尋找植物中的幾何形

任康麗 華中科技大學建筑與城市規(guī)劃學院副教授

劉書婷 南京大學規(guī)劃設(shè)計研究院深圳分院設(shè)計師

尋找植物中的幾何形

任康麗 華中科技大學建筑與城市規(guī)劃學院副教授

劉書婷 南京大學規(guī)劃設(shè)計研究院深圳分院設(shè)計師

植物“幾何形”

通過觀察噴嚏麥枝葉的分叉情況（圖1），我們會發(fā)現(xiàn)一組數(shù)字：0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,34, 55......你發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律了嗎？沒錯！相鄰兩個數(shù)字相加可以得到后面一個數(shù)字，并無限增長。這個數(shù)列就是著名的“斐波那契數(shù)列”，又稱“黃金分割數(shù)列”?！办巢瞧鯏?shù)列是一種整數(shù)數(shù)列，每個數(shù)字都是前兩個數(shù)字之和，如5+8=13，前一個數(shù)字與后一個數(shù)字之比為0.618，如8÷ 13= 0.618”[1]又如：13 ÷ 21 = 0.619...21 ÷ 34 = 0.618...34 ÷ 55 =0.618...數(shù)字越大，得到的結(jié)果越接近一個數(shù)字，即 0.618...，這個數(shù)字就是著名的“黃金分割數(shù)列”。

圖1 噴嚏麥枝葉中含有黃金分割比例

圖2 向日葵花的螺旋結(jié)構(gòu)與黃金分割數(shù)列有關(guān)

圖3 夏威夷樹蕨嫩芽的分形相似性

幾何，一個精妙的概念，代表著數(shù)學禪意的概念，揭示著理性世界與感性世界美的本質(zhì)。一些簡單的幾何圖形仿佛一棵棵擁有生命力的大樹，自由生長出枝繁葉茂的形態(tài)，卻又似乎遵循著某種神秘的自然秩序。在自然界中植物正以有序的“數(shù)學語言”詮釋它們的魅力—以最直接的方式生成三角形、圓形、卵形、球形及其它各類幾何圖形，讓人類嘆為觀止。

許多生物學家發(fā)現(xiàn)植物種類繁多、葉子形態(tài)各異，但是葉子在莖上的排列卻有著特殊的規(guī)律。從某些植物的頂端往下看，會發(fā)現(xiàn)上下層相鄰的兩片葉子之間所構(gòu)成的角約為137.5°，眾所周知一周為360°，360°-137.5°=222.5°，然而 137.5 ÷222.5≈0.618。另外，有人研究過向日葵，發(fā)現(xiàn)其中一支向日葵花有89個花辮，55個朝一方，34個朝向另一方，34 ÷ 55≈0.618。也就是說，各種植物的生長規(guī)律中自然隱藏著黃金比例數(shù)值。

數(shù)學家“分形幾何學”（Fractal Geometry）理論中所指的相似圖形不斷重復的概念在植物中也十分常見。植物的莖、葉、花，甚至是卷曲的嫩芽中都存在著分形形體的自相似性。多樣重復出現(xiàn)的各類植物組織結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出極具幾何美感的圖形。如夏威夷樹蕨的葉芽在出頭處的大小有區(qū)別，但在形態(tài)上基本相似。（圖3）植物之所以顯得美不僅是關(guān)乎其色彩，更重要的是不同植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)具有豐富的幾何變化。這些紛繁的結(jié)構(gòu)圖形是大自然的杰作，它們有著連最偉大的數(shù)學家也無法解析的神奇。

植物的幾何之美

葉形

植物葉子的幾何形圖案頗為多變。常見的葉子形狀包括卵形、扇形、掌狀、羽狀、劍形、心形，甚至小提琴形。此外，在葉子邊緣也出現(xiàn)細微波紋、細齒、淺裂、光滑的邊緣等不同的幾何形形態(tài)。還有些葉子有扇貝形皺褶，毛絨狀銀絲，以及對稱性葉脈。（圖4）

