法國作家福樓拜說，科學和藝術總是在山頂相遇。古希臘藝術家根據數字法則賦予藝術作品以比例美的和諧。
黃金比例是西方古典美學的基石。到了文藝復興時期，藝術家們將其具體化為科學原理和現實主義技巧，如光影、焦點透視、人體解剖學等。從達芬奇的許多機械發明手稿中，我們可以看到科學與藝術完美結合的影子。
無論是科學教育領域倡導的STEAM(科學、技術、工程、藝術、數學)教育理念，還是藝術領域對藝術與技術結合的諸多嘗試，都是在同源中尋找更多的交集與融合的可能性。
壹，人文與科學的關系
早在公元前六世紀，古希臘畢達哥拉斯學派就提出了“美即和諧”的思想，並將這些原則運用到建築、雕塑、繪畫、音樂等藝術中。
文藝復興解放了被宗教禁錮的思想，並不局限於人文文化，而是涉及到思想文化領域的幾個方面。它由人文主義運動、宗教改革運動和新科學運動組成，都滲透著理性主義，通過理性主義恢復人的尊嚴。
這壹時期湧現出許多思想和學術大師，他們充分展示了自己在科學和人文領域的多才多藝，他們在跨文化創作方面的成就起到了科學和人文結合的作用。
在這方面，可以舉出許多名字，例如萊昂·巴蒂斯塔·阿爾貝提、韋羅基奧、米開朗基羅、達芬奇等等。
尤其是達芬奇，他不僅擅長各種藝術，而且研究各種知識。從他的手稿中可以看出，他的觀察和研究範圍非常廣泛，幾乎包括了人文科學和科學的所有領域。
他不僅是著名的畫家，還是雕塑家、工程師、建築師、物理學家、生物學家和哲學家。在每壹個學科上，都達到了當時的巔峰，被公認為文藝復興時期意大利最傑出的藝術家和科學家。
達芬奇是科學與藝術結合的最佳人選，但他不是科學與藝術結合的第壹人，也不是最後壹人。李政道是科學家之壹。
李政道教授是壹位物理學家，但他也非常喜歡歷史、詩歌、繪畫、音樂和其他文化藝術，尤其是中國的傳統文化藝術。
他積極倡導科學與藝術的結合，自1987以來，多次與藝術家合作創作藝術作品，舉辦“科學與藝術”研討會，出版《科學與藝術》大型畫冊。
從1987開始，中國高科中心每年都會舉辦國際科學學術會議，不僅有來自中國的世界級中外科學家和青年學者參加，還會根據會議的科學主題邀請畫家進行繪畫。
今天，科學與藝術的融合是時代的要求，是人類發展的需求。不僅在更高層次上廣泛開展，而且逐漸成為“公共話題”。
第二，藝術想象和審美要求對科學的影響
科學研究的本質是揭示自然的奧秘。自然本身具有壹些基本特征，如簡單、優美、對稱、和諧等，這些特征必然反映在其物理規律(定律或公式)上。
科學研究其實就是揭示自然之美，最高層次的科學研究壹定會發展到藝術層面。
科學可以在不同的層面上展現美，尤其是在物理本質和數學的基礎上。壹個方程可以表現出簡單對稱的美，黃金數與美麗的五次對稱(如五角星)聯系在壹起。
當妳看到黃金數的時候，妳也可以說妳看到了連分式和根式的分形結構(分別是花朵分形和樹枝狀分形)，這樣妳就看到了妳腦海中美麗的分形圖案。
壹個非線性方程可以與溝渠中的水波甚至大海中的驚濤駭浪有關。
另壹方面，從藝術的角度來看，大自然其實是最慷慨的藝術家。很多藝術家其實是在從匠心獨具的大自然中汲取藝術營養，表達自然之美。
李政道說:“科學和藝術密不可分，就像壹枚硬幣的兩面。它們的相似性是基於人類的創造力。他們追求的目標是真理的普遍性。”
藝術，如詩歌、繪畫、雕塑、音樂等。，用創新的方法喚起每個人的意識或潛意識的感受。情感越珍貴，喚起越強烈，回應越普遍，藝術越好。
科學，如天文學、物理學、化學、生物學等。，對自然現象進行了新的準確的抽象。科學家的抽象論述越簡單，應用越廣泛，科學創造越深入。
雖然自然現象不依賴於科學家，但是對自然的抽象和概括是人類智慧的結晶，這和藝術家的創作是壹樣的。
科學家所追求的普遍性是壹種具體的抽象和概括，適用於壹切自然現象，其真理根植於科學家之外的外部世界。
藝術家所追求的普遍真理也是外在的，它根植於整個人類，沒有時空界限。
科學家在研究自然的普遍規律，追求自然的真理。藝術家在某些時刻也在追求自然的真實，但更多的時候，他們在探索自然之美。歌德說:“藝術家在創造第二自然，他們揭示的是藝術的真理。”
南朝畫家宗炳說:“山水形式美”，“質趣神”。藝術美和藝術的精神趣味是自然和道的顯現形式。“媚道”就是以藝術美的形式表現自然的道與性，這是藝術的最高本質！
