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帕德嫩神廟的設計是為了「騙過眼睛」?牛津教授用科學模型,挑戰經典建築理論

DQ 地球圖輯隊

更新於 09月23日10:24 • 發布於 09月22日16:57 • 許家銘

如果你在Google 搜尋「帕德嫩神廟為什麼完美?」,AI摘要整理出的答案則會告訴你,其完美的「黃金比例」是經過精確計算,符合大眾審美的數學幾何之美;為了修正人眼的視覺錯覺,古希臘建築師刻意將柱子的中段做得微微凸起、把基座弄成一道極淺的弧線,用來「騙過」人類的眼睛,抵消掉那些原本會讓建築看起來向下凹陷的視覺錯覺。

這個「視覺修正」說法流傳了兩千多年,但始終沒有人親自驗證過。

近日,牛津大學應用數學教授阿蘭・戈里利(Alain Goriely)整理既有的帕德嫩神廟測量資料,結合數學模型與視覺科學研究,對流傳千年的帕德嫩神廟「視覺修正」說法提出了挑戰。

Photo: picryl

開箱「神廟神話」的源頭

戈里利教授追根溯源,發現「帕德嫩神廟的視覺修正」的說法,最早出自西元前1世紀的古羅馬建築師兼工程師維特魯威(Vitruvius)。其著名的《建築十書》(De Architectura)中提出一個觀點:帕德嫩神廟微小的曲線與不規則設計,是經過精確計算的,目的是讓整座建築在觀賞者眼中呈現出完美的挺直與對稱。

但值得注意的是,維特魯威寫下這段記載時,距離帕德嫩神廟竣工已相隔400年。當初建造神廟的建築師伊克蒂諾斯(Iktinos)與卡利克拉提斯(Kallikrates)留下的原始文獻也早已失傳。

19世紀開始,視覺修正理論成為主流

到了15世紀文藝復興時期,阿爾伯蒂(Alberti)、塞利奧(Serlio)與帕拉底歐(Palladio)等建築學者發現了維特魯威的著作,將其奉為古典建築聖經,並重新引用與推廣。

但真正將「視覺修正」發揚光大的,是19世紀英國建築師法蘭西斯·潘羅斯(Francis Cranmer Penrose)出版的《雅典建築原理之研究》一書。他透過精美的彩色版畫與摺頁插圖,證實神廟確實存在刻意設計的建築修飾,並主張這些「細節」可能是為了達到視覺修正的效果而刻意加入。

此後,包括知名建築史學家班尼斯特・佛萊契(Banister Fletcher)與奧古斯特・舒瓦西(Auguste Choisy)等人,也進一步擴展潘羅斯的說法,使「視覺修正」理論逐漸成為建築史中的重要論述。

關於帕德嫩神廟的迷思,通常有一套標準邏輯:若沒有視覺修正,神廟看起來就會像中圖那樣向下凹陷;因此古希臘人展現卓越智慧,刻意將神廟蓋成向上隆起(右圖),好讓它遠看呈現完美平直(左圖)。然而,戈里利教授指出,這三種解釋都缺乏充分支持。 地球圖輯隊

說法沒被推翻,可能出自同儕壓力?

自18世紀啟蒙時代以來,近代西方思想常將古希臘塑造成文明典範。因此,戈里利教授認為,儘管「視覺修正」一說雖然早已成為主流,但它「在專家之間從未獲得普遍認同」。

最著名的反駁來自美國建築史學家威廉·亨利·古德伊爾(William Henry Goodyear),他在1912年提出「建築細部調整」(Architectural Refinement)一詞,主張這些微妙設計更有可能是出於美學、結構或象徵考量。

儘管多數歷史學家承認,並非所有建築上的細節設計都與光學有關,但為什麼「視覺修正」一說卻始終沒有被推翻?戈里利教授分析,這可能源自大眾與學術界的「同儕壓力」。即使是最具權威的學者,也可能在這股壓力下選擇妥協。

例如,視覺研究學者莫里斯・皮雷恩(Maurice H. Pirenne)雖然反對視覺修正說,卻仍認為加粗石柱是為了避免石柱在天空背景下顯得過於纖細;雅典衛城修復計畫負責人曼諾利斯・科雷斯(Manolis Korres)坦言,這套理論在多數情況下站不住腳,卻依然相信它適用於三角形山牆;伊莉莎白・蘭金(Elizabeth Rankin)則以尖銳的批判駁斥絕大多數相關主張,最後仍退一步承認,加粗角柱或許是唯一的特例。

Photo: publicdomainpictures

用科學來看帕德嫩神廟「視覺修正」

為了驗證這項古老的說法,戈里利教授針對歷史學家提出的「視覺修正」理論進行了科學分析。以下是該研究提出的四大迷思:

平台中央微微拱起,是為了修正「下陷」錯覺?

