科学与艺术谁也离不开谁

陈庆修

2019-08-28 10:01:18　来源：学习时报

　　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。

编辑：迟语洋

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