蔡元培在民初大力提倡美育。他認為，物理學中的光和顏色，化學中的原子符號表，生物學中的動物和植物的圖像和形狀，數學中的幾何形狀，美無處不在。他認為學校的美育不僅可以在藝術音樂課中進行，也可以在自然科學課中進行。
自然科學家在探索自然規律時，有時會受到自然事物的形象、形態、對稱、多樣統壹、光色變化等感性美的啟發，從而產生新的科學發現。
所以錢學森認為除了邏輯思維和形象思維，還有壹種勵誌思維，科學家和藝術家同樣需要。形象思維和靈感思維滋潤著科學家的理性思維，換句話說，某些時刻的藝術和美在壹定程度上啟發和幫助了科學家的創造活動。
另壹方面，藝術創作中的形象思維主要依靠感覺、表象、情感、想象和直覺，但理性思維和邏輯理解往往有助於藝術家確定主題精神，並使其在構圖、宏大場面和長篇故事的情節安排、繪畫中復雜的空間處理等方面進展順利。
梁啟超在20世紀20年代初國立北平藝專《藝術與科學》的演講中，認為西方近代文化是由文藝復興演變而來的，近代文化的基礎是科學。從表面上看，藝術(梁啟超稱之為藝術)是情感的產物，科學是理性的產物。這兩件事看似水火不容，但本質上是兩兄弟，相得益彰。
梁啟超認為藝術與科學之母是“自然夫人”，藝術的關鍵在於“觀自然”。藝術之所以能產生科學，來源於“真善美”的觀念。“熱情和冷腦的結合是創造壹流藝術作品的主要條件，反過來說，不也是科學成立的主要條件嗎？”
梁啟超還預言中國將來會有“科學的藝術”和“藝術的科學”，並寄托在國立藝專的領導身上，希望他們創造科學的藝術..(梁啟超《藝術與科學》，見戴武三、劉冰主編《藝術與科學讀本》，上海交通大學出版社2008年版)
文藝復興時期的藝術家和科學家列奧納多·達·芬奇指出，“繪畫的確是壹門科學，是自然的合法女兒。”按照達芬奇的理解，科學就是對自然的探討。繪畫也是探索自然的壹種手段。
他認為我們所有的知識都來源於感覺，視覺是我們獲取自然知識的最重要的感覺器官，而繪畫是視覺藝術，所以它比其他種類的藝術更接近科學，壹門真正的科學應該具備兩個基本條件:壹是以感性經驗為基礎，二是像數學壹樣嚴謹。繪畫藝術有這兩個條件。
“繪畫科學研究物體的所有顏色，研究表面規定的物體的形狀及其距離，包括距離增加引起的物體的模糊程度。這門科學是透視學(視線科學)之母。”(《達芬奇畫論》，戴冕編，人民美術出版社，1979)
文藝復興時期，阿爾貝提和達芬奇將繪畫透視與數學基礎幾何相結合，發現了焦點透視、線條透視、空氣透視等規律。，並通過色彩研究，發現了色彩明暗規律和平面上呈現物體的立體感，成為西方寫實油畫科學再現事物的基礎。
有些自然現象科學家和藝術家可能會壹起討論，比如對顏色和光的研究。
牛頓對光學最大的貢獻是他提出了顏色理論。他通過實驗證明了陽光，也就是白光，是由各種顏色的光組成的。他通過棱鏡將壹束入射白光分解成彩虹般的色帶。牛頓賦予了他的光粒子“突然變得容易看透，突然變得容易反射”的性質。
藝術家歌德寫了三卷專著討論色彩問題。第壹卷651頁，用了近300頁批判牛頓的理論。第二卷共757頁，對從畢達哥拉斯到牛頓的各種顏色理論進行了詳細的歷史回顧。第三卷包括幾幅彩色圖表。
歌德的色彩理論是非數學的、主觀的，歌德強調色彩屬於心理效應。
海森堡說:“歌德的色彩理論為我們構建了和諧的秩序。在這個秩序中，即使是最小的細節也有生活的內容，它包含了色彩的客觀和主觀表現的整個範疇。”
第三，科學發現和科技進步對藝術發展的推動作用
在藝術與科學的融合中，技術與藝術的結合更加緊密。科技的發展為藝術提供了新的表現手段，拓展了藝術的表現空間。
比如公元前6世紀，畢達哥拉斯學派將最新的技術應用於建築和音樂，將弦的長短粗細與旋律關系的研究應用於樂器的制造，將美與壹定比例關系的研究應用於建築和音樂。
中國湖北省睢縣曾侯乙墓出土的青銅編鐘，采用了當時非常先進的音律技術、冶煉和鑄造技術。
古埃及的金字塔是在當時數學、天文學、物理學高度發達的前提下建造的。西方油畫的發展離不開透視學、解剖學、色彩學和光學。
對空間和時間的研究不僅是科學家探索的領域，也是藝術家實驗的課題。
以牛頓為代表的絕對時空觀，將時間和空間視為獨立於物質的兩個共存且絕對分離的實體。
