科學之美 曠世奇美
——讀沈致遠《科學是美麗的》

文/深圳市南山實驗教育集團

常人眼里，科學是深奧的、艱難的、枯燥的。翻開旅美科學家沈致遠先生《科學是美麗的——科學藝術與人文思維》一書，不禁驚住了，科學、科學家、科學散文，竟然如此美麗！羅丹(法)說過：“所謂大師,就是用自己的眼睛看別人見過的東西,在別人司空見慣的東西上發(fā)現(xiàn)出美來?！弊髡邔W貫中西，素養(yǎng)深厚，視角寬闊，人文睿智，發(fā)現(xiàn)了科學的美麗；他高屋建瓴，目光犀利，深入淺出，科學瑰寶娓娓道來如數(shù)家珍，不僅具有獨特的藝術風格，而且富含哲理，發(fā)人深思。

科學散文在我國文壇尚不多見，帶著這份崇敬，我?guī)缀跏植会尵碜x完這部近四百頁的著作；沿路擷英，欣賞科學人文美麗風光和科學散文之艷麗，閱讀、記錄、思考。

語不驚人死不休，科學家亦如此

科學追求真理，揭示宇宙萬物的真相及其變化規(guī)律。真正的科學家都懂得：真理是簡單的，而且越是深層次的、適用范圍越是普遍的真理就越簡單。簡單、深刻、普遍三位一體，這就是科學美之源泉。科學家在追求真理的過程中，鍥而不舍，孜孜以求，雖然辛苦卻樂在其中，科學家頓悟和突破后的快感乃先睹為快——享受前人從未見過的瑰麗美景。

科學散文有別于傳統(tǒng)的科普文章，后者只傳播科學知識，早已有人在做了?？茖W散文是把科學和文學熔于一爐，表現(xiàn)的是科學家的人文睿智和人文情懷。語不驚人死不休，科學家也如此。作者在書中三次寫到蝴蝶，第一次是《蝴蝶效應》，第二次是《帝王蝶掀起的風波》，這兩次介紹的都是“好事者”借題發(fā)揮，利用蝴蝶來做文章。第三次寫的卻是藍蝶自身嘆為觀止的真本領——《藍蝶的光輝》，莊生之夢再浪漫，也想不到蝴蝶竟會變出這么多花樣。作者在《蝴蝶效應》一文提到，有位教授說：“南美洲亞馬遜叢林中一只蝴蝶輕輕扇幾下翅膀，就會在美國得克薩斯州掀起一場龍卷風。大家知道這種極度夸張的說法不可能實現(xiàn)，倒是最近美國著名的帝王蝶幼蟲還來不及長出翅膀，已在太平洋兩岸確實掀起了一聲不小的風波。”——告誡人們玩弄基因要慎之又慎，萬一惹禍悔之晚矣。

蝴蝶真有那么大威力？首先是“事出有因”，如果大氣圈中確實存在某種特定的有序狀態(tài)，原則上并不排除“蝴蝶效應”發(fā)生的可能性，但最終還是“查無實據(jù)”，大氣圈的狀態(tài)受到多種因素的制約，其中很多是無序的，自發(fā)出現(xiàn)有序的機率非常之低，所以大可不必杞人憂天。不過也不要責怪那位提出“蝴蝶效應”的教授，他的驚人之論也有益處，可以當作一種“理想實驗”，幫助我們以形象化的思維來理解一些科學道理。自然界有許多奧秘，值得我們去思考去探索……

“1998年有人在《紐約時報》上撰文，引用‘蝴蝶效應’比照克林頓總統(tǒng)的緋聞說：白宮女實習生萊溫斯基扇幾下眼睫毛，就掀起了一場席卷美國的政治風暴。不要以為這只是政治笑話而一笑了之，歷史上小的誘因觸發(fā)震撼世界的重大事件的例子不絕于書。研究這類社會‘蝴蝶效應’的產生條件及其機制，具有一定的理論和現(xiàn)實意義?！?《蝴蝶效應》)

