八杆子打得着，画画有助于学好数理化

我亲身体会到，艺术思维对学好数理化极有帮助。也许一般人觉得画画跟数理化八竿子打不着。其实现在大家都听说过“开发右脑，提高智力”。艺术是形象思维，多用右脑，科学是逻辑思维，多用左脑，所以画画有助于数理化肯定不是吹，而是有道理的。但具体到实际中，是怎么回事呢？

上小学时，母亲经常给我辅导数学，她是小学老师，也是美术爱好者，小学数学题中经常有些题目很绕，很难理解，母亲就用画方块来讲解，比如全班共多少同学，画个大方块表示，其中男生就是里面的一块，参加美术班的又是另一块，这一块跟那一块就可能有重叠有不同。这就很形象，很好懂。后来我给孩子们辅导数学，也都采用这个方法。

到了中学学数理化，我的几何明显比代数要学得好，显然得益于我对图形更敏感，尤其立体几何，我比其它同学都要学得好。因为爱好美术，空间想象力肯定比一般同学更强，在平面的纸上去想象空间展开的各种立体图形，要能想象到看不见的那些面，转折过去的那些面，这就跟学素描时的透视原理差不多。

后来我给高中教物理，到了光学那一块，我给同学们讲：红光波长长，频率低，蓝光波长短，频率高，太抽象，不好理解。我就把红橙黄绿青蓝紫画成个子高低不同的一排孩子，在排队一二一走路，红光个子高，腿长（即波长长），每一步都迈得大，蓝紫光个子小，腿短（波长短），每一步迈得小。为了大家走得整齐一致，蓝紫光必须步子加快，所以它的频率肯定要高。这样同学们很快就理解了。

大家都知道魏格纳的“大陆漂移学说”，魏格纳灵感的产生居然是有趣的拼图游戏，大西洋两边的欧洲、非洲和南北美洲，从地图上看边缘非常相似，这边凸出来的地方那边恰好凹进去，正好能拼在一起，所以他想象大西洋两边的大陆在远古是不是一个整体，后来撕裂了？由此出发最终成就了伟大的地理发现。可知魏格纳对图形一定有超人的敏感。或者说，艺术眼光成就了科学发现。

上了大学学物理，我同样喜欢利用形象思维去理解物理原理，这样能更深刻地理解到本质。比如我们在电学里学到过这样一个实验（中学也讲过），把同性电荷置放于金属球上，它们必然均匀分布于球的表面，而球体里面没有电荷，这个也可以叫做“法拉第笼”。这个结果通过对电场力的计算是可以算出来的，肯定是这个结果。一般同学到这一步就觉得已经学会了，理解了，而我觉得只算出来还不够，一定要更深入更形象地去探究，它们为什么会这样分布？

既然同性电荷是相斥的，我把它们想象成一堆互相推挤的小孩，分布在一个操场上，他们互相推来推去，谁都想离别人远一些，最后的结果肯定是大家平均分布在操场里，而不是全都挤在操场的周围一圈。既然如此，那些互相排斥的电荷为什么不待在金属球内部，非得全都挤到表面呢？那不是更拥挤吗？

我拿这个问题去问老师，不料老师完全听不懂我在说什么，电荷怎么会成了互相推挤的小孩？看来他不大习惯于我这样的形象思维方式。

后来我只好继续自己思索，好几天之后，我才终于想通是怎么回事了，原来我一开始设想的模型就不合适，电荷不能用小孩打比方，电荷的斥力是无限延伸而逐渐递减的。而小孩的斥力只有胳臂那么长，不是一码事。

然后我重新设想了一个模型，把同性电荷想象成一群散发出臭味的飞虫，或者说它们每一个都有自己的“臭味场”，离得越近越臭，越远味就越淡。它们每一个都讨厌这种臭味，都想远离其它虫子。我把金属球想象成一个中空的大笼子，每个虫子都被臭味熏得想从笼中逃出去，但笼子限制了它们（电荷同样也很难从金属球上飞出去），它们最终的结果只能是平均分布在笼子表面，把臭味留在身后，把头伸出笼子呼吸点儿新鲜空气，任何一只虫子如果待在笼子里面，被臭味场所包围，肯定是待不住的。这样，我就形象地解释了电荷平均分布于金属球表面的原理，整个意思就是大家互相逃离。

而且这个模型还能解释“尖端放电”。如果这个笼子不是球形，而是有一个远远伸出去的尖端，那么虫子肯定会更集中于这个尖端，因为这里离其它虫子更远些，所以越靠尖端虫子越多。如果我们不断地往笼子里塞进虫子，那么笼子表面上的虫子密度就越来越高，尤其尖端上积聚的虫子最多，到了密度大得不得了的时候，尖端上密集的虫子痛苦不堪，熏得实在受不了，它们就会努力从笼子眼里往出挤，最终飞出去一批，这就是所谓“尖端放电”！虫子的“努力”其实就相当于电荷的“能量驱动“。

如果对静电学能理解到这一层，那么所有稀奇古怪的现象就迎刃而解了。

实际上用形象思维的方式来思考科学问题，是许多大科学家的基本素质之一，他们跟一般工程师，或者物理老师不一样，不是只靠逻辑思维和公式计算，而是一定要建立有一个非常形象直观的模型，否则无法更深入地洞察宇宙的秘密。

比如当科学家们开始研究原子内部结构时，首先由汤姆森提出一个“葡萄干面包模型”，即负电荷均匀分布于原子内部的正电荷液体中，就像葡萄干分布于面包内部一样。而卢瑟福则提出“太阳系模型”，认为正电荷为原子的核心，像太阳一样居于中间，而负电荷（电子）则像行星一样环绕着核在转动。

虽然他们都有许多观察的实验结果和计算数据，但仍然要建立一个形象的可以看得见的摸得着的东西来模拟，才能研究得清楚，谁的模型解释数据比较好，谁的模型就成功了，这往往就是重大科学发现的核心。

比如分子遗传学中的著名的“DNA双螺旋结构”，在仅仅测得DNA分子的一些数据的情况下，年轻的科学家沃森和科里克就凭着想象来建构它究竟应该是怎样的一种空间结构，待到灵机一动，想出这个双螺旋结构时，事情已经成功了多一半，剩下的就是给分子拍照，那个模糊的照片果然呈现出了双螺旋的模样，最终他俩拿到了诺贝尔奖。

又比如化学家凯库勒，研究苯分子的空间结构着了迷，睡觉中也在想，结果梦见一只虫子把身体弯过来咬自己的尾巴，醒来后立即悟出原来苯分子是环状结构。

看看科学史中那些大师，往往也是艺术家，比如爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴，伽利略是诗人，开普勒是音乐家，巴斯德是画家，诺贝尔是诗人，达·芬奇是画家兼科学家，俄国的罗蒙诺索夫是诗人……

总之，要想登上科学的最高峰，只懂科学是不够的，一定要懂艺术，一定要有高超的艺术想象力。

告诉那些家长，让孩子学点艺术，学点绘画吧，肯定对他学好数理化有帮助，如果他有天才，说不定将来能成为大师。（图片来自网络）

文/闲云若海

朗墨运转一乾坤