试论审美对科学创造活动的重要推动作用

丁兰华

试论审美对科学创造活动的重要推动作用

丁兰华

科学研究对象无论是自然界本身,还是科学理论都具有一定的审美价值，科学家从事科学创造活动的过程中面对具有审美价值的对象是能够获得审美感受的。从古至今，审美一直对科学创造产生着影响，因此，科学工作者在科学创造活动中应自觉发挥审美的作用。

科学创造；审美活动；作用

一、科学创造中蕴涵审美活动的理论论证

科学创造是“贯穿于科学发现和发明过程中的创新活动，如设计新的观察和实验，建立新的科学模型，提出新的概念，假说等等。”［1］审美，“亦称审美活动，是人在欣赏和创造美的过程中，感受、体验、判断、评价美的复杂的心理活动。”［2］

在科学创造的过程中，科学家对研究对象的审美赞叹，对自己创造性劳动的喜悦，都会产生不同程度的审美感受。科学研究与创造的过程实际上就是对客体不断审美的主体建构与选择过程，是一种对美的感受的过程，“缺乏这种审美感的人永远不会成为真正的创造者。”［3］科学家总是试图向人们提供关于世界及其各部分规律的正确认识，同时把一幅赏心悦目、和谐的客观世界图景贡献给人类。科学家在构思和描述这个世界图景时，不仅依赖于自身的逻辑思维，而且也借助于形象思维。

科学创造中的审美活动首先体现在科学家创造出的科学理论具有不朽的审美价值。许多著名的科学理论都富有巨大的美学魅力，如：古希腊的欧几里德的《几何原本》建立了一个美妙的平面几何体系，两千多年来获得无数人的赞叹；牛顿运用力学三大定律，概括了宇宙间一切物体的机械运动定律，被公认为是自然界图景的最美描述；前苏联物理学家朗道称赞爱因斯坦的广义相对论是现代物理学中最美的理论体系之一。玻恩也说，广义相对论简直像一件伟大的艺术品。霍夫曼说，爱因斯坦的研究方法“在本质上是美的、直觉的。”爱因斯坦的理论最突出的“就是它们的美”，因此，“他是个科学家，更是个艺术家。”［4］

科学创造中的审美活动还体现在对自然界客观美感的表现上。科学家在科学创造过程中所感受到的大自然和谐统一之美，既是外在的、表层的、纯感官可以享有的主观美，又是内在的、深奥的、凭理智方可领会的客观美。科学家理解了客观世界结构的完满性、系统性和秩序性，这种有机统一的、有规律的自然图景同科学审美者对于大自然和科学劳动的真诚热爱之情达到情景交融的和谐心理状态，就会产生美的感受。从来源上说，美来源于客观的审美对象，来源于科学审美者的社会实践；从具体的审美过程上说，理性美不是审美对象的感性直观。感性形式在这种反映方式中只起物质信号作用，科学审美主体在社会实践中逐步形成的模式识别、理性观念对美的发现和美的感受起了关键作用。它们之间相互作用，相互激荡，使科学创造中充满了审美活动，使人在创造中感受美，在美的作用下创造。

二、科学创造史上审美思想发展过程的历史梳理

审美对科学创造的作用由来已久。对于审美怎样发挥作用推动科学创造的思想，理论认知也经历了一个漫长的演变过程。审美思想在科学创造史上的发展大致可分为三个阶段。

(一)古希腊到文艺复兴时期

科学美最初起源于古希腊毕达哥拉斯派的数学理性主义传统。恩格斯说：“自然界不能是无理性的，这对于希腊人已经是不言而喻的了。”［5］毕达哥拉斯派凭直觉认为自然界的理性、宇宙的规律性、秩序性，就在于和谐的数的关系和结构中、在于数的原理中，因此，在他们眼里，和谐的数量关系就是美的本质。以这个原则为指导，毕达哥拉斯派创立了纯数学。近代自然科学的开创者几乎都继承了毕达哥拉斯传统，在天文学、物理学的探索活动中复兴了这种数的和谐观，坚信世界是按照完美的数学原则构造的，从而不懈地寻求这种和谐美。哥白尼主要从数学角度不满托勒密体系的不和谐而发动了天文学革命；开普勒继承了毕达哥拉斯派思辨性的“天体谐音”的传统思想，以实证方法考察了天体间的和谐关系。不过，由于此时自然科学和审美浑然一体，人们只能从模糊中考察自然界的美。对美的自然现象的认识，只停留在数、和谐、均衡、比例、整齐、对称等感性认识上。