亞馬遜叢林中的雄性藍蝶帶有醒目的彩虹般藍色光輝，有人說在半公里外就能看見，還有人說乘小飛機飛越叢林竟能看到下面藍蝶翅膀發(fā)出的藍色閃光。藍蝶的光輝如此強烈，其奧妙在于它的翅膀具有獨特的光學性能。有的竟能反射70%的藍色光線，遠遠超過藍色涂料的反射率。這引起了科學家和工程師們很大的興趣，并對其原理進行研究。藍蝶耀目的光輝干什么用呢?原來是用來作為占領區(qū)的警號，使別的雄性藍蝶在遠處就能看到，知所趨避，它的藍光越強，其示警就越顯著。

物競天擇，適者生存，亞馬遜叢林中億萬年的自然選擇，使得藍蝶進化到具有如此奇妙光學性能的翅膀。紐約州立大學一位昆蟲學家說：“藍蝶做到了工程師們試著做卻未能成功的事，它精細地調節(jié)了翅膀的反光率?！绷硪晃谎芯空哒f：“人們看到其復雜性，感覺模仿并非易事?！逼駷橹?，正在研究中的人造模仿物，在光學性能上仍無法與藍蝶的翅膀相比。(《藍蝶的光輝》)

自古以來，蝴蝶就被認為是極富浪漫色彩的，從莊子的“莊生夢蝶？蝶夢莊生”富含哲理的迷思，到梁山伯與祝英臺雙雙化碟的凄美神話，無不勾起人們浪漫的遐想。作者有感于此，寫下《蝶夢》：蝶舞花叢中/竊笑莊生癡/物我本一體/何分彼與此。(《藍蝶的光輝》)“那是多年前的往事了，如今藍蝶已為蝴蝶的神話增添了新的篇章。原來蝴蝶的翅膀上也有如許奧妙，使科學家自嘆弗如，工程師競相仿效。如今在花叢中翩躚的蝴蝶竊笑的，恐怕不只是莊生的癡，還有那自命為萬物之靈的尚欠聰明。”

繆斯一身二任，她也是科學女神

科學詩，是真與美的結合。藝術與科學結合貴在：真美兼?zhèn)?，情理交融?！拔覀儽仨毎芽茖W當作藝術，然后，我們才能從科學得到完整的知識?！?歌德)繆斯一身二任，她也是科學女神。自古以來，詩人通過表現(xiàn)自然與社會來抒發(fā)自己的感情，追求美。科學的任務在于了解世界，追求真理?？茖W了解世界，詩表現(xiàn)世界；了解越深，表現(xiàn)越精彩?？茖W求真，也包含美；詩唯美，也包含真?？茖W與詩均貴在創(chuàng)新，了無新意的不是好詩，故固步自封不具有科學價值。詩人與科學家都需要靈感，缺乏靈感寫不出好詩，同樣也做不出重大的科學突破來。

作者認為，常人沒感受到科學的美麗，“責任在科學家，他們沉浸于科學美中自得其樂，忘記與大眾分享了。但也有例外，李政道近年來頻頻撰文著書，極力宣傳科學美。他曾經請了著名畫家李可染、吳作人、吳冠中等作畫描繪物理學的內涵美，這引起了科學界和藝術界的注目?！?/p>

威廉斯為科學美所啟迪，開始寫科學詩?！都~約時報》于2000年6月4日刊登了她的一組詩，《碳是女孩之最愛》是其中一首：碳是女孩之最愛/黃金確實很寶貴/但不會燃起你心中之火/也不會使火車長嘯飛馳/碳是地球上一切生命之源/它來自太空的隕石/構成一切有機物質/在大氣層中循環(huán)往復/鉆石、煤炭、石油/總有一天用完/能構成一切的將是碳納米管/碳是女孩之最愛。(《科學是美麗的》)“鉆石是女孩之最愛”是美國流行的諺語，威廉斯擴其意而用之，從碳元素的一種特殊結晶形態(tài)——鉆石，推廣到碳的各種形態(tài)。女孩愛鉆石，無非是愛鉆石首飾之光華奪目價值連城，用以炫耀自己雍容華貴的外表美。威廉斯以詩意的語言，贊美碳的實用價值及其對生命循環(huán)的重要性，表現(xiàn)的是內涵美。較之原諺語，這是藝術的升華，意蘊更為豐富。

