流體畫從何而來?? 大衛·阿爾弗雷多·西凱羅斯 D.A. Siqueiros — 藝術與科學的意外交會 Where Does Fluid Art Come From? David Alfaro Siqueiros — The Unexpected Encounter of Art and Science

熱愛流體畫的你，是否曾經思考流體藝術的起源？這次，我們不看那些美的炫目的畫作，讓 Vicky 用說故事的角度，來聊聊流體畫的歷史和科學！

偶然中發現的美麗新世界

偉大的發現有時候源自於意外，猶如弗萊明 (Sir Alexander Fleming) 之於盤尼西林 (penicillin)，倫琴 (Wilhelm C. Röntgen) 之於X光 (X ray)。這個美麗的故事發生在 1930 年代一位墨西哥的政治家與壁畫家 David Alfredo Siqueiros（D.A. Siqueiros）身上，D.A. Siqueiros 一次偶然的發現讓「流體畫」誕生，並且成為後來藝術界的重要創作形式。

D.A. Siqueiros 是一位以壁畫藝術而聞名的藝術家，某次在畫布上創作時偶然打翻了顏料，在畫布上呈現出複雜且流動的圖案變化，這些圖案的變化讓 Siqueiros 深深著迷，並且嘗試解開這種夢幻泡沫般傑作背後的科學謎團。

最初，Pouring painting 意謂著「意外的繪畫」，隨著時間推進，Pouring painting 變成了流體藝術中，用傾倒或潑灑來堆疊顏料，以創造出細胞狀 (Cell effect) 或大理石紋狀的技法名稱。

自此之後，更多的藝術家著迷於這種使用純粹的手法來創作迷幻圖畫的藝術型態，並從中創造出更多元豐富的技巧，流體藝術就此誕生。

深入探究流體畫的科學背景

有時候，精心刻畫不一定能勝過意外潑灑的奇妙之美。變幻莫測的圖騰和絢麗的色彩融合對於藝術愛好者來說，就像是一場視覺上的迷幻之旅，通往令人神魂顛倒的異想國度。

Siqueiros 深深著迷於這種藝術形式，從他的信件中能窺探一二：

“When Pouring layer of painting, of different colors, …they infiltrate into each other, produce the most magical fantasies and forms that the human mind can imagine. (當倒入不同顏色到繪畫層時，它們相互滲透，產生出人類心智能夠想像的最神奇的幻想和形態。)¹”

為了深入探究流體藝術背後的謎團，Siqueiros 甚至也訪問了科學家。直到近代，藝術史學家 Sandra Zetina 找到了這些迷人漩渦和夢幻色彩的解釋 — 瑞利-泰勒不穩定性 (Rayleigh-Taylor instability)^2,4 和重力 (gravity)³。

Zetina 的研究使用了兩種不同的顏料 (油漆) 進行澆注 (Pouring)，下層顏料 50ml，當上層顏料擴展到 20cm 時，在添加上層顏料 30ml。顏料的屬性如下表。

第一組實驗用黑色顏料當底，白色顏料在上層，顏料在水平面擴散時，是典型的黏性重力流，在流動的過程中發現”粘性效應”比”表面張力”效應占主導地位，而且流動過程中，頂層的顏色逐漸被底層的顏色取代，出現細胞狀的圖案變化，顯示有垂直擴散存在。但是當兩層顏料澆注的順序顛倒時，沒有出現任何圖案或顏色的變化。

第二組實驗用透明顏料當底，黃色顏料在上層。同樣的，當上層顏料密度較高時，就會出現圖案的變化，由透明的顏色看進去，能發現圖案的結構與第一組實驗略有不同。

研究也測試了此系統兩個變數：粘度（藉由調整稀釋劑的量）和密度（更換顏料，因每種顏料色粉中的粒徑與濃度不同）。結果顯示當流體粘度變化時，圖形出現的速度隨粘度增加而降低，圖形尺寸隨粘度降低但不顯著。另一方面，當密度差縮小時，圖形出現的速度隨之降低，但圖形尺寸保持相對不變。

這項研究的前提是這些顏料具有較低的雷諾數 (Reynolds number)，雷諾數是基於流體的密度、速度、特徵尺寸和黏性，用於評估慣性力和黏性力之間的相對影響，以判斷流體的類型。