葉子表面的紋理根據(jù)大小、顏色而改變。從光滑到粗糙，從多毛到褶皺……這些變化無論是單獨呈現(xiàn)還是復雜的幾何組合，都能增添植物藝術(shù)形態(tài)的豐富性。例如各類寶塔形植物葉片，整體帶有三維效果，由下至上層層變化縮小或帶有螺旋形狀具有極強的觀賞價值。（圖5）還有些植物的葉片直接就是立體形態(tài)，如多漿植物情人淚似橄欖球體、佛珠似球體。另外，帶有褶皺的扇形棕櫚葉硬度適中，成為夏日手搖扇的原材料；而熊童子的形象手掌和毛茸茸的肌理增添了植物幾何形的趣味性。（圖6）

葉子顏色通常因紋理得以改變，紋理的變化也能導致葉色的深淺變化，使其從光線很強的地方到陰暗處在幾何形的色彩上具有區(qū)別。這些葉子的色階變化也揭示出植物的新陳代謝方式，以及季節(jié)與植物之間的關(guān)聯(lián)。

花形

從花的各部分形態(tài)、結(jié)構(gòu)來看，其幾何形狀也紛繁多樣?；ㄐ我话憧蓺w納為：球形、花瓣形、圓形、喇叭形、人形、異形等。許多花對稱地排列在花托邊緣，幾乎完美無缺地呈現(xiàn)出整體的輻射對稱形狀，而有的花不規(guī)則的排列，以不對稱的方式呈現(xiàn)出均衡之美。對于兩種生長結(jié)構(gòu)大自然都給予了豐富的多樣性和種群性。（圖7）

圖9 吊鐘形風鈴草

球形花在生活中較常見，如繡球花、球蘭、乒乓菊、大蔥花等，這些花體態(tài)整體呈球狀，由多個小花絮組合而成。它們種植在庭院、花壇簇擁的球狀較為引人注目，色彩明麗，給人以滿足之感。

花形也具有平面性特征，這類花的形態(tài)一般是由花瓣的多少來確定其形態(tài)。如春天五瓣花形狀的要屬櫻花、桃花、杜鵑最為典型，還有六邊形花瓣的水仙花，十字形花瓣的二月蘭等，觀察其幾何平面的形態(tài)十分準確。再如秋天的三角形紫露草花，整體看就如同一個紫色的等邊三角形，非常規(guī)則。自然界的花形與幾何形一一對應，激發(fā)出人類在不同季節(jié)豐富的審美聯(lián)想。（圖8）

還有些植物的花形具有仿真的趣味性。這類花形名稱是人們長期對其形態(tài)的象形歸納，具有易識別、記憶的特點。如形似喇叭的花常見的就有牽牛花、曼陀羅花、矮牽牛；還有形似一串串風鈴的風鈴草、（圖9）鈴鐺花、鈴蘭；再如像燈籠一樣的吊燈花、紋瓣懸玲花、倒掛金鐘；另外槭葉蔦蘿與軍帽上的紅色五角星形狀幾乎一模一樣。人類將這些花的形態(tài)由生活的具象認知轉(zhuǎn)向抽象的命名，從長期的自然實踐中得以研習。

蕊形

花蕊是花兒繁殖的重要組成部分，花蕊分為雌蕊和雄蕊。雄蕊包括花藥和花絲，雌蕊包括柱頭、花柱、子房和胚珠?；ㄈ锏膸缀涡螤铍m然沒有花瓣艷麗，也沒有葉形那樣多姿，但卻有著精靈般的組合模樣。它們多以點狀與線狀的密集排列，圍繞花心區(qū)域展開。雄蕊形狀如絲，多而密，雌蕊則有鼓狀、球形，其長度及形態(tài)較為凸出。蕊形所體現(xiàn)出來的多重線形及幾何點陣排列充分說明植物幾何形排列的復雜性。（圖10）

藝術(shù)家創(chuàng)造的“幾何形植物”

繪畫中的“幾何形植物”