宇宙是一個統(tǒng)一體，歸根到底，文藝與科學也是統(tǒng)一的。將文藝與科學分開來進行研究是為了方便，是人為的，兩者之間并不存在不可逾越的鴻溝。作為文藝的一個分支，詩與科學具有某種共性，這就是科學詩的基礎。在作者眼里，數(shù)學天地充滿了詩情畫意，有待我們去發(fā)掘。恒河沙數(shù)，“一沙一世界”；萬綠叢生，“一葉一菩提”。宇宙萬物如此復雜，老子卻說：“道生一，一生二，二生三，三生萬物?！崩献又琅c零何相似乃爾?！读阗潯罚耗阕约阂粺o所有/卻成倍地賜予別人/難怪你這么美/像中科夜色的一輪明月。(《說數(shù)》)

科學與藝術的最高境界都是單純與質樸。作者賦詩《圓周率》為其抱屈：一個簡單的比率/竟引起古往今來這么多關注/周3徑1，3.1416……/最新的記錄已算到幾千億位/最快的電腦也算不到盡頭/像一篇讀不完的長詩/既不循環(huán)，也不枯竭/無究無盡，永葆常新/數(shù)學家稱之為無理數(shù)/詩人贊之為有情人/道是無理卻有情/天長地久有時盡/此率綿綿無絕期。(《科學詩》)

道為何物？道是宇宙之本源。兩千多年科學的進展使人們越來越體會到：天道崇簡。星空就是宇宙，蘊含著永恒的秘密，令人不懈地追索。黑洞可以說是天宇中身披戰(zhàn)袍的“死神”，它那極其強大引力將周圍的一切東西(包括光線吸入其中)。且看作者馬致遠如何在《文匯報上》為其賦詩——《黑洞》：跑得最快的光線/也逃不過你的魔掌/你是吞噬一切的貪婪暴君/空間凍結，時間停頓/萬物消失于無形/你是披著戰(zhàn)袍的“死神”/宇宙之末日來臨？/不！就像火鳳凰那樣涅槃/新世界從黑洞的劫灰中飛升。(《神秘的星空》)“結尾并非我杜撰，英國著名天文物理學家霍金將量子論與黑洞理論相結合，得出‘黑洞非全黑’的理論。興許這火鳳凰的冠羽已現(xiàn)。”

科學在不斷進步，人類對宇宙奧秘的理解在不斷深入。光陰似箭，從不回頭。時間過得快與不快是相對的，關于時間不可逆性的研究還會繼續(xù)下去，光怪陸離的各種時間隧道說也會不斷提出來，但可以肯定：日常生活中的宏觀因果性是決不會顛倒的，任何人不可能親歷自己外祖母的誕生；如果我們所經歷的時光倒流，歷史就可以改寫，天下一定大亂。作者有詩為證：《莫回頭》：時光老人你切莫回頭走/佛說回頭是岸，你回頭是災難/誰也不愿見到希特勒復活/搶先造出原子彈。(《光陰如箭》)

科學也有美學原理，科學家在探索未知世界時，除了以實驗為判據(jù)外，美也是一個重要的考慮。作者希望經過科學家和藝術家的通力合作，使科學的瑰麗美景能為更多人所共享。他主張把科學與詩結合創(chuàng)造科學詩，加強詩人與科學家之間的合作以及讀者的支持，讓科學詩在文藝的百花園中生根、發(fā)芽、開花、結果。

