科學(xué)創(chuàng)造中的藝術(shù)思維

郭村榮

創(chuàng)新是科學(xué)和藝術(shù)的共同靈魂。在科學(xué)研究過(guò)程中潛藏著奇妙的藝術(shù)因素?？茖W(xué)家若具有一定的藝術(shù)素養(yǎng)，并能動(dòng)用自身的“藝術(shù)細(xì)胞”，充分調(diào)動(dòng)形象、想像、直覺(jué)等思維方式，并有意識(shí)地利用藝術(shù)美感、幻想、和諧等特有的靈智，其科研成果將會(huì)具有更多的創(chuàng)造性。

科學(xué)也需想象力

愛(ài)因斯坦一直認(rèn)為，科學(xué)與藝術(shù)是相通的，是相互補(bǔ)充的，兩者均以豐富的想像為心理背景，共同追求和諧之美。倘若沒(méi)有詩(shī)人般的想象力，愛(ài)因斯坦又怎能以驚人的洞察力闡明深?yuàn)W的相對(duì)論原理呢?實(shí)際上他自己就一再?gòu)?qiáng)調(diào)：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉?！彼囆g(shù)的想象力往往會(huì)激發(fā)科學(xué)所必須的想象力。

愛(ài)因斯坦幾乎每天都要拉他心愛(ài)的小提琴，特別在他緊張思索光量子假說(shuō)和廣義相對(duì)論的日子里，當(dāng)他在科研中遇到困難，他就會(huì)放下手中的筆，拿起琴弦，頓時(shí)，那優(yōu)美、和諧、悅耳并充滿(mǎn)了想象力的旋律，不僅有助于他對(duì)物理學(xué)奧妙的深思，并能引導(dǎo)他在數(shù)學(xué)王國(guó)里做自由、創(chuàng)造性的遐想，對(duì)其科學(xué)思路和創(chuàng)造性思想的閃光，音樂(lè)往往能起不可替代的催化作用。正是在古典音樂(lè)的神奇氛圍中，人類(lèi)精神最美麗的花朵——理論物理學(xué)思維，在春之陽(yáng)光雨露中綻放。

形象思維與科學(xué)研究

世界上第一架飛機(jī)的發(fā)明者是美國(guó)的萊特兄弟。他們自幼幻想要像飛鳥(niǎo)那樣翩翩起飛，他們仔細(xì)觀(guān)察鳥(niǎo)類(lèi)在飛行時(shí)如何利用雙翅和尾部控制平衡，在想像中和實(shí)踐中改進(jìn)機(jī)翼的形狀、角度和翼尖卷曲的程度，增加方向舵……第一架飛機(jī)正是通過(guò)形象思維創(chuàng)造出來(lái)的。盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，想像原子內(nèi)部構(gòu)造像一個(gè)微觀(guān)的太陽(yáng)系，原子核像太陽(yáng)雄踞中心，諸電子像行星在各自軌道上繞其運(yùn)行。而盧氏這一思維過(guò)程正體現(xiàn)了形象思維的基本特征。

實(shí)際上，當(dāng)人們思考一個(gè)靜態(tài)概念時(shí)(三角形內(nèi)角之和等于 180度)，總是把它變?yōu)閯?dòng)態(tài)概念(把三角形內(nèi)兩條邊設(shè)想成為兩個(gè)長(zhǎng)度不定的指針，使它們繞半圓轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一個(gè)角度的增加導(dǎo)致其他角度的減少，最后使兩條邊與底邊重合)。在這個(gè)過(guò)程中，形象思維是抽象思維的活動(dòng)模型，抽象思維是形象思維的某種典型狀態(tài)和最后結(jié)果。兩者的關(guān)系是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)、整體與局部的對(duì)立統(tǒng)一。在人的高級(jí)思維活動(dòng)中，形象因素之所以不喪失其作用，是因?yàn)楦拍詈兔}只有同感性經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系才能獲得意義和內(nèi)容。形象思維的最大優(yōu)勢(shì)，是它能把全部認(rèn)識(shí)因素組成一幅畫(huà)面，為思維提供出二、三維度的形狀，比一維性語(yǔ)言要優(yōu)越得多，這意味著能為人提供在抽象思維中意識(shí)不到的新東西。

科幻小說(shuō)對(duì)科學(xué)家的啟示

巴爾扎克在其小說(shuō)中最早提出“激素”這一名詞，小說(shuō)家史特林堡在《科爾船長(zhǎng)》中竟然提出直接從空氣中制取氮?dú)獾目赡苄?。特別是法國(guó)作家凡爾納，在一個(gè)多世紀(jì)以前，就津津樂(lè)道地向人們描述了實(shí)際上當(dāng)時(shí)并不存在的潛水艇、飛機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)、宇宙火箭、彩色攝影、有聲電影和電視等。誰(shuí)又能說(shuō)得清這些文學(xué)創(chuàng)作給科學(xué)家以多少啟發(fā)和靈智呢。早在一個(gè)多世紀(jì)前，俄國(guó)作家陀思妥耶夫斯基在其長(zhǎng)篇小說(shuō)《卡拉瑪佐夫兄弟》中，就已寫(xiě)到伊萬(wàn)·卡拉瑪佐夫同精通魔法的小鬼在談話(huà)時(shí)，就談到了“衛(wèi)星”。小鬼說(shuō)，如果把一柄斧頭拋上天空，拋得很遠(yuǎn)，很遠(yuǎn)，它就會(huì)“像一顆衛(wèi)星那樣繞著地球飛行”。 在真正的衛(wèi)星出現(xiàn)的一百多年前，作家竟寫(xiě)出這樣神奇的“衛(wèi)星”，能說(shuō)它對(duì)百余年之后的衛(wèi)星發(fā)明者沒(méi)有啟發(fā)作用嗎?

