時政熱點：科學與藝術誰也離不開誰
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作者：陳慶修
科學與藝術之間到底存在什么關系?從表面上看，科學與藝術分屬不同學科，差異極大，科學具抽象性，藝術具形象性;科學重理性，嚴謹求真，依靠歸納與推理;藝術重感性，浪漫求美，依賴靈感與想象。
但從歷史上看，科學與藝術形影不離，共同描繪了人類燦爛的文明。正如諾貝爾物理學獎獲得者李政道說：“科學與藝術是一個硬幣的兩面，誰也離不開誰。”
求真求美是科學與藝術的共性
科學是求真的探索，藝術是求美的探索。而科學家像藝術家一樣追求美，藝術家像科學家一樣追求真，這是二者取得突破性成就的重要途徑。
英國理論物理學家狄拉克，在獲得諾貝爾物理學獎時說：“理論物理學家的工作，就是以漫長的一生追求美。”數學家邱成桐說：“數學的美和藝術的美是相通的……真與美總是聯系在一起的，這種對美的探究和追求，是讓數學家不停鉆研的動力。”只有對科學從宏觀上和整體上有所領悟，對科學產生美感，才可能做出杰出成就。對美的探究和追求，讓科學家愿意克服種種困難，不斷攀登高峰，以獲得美的體驗和精神享受。
同樣，藝術家求真也是造詣精湛的必由之路。黃金分割比例0.618是世界上公認的最美數字，宇宙萬物凡是符合黃金分割規律的無不是美麗的。這一神奇的數字具有很高的美學價值，廣泛存在于各種藝術品中，如名畫《蒙娜麗莎的微笑》和希臘的帕提農神廟。在藝術創作中主動運用黃金分割規律，無疑是藝術境界出神入化的秘密通道。
從這個角度說，科學與藝術更深層次的相通之處在于非功利的精神氣質，體現在共同追求普遍性和永恒性，也就是既求真也求美。在這種境界中，所形成的科研成果和藝術作品往往具有里程碑意義。
在美的韻律中開辟創新捷徑
把握科學與藝術的共性，在科學研究中依照美的天性可以獨辟蹊徑。這方面的例子不勝枚舉。1996年，英、美三位科學家因為成功制取并揭示了C60的特殊結構，而獲得諾貝爾化學獎。出乎意料的是，C60結構的靈感竟來自藝術作品!1985年，這三位科學家用激光轟擊石墨，形成了碳新的結構形態，就是C60。他們要盡快發表論文公布這項成果，就必須給出其結構。可是，當時樣品數量太少，難以進行儀器分析，他們靈機一動，想到了1967年加拿大蒙特利爾世博會上，由藝術家巴克敏斯特·富勒設計的優美球形結構的美國館。C60是不是類似的球形結構?十年之后，人們制作出足夠的樣品后，通過X射線衍射分析，證實了他們的設想。
追求實驗美、理論美和方程美的非邏輯思維能夠助推科學研究。愛因斯坦的助手霍夫曼，在分析愛因斯坦成功的奧秘時說：“愛因斯坦的研究方法，雖然以淵博的物理學知識為基礎，但在本質上，是美學的、直覺的。”科學史上，有很多杰出科學家所采取的研究方法，本質上是美學的、直覺的。這是一種沒有完整的分析過程與邏輯程序，而是依靠靈感或頓悟迅速理解并作出判斷和結論的思維，即靈感思維。錢學森把思維歸納為三種形式，即邏輯思維、形象思維和靈感思維。他認為，科學創新離不開這三種思維方式。
當然，藝術思維并不否定科學思維，當科學家面對漫無頭緒的復雜現象，用已有的方式方法無從下手，而憑審美直覺提出簡潔設想或理論，常常具有建設性。這樣做的前提是專業素養和科學基礎，而單憑美感解決不了科學問題。
美是大自然天性和規律的表象
藝術美學思維之所以能為科學研究開辟捷徑，根本原因在于大自然在最基礎的水平上是按美來設計的，以和諧統一、簡潔有序、高度概括等美學要素來審視，大自然本身就很美，美是大自然天性和規律的表象。而揭示大自然真相和規律的實驗、方程、科學原理，以美的形式來呈現也算順其自然。愛因斯坦狹義相對論導出的質能方程：E=mc ，將自然界普遍存在的質量和能量，以極其簡潔的形式呈現出來，成為美學史上和美學教科書中科學美的經典。
再例如，歐拉公式、牛頓力學三大定律等著名理論，也是大道至簡、大美天成。科學公式或科學理論越簡單，概括自然現象越普遍，應用范圍越廣闊，在美學上價值越高。
科學與藝術有著異曲同工之妙。遵循科學規律同樣是藝術創造的重要手法，從文藝復興時期畫家使用透視法，到21世紀用算法型塑藝術作品，以及電影《阿凡達》和《盜夢空間》利用電腦技術進行藝術創作等，都是以科學之真求美。
比利時科學史專家喬治·薩頓認為：理解科學需要藝術，而理解藝術同樣也需要科學。早在19世紀中葉法國著名文學家福樓拜就預言：“越往前走，藝術越要科學化，同時科學越要藝術化。兩者在山麓分手，回頭又在山頂會合。”藝術與科學之間，無論山上山下，始終心有靈犀。
總之，科學之美是客觀的，藝術之美則離不開人類。在主觀與客觀的相長中，能開出異常瑰麗的花朵，結出奇異的碩果。這是科學家運用形象思維，發揮藝術家想象力，取得重大科學突破給世人的啟示。
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