幾何元素表現(xiàn)的是數(shù)學美，永不落俗，是最純粹的裝飾動機。它沒有風格限制，沒有時代特征，沒有繁縟的裝飾，也沒有地域特性等等一系列符號化印象。人們的視線回歸到設(shè)計本源，單一的幾何造型通過組合產(chǎn)生千變?nèi)f化的視覺效果?！皫缀涡沃参铩痹卦絹碓酵癸@其在設(shè)計中的地位與作用，給予人無限遐想的空間。然而，在簡單線條的拼接下，這些“幾何形植物”在不同的藝術(shù)媒介沖擊下，往往也能產(chǎn)生出意想不到的自然映像。

在繪畫作品中，“幾何形植物”遍布每個國家。植物所賦予藝術(shù)家的靈感在各個時代呈現(xiàn)出不同的繪畫形式。特別是藝術(shù)家蒙德里安、馬蹄斯、夏加爾、克里姆特等人將“幾何形植物”創(chuàng)作作為一種研究在現(xiàn)代繪畫領(lǐng)域中進行探索。如“蒙德里安（Piet Cornelies Mondrian）在1912年創(chuàng)作的油畫作品《灰樹》中，樹的母題以抽象化的線條和灰色面加以處理，焦點是樹枝與樹枝、樹枝與樹干以及樹與其他物象之間的抽象造型關(guān)系，強調(diào)畫面的構(gòu)成性?！盵2]又如蒙德里安的作品《開花的蘋果樹》樹干與枝杈變成了直線與弧線的相互交錯，幾何律動意象明顯；作品《晚上的紅樹》，樹形的簡單曲線與樹枝、天空背景以及色彩進行呼應，非常具有感染力。（圖11）

奧地利畫家古斯塔夫·克里姆特（Gustav Klimt）作為二十世紀偉大的維也納分離派藝術(shù)大師深刻影響著當代繪畫的發(fā)展。他的作品風格具有強烈的平面裝飾性，如《生命之樹》（圖12）大膽運用抽象曲線，圖案形樹枝、花朵、蘑菇、鳥類等作為背景，創(chuàng)造出具有生命內(nèi)涵的神秘意境效果。他的作品《花草農(nóng)園》以圓形與不規(guī)則形的點、線、面繪制出豐富的俯視空間效果，色彩豐富、明快。在他的作品中人物的面部與身體多采用自然寫實，而人物的衣著及背景則采用平面塑造幾何形的方法，兩種技法充分融合格外具有視覺沖擊力。

圖11 蒙德里安作品《晚上的紅樹》

圖12 The Tree of Life

圖13 《The Farmyard》

法國超現(xiàn)實主義畫家馬克·夏加爾（Marc Chagall）以其獨特的藝術(shù)風格在西方現(xiàn)代藝術(shù)史上獨樹一幟。他的作品中表現(xiàn)的自由時空觀念、意象的造型手法、主觀的富于裝飾性的構(gòu)圖都是用幾何圖形進行塑造，依靠內(nèi)在的詩意力量而非繪畫邏輯規(guī)則將個人經(jīng)驗的意象與形式上的象征因素結(jié)合在一起?！俺橄罄L畫之所以作為一種藝術(shù)形式能夠獨立存在，依靠的不僅僅是點、線、面、色等視覺元素的藝術(shù)表達，更重要的是他所蘊含的藝術(shù)家自我表現(xiàn)的情感載體?！盵3]夏加爾的繪畫色彩豐富，極具個人經(jīng)驗意象，繪畫題材中人與植物、動物都情境般的營造在簡單的構(gòu)圖中。（圖13）

法國畫家亨利·馬蒂斯（Henri Matisse）以抽象表現(xiàn)主義的風格體現(xiàn)繪畫主題的裝飾性。他的作品色彩鮮明、對比強烈，其構(gòu)圖中植物形態(tài)具有解構(gòu)的思想?！敖鈽?gòu)主義思想核心是反中心、反秩序、反權(quán)威、反二元論的，所以抽象主義繪畫完全拋棄傳統(tǒng)繪畫的畫面透視及造型原理，畫面平面性的點、線、面狀態(tài)表現(xiàn)事物，畫面物象之間是一種聚散關(guān)系，畫面形象語言顯符號性、平面性。”[4]他將植物的葉片進行任意的抽象、解構(gòu)、夸張、變形、旋轉(zhuǎn)，形成大面積的“幾何形植物”背景，使人產(chǎn)生豐富的聯(lián)想。