如此星辰非昨夜，為誰風露立中宵？

時間可能是物理家最豐富的寶藏。清代詩人黃仲則《綺懷》云：“……如此星辰非昨夜，為誰風露立中宵？”美麗的意境令人渾然忘我，陶醉于茫茫天宇、耿耿星河?！叭绱诵浅椒亲蛞埂?，詩人的觀察很細致，發(fā)現(xiàn)了點點繁星中一些細微的變化；更富詩意的是，詩人暗示并非偶然而是幾乎夜夜在仰望星空?！盀檎l風露立中宵？”給人以無窮的懸想，是懷念遠方親人夜不能寐而立中宵？是人生失意萬念俱灰而立中宵？還是夜觀天象細推物理而立中宵？……人類有幸窺見一些宇宙秘密，全得感謝那些為觀天象經年累月“立中宵”的天文學家，他們雖不至身經風露，但有徹夜不眠之辛苦。

舊金山大學的天文物理學家琳達·威廉斯，為宇宙的瑰奇美景傾倒，決定利用業(yè)余時間傳播科學美。威廉斯對《紐約時報》記者說：天文物理是最美麗的。還有什么比宇宙的誕生更美麗？還有什么比黑洞、多重宇宙和交響共鳴著的宇宙流更美麗？”威廉斯說得好，讓我們繼續(xù)下去：還有什么比原子中“云深不知處”的電子云更具朦朧美？還有什么比生命之源葉綠素中的“綠色秘密”更具神秘美？還有什么比“生命之梯”DNA回旋曲折的雙螺旋更具活力美？還有什么比“納米”世界中用原子砌成的纖巧結構更具精致美？……(《科學是美麗的》)可見，科學不僅是美麗的，而且是曠世奇美，美不勝收！

“世界真奇妙，后來才知道?！?于光遠)作者在《漫游粒子奇境》一文中寫道：超弦理論如果真的為實驗所證明，這當然是重大的科學突破，物理學家一會會開香檳慶祝。但我想，更高興的恐怕還是音樂家，原來宇宙萬物是一曲交響樂！你還能想象出比這更浪漫的來嗎？賦小詩一首為超弦論者助興，預祝他們早奏凱歌！《宇宙音》：宇宙原來是一曲交響樂/樂隊是一群超弦/沒有琴師，沒有鼓手/沒有指揮，沒有聽眾/只有超弦在自彈自奏/琴聲悠揚/不是幻想，勝似幻想/是真與美的故鄉(xiāng)。

不僅物理學美麗，數(shù)學也非常美麗。早在古希臘和古羅馬時代，藝術家就發(fā)現(xiàn)了人體的曲線美?，F(xiàn)代派的雕塑家和畫家以他們的作品表現(xiàn)了幾何形體的視覺美，畢加索晚期作品中頻頻出現(xiàn)的怪異人像——兩個鼻子三只眼睛等，據(jù)說其靈感來自數(shù)學中超越現(xiàn)實三維空間的抽象高維空間。數(shù)學家以疊代方程在復數(shù)平面上產生的“分形”圖案之奇幻迷離、千變萬化，使藝術家也嘆為觀止。人們常說，哲學家熱衷于形而上，物理學家專注于形而下，數(shù)學家鐘情于形之中，藝術家神游于形之外，的確如此。

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索?！敝刈x屈原的詩句，是否感到詩人與科學家具有某種相似的氣質？“問世間情為何物，直叫人生死相許?！辈环列蕾p作者的《量子情侶》：量子態(tài)的重疊/你中有我，我中有你/真正的心心相印/自旋的配對/一個向上，一個向下/情侶們成雙翩躚/量子態(tài)的相干/有波峰，也有波谷/就像愛情的波折起伏/量子測不準原理/撲朔迷離，似幻亦真/熱戀的心態(tài)誰能說清？(《科學美再質疑辯》)

科學之美，閱讀采擷走筆至此，實乃作者書中千鐘一粟。讀罷掩卷伏案，驚嘆作者的不凡：既對科學史有深刻的研究，對現(xiàn)代科學的狀態(tài)有敏感的把握，又對科學和人文的關系有自己的思考，尤其對科學與藝術共同具有的美有獨到的見解，這使他的文章表現(xiàn)出科學家獨具的精神魅力與思想情懷。