摘要：首个全国科普月收官之际，知乎与北京市科学技术协会特别发起的「科学与艺术的 N 种可能」活动也画上了圆满句号。当硬核公式被赋予柔软的审美表达，当艺术灵感在科学的土壤里生根发芽，在这场理性与浪漫的深度对话，我们共同见证了知识跨越边界后，所迸发出的无限精彩。
科学与艺术能给彼此带来什么？
科普是不是科学的艺术表达方式？
科学与艺术的结合仅限于科普吗，艺术能否推动科学进步？
科学的求真，与艺术的求美，在人类好奇心的原点上从未分离。
首个全国科普月收官之际，知乎与北京市科学技术协会特别发起的「科学与艺术的 N 种可能」活动也画上了圆满句号。当硬核公式被赋予柔软的审美表达，当艺术灵感在科学的土壤里生根发芽，在这场理性与浪漫的深度对话，我们共同见证了知识跨越边界后，所迸发出的无限精彩。
本次活动不仅由北京市科学技术协会带头「发问」，还特别邀请到了 17 位知乎科学与人文艺术领域的优秀答主，提出了他们各自好奇的疑问，与更多人共同探讨关于科学与艺术无数的精彩可能性。
以下是精选活动回答，一起来看看吧～
科学与艺术能给彼此带来什么？
上海大学物理系教授、知乎物理学优秀答主 @Triborg
艺术的一个最简单的在科学中的应用，是 帮助一些「具像思维」的人更加容易地掌握科学概念和科学思想。
最简单的一个例子，「准粒子」或者说「缀饰态」的粒子，该怎么理解？实际上这种事只有在大量粒子的场合才会出现。
这么说不大容易理解，有的人看到多体系统的相关公式，如准粒子的运动方程，可能就会明白；而有的人需要一些图像。这时候具有艺术细胞的作者，就会画一幅图，如Mattuck那幅「在灰尘中奔跑的马」，让读者一目了然，一辈子忘不掉。
物理化学博士、知乎科研优秀答主 @卷阿
科学极大地拓展了艺术的表达形式和传播方式。
就文学作品而言。先民最早的吟唱依靠口耳相传，后来又被记录于莎草纸、竹简等介质上。随着造纸术和印刷术的优化和普及，文学作品的传播能力产生了飞跃。
绘画艺术起源于先民的岩画，而织布和造纸技术扩展了创作的媒介。随着各类矿物的发现，画作在色彩上有了更多的选择。 而化学知识造就了人工合成颜料 ，使得绘画的成本大幅下降。计算机技术又深刻地创造了新的作画形式。
摄像、摄影等技术的发明，更是直接创造了一种新的艺术形式。相片、电影、电视剧，是过于从未有过的表达方式。
力学的发展、新材料的发明，让建筑可能得形式产生了飞跃，建筑设计师们也有了更大地挥洒自己灵感的空间。开句玩笑，设计师天马行空的创意背后，都是算秃头的工程师。
这些段落可以一直写下去，每个段落也都可以细化。科学的进步不断拓展着艺术表达的疆界。 而如今 AI 技术在艺术领域展现出了不小的价值和丰富的潜力 ，更是让人在激动的同时伴随着惶恐。
科普是不是科学的艺术表达方式？
知乎物理学优秀答主 @刘易安
作为一个不是专业科普但也在知乎上写了大量科普文章的人，我感觉科学的表达方式并不算是真正的美，真正的美在于艺术作品本身，在于科学原理和定律本身。科普并不是科学的艺术表达方式，科普更像是一个人在看到了一些好看的风景，然后用更容易理解的话把这个风景表述了出来，很难提升到艺术的层次。
但艺术和科学它们之间确实有共通之处。如果想要欣赏到真正的科学和艺术，都是要花费一番功夫的。它们都有着较高的理解门槛。想要跨进它们的门槛都是需要努力学习的。科学是这样，艺术也是这样。只有在学习了一段时间之后才能逐渐体会到科学和艺术之美。
科学与艺术的结合仅限于科普吗，艺术能否推动科学进步？
知乎医学优秀答主 @Kyoukai
吃颜料算艺术推动科学进步嘛？
这是一个关于溃疡性结肠炎的研究，用的是大鼠，采用的治疗是两种化合物的混合物：