亚里士多德的审美思想使古希腊的自然科学和美学达到了统一。亚里士多德认为，“美的主要形式秩序，匀称与明确，这些惟有数理诸学优于为之作证。”［5］亚里士多德分别用归纳法和演绎法证明了地球是球形。他还提出天体的运行轨道和速度是最规则、最完美的均匀圆周运动；一切天体的运动都可以由圆周运动这两种基本运动形式演绎而得。亚里士多德把和谐与秩序这一审美观点应用到生物学的研究中去，得出各种生物形成一个连续的阶梯，从低等植物到高等动物和人的观点。这一观点对拉马克、达尔文的进化论思想的发展影响很大。

值得一提的，还有英国哲学家威廉·奥康提出的简单美学原则——“切勿浪费较多东西去作较少的东西同样可以作好的事情”，即俗称“奥康剃刀”。［5］这一原则后来用来判别不同理论的真伪，即诸理论中最简单的那个理论，就是比较美的，也就可能是真的。这个原则后来发展成为“思维经济原则”，一直被自然科学家所重视。

(二)近代科学革命时期

在这个阶段，自然科学从神学和哲学中分化出来，自然科学获得了独立自由的发展。自1750年德国哲学家鲍姆嘉通第一次提出“美学”这一名词后，美学作为一门独立学科从哲学中分化出来。但自然科学家们并没有完全排斥美学，当时许多自然科学家的科学理论著作，仍然是在科学审美思想的引导下写出来的。

伽利略对数学应用的重视和倡导，使数学的美学特性在很大程度上影响了近代物理学的发展。法国数学家笛卡尔提出“我们极清楚、极明白地想到的东西都是真的”［6］这一判断真理的标准。这一标准对后来的自然科学家在建立科学理论时起了重要作用。笛卡儿认为“一般的说，所谓美和愉快所指的都不过是我们的判断和对象之间的一种关系。”［7］这个观点对自然科学理论鉴别是适用的，因为科学理论是表达我们对自然界各种事物之间复杂关系的一种判断，因而能引起我们愉快喜悦的感情。

牛顿在建立经典力学理论体系的过程中也受科学审美观的影响。探索宇宙的和谐美几乎成为牛顿以后科学活动的时代风范，由此引发了科学新定律的发现、自然新现象的预见、科学新事实的解释，迎来了近代科学的大发展时代。牛顿在他的传世巨著《自然科学的哲学原理》中，仅靠8个定义、3条运动规律和4条科学方法准则，就为人类描绘出第一幅统一的自然图景。在这幅自然图景中，整个自然界表现出惊人的秩序与和谐，一切运动变化可通过计算而处于完全的掌握之中，甚至可以根据世界的现状演绎出它的过去和未来。这是一个多么神奇而统一的世界，这是一个多么完美而简洁的理论。统一性、简单性等美学特征成为牛顿建立经典力学体系的最强大动力。门捷列夫抱着发现元素世界和谐美的信念，建立了按原子量大小的秩序排列起来的和谐的元素周期律，预言了新元素的发现。法国天文学家拉普拉斯提出“自然的原因虽然简单，效果却很复杂，由少数的普适定律产生极其复杂而众多的现象，这就是自然的经济性。”［8］依靠这少数确定性的普适定律便可以解释无数的现象，这就达到了人类思维的明晰性和简单性的要求。根据这一简单性原则，拉普拉斯正确地批评了托勒密的地心说。拉普拉斯称赞惠更斯的钟摆等时性曲线与周期定理是漂亮的定理；称光学中的“惠更斯原理”是这位天才科学家最美好的发现之一。马赫的科学审美思想主要表现在对数学方程式的美和思维经济原则的论述中。在马赫看来，数学方程式是最完美的，因而他认为世界存在于优美的数学方程式中。马赫十分推崇数学形式的美，认为函数概念比因果概念更优越。因为他觉得函数概念可以避免不完全性，不确定性和片面性，可以消除不美的实在存在。函数关系比任何形式更切近物理世界的真实图景。马赫的“思维经济原则”就是对经验的描述必须运用经济的原则，并把它作为科学统一的目标。马赫的科学美思想对相对论和量子力学的发展产生了重大影响。

