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科学与艺术谁也离不开谁
2019年08月30日 19:58 来源:《学习时报》 作者:陈庆修 字号

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  科学与艺术之间到底存在什么关系?从表面上看,科学与艺术分属不同学科,差异极大,科学具抽象性,艺术具形象性;科学重理性,严谨求真,依靠归纳与推理;艺术重感性,浪漫求美,依赖灵感与想象。

  但从历史上看,科学与艺术形影不离,共同描绘了人类灿烂的文明。正如诺贝尔物理学奖获得者李政道说:“科学与艺术是一个硬币的两面,谁也离不开谁。”

  求真求美是科学与艺术的共性

  科学是求真的探索,艺术是求美的探索。而科学家像艺术家一样追求美,艺术家像科学家一样追求真,这是二者取得突破性成就的重要途径。

  英国理论物理学家狄拉克,在获得诺贝尔物理学奖时说:“理论物理学家的工作,就是以漫长的一生追求美。”数学家邱成桐说:“数学的美和艺术的美是相通的……真与美总是联系在一起的,这种对美的探究和追求,是让数学家不停钻研的动力。”只有对科学从宏观上和整体上有所领悟,对科学产生美感,才可能做出杰出成就。对美的探究和追求,让科学家愿意克服种种困难,不断攀登高峰,以获得美的体验和精神享受。

  同样,艺术家求真也是造诣精湛的必由之路。黄金分割比例0.618是世界上公认的最美数字,宇宙万物凡是符合黄金分割规律的无不是美丽的。这一神奇的数字具有很高的美学价值,广泛存在于各种艺术品中,如名画《蒙娜丽莎的微笑》和希腊的帕提农神庙。在艺术创作中主动运用黄金分割规律,无疑是艺术境界出神入化的秘密通道。

  从这个角度说,科学与艺术更深层次的相通之处在于非功利的精神气质,体现在共同追求普遍性和永恒性,也就是既求真也求美。在这种境界中,所形成的科研成果和艺术作品往往具有里程碑意义。

  在美的韵律中开辟创新捷径

  把握科学与艺术的共性,在科学研究中依照美的天性可以独辟蹊径。这方面的例子不胜枚举。1996年,英、美三位科学家因为成功制取并揭示了C60的特殊结构,而获得诺贝尔化学奖。出乎意料的是,C60结构的灵感竟来自艺术作品!1985年,这三位科学家用激光轰击石墨,形成了碳新的结构形态,就是C60。他们要尽快发表论文公布这项成果,就必须给出其结构。可是,当时样品数量太少,难以进行仪器分析,他们灵机一动,想到了1967年加拿大蒙特利尔世博会上,由艺术家巴克敏斯特·富勒设计的优美球形结构的美国馆。C60是不是类似的球形结构?十年之后,人们制作出足够的样品后,通过X射线衍射分析,证实了他们的设想。

  追求实验美、理论美和方程美的非逻辑思维能够助推科学研究。爱因斯坦的助手霍夫曼,在分析爱因斯坦成功的奥秘时说:“爱因斯坦的研究方法,虽然以渊博的物理学知识为基础,但在本质上,是美学的、直觉的。”科学史上,有很多杰出科学家所采取的研究方法,本质上是美学的、直觉的。这是一种没有完整的分析过程与逻辑程序,而是依靠灵感或顿悟迅速理解并作出判断和结论的思维,即灵感思维。钱学森把思维归纳为三种形式,即逻辑思维、形象思维和灵感思维。他认为,科学创新离不开这三种思维方式。

  当然,艺术思维并不否定科学思维,当科学家面对漫无头绪的复杂现象,用已有的方式方法无从下手,而凭审美直觉提出简洁设想或理论,常常具有建设性。这样做的前提是专业素养和科学基础,而单凭美感解决不了科学问题。

  美是大自然天性和规律的表象

  艺术美学思维之所以能为科学研究开辟捷径,根本原因在于大自然在最基础的水平上是按美来设计的,以和谐统一、简洁有序、高度概括等美学要素来审视,大自然本身就很美,美是大自然天性和规律的表象。而揭示大自然真相和规律的实验、方程、科学原理,以美的形式来呈现也算顺其自然。爱因斯坦狭义相对论导出的质能方程:E=mc ,将自然界普遍存在的质量和能量,以极其简洁的形式呈现出来,成为美学史上和美学教科书中科学美的经典。

  再例如,欧拉公式、牛顿力学三大定律等著名理论,也是大道至简、大美天成。科学公式或科学理论越简单,概括自然现象越普遍,应用范围越广阔,在美学上价值越高。

  科学与艺术有着异曲同工之妙。遵循科学规律同样是艺术创造的重要手法,从文艺复兴时期画家使用透视法,到21世纪用算法型塑艺术作品,以及电影《阿凡达》和《盗梦空间》利用电脑技术进行艺术创作等,都是以科学之真求美。

  比利时科学史专家乔治·萨顿认为:理解科学需要艺术,而理解艺术同样也需要科学。早在19世纪中叶法国著名文学家福楼拜就预言:“越往前走,艺术越要科学化,同时科学越要艺术化。两者在山麓分手,回头又在山顶会合。”艺术与科学之间,无论山上山下,始终心有灵犀。

  总之,科学之美是客观的,艺术之美则离不开人类。在主观与客观的相长中,能开出异常瑰丽的花朵,结出奇异的硕果。这是科学家运用形象思维,发挥艺术家想象力,取得重大科学突破给世人的启示。

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姓名:陈庆修 工作单位:

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