  • 研究發現:根據人類視覺系統的實驗數據,在理想條件下,平行的水平線在人眼中並不會自動向下凹陷。數學模型也顯示,所謂的「看起來向下凹陷的錯覺」在三維空間中缺乏理論依據。相較之下,這道幅度極小的拱形曲線,更可能是古希臘工匠為了避免雨水積聚在神殿中央,而刻意設計出的「排水」坡度。

石柱中間故意膨脹,是為了避免視覺上顯得「太細」?

  • 研究發現:帕德嫩神殿石柱的膨脹幅度其實極小,最大偏離直線僅18毫米,在一般觀看距離下幾乎難以察覺。戈里利教授認為,這更可能只是古希臘工匠在建築實踐中所偏好的「有機美學」(Organic theory),認為帶有些微曲線的石柱,相較於僵硬的直線,更富有生命力與視覺張力。

角柱刻意加粗,是為了抵消背景強光帶來的「照射錯覺」?

  • 研究發現:要讓這種對比生效,觀賞者必須站在極其特殊的角度,讓角柱完全置於明亮天空下,同時其他石柱則位於較暗的背景前。然而,研究模型顯示,能同時滿足這項視覺條件的觀賞位置非常有限,且不符合一般參觀者可能採用的觀看位置。戈里利教授認為,角柱加粗實際上更可能是為了解決多利克角隅問題,同時維持整座建築的結構與視覺平衡。

地圖上的紫色區域是理論上「所有柱子看起來等粗」的觀測點:站在這裡,所有柱子看起來才會一樣粗(前提是當時光照要剛剛好,大腦還要自動忽略距離、補上2%的視覺誤差);而地圖上的紅點,則是19世紀學者詹姆斯·彭納索恩(James Pennethorne)宣稱能看到「完美比例」的觀賞位置。結果證明,這兩種點完全對不上。 Photo: royalsocietypublishing

高處的雕塑被刻意放大,是為了讓遠看比例更正常?

  • 研究發現:測量神殿西側浮雕的頭身比,發現其比例符合當時古希臘人的平均身高(約165公分),也與當時的雕塑法則相符,並沒有發現刻意放大頭部的跡象。此外,人類大腦本身具備「知覺恆常性」(size constancy),能夠自動修正物體因透視距離產生的大小變化。因此,建築師並不需要透過幾何上的刻意放大,來彌補遠看時產生的縮小效果。

沒有「視覺修正」,帕德嫩神殿依然偉大

數百年來,帕德嫩神殿的視覺修正始終建立在「不足的歷史證據與零科學證據」之上,然而,挑戰「視覺修正」的說法,並不是在貶低帕德嫩神廟。戈里利教授強調,

「這讓神廟從一個被過度神化、充斥神秘幾何學的符號,回歸為一座真實由人類手藝與經驗結晶打造的建築奇蹟。」

古希臘建築師或許沒有現代的視覺圖解與相關數據,但他們累積了極為豐富的建築實作經驗。戈里利教授邀請讀者放下書本與理論,親自到歷史現場走走:

「相信你自己的眼睛,質疑你所看到的事物,並親自判斷視覺修正理論是否站得住腳。」

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延伸閱讀:

參考資料:
The Parthenon's Famous Optical Illusion May Itself Be an Illusion, Study ShowsThe illusion of illusions: There are no optical corrections in the ParthenonWe’ve Been Giving the Parthenon’s Architects Credit for a Trick They Might Not Have Even UsedOptical Illusions of the Parthenon: How They Fool the EyeAt the Parthenon, a reality check for an ancient mythOxford mathematician challenges long-standing claim about Parthenon optical correctionsOxford mathematician challenges myth of Parthenon optical illusions

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