科学研究与审美

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1、科学研究与审美在人们的心目中，科学与人文是两个完全不同的领域。科学一向以严谨、务实著称。然而，在忠实于实验数据和严谨的逻辑推理背后，却有着非常人文化的审美诉求。自然现象纷繁多样，杂乱无章，但在科学家眼中却充满了秩序与和谐，科学研究的目的就在于把握自然的统一与和谐。在这种意义上，科学理论不仅要揭示自然界的规律，还要通过揭示规律展现自然界的和谐。因此，科学研究活动不仅是“求真”的过程，也是“审美”的过程。这就注定科学的创造性思维中需要审美能力的支持。科学美诺贝尔科学奖得主、天体物理学家钱德拉塞卡曾结合自己的科学工作深有感触地指出“艺术和科学都追求一个不

2、可捉摸的东西一一美，但艺术工作者和科学工作者都具有不同的创造模式，这一点可以说使我苦思不得其解。那么，美是什么？在《精确科学中美的意义》一文中，海森堡给美下了一个定义。我认为这个定义是恰当的。海森堡的定义可追溯到古代，他说'美是各个部分之间以及各部分与整体之间恰到好处的和谐。'思考再三，我认为这个定义揭示了我们通常所说的美的本质。它同样适用于《李尔王》、《庄严弥撒曲》和《自然哲学的数学原理》”。科学思维需要美感和鉴赏力。科学史上,无论是欧几里德的几何学、开普勒的行星三定律，还是爱因斯坦的质能关系式等等，它们不仅是科学理论，更是被视为“科学的艺术品”

3、。在科学领域，不仅是科学理论、原理、定律，就是研究过程本身也充满了美感。DNA双螺旋结构是二十世纪最伟大的科学发现之一，然而，这一伟大的发现发表在1953年的《自然》杂志上，却只用了不到两页的篇幅。这个被称之为''双螺旋”的DNA结构的发现过程充满了激情和美感。有一次，沃森得到几张DNA的X光衍射照片。他拿起一个放大镜，仔细扫视图画。突然，他把目光停在一个十字状的地方，对克里克说:“这地方有个交叉。我看这种螺旋很可能是双层的，就像一个扶梯，旋转而上，两边各有一个扶手。”沃森的话让克里克也兴奋了起来。但是连续十几个月，两人怎样都摆弄不出一个理想的模型

4、。1953年元旦刚过，他们又做了一个新模型。在两股糖与磷酸组成的双螺旋链之间夹着碱基对。这个模型倒是与已知的资料相符，但看上去很别扭。当时已知的碱基有四种：腺瞟吟(A)、鸟卩票吟(G)、胞卩密噪(C)和胸腺喘噪(T)o当A与A和T与T相对接,可以符合已知的数据，但因碱基分子大小不同，使两条螺旋骨架扭曲。沃森陷入了沉思，认为自然界DNA应该有简洁、和谐及美的结构,不可能如此丑陋。沃森突发奇想。他决定暂时抛开科学依据，对这个模型纯粹从美学的角度进行调整。按长短搭配，让A和T及G和C配对。终于，眼前的模型变得宛如一条凌空飞舞的彩绸，舒展自如，再检查全面情

5、况，结果令沃森欣喜不己一一模型竟然正好与资料情况相符。这是何等美妙的过程，DNA结构之谜由此解开了。在古希腊的学术传统中，以追求自由为最高目标的科学与人文原本是一体的，只是近代以后的学科分化使科学与人文形成了各自的文化。今天，人文文化与科学文化似乎已经形成巨大的鸿沟，彼此之间难以沟通了。然而，真正深刻理解科学和人文的人会把这种现象看成是肤浅的假象，他们会把科学与艺术、科学与美的关系看作科学界永恒的激动人心的话题。例如开普勒说过“数学是美的原型”，希尔伯特则将科学比做''一个繁花似锦的花园”，海森堡给出的定义为:“美是各部分相互间和各部分与整体之间的

6、固有的和谐”，他把毕达哥拉斯发现数学(比例)与美(和谐)之间内在联系的，比作人类历史上真正重大的发现之一。他说：“如果大自然把我们引向人们先前从未遇到过的极其简单和美的数学形式，那么，我们将不得不认为它们是'真的'”。人们常说，科学求真，人文求善，真与善的结合可以达到美的境界。而那些伟大的科学家则会把真善美的统一视为科学的最高境界。自然界展现出来和谐、简洁、统一的形态、秩序、节奏，要求科学既要揭示其外在的形式的美，又要揭示其内存的理性与逻辑的美。那么，科学家眼中的美究竟是什么？是自然界的简明、和谐、对称、统一和奇异。在纷乱繁杂的自然表象中展现简洁明

7、了的规律便是一种科学美。称自己是“一个到数学的简单性中寻求真理的唯一可靠源泉的人”的爱因斯坦把科学的真理性与简单性联系起来，他认为科学的重要目标是“寻求一个能把观察到的事实连接在一起的思想体系，它将具有最大可能的简单性”。他相信，物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西。在同事的眼里，爱因斯坦在构造一种理论时，他采取的方法与艺术家所用的方法具有某种共同性，他的目的在于求得简单性和美。如果大自然是有规律的，那么它就应该是和谐的。哥白尼在那个不合适宜的年代提出“异端的”日心说，不只是把托勒密地心说的本轮均轮减少了一半，而是把耀眼的太阳放在中心位置，使人心

8、理上感到愉悦，各行星以简洁和谐的同心圆方式绕日运行，这种想法令人愉快。事物的美感不仅仅是和谐，还有均衡的对称。叶片的叶脉、