愛因斯坦在1905年創立的狹義相對論指出，時間和空間的度量是相對的，存在速度不同的慣性系，不可能有絕對相同的時間尺度和空間尺度。
既然自然科學中的經典時空觀受到挑戰，難道繪畫中的時空觀就不能重新思考嗎？在這種科學氛圍下，阿波利奈爾和畢加索經常在工作室裏談論“第四空間”這個新詞。
畢加索想用繪畫對時間和空間的表達進行新的探討。受愛因斯坦“第四空間”理論的影響，畢加索創立了立體主義。重新探索繪畫空間，分解畫面中的形式，重組形象，用想象的形象代替自然的形象，從而實現繪畫的壹次偉大革命。
1909年，以波鴻、卡拉等意大利藝術家為代表的未來主義將時間的概念引入靜態繪畫和雕塑中，在繪畫中以力量、速度、力學和運動為主題，表現工業社會機械帶來的新特點，創作出《汽車的力學》等作品。畢加索、波鴻、卡拉通過繪畫對空間和時間進行了新的探索。
隨著現代科學技術的飛速發展，藝術風格有了更大的發展空間。如:電影、電視、時尚、工業造型設計、電聲音樂等。
現代科技與藝術的結合極大地豐富了藝術表現形式，拓展了藝術表現空間。比如電腦繪畫，電腦設計建築，電子音樂，電腦動畫等等。
中國科學技術大學閆亮老師拍攝了“美麗的化學”系列視頻，從藝術的角度詮釋了科學之美，讓更多的孩子在科學啟蒙階段愛上化學。
壹些藝術家與科學家和音樂家合作，將氣象數據改編成樂譜進行表演，用數據可視化的藝術方法呼籲人們關註氣候變化。
4.藝術與科學結合的完美典範
1動物標本藝術
日本藝術家八神庵·富田特別欣賞“死亡藝術”。他將化學與藝術相結合，呈現出海洋生物奇妙的骨架結構。他制作了大量海洋生物標本，包括魚、海龜、海馬等。在屍體上塗上化學物質，然後烘幹。化學藥劑可以分解屍體的蛋白質和肌肉，只留下膠原蛋白，從而完整地保存了生物的骨骼結構。
2幅植物插圖
幾百年前，植物插畫是人們記錄具有治愈特性的植物的有效方式。草藥和其他植物的詳細插圖使植物學家和醫生能夠識別具有藥用價值的植物物種。據悉，迄今為止保存完好的最古老的植物插圖是《文德邦抄本》，其歷史可以追溯到公元512年。
3氣候科學
紐約城市大學地球和大氣科學副教授馬爾科·泰德科斯(Marco Tedekos)註意到了氣候科學的美麗，如洪水、雲結構和融冰。為了讓氣候科學更有吸引力，他和他的同事* * *設立了壹個名為“Polarseeds”的研究項目，通過視頻、音樂和影像來呈現氣候科學的多元化藝術。
4地球藝術
美國國家航空航天局的地球資源衛星拍攝了大量地球照片，為地球的土地利用和自然資源利用提供了重要數據。這顆衛星拍攝了山脈、峽谷、島嶼、森林和草原。
5萊昂納多·達芬奇
意大利畫家、建築師、工程師、雕塑家和發明家萊昂納多·達·芬奇對解剖學非常著迷。他對人體結構非常感興趣。他曾聲稱自己解剖了30多具屍體，畫了很多人體器官和肢體。
6斐波那契藝術
數學愛好者都知道斐波那契數列是壹個重要的數列。第壹組9位數序列是:0，1，1，2，3，5，8，13，21。斐波那契數列在現代物理、準晶結構、化學等領域有著直接的應用。令科學家驚訝的是，斐波那契數列結構也存在於自然界中，比如向日葵、星系、蜂巢結構和颶風。
7微觀藝術
科學攝影師馬丁·奧格裏(Martin Augeri)拍攝了花粉、細菌、昆蟲和真菌的顯微照片，放大倍數超過50萬倍。他的照片經常發表在國家地理頻道上。他說，“我希望更多的人能夠了解世界上最小的生物。他們有完美的身體結構，值得我們關註！”
8生物發光藝術
生物發光藝術作品利用自然發光細菌形成錯綜復雜的圖案結構，只有在昏暗的光線下才能看到。如圖，這些彩色的生物發光細菌存在於海洋環境中。研究人員將這些生物發光細菌放在培養皿中，在昏暗的光線下發光。
艾爾·布萊希特·丟勒是德國畫家、版畫家和理論家。他是北歐文藝復興時期最偉大的德國藝術家。他的木刻版畫和水彩畫展現了精確的動物解剖。如圖，這是他的版畫作品《犀牛》，創作於18世紀。這件作品有清晰準確的犀牛四肢比例和結構。
10聲波雕像
英國藝術家盧克·傑拉姆(Luke jerram)能將科學與藝術巧妙結合，如圖，這是傑拉姆制作的“聲波雕像”。科普作家喬伊·漢森說:“看不見的聲波以3D雕像的形式生動呈現，給人壹種全新的體驗！”