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1、? ? ? 年 第 期 ! # , ? ? 华 南师范大学学报 社会科 学版% 月收到 。 人 , 永远难以了解日常他所生活的环境里 , 处 处存在着奇情丽景 , 宛如诗般的节奏和韵律 # ,# 自然科学家们的工作 , 反映在他们创造性思维的成果一一科学理论上 , 则表现为科学美 # 顾名思义 , 科学美是指在各种科学理论及科学方法中所蕴含着的众多美的形态方式 、结 构 、 图象等%和美的价值 , 它是从科学研究的层 面上所反射的现实美的光辉及其美的价值的统 一体 。 古往今来 , 谈美论美的学者名流不知凡几 , 但绝大多数只是从艺术的角度去进行讨论的 , 甚至? ;世纪德国大哲学家康德还在他
2、的美学专著判断力的批判中断言 : “没 有美的科学 , 只 有美的艺术 , 至于一 门科学 , 若作为科学而被认为是美的 , 它将是一个怪物 ”# 可见 , 与艺术 美相比较 , 人们对科学中美的感知是比较迟饨的 , 因而造成了对科学美研究的散漫无力与自然 科学自身的飞速发展的强烈反差 # 实际上 , 科学研究和艺术创作虽然工作目的 、 实现 手段和表现形式有很大差异 , 但从根本 上来说 , 二者均以客观世界为对象 , 从纷乱中找出秩序 , 从现象中认识本质 , 从变化中揭示规 律 8 都是主体与客体的相互作用过程 , 都渗透着人的主观能作用和创造精神 , 体现出人类的智 慧才能和本质力量
3、# 因此 # 二者具有内在的 、本质 的共性 和互补性 , 是人类文化宝 殿中的两翼 , 同样焕发着美的光辉 # 有人曾经这样形象地描述过 :“当艺术家站在艺术的领地里, 用哲学家的 头脑去思索人和自然的本质间题时 , 他的一只脚已经不由自主地踏上科学的领地 , 反过来 , 科 学家也是这样 # 然而 , 也正是在这时 , 他们才发现永恒的美 。 ,? 所以 , 我们敢于断言 , 美并非艺 术的专利 。 正如维纳所言 ?“任何 学派都不能龚断美 , 美就同秩序一样 , 出现在世界许多地 方 。 , 自然界是美的 , 正确反映自然界运动规律的科学理论也必然是美的 。 科学史家! 丹皮尔 在 评论
4、牛顿理论体系时这样写道 ? “牛顿 赋予世界画 面的惊人的秩序与和谐所给我们美感上的 满足 , 超过凭藉任何夭真的常识观或亚里士多德派范畴的谬误概念或诗人们的神秘想象所见 到的 、万花筒 式混乱的 自然界 ”虽然科学理 论缺少感性形象 , 沮科学家在欣 赏某一科学理论 #如牛顿理论 、 爱因斯坦相对论等时所产生的美感 , 并不亚于艺术家欣赏某一艺术作品或大自 然某一奇观时所产生的快感 彭加勒在谈论数学美时曾作过这样的生动描述 ? “数学行家能由 此获得类似于绘画和音乐所给的乐趣他们惊叹不已 , 他们感到美的特征 , 尽管感官没有参 与 , 他们难道不乐在其中吗% ”。 德国物理学家玻恩在赞美爱
5、因斯坦的广义相对论时这样写道 ? “它 在我看来象是一件伟大的艺术作品 , 从远处看去真令人喜爱和值得赞美 。” 很显然 , 数学家 们之所以乐在其中 , 广义相对论之所以被视为伟大的艺术作品 , 盖因科学美使然 。 然而 , 究竟什么是科学美%这牵涉到对美的概念的认识 在大多数美学论著中均认为 ,“美 是一个感性具体的存在 ”,“美是 由视觉和听觉产生的快感 ”,“美是包含或体现社会 生活的本质 规律 , 能够引起人们特定情感反应的具体形象#包括社会形象 、 自然形象和艺术形象 ” 。供学 美予人以快感 , 但主要不是通过感官的直接感知所至 , 也不是主要依靠具体形象 故此 , 在讨论 科学
6、美概念时 , 似乎有必要对美的概念作适当的扩充 是否可以这样认为 , 美是在一定的时空 中予 人以快感 、 从而能愉悦人 、 感化人和陶冶人的特定的具体形象或信息形态 基于这样的认 识 , 或许我们能够更好地去探讨科学美概念的实质 。 迄今为止 , 科学界和美学界对科学美 尚无严格定义 当代著名物理学家杨振宁对此曾作过 这样的表述 ?“ 我考虑了试图用一些词来定义科学中的美的可能性 显然 , 这样一些词 , 如和谐 、 & 优雅 、 一致 、简单、 整齐等等都与科学中的美 , 特别是与理论物理中的美有关 # 但是 , 思考着怎样 把这些词组合在一起去形成美的定义时 , 我开始意识到 , 事实上