被譽為“美國畢加索”的女性畫家喬治亞·奧基弗（Georgia O’Keef f e）以半抽象半寫實的手法聞名，其繪畫主題多為花朵微觀的抽象表達。她的作品中常以簡單的構(gòu)圖，充滿同色細微變化的和諧色調(diào)，簡單的構(gòu)圖組成具有韻律感的構(gòu)圖。

雕塑中的“幾何形植物”

藝術(shù)家運用雕塑的形式創(chuàng)造出不同材料屬性的“幾何形植物”。如美國玻璃藝術(shù)大師戴爾·奇胡利（Daly Chihuly）以抽象的幾何元素創(chuàng)作玻璃裝置點綴在世界的每個角落。其作品擁有絢爛、魅惑的色彩，曲線、弧線、圓形等各類形態(tài)的多變組合，觀眾對其瞬間的視覺感受簡直無法用語言形容。這些“幾何形植物”放置在博物館、美術(shù)館、酒店大堂，甚至與植物園真實植被進行混搭，創(chuàng)造出一個個讓人驚喜的藝術(shù)空間。（圖14）

日本藝術(shù)家草間彌生在其雕塑作品中也常常思考植物主題。她創(chuàng)造的槿花像人一樣擺出不同的表情，與人說話，張牙舞爪的花朵越來越龐大；還有帶有波點的南瓜不斷地在她的創(chuàng)作品中延續(xù)，讓人無法抗拒。這些較為夸張的幾何形態(tài)反映出她對童年的回憶、宗教的信仰、心情的撫慰。它們已經(jīng)遠遠超越出了一顆普通植物的意義。草間彌生用波爾卡圓點作為設(shè)計的元素，將植物的形態(tài)與各類的圓點進行平面、立體的組合，形成草間彌生“神經(jīng)質(zhì)”的藝術(shù)靈魂。

英國倫敦雕塑家湯姆·赫爾（Tom Hare）認為柳樹是一種可持續(xù)的材料。他善于研究不同植物的形態(tài)以及捕捉其特點，用鋼架和柳木雕刻還原出植物的本原結(jié)構(gòu)。這些由抽象的直線條、曲線條組合的“真菌”、“果實”、“香料”成為城市公園、商業(yè)小廣場中的重要陳設(shè)，其造型是人類模仿大自然的典范。

結(jié)語

大自然中的植物總是安靜少語，但她們的美并不孤獨。植物具有幾何意味的層次結(jié)構(gòu)，在自然的作用下會使人在視覺上產(chǎn)生無窮層次的錯覺美感。無論是葉形、花形、蕊形都由放大或縮小的幾何形組成，整體結(jié)構(gòu)完美而新奇。這些排列多變的幾何形激發(fā)藝術(shù)家的視覺企望與創(chuàng)作，并有待被發(fā)現(xiàn)更多。事實上，表面看來極為不同的植物之間皆可以發(fā)現(xiàn)意義的關(guān)聯(lián)。它們存在著幾何形的結(jié)構(gòu)秩序，這也是世界上之所以為一個整體的關(guān)鍵所在。

(注：本文為2016年度教育部人文社會科學研究一般項目：“漢口原租界建筑裝飾圖形譜系研究”（批準號：16YJA760033）的階段性成果)

圖14 Ceiling design in Bellegio

[1]方陵生.大自然中的斐波那契數(shù)列之奇.[J].科學與文化，2004,9:19

[2]任康麗.抽象繪畫與解構(gòu)理念演繹的一種空間形式[J].新建筑，2012,6:81

[3]吳靜一.試析抽象繪畫中的“自我表現(xiàn)”[J].藝術(shù)百家，2015,5:49

[4]蘇和.當代油畫平面性思維方式含義[J].湖北美術(shù)學院學報，2013,3:87-89

尋找植物中的幾何形

責任編輯：符媛