这个是结果，黑色是对照组（什么也没做），红色是刺激剂（用来激发结肠炎），绿色是药物+刺激剂来测试药物改善刺激剂的效果：
这四个是主要的症状指标（越高代表病的越重） ，出血之类的，可以看出红色的线比较高，说明症状很严重，绿色比红色低，说明药物在起作用；当然最低的还是黑色的，毕竟是健康对照组。那么，这个两种化合物的混合物是什么呢？是一种天然颜料，就是 靛蓝 ：
机理方面主要是各种炎症通路，比如 NF-κB/NLRP3/IL-1β 这些的抑制，也就不难理解它为什么可以改善结肠炎了。
画家与科学家，谁更善于「观察」世界？
知乎职场的优秀答主 @晏北
集成电路发明者——杰克·基尔比早已回答过这个问题，
在其总结的工程师方法论中， 将发明家与画家进行对比 ，对今日之科学、艺术界人士，当有启迪。
发明创造与艺术创造，本质上，是两种创造性。
艺术家面对画布或纸张，可以肆意挥洒想象力，创造出具备美感的作品，
但科学家、发明家面对现实世界中的物体，必须在自然法则的约束之下，进行创新，
而创新的目的，是 突破某一认知边界or解决某一实际问题。
前者，是 向内心求表达 ，
后者，是 向外界求答案 ，
这是两座不同的高山，都是人类创造力之巅峰体现。
有没有哪位艺术家在创作中，运用过「科学实验」的方法去作画？
澳门大学 工商管理在读博士，知乎 @方寸山人
最著名的科学实验方法作画，应该是——小孔成像（暗箱）。
17 世纪荷兰黄金时代画家维米尔是「暗箱作画」最具代表性的艺术家。
艺术史研究通过技术复原与史料分析，证实其利用暗箱投射图像轮廓，再精细着色，从而实现《戴珍珠耳环的少女》《倒牛奶的女仆》等作品中「照片般的光影精准度与空间纵深」。
暗箱投射的影像天然符合「线性透视」规律，帮助画家轻松实现空间纵深与比例准确，暗箱的光学投射帮助画家捕捉到柔和的光线渐变与细腻的材质质感，使画面呈现出独特的「真实感」。
为什么自然界会演化出像对称、黄金比例这样的美学？
知乎编程、程序员的优秀答主 @invalid s
这个问题叫做「形态发生学」，是图灵的研究成果之一。
——事实上， 题主完全可以更大胆一下：为什么对称、黄金比例、斐波那契数列等等规律会如此普遍的出现在自然界，无论生物还是非生物都可能体现？
答案很简单：因为它们的生长、扩散、结晶等等过程，遵循的物理规律/数学规律是简洁的、可以被动力学方程描述的！而动力学方程会自然产生极具对称性、规律性的图案。
总之，当你知道它们的发生机制、生长方式时，这些都是自然而然的——或者说，可以基于「形态发生学」推导出来的。
哪些数学知识可以用于艺术创作当中？
知乎数学优秀答主，2022 年新知答主 @王赟 Maigo
我来说个好玩的： 8 比特音乐 。
8 比特音乐的原理是这样的：在 Linux 等操作系统上，有一个设备 /dev/dsp，向它打印的数据，会被当成 8 位无符号的位移，以 8000 Hz 的采样率来驱动扬声器。如果能巧妙地设计出一个字节流，就能听到奇妙的音乐。
有不少爱好者「误打误撞」地得到了一些能够生成奇妙音乐的表达式，并且承认，他们自己也并不懂其中的原理。把各种运算再多组合几层，甚至能够得到一些「旋律」。比如「42 之歌」，这里面的常数 42 就巧妙地蕴含了如下的旋律，如同鬼屋一般，第一行像是在黑暗中摸索行走，第二行则有鬼怪直接出现在你眼前：
有哪些科学实验是普通人可以在家里就可以完成的？
北京大学 天体物理博士在读、知乎 @北塔
如果家里有一台望远镜的话，倒过来使用就能得到显微镜的效果：
当单色光照射在一定尺寸的小圆片遮挡物时， 会在投射出的阴影中心产生一个小亮斑，就好像光绕过了遮挡物传播一样。这个就是著名的泊松亮斑，是历史上验证光具有波动性的重要证据之一。
