論科學(xué)美及科學(xué)審美作用

摘要：本文說明科學(xué)美是確實(shí)存在的，科學(xué)是真與美的統(tǒng)一，科學(xué)美是美的一種高級形式，科學(xué)美的形態(tài)可分為科學(xué)事實(shí)美、科學(xué)理論美和科學(xué)實(shí)驗(yàn)美三方面，并進(jìn)一步論述了科學(xué)審美在科學(xué)創(chuàng)造中的三種作用。

關(guān)鍵詞：科學(xué)美形態(tài)科學(xué)事實(shí)；科學(xué)理論；科學(xué)審美

一、科學(xué)美客觀存在

正象在是否在藝術(shù)美的問題上藝術(shù)家最有發(fā)言權(quán)一樣，在是否存在科學(xué)美的問題上科學(xué)家也最有發(fā)言權(quán)。很多著名科學(xué)家都在各自的科學(xué)實(shí)踐活動中感受、體驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)科學(xué)美的存在。毫無疑問，很早科學(xué)家們就懂得科學(xué)中蘊(yùn)含奇妙的美。哥白尼在《天體運(yùn)動論》中第一句話是“是哺育人的天賦才智的多種多樣的科學(xué)和藝術(shù)中，我認(rèn)為首先應(yīng)該用全副精力來研究那些與最美的事物有關(guān)的東西”。哥白尼選擇這樣一句話開始他的著作，清楚地表明了他是多么欣賞科學(xué)中蘊(yùn)含的美。愛因斯坦曾稱贊波爾所提出的原子中的電子殼層模型及其定律是“思想領(lǐng)域中最高的音樂神韻”，而愛因斯坦的相對論則被不少科學(xué)家譽(yù)為物理學(xué)中最美的一個(gè)理論，波恩說它“象一個(gè)被人遠(yuǎn)遠(yuǎn)觀賞的藝術(shù)作品”?？茖W(xué)美客觀地存在于人類創(chuàng)造的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明之中，它是人類在探索、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的過程中所創(chuàng)造的成果或形式。

二、科學(xué)是美與真的統(tǒng)一

科學(xué)的對象首先是自然世界?？茖W(xué)的目的在于揭示自然的奧秘，見出自然的真貌，反映自然的規(guī)律。自然界在外觀上紛繁復(fù)雜，似乎雜亂無章，但在實(shí)質(zhì)上和諧統(tǒng)一，具有規(guī)律可尋，宇觀世界如此，微觀世界亦然。科學(xué)研究就是要力圖把握自然的統(tǒng)一與和諧。一種科學(xué)理論成果，如果揭示了自然界的規(guī)律，反映了自然界的和諧，它就不僅是“真”的，而且是“美”的?？茖W(xué)的最高境界便是這種真與美的統(tǒng)一?？茖W(xué)史上，歐幾里德的幾何學(xué)，愛因斯坦的相對論，普朗克的量子論等等被人們稱為“科學(xué)的藝術(shù)品”，絕不是沒有道理的?？茖W(xué)美的實(shí)質(zhì)在于反映自然界的和諧，科學(xué)（科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論、公式）之所以美，首先在于它能夠把握客觀實(shí)在，反映自然界的內(nèi)在和諧。愛因斯坦曾指出：要是不相信我們的理論構(gòu)造能夠掌握實(shí)在，要是不相信我們世界的內(nèi)在和諧，那就不可能有科學(xué)。自然的和諧與統(tǒng)一決定了科學(xué)理論的和諧與統(tǒng)一，是大自然的和諧之美決定了科學(xué)理論的和諧之美。

三、科學(xué)美的形態(tài)

1、科學(xué)事實(shí)美：科學(xué)事實(shí)美是自然界和諧的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式等客觀存在著的科學(xué)研究對象的美。它是一種內(nèi)在的理性美，它不是由感性直觀而是由純粹的理智所能感受的?？茖W(xué)事實(shí)對常人也許并不能起到特別的美感但科學(xué)家卻能感受到它迷人的美的特質(zhì)。例如，達(dá)爾文把他所看到的熱帶植物描繪成永遠(yuǎn)留在人們心中的“一副雖不清晰但卻無限美麗的圖象”。達(dá)爾文每當(dāng)談到一草一木時(shí)，都把它們看成活的、有人格的東西。即使在通?？磥硗庥^形式極不相同的自然對象那里，科學(xué)有也能夠感受到相同的美。比如，物理學(xué)家研究針尖上原子的排列，昆蟲學(xué)家分析蚊子眼睛的結(jié)構(gòu)，化學(xué)家觀察晶體的顯微結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，都可以在不同的對象身上感受到一種對稱之美。

2、科學(xué)理論美：一種科學(xué)理論如果能以盡可能少的基本假設(shè)，運(yùn)用明晰而嚴(yán)密的邏輯工具推演出具有普遍深遠(yuǎn)含義的結(jié)論，得出簡單、對稱的方程和公式，做出精彩的科學(xué)預(yù)見，這種理論就被科學(xué)家們稱之為美的。歐幾里德平面幾何學(xué)可以說是科學(xué)理論體系美的典范。整個(gè)理論從十條公設(shè)和十條公理出發(fā)，演繹縝密而引人入勝。許多科學(xué)家稱這為“雄偉的結(jié)構(gòu)”，“巍峨的階梯”。愛因斯坦的廣義相對論，更是被無數(shù)科學(xué)家稱贊為偉大的科學(xué)藝術(shù)品。