7、物理学中美的概念不是固定 的 # ”。 物理大师们尚且 一时难于断言 , 看来科学美的严格定义 , 只有在而且必须在不断揭示 、 追求科学美的过程中去探讨 、 认识和概括了 。 二 、 物理学的科学美形态 物理学知识大厦是自然科学领域中的万里长城 、 金字塔 , 雄奇瑰丽 , 美不胜收 8 物理学的美 是整个科学美的重要组成部分 。 由于物理学是迄今最成熟的一门自然科学 , 因而甚至可以说 , 它的美是科学美的基本组成部分 # 透过对物理学科学美的考察 , 我们可以获得对科学美立体图 景的基本认识 。 关于物理学的科学美形态 , 杨振宁建议分为现象之美 、理 论描述之美和理论结构之美等三 种
8、。( 从物理学的本体论出发 , 笔者拟从实验 、理 论和数学形式等三个方面 , 对物理学的科学美 形 态作初步的考察 ) 实脸美 物理实验是物理学赖以打开自然奥秘的金钥匙 , 是开发自然美宝藏的掘进机 实验物理学 家由于受到专业技能训练和自然美的长期熏陶 , 大多数人都具有敏锐的洞察力 、 丰富的想象力 和高超的审美鉴赏力 在构思 、设 计和操作实验的过程中 , 由于受到实验对象美的激发 , 他们这 些能力组合在一起 , 表现为旺盛的创造能力 , 使所设计的许多实验仪 器成为美学的精品 , 许多 实验的操作成为美的演示过程 , 体现出构思精妙 、仪 器精巧 、 操作精练 , 观察精细的美学特征
9、 譬如 , 从根本上否定了以太的存在 、对狭 义相对论的建立有重大贡献的迈克耳逊转莫雷实 验 , 从构思到实验仪器#迈克耳逊干涉仪的设计和改造 、 直至到实验仪器的整体安装 , 堪称为 物理学实验史上划时代的艺术创造 , 爱因斯坦对此给予高度的评价 , 他不止一次赞扬 “ 迈克耳 逊是科学中的艺术家 他的最大乐趣似乎来 自实验本身的优美和所使用方法的精湛 ”。 实验物理学家的美学素养表现在对实验仪器的设计上固然令人赏心悦目 , 表现在对实验 过 程的精湛调控上更是令人叹为观止 在本世纪之交 , 汤姆逊继发现电子之后 , 曾与他的 学生用云雾室与气体电离法结合起来测量出电子的电荷 , 但测量结果
10、很不准确 密立根改进了 实验的设计 , 先后用水珠平衡法和油滴平衡法重新测定了电子的电荷 。 凡读过他描述实验过程 的论文的人 , 无不对他娴熟的操作技巧和敏锐的观察力赞叹不已 , 据说连当时的物理学实验大 师卢瑟福也对之赞赏有加 在物理学的发展史上 , 每一页都闪烁着实验美的光彩 ? 法拉弟探索电磁统一本性的实验构 思深邃 , 卢瑟福 。 粒子散射实验唯俏唯妙 , 吴健雄验证李一杨弱相互作用宇称不守恒假设的实 验精巧独到 , 丁雄中发现粒子的实验设计思想新颖 、 设备操作配合协调 它们形成一个 个华光璀灿的光环 , 互相辉映 , 组成物理学实验美的长长画卷 。 + 理论美 实践证明 , 物理
11、学理论是关于物质结构和物质基本运动形态的真理 , 所以它是美的 其理 论美一方面来源于对自然美的正确的 、 能动的反映 , 即由真由善而达至美 另一方面来源于它 自身的严谨的逻辑结构 即由理论的一致 、和 谐组成的内在美 , 牛顿力李把纷纭复杂的 自然现象归于一统 , 把天 地万物间的相互作用统一 于他的理论框 架之中 , 首次实现 了对自然科学的大综合 , 使人类第一次从杂乱中理出秩序 , 从偶然中看到 必 然 , 从原因导出结果 # 在他的经典巨著自然哲学的数学原理中 , 牛顿提出了四条法则 、 定义了 八个基本概念 、 推导 出三条运动定律 , 然后极其简洁 、 明晰 、 严密地演绎出大
12、至宇宙 、 小至砂粒 的和谐的机械运动图景 , 给人以至善至美的强烈印象 , 以至在长达 % 每个理论的基本概念和基本假设 少而精 8 也表现出相类似的美学特性 # 作为一个典型的例子 , 下面引述狄拉克的一段精彩的描述 : 我怒来讨论一下美妙数学的进一步发展 , 那是由我在?=年 所提出的一个 拉子 的相 对性理 论所 提供的 。 在这个理论 中 , 波函数只有一个 分数 , 但拉子有内部自由度 , 它由二个 谐振于组成 , 记这二个谙抓于的坐标为犷和扩 , 与其共耗的动全为护和犷 , 则这四个 满 足下述 对易关木 : 一外 一价, 。 # 、 , %结构简单 , 多数物理公式具有对称的 外部形态 8 1 , 石抽月 如明州 月 , 扭 纪了拟#划雌 胡 召如朋拍” / 2 0 6 7 , _ ? 6 6 2 6 , + 2 . , ? 6 6 6 0 66 # . 琳6 6 7 , 6娜 _ 6 6 , # , 6 , 6 6 , 6 6 6 # 尸触坛匆夕勺#以八刁知, 忿 加 尸脚叻滚叭 = , 加细? 心 , 那翻众# . 6 讲6 】 息6 6 6 , 比 # . ? 6 6 6 电 记 _ , , , 6 , 6 6 四 # 裕 , 6 6 昌 出 6 # 6肠功哪向公场范以夕 外声如 : 戌以 ! 0 0 , 6 6 跳 # . ?