下图是用激光笔照射一个放在圆孔后的圆形药片的结果，药片阴影中心的小亮斑清晰可见，外围的环形条纹是圆孔产生的衍射图案，这里圆孔的作用是限制激光光束的发散。
如果梵高懂量子物理，他的《星空》会是什么样子？
知乎 @永公街的小魚
梵高懂不懂量子物理我不知道，但是他一定很「懂」湍流。众所周知湍流比较成功的唯象理论是苏联伟大数学家 Andrey Kolmogorov 于 1941 提出的 K41 理论，而 K41 理论两个核心的结论就是对不可压缩湍流的惯性区 (能量注入与黏性耗散之间的中间尺度）。
Aragón 等人首次系统比较了梵高多幅激昂期作品的亮度增量 PDF 与结构函数，发现与 Kolmogorov 统计显著吻合，尤其在合适的尺度带上出现与湍流雷同的非高斯—向高斯的跨尺度演化与二阶标度。近年的《Physics of Fluids》研究针对星空本身基于可辨涡团的级联与全图环向谱给出了更直接的 -5/3 证据，并发现在最小涡以下存在接近 -1 的延伸。
星空在中间尺度的亮度统计上，二阶结构函数是 r2/3 标度，功率谱呈 k−5/3 标度。这些都与 K41 的预测以及后续对星空的专门频谱与级联分析高度一致，只能说梵高靠直觉就捕捉到了湍流级联的统计结构。
在生命科学实验过程中，你捕捉过哪些稍纵即逝的美？
复旦大学医学系统生物学博士、知乎生物学优秀答主 @Clover青子那当然必须是这个～我愿称之为「眼底星空」。
作为一名资深生物分子生物学研究者，我特地回顾了我研究生生涯期间拍摄的照片，终于被我想起来关于那天开组会的时候被惊艳到的这张图。
拍摄于 2019 年 11 月 24 日的下午，横扫我整个组会的疲惫。它看起来就仿佛一颗四叶草，但是比例尺告诉我们，这个故事没有这么简单。
这实际上是小鼠眼球的视网膜染色。整个实验室需要非常精细的操作，当然对小白鼠来说也是很残忍的。
这个实验的目的很简单， 因为眼睛里的血管生长与许多人类疾病息息相关，比如糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性等。 在这些疾病中，血管会异常增生或退化。通过在小鼠模型上研究血管的形态，科学家可以评估疾病的进展。
视网膜本身是附着在眼球内部的一个弧形、半透明的薄膜，像一个小碗。
首先，研究人员会无痛处死实验小鼠，并小心翼翼地摘取完整的眼球。然后，像剥橘子一样，小心地移除角膜、晶状体等部分，只留下一个包含视网膜的「眼杯」。为了将「碗状」的视网膜变成平展，研究者会用精细的剪刀，在眼杯边缘剪开几个放射状的切口。通过这些切口，视网膜就可以被小心地在载玻片上展平，形成一个类似花瓣的完整平面。
但是，血管本身的颜色是很难捕捉的，因此接下来，采用一种叫做免疫荧光的技术，让血管在黑暗中发光。用血管特有的抗体偶联上荧光基团，就能针对性地染出只有血管的部分。选择多种荧光染料就呈现出我们在开篇看到各异的颜色。我组会拍照的这张只有绿色荧光染料。
最后，将制作好的视网膜片子放到 共聚焦显微镜 下，进行拍照统计。计算血管覆盖率，血管新生，分支点的数量等等。
整个实验就是这样，师妹的文章就是发现了一个叫做 AMOT 的蛋白会对血管新生有影响，已经发表，我也浅浅蹭了一个共同作者。
为何 AIGC 能改变商业艺术创作模式，却难以改变科学研究范式？
清华大学统计与数据科学系长聘教授、国家特聘专家、知乎答主 @杨立坚其它学科我了解的不够，对于统计学理论 + 概率论的研究，我可以说一下我了解的。
学过数理统计的都知道置信区间，是用来抓住一个未知参数的随机区间。那么如果未知量不是一个实数，而是一个函数呢？需要的就是同时置信带了。
来源：知趣研究所