3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)美：科學(xué)實(shí)驗(yàn)美指的是科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其實(shí)施過程中的科學(xué)美。它包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想的創(chuàng)造性，實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的新穎性，以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)與操作過程中的藝術(shù)性諸元素?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)美從設(shè)計(jì)到實(shí)施都讓人感到嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確、簡潔、有序，富有藝術(shù)的韻律感，富有類似藝術(shù)審美的魅力。從美感效應(yīng)來說，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的巧妙和巨大成功，帶給實(shí)驗(yàn)者的審美愉快不亞于完成了一件藝術(shù)杰作。杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家常被人稱之為實(shí)驗(yàn)藝術(shù)家。德國物理學(xué)家維恩稱贊俄國科學(xué)家列別捷夫測量光壓的實(shí)驗(yàn)是“極其美妙的”，甚至認(rèn)為他實(shí)驗(yàn)技巧之高是別人難以企及的。美籍華裔學(xué)者吳健雄也是當(dāng)代最杰出的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一。他以非凡的實(shí)驗(yàn)才能，為諾貝爾獎學(xué)金獲得者李政道、楊振寧的“在弱相互作用下宇稱不守恒”假設(shè)作了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)超乎尋常的難度曾使不少科學(xué)家望而生畏。他的無與倫比的實(shí)驗(yàn)成績設(shè)計(jì)取得了巨大的成功，在實(shí)驗(yàn)科學(xué)史上寫上了光輝的一頁，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)美增加了一個(gè)精彩的范例。

四、科學(xué)審美在科學(xué)創(chuàng)造中的作用

1、科學(xué)審美的動力作用。追求科學(xué)理論的不斷完美，成為科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造的恒久動力。很多科學(xué)家是自覺依據(jù)審美價(jià)值尺度，按照美的規(guī)律從事科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)造的，認(rèn)為科學(xué)理論不僅應(yīng)當(dāng)是真的，而且應(yīng)當(dāng)是美的。法拉第在研究電場和磁場的關(guān)系時(shí)，為了清晰地表述出自己的科學(xué)思想，嘔心瀝血。一段時(shí)間內(nèi)，他的正確思想由于未能找到合適的形式表達(dá)，因而不能為人們所理解。這一工作后來由擅長數(shù)學(xué)的麥克斯韋完成了。他用簡潔的數(shù)學(xué)形式不僅很好地表達(dá)出了法拉第的科學(xué)思想，而且在原有思想基礎(chǔ)上又有了新的突破。

2、審美的啟迪作用。美是通過事物的形式表現(xiàn)出來的，因而具有一定的感性直觀性。科學(xué)審美啟迪也具有形象性特點(diǎn)，魏格拉提出大陸漂移說理論，就是得益于此。大陸漂移說是魏格拉受到地圖上大陸邊緣圖形吻合的啟發(fā)而提出來的。他從地圖上得到啟發(fā)后繼續(xù)深入研究，最后得出了科學(xué)的理論。在科學(xué)史上，科學(xué)家和藝術(shù)家集于一身是不乏其人的。許多科學(xué)家有很好的藝術(shù)修養(yǎng)。因此，從藝術(shù)的審美中受到啟迪的事例在科學(xué)研究中也比比皆是。偉大的天文學(xué)家開普勒在研究行星的運(yùn)動規(guī)律時(shí)，就受到過家鄉(xiāng)民歌《和諧曲》的啟示。他將行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度與樂曲的和諧旋律做對比，由此進(jìn)一步研究，最后得出了行星運(yùn)動的三大定律，成為“天空立法者”。

3、審美的科學(xué)預(yù)構(gòu)作用?？茖W(xué)現(xiàn)象表面雜亂無章，可現(xiàn)象的相互聯(lián)系和相互作用中必具有和諧性和秩序性，必具有簡單、對稱等美學(xué)特性。門捷列夫的元素周期表的創(chuàng)制是以美求真的范例。門捷列夫根據(jù)自己現(xiàn)有的材料和審美經(jīng)驗(yàn)，提出了元素性質(zhì)按原子量遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律的理論。門捷列夫根據(jù)他的科學(xué)美學(xué)思想，將當(dāng)時(shí)已知的63種元素排成一張周期表，并探討元素化學(xué)性質(zhì)和原子量之間的關(guān)系。當(dāng)時(shí)科學(xué)界公認(rèn)鈹?shù)脑恿渴?3.5，應(yīng)排在第四類。可依據(jù)其化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)排在第二類。從周期表的完美性出發(fā)，門捷列夫?qū)⑩敺旁诘诙?。最后?jīng)過精確測定，鈹?shù)脑恿繛?.4，理應(yīng)歸入第二類。這一事實(shí)正是出自他信奉的科學(xué)美學(xué)原則：真的理論必然是美的。從這一科學(xué)美學(xué)思想出發(fā)，他預(yù)言了三種未知元素的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)定它們的性質(zhì)分別與硼、硅、鋁相似。后來發(fā)現(xiàn)的這三種元素鈧、鍺、鎵與他根據(jù)周期表預(yù)言的化學(xué)性質(zhì)相同。

對科學(xué)美的好奇和追求可成為科學(xué)創(chuàng)造的心理力量，推動科學(xué)家不懈地去探索宇宙的奧秘，發(fā)現(xiàn)自然的規(guī)律，取得創(chuàng)造性成果。同樣科學(xué)成果也將給美學(xué)提供豐富的內(nèi)容。所以，科技工作者在進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，不僅不應(yīng)忽視科學(xué)美，還應(yīng)加強(qiáng)美學(xué)方面修養(yǎng)，注意美學(xué)原則，既求真又求美。

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