這個研究的結果可以應用在我們實際調配流體畫顏料時所需評估的因素：密度和粘度，影響著我們選擇的顏料色粉、輔助劑、乃至於整體的調配比例。

調配魔法配方的成分

科學研究中，顏料的比例、劑量、甚至覆蓋的厚度均透過縝密的計畫，讓我們能透過流體力學一窺藝術背後的真面目。

然而，實際上藝術家大部分隨著心之所嚮，無論在配方、顏料量、擴展速度…均難以一致與量化，不同的技法更可能有外力介入改變擴展速度和溫度。這也是為什麼藝術家們能不斷創造難以模仿、獨樹一幟的風格。

看到這裡，朋友們躍躍欲試要來調配專屬於你的魔幻配方了嗎？先等等，除了水之外，還可以添加哪些物質呢？讓我們一起來了解壓克力顏料中的成分：

1. 色粉：顏料的來源是由於其中的物質能反射不同波長的光，所以在我們看起來有了不同的顏色。色粉的來源可分為天然或合成、有機或無機。另外還有金屬、珠光、螢光等特殊顏料。
2. 黏合劑：可以將顏料和樹脂等互相黏和，並且附著在畫布上的物質。通常在壓克力顏料中，扮演這個角色的正是丙烯酸樹脂。不同的丙烯酸單體所形成的聚合物可能各有其特殊的性能，也對顏料乾後的膜狀構造有很大的影響。
3. 溶劑：顏料加上黏合劑通常會因為黏稠而無法直接使用，透過溶劑進行稀釋之後，流動性增加了，就可以輕鬆地用來塗刷了。溶劑也是主要在顏料乾燥時會揮發的物質，壓克力顏料通常是水溶性的，所以乾燥的過程中不會產生有機溶劑的怪味。
4. 其他添加劑：可以增加耐候性、抗紫外線、或是其他功能的物質，另外還可能包含消泡劑、分散劑、防腐劑等等。

色粉和黏合劑在顏料中扮演主要的角色，那麼各種顏料中的黏合劑又有什麼差別呢？？

• 水彩畫 (watercolor painting)：透明水溶性的膠體，通常為「植物膠」，例如阿拉伯膠。
• 油畫 (oil painting)：顧名思義是用「油」作為黏合劑，例如亞麻籽油、葵花籽油、胡桃油。
• 壓克力畫 (acrylic painting)：由「丙烯酸樹脂」單體構成的聚合物，通常為共聚物的形式，而非單一種丙烯酸樹脂單體。
• 蛋彩畫 (tenpera painting)：取出雞蛋中的蛋黃作為主要的黏合劑。
• 水墨畫 (ink wash painting)：水墨畫中的顏料即墨汁，其本身就具有黏性，因此不會另外添加黏著劑。

調配流體畫顏料時，可以添加的成分就包括了上述的黏合劑和溶劑 (也就是”水”)。除此之外，某些物質可以創造不同的效果，最廣為人知的就是 “矽油” 或 “Floetrol”，適量添加對於增加細胞效果相當有效，甚至也有人嘗試過在流體畫顏料中添加酒精、肥皂水等。有興趣的朋友不妨自己試試看，無論結果美不美，過程中的經驗都是非常寶貴的，也一定會有令人覺得有趣和值得記錄下來的事情。

另外，考量黏合劑難免會隨著時光流逝而讓功效逐漸消推，所以建議朋友們自己覺得不錯的作品 (先別管別人怎麼想)，可以在畫作之上再覆蓋一層表面保護劑喔！

Vicky 自己的實驗

Vicky 也常常躍躍欲試，調製不同的配方並觀察這些顏料在畫布上的變化。當然也會有很多讓人頭痛的結果，但這不就是實驗的目的？對於某些技法是失敗的配方，可能會在另外一種技法中大放異彩！

各種顏料有著根本上的成分差異，因此能呈現出不同的色澤和觸感，進而表達出藝術家內心的意境。

除了黏合劑之外，顏料中的色彩之所以能呈現豐富的變化，多虧了歷來的化學家們和藝術家們不斷努力。很難想像古時候某些色料的珍貴程度凌駕於黃金之上，僅有尊貴的帝王與貴族之家方能使用，有機會 Vicky 再和大家聊聊顏料的故事吧！

參考資料：

1. https://www.youtube.com/watch?v=53kc8QoCohU
2. A Hydrodynamic Instability Is Used to Create Aesthetically Appealing Patterns in Painting. 2015.
3. Siquieros accidental painting technique: a fluid mechanics point of view. 2012.
4. https://www.aps.org/publications/apsnews/201901/paint.cfm
5. https://www.explainthatstuff.com/howpaintworks.html