黑暗的道路上沒有半個人，寒冷冬日的空氣，讓緊張的身軀更加瑟縮。我對台夫特這座城市的第一印象就是「寂靜」。
身旁是幾百年的老屋，腳踩石地板，唧唧叫的行李箱輪子打破這座城市的寂靜。走在這座城市之中，突然覺得自己好像走入以中世紀為背景的電影。
我在物理學的領域中研究「光學」。博士課程開始兩年後，因爲想向台夫特理工大學（Technische Universiteit Delft）的教授學習如何實驗，所以打包行李來到荷蘭。
那時的荷蘭對我而言是個陌生國度，只知道這裡有鬱金香與風車，還有畫家梵谷。想到要獨自在這個語言與文化全然陌生的國度學習困難的知識，內心就充滿加倍的恐懼。
 
充滿藝術魂的城市
不過一個月後，我對台夫特的印象就開始轉變。白天安靜祥和，每條巷弄都有水路與橋，水上人家也相當吸引我。這時覺得自己運氣很好，可以在研究室學到新技術、實驗結果也很棒。之後幾年間，每年都會來到台夫特待上一或兩個月，與這邊的科學家共同進行研究，也發表過幾篇國際論文。
能夠撫慰研究上的煩惱與負擔，以及異鄉人的寂寞，也只有維梅爾、林布蘭、梵谷、老布勒哲爾等，光聽名字就令人開心不已的荷蘭籍畫家。他們是足以撼動西洋美術史的傑出畫家，由於皆出身於荷蘭，所以在荷蘭各個城市都能看到他們的藝術魂。
台夫特是座小城市，只需半天就能逛完所有重要景點。即使短暫停留，也能輕易在這座城市的各個角落發現維梅爾的痕跡。維梅爾極其深愛台夫特，終生都沒有離開過這裡。
就各種意義上來說，台夫特是我相當感激的城市。當初帶著又期待又怕受傷害的心情在這個陌生國度生活與學習、累積各種經驗，即便到了數十年後的今天，這些依舊是提供我持續研究的原動力。
記得在歷經各種考驗之後，終於以雷射實驗裝置獲得電磁波方向成分的圖像時，普蘭肯教授對我說了一句話。
「在這個星球上，你是第一個成功將教科書上的馬克斯威爾方程式視覺化的人。」
普蘭肯教授對於年輕學生的小小成功，真心給予祝福與支持，至今仍影響著我。每當研究累了，只要想起教授的那句話，就會頓時充滿勇氣。
當時我尚未踏入物理學者的道路，依舊徘徊在「科學家」與「畫家」之間。大學時期，我也曾背著畫具，悄悄跑到美術學院旁聽設計類課程；也曾經為了賺取生活費，打工繪製兒童教具的插畫；甚至在素描與立體造型的課程中，聽到別人問：「物理系的學生幹嘛跑來美術系？」最後，我只好收起當畫家的夢想，正式進入實驗物理的領域，走向與美術不同的道路。
機緣巧合之下，我來到充滿維梅爾魂的台夫特，自然地追逐著維梅爾的畫作。但是越仔細欣賞，越想理解他的畫作。最後我發現，「美術」與「物理」其實有著非常密切的相關性。
 
緊密相連的科學與美術
一般我們認為科學是理性與邏輯，藝術則是感性與想像，兩者分別奠基在不同基礎、不同領域之上。但是，美術、文學與音樂等藝術，其實與科學密不可分。特別是美術，它與物理學、光學的發展軌道相仿。若說文藝復興時代藝術家的靈感來源是人文學，那麼文藝復興時代之後，藝術家的靈感來源就變成物理學。
「有人能從我的畫作看到詩，但我只看到科學。」新印象派畫家秀拉這樣說過。
秀拉打破美術史上的古老觀念，不再認為作畫前必須先畫線條。他也透過多次的實驗與嘗試，證明自己的理論。專注探求光學與物理學的秀拉，為了完成一幅畫，曾花了兩年繪製40多幅草圖與20幾幅素描。填滿畫布的每一點，都是透過物理精密計算的成果。
迎來量子力學變革的現代物理學，不僅影響著人們的想法，更引發美術思潮出現變化。現代物理學針對光與顏色的多種理論與實驗結果，賦予印象主義與各種美術流派的誕生。科學家渴望解答：「什麼是光？」畫家則在畫布上繪出光線。此外，進步的光學技術，也協助分析與保存這些藝術傑作。
本書以物理學的角度，重新解析名畫與畫家的人生、檢視物理與美術互動後孕育而生的作品、運用現代科學技術來分析各種藝術品。各位讀者不妨敞開心扉，用全新的「物理學」之眼再次欣賞畫作，將會體驗到與過往全然不同的嶄新感動。
身為稅務員的畫家盧梭，有個「星期天畫家」的綽號。我也是在假日拿起畫筆的人。過去，我總認為自己深愛的「美術」與「物理」就像水與油，終究是無法融合的不同領域。但現在，我的想法改變了。越深入研究物理，越能深入探究畫作；越接觸繪畫，越能以全新角度看待物理。
多年前起始於台夫特的「波動」（wave motion），成就了現在的這本書。而傳遞這道波的「介質」，是數十年來每一回在國外美術館遇到的許多畫作。
感謝協助本書出版的所有人：給我機會到台夫特進行研究的首爾大學物理天文學系金大植教授；每次我的繪本一出版，就一定會購買的台夫特理工大學普蘭肯教授；在台夫特給予我難忘回憶，並與我一同走在物理學者道路上的朋友們；台夫特理工大學的奧雷勒教授；在本書計畫與準備階段，便不斷稱讚與鼓勵我的高麗大學朴圭煥教授；在身旁為我加油的韓國科學技術研究院感應系統研究中心的博士們。還要感謝金恩淑編輯協助修正過於粗略的想法，以及原稿的第一位讀者敏智。當然還有一直在身旁支持我、為我加油的先生。希望這本書能夠成為一份小小禮物，獻給我的兩個孩子，讓他們自豪有位科學家母親。