藝術(shù)可以用不合邏輯的充滿(mǎn)浪漫主義的精神和方法，去講述一切新的、充滿(mǎn)了凝固的被禁忌的思想和問(wèn)題，這恰恰為“善于進(jìn)行嚴(yán)密邏輯思維的”的科學(xué)家提供了利用藝術(shù)開(kāi)發(fā)其科學(xué)靈智和創(chuàng)造機(jī)制的便利條件。同時(shí)從另一方面來(lái)說(shuō)，藝術(shù)家的生活和創(chuàng)作天地的無(wú)比廣闊性，也無(wú)疑能給予科學(xué)家以積極的感染和影響。

藝術(shù)美感與科學(xué)創(chuàng)造

哥白尼是創(chuàng)立“日心說(shuō)”的偉大天文學(xué)家，在其1543年公布的《天體運(yùn)行論》中第一句話(huà)就是：“在哺育人的天賦才智的多種多樣的科學(xué)和藝術(shù)中，我們認(rèn)為首先應(yīng)該用全部精力來(lái)研究那些與最美的事物有關(guān)的東西”，他之所以用“日心說(shuō)”代替托勒密的“地心說(shuō)”，就是深信自己的體系是最完美的。

美感實(shí)質(zhì)上是一種深刻的思想，它常常能從整體上一下子把握事物的本質(zhì)。美感在科學(xué)創(chuàng)造中之所以能起這么大的作用，是因?yàn)槊琅c真之間存在著統(tǒng)一性，肯定真的東西和肯定美的東西是一致的。尤其在檢驗(yàn)創(chuàng)造成果時(shí)，對(duì)美的考慮的重要性有時(shí)可能是決定性的。物理學(xué)家韋爾甚至說(shuō)： “我的工作總是力圖把真和美統(tǒng)一起來(lái)，但當(dāng)我必須在兩者中挑選一個(gè)時(shí)，我總是選擇美?！?/p>

在科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造中，美感與創(chuàng)造性活動(dòng)是密切相關(guān)的，創(chuàng)造發(fā)明中的先進(jìn)性，也包含著合理性和完美性，而新穎性中又體現(xiàn)與時(shí)代審美觀(guān)點(diǎn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

直覺(jué)思維與科技創(chuàng)新

直覺(jué)是藝術(shù)思維的主要特征，但直覺(jué)作為科學(xué)創(chuàng)造過(guò)程中的一種重要思維方式，早已為人們所注意。法國(guó)物理學(xué)家德布羅伊寫(xiě)到：“只有當(dāng)科學(xué)家表現(xiàn)出所謂想像和直覺(jué)的能力，也就是擺脫嚴(yán)格推理的桎梏的能力，從而取得冒險(xiǎn)的突進(jìn)時(shí)，它才會(huì)達(dá)到輝煌的成就?！?/p>

直覺(jué)思維過(guò)程首先是依據(jù)一定的相似性檢索大腦中存貯的“模塊”，然后嵌入所研究的問(wèn)題中。如北京航空航天大學(xué)發(fā)明沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器(獲國(guó)家一等發(fā)明獎(jiǎng))的高歌，在談到他的發(fā)明過(guò)程時(shí)，就肯定了直覺(jué)思維所起的重要作用。在這以前，他曾在沙漠中見(jiàn)到一種沙丘，它特有的形狀使得不管風(fēng)怎么吹都不會(huì)變形。這給他留下了深刻的印象。高歌說(shuō)：“我發(fā)明沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器的過(guò)程，首先是受到沙丘的啟示?！睆亩氲健叭舭鸦鹧娣€(wěn)定器做成像沙丘的形狀，是否能達(dá)到穩(wěn)定火焰的目的呢?”這一探索性結(jié)論，事實(shí)證明了這一想法是正確的。

許多事實(shí)表明，在科學(xué)家的整個(gè)科學(xué)世界和全部科學(xué)創(chuàng)造過(guò)程中，藝術(shù)都在起著不可替代的巨大啟迪和澤惠的作用。藝術(shù)就像一股清澈的汩汩流淌的泉水那樣，晝夜不舍、永不停息地澆灌著科學(xué)園地，使之永遠(yuǎn)綠草如茵、繁花吐艷、果實(shí)累累，并永遠(yuǎn)充滿(mǎn)著生命的激情與創(chuàng)造的活力。