欧洲近代科学在方法论、理论形式和宇宙观上区别于欧洲古典科学和其他文明的前现代科学。库恩曾用范式革命来概括欧洲近代科学变革。为什么这种以实验和数学方法而著称的范式在17世纪欧洲出现？这个问题从科学史在20世纪初成为一门学科时就受到关注，几乎每一部科学史都要触及。研究中世纪科学史的著名学者皮埃尔·杜海姆认为：“笛卡尔、伽利略和牛顿科学的许多基本原理可以在13、14世纪找到渊源……近代科学不是17世纪的特产，而是起源于中世纪思想家的哲学思辨。”①鲍威尔等学者也认为伽利略、开普勒和牛顿的科学成就得益于14世纪巴黎大学所产生的那些宇宙论和物理学思想的发展。②另一位学者克罗比在深入研究了牛津大学莫顿学院在13世纪的科学研究活动后，认为近代科学是源于古典科学传统的复兴和发展。③英国科学史家李约瑟和加拿大科学史家席文在与中国科学史相比较的情况下，则更多强调欧洲在社会制度、生产方式、人口、文化形态和学术传统上与其他社会的差异。④在此层面上，默顿的《17世纪英格兰的科学、技术与社会》一书对英国科学革命的背景进行了深入分析。⑤20世纪70年代巴斯拉出版的论文集《近代欧洲科学的兴起：内因还是外因》汇集了在此问题上的各种有代表性的观点和论述，其中桑迪拉纳关于艺术对欧洲科学发展影响的文章认为那一时期出现了两项划时代的思想变化：一是“近代自然法观念”，二是用数学而不是中世纪的玄学观念来解释自然。⑥
    爱因斯坦20世纪50年代的一封信表达了被大多数内因论者认同的观点，他认为至关重要的科学实验方法是在文艺复兴时期发现的；⑦桑迪拉纳称文艺复兴时期的艺术家为“掌握数学的艺术家”(mathematical artists)。⑧
    实际上，意大利文艺复兴艺术实践对欧洲近代科学的贡献在国外也是一个正在开展的研究课题，⑨其中关于透视法的科学哲学意义尤其是一个前沿研究课题。笔者最近在意大利访问，注意到意大利学者使用“数学透视法”这个词，笔者认为在“透视法”前加上“数学”两字，深刻地体现了这一视觉观念的科学基础和对科学认识论的潜在影响，而且预示了一个解释近代科学革命的新角度。可以说，透视法体现了人们观看被观察对象的一种心理模式和再现模式的转变。西方艺术史家潘诺夫斯基就把透视法看作一个象征形式，贡布里奇也把艺术史看作“知觉”演进的历史。其实，一般意义上的“知觉”也包括科学家对自然界的认知，这就使艺术进步和科学发展具有关联性了。
    在研究透视法对科学观念和一般视觉的影响方面，潘诺夫斯基的著述受到很大关注。⑩潘诺夫斯基对欧洲的视觉文化进行了解码，即借助文艺复兴时期透视法的发现，试图写出西方关于空间、视觉知识以及图像构建的综合史，他认为透视法是“从心理生理空间的结构……做出的系统化抽象”。(11)
    绘画对现象世界的重构和其中体现出的视觉心理模式是当代图像学研究的重要问题。在潘诺夫斯基研究的基础上，米歇尔等学者着手对图像学进行“后语言、后符号学的再发现”。米歇尔认为对图像的观看与观看者的角度和观看行为、观看对象的“视觉性特征”、流行的话语和隐喻形式有关，换句话说，图像是对现象世界的一种符号学上的解码。(12)这些观点无疑有助于我们更深刻地理解文艺复兴时期的艺术实践与欧洲近代科学发展之间的关联。
    国内最近对文艺复兴时期的科学艺术进行了专门研究，其中值得注意的是刘景华、张功耀的《欧洲文艺复兴史·科学技术卷》以及郑慧溶的《中世纪文艺复兴时期--科学与技术结合》。(13)前书较为系统地描述了文艺复兴到17世纪欧洲科学技术的发展情况，但并未就本文的论题展开深入的探讨。郑慧溶的书谈到科学与技术的结合情况，认为这是对中世纪大多数学者以思辨方法研究自然科学问题的突破，但该书关于艺术对科学的影响也并未详述。倒是20世纪80年代金观涛编辑的会议论文集中的一篇文章简略谈到文艺复兴时期学者和工匠合为一身有利于科学研究活动的发展。(14)上海“科学与艺术网”近年也特别关注科学与艺术的关系，登载不少文章，但大都是简要评论。
    曹意强教授不仅翻译了潘诺夫斯基的著作，而且精辟地总结了潘氏的观点：即17世纪科学革命可以溯源至15世纪的“视觉革命”，透视作为从心理上对物理世界空间结构的系统化想象推动了后来伽利略等学者的科学发现。(15)
    本文通过对布鲁内勒斯基(Filippo Brunelleschi,1377-1446)和达芬奇两位著名艺术家的艺术和科技实践活动的审视，力图阐明近代科学发展初期的这一关键性转变的诸多过程，分析当时艺术实践活动对近代科学研究方法和理论观念的影响，尤其是探讨透视法对科学观念的影响，以及工程师和艺术家合为一身的传统对近代科学实验方法形成的意义。本文不追求对近代科学在西方出现的原因做宏大叙事性的解释， 目的仅在于抛砖引玉，并希望能借此引起新一轮的讨论，笔者相信这种讨论在当前有很大现实意义，将有助于当代中国的科技创新。
    本文的基本观点是：科学试验方法在文艺复兴时期的形成有某种偶然性，与那个时代艺术家的审美倾向和技艺实践的多样性相关。艺术家为更准确地描摹自然场景，对人类的视觉、光影变幻的特征以及三维空间在一维画面上呈现的模式进行了大量“实验”。这些艺术家同时又身兼多重身份，首先被称为工程师的他们既画画，也做雕塑，同时又制作各种机械设备，设计市政建设项目；监造各种公共设施。这使他们把实验、绘图和解决复杂工程力学和机械学的问题结合在一起。试验的习惯或者说探讨自然奥秘的新方法就这样被带入了科学技术研究活动中。实际上，布鲁内勒斯基和达芬奇，尤其是后者也被视为最早的近代科学家，主要是因为他们在与艺术和建筑相关的光学、解剖学和力学等领域所作的研究已初步具有近代科学研究活动的属性。
    意大利艺术家／工程师的这些观念和实践方式极可能影响了近代初期欧洲的科学先驱。在推动近代科学革命的三位伟大科学家中，伽利略主要就是借助实验来探讨物理运动规律，开普勒与牛顿则更多是从数学角度对所观察到的天文资料进行总结并提出理论。而伽利略生活在离布鲁内勒斯基与达芬奇工作过的佛罗伦萨和米兰不远的比萨。本文首先以达芬奇为例探讨文艺复兴时期艺术活动中科学实验方法的形成过程。