(三)19世纪末到现代科学技术繁荣时期

这一阶段是自然科学与美学趋于综合的阶段。近百年来，由于科学的迅速发展，积累了很多有关自然科学理论中美学问题的素材，众多的自然科学家，例如彭加勒、海森堡、爱因斯坦、狄拉克等，均从各自的科学研究实践中发现了科学理论的审美价值。科学审美思想在这一阶段有更深刻的内涵，它已经超脱了第一阶段那种直观猜测的形态，进入到用数学公式表示自然界的形态。

这一时期，最具代表性的是爱因斯坦的科学美学思想。爱因斯坦开创了科学探索理性主义与科学审美相结合的现代研究传统。他穷毕生的精力寻求自然规律的内在统一性、逻辑上的简洁性和优美及自然界的统一结构之和谐。爱因斯坦以光量子理论把争论了两个多世纪的光的粒子性与波动性统一起来，通过狭义和广义相对论将时空特性和物质特性统一起来，彻底颠覆了数百年来为人们普遍认同的牛顿时空观。

爱因斯坦的科学创造生涯一直与科学美感相伴随。我们从两位科学家对此所作的较有代表性的评价可见一斑。与爱因斯坦交往甚深的物理学家霍夫曼教授曾作过如下颇为传神的描述：“爱因斯坦的方法，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。我一边同他谈话，一边盯住瞧他，我才懂得科学的性质；只是读他的著作，或者只是读其他伟大的物理学家或哲学家和科学史家的著作，那是不大可能理解科学性质的。除了他是牛顿以来最伟大的物理学家之外，我们可以说，他是科学家，更是个科学的艺术家。”［9］

诺贝尔物理学奖金获得者、著名理论物理学家汤川秀树也认为：“爱因斯坦具有一种美感，这是只有少数理论物理学家才具有的。很难说清楚对于一个物理学家来说什么是美感，但至少可以说简单性本身是可以通过抽象来达到的，而美感似乎在抽象的符号中间给物理学家以指导。古希腊的天才人物恰好具有今天的理论物理学家们所需要的那种美感——这与人的奇迹般的图案识别能力密切有关，这种能力是电子计算机之类的机器很不容易模仿的。”［10］

三、小结

通过对科学创造中审美活动的理论探讨，以及对各历史时期科学家科学创造的分析，我们看到在科学研究的方法中，审美作为一种非逻辑方法，也具有逻辑方法精髓的意蕴，起着逻辑方法所不能替代的作用。无论是在科学创造的起始阶段还是在科学的实验阶段，无论是对科学假说的建构还是对科学理论的鉴别选取，都起着巨大的作用。最为显著的是，美学标准已经与逻辑标准、经验标准一起参与到对科学理论的检验中来。例如，可以把一个科学理论是否符合和谐美、对称美或简单美要求作为判定它是否有真理性或具有可接受性的依据之一。特别是在现代科学向纵深、广袤发展，通过科学观察和实验来论证科学理论的内容变得愈来愈困难的情况下，科学美就在其中发挥重要作用。对科学美的深入探索和研究，无疑将使人类在启迪真知、提升人生境界等诸多方面获益匪浅。科学家在科学创造过程中应自觉或不自觉遵循审美的原则，按照自然界存在的美的规律来建构、评价科学理论。

[1]中国大百科全书:哲学卷[M].北京:中国大百科全书出版社, 1987:406.

[2]哲学大辞典:美学卷[M].上海:上海辞书出版社,1991:547.

[3]彭加勒.科学的价值[M].李醒民译.上海:光明日报出版社, 1988:383.

[4]李果仁.科学美研究简述[J].长沙水电师院学报,1992(3).

[5]恩格斯.自然辩证法[M].北京:人民出版社,1971:200.

[6]赵敦华.西方哲学简史[M].北京:北京大学出版社,2001:157,187.

[7]北京大学哲学系美学教研室.西方美学家论美和美感[M].北京:商务印书馆,1980:79.

[8]徐纪敏.科学美学思想史[M].长沙:湖南人民出版社,1987:383.

[9]爱因斯坦文集:第3卷[M].许良英,等译.北京:商务印书馆,1979:373.

[10]汤川秀树.创造力与直觉：一个物理学家对于东西方的考察[M].上海:复旦大学出版社,1987:81.

B832

A

1673-1999（2010）14-0025-03

丁兰华（1981-），女，江苏泰州人，硕士，无锡科技职业学院（江苏无锡214028）基础部讲师，研究方向为科学技术与社会。

2010-04-12