论科学与艺术的关系

论科学与艺术的关系

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让柏拉图与你为友,让亚里士多德与你为友,更重要的是让科学与你为友。这是哈佛大学校训,这里我想补充一点,不仅让科学与你为友,你还要学会驾驭艺术的手段。

自古以来，科学与艺术便有着千丝万缕的联系，随着人类认知能力的不断提升，两者之间的区别日渐模糊，开始朝着统一的方向趋化。就拿最近几年流行的

lg诺贝尔奖(1)来说吧，即可称之为科学，又可冠以艺术头衔，其中绽放的奇思妙想无不同时闪现着科学与艺术交融的花火。说到这，我想具体谈谈对科学与艺术关系的理解。

首先不得不谈谈自然科学中有时候为了简化问题而进行的抽象思维。众所周知，自然科学崇尚准确定量，此乃传统治学之道。比方说物理学中质点这个理想模型便是抓住事物本质后进行的高度概括。又如f(z)=z*z+C(2)(复数方程——复数

空间)，给C赋值，将此数迭代入f(c)内，可绘出千百种图形，这其实是对大自然的复杂性的模拟，可谓一个变幻莫测的大花园。最好的例子便是曼德尔布罗特集(3)合，堪称一个包罗万象的宇宙。面包师变换(数学领域)，比如越王剑(4)，像折纸一样层层相间，铁反复折拉，使之颗粒均匀，便形成了纳米材料，这在当时相当先进，其中折叠与拉伸缺一不可。遍历过程(物理领域)，可以设想在路灯周围绕着路灯转，随着时间的推移，容易踏遍所有的空间。

这些概念无不闪现出自然科学对现实世界高度概括的本领。

其实这种简化思想又何尝仅仅体现在自然科学中，其实艺术领域也经常闪现简化的光芒。譬如齐白石画虾，随着其艺术造诣的不断深厚，虾腿数目不断减少，但其意境愈发凝练，堪称艺术化简的最高境界。这种手法在绘画领域被广为运用，中

国绘画都讲究笔不到意到，此乃留白的艺术手法，这其实是想象思维。又如一抹云烟，既有规律，有不拘泥于规律，江南水乡分形的体现。徐悲鸿的奔马，马下无物这也是艺术上的留白手法，即计白当黑。九方皋相马体现了中国人的思维，其实就是文化的省略——提纲挈领，直面本质。宋代画家范宽评之:意足何须颜色似，前身相马九方皋。

其次，由于世界本质是混沌的，而最先发觉这一真理的其实不是科学，而是艺术。早在几千年前，老子便提出“道生一，一生二，二生三，三生万物。”这与现代科学研究结果“三产生混沌”相吻合;另外《庄子?应帝王》:“南海之地为鯈(倏)，北海之帝为忽，中央之地为混沌。鯈与忽时相与遇于混沌之地，浑沌待之甚善。鯈与忽谋取报混沌之德，曰:‘人皆有七窍，以视听食息，此独无有，尝试凿之。’日凿一窍，七日而混沌死。”第一次提到“混沌”这一词。当然不排除偶然因素，但是我们不得不佩服古人的远见卓识。

随着科学的不断发展，人们逐渐发现从前艺术家们貌似疯狂的语言就在科学中找到了依据。首先是震惊全球的蝴蝶效应(5)，其为自组织形成的有序结构，使得平日里司空见惯的事务力量陡增，组织起来的物质会产生强大的作用力。另外便是克劳斯公式的提出，开启了广义熵(6)的新纪元。任何物质的混沌程度不断增大，有序运动能量(品质高，做功转化能力强，可利用价值高)不断朝无序运动能量(品质低，做功转化能力低，可利用价值低)，这类耗散结构根据热力学第二定律不断朝则所谓热寂发展，使得且正方向转化率为100%，反过来则远远小于100%。拿人体秩序问题做例子，人不断摄取低熵物质，排出高熵废物，维持自身系统的低熵状态。正常食物为低熵物质，腐烂则为高熵，所以不可食用。正如脏衣服永远无法回到原本的样子，时间无法倒转(据相对论观点，但已有超光速状态下时间倒流之说)，熵增不可逆。生理学上“反混沌”理论，即所谓的“动态病”。正常的心率与脑神经波是混沌的，若规则则有病，此乃确定性系统内随机性的表现，而动态病

则是以异常时间组织结构为特征的疾病。且看古人对时间的见解:君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回(动力学原因);君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪(热力学原因)，可见一斑。这些无不体现了科学对生活的指导意义。

再次，非线性科学随着混沌问题的诞生而逐步发展。在线性科学中，科学与艺术有时可以分离，在非线性科学中，科学与艺术总是相互纠。而且随着科学与艺术不断发展，关联度不断增加，正如如登山，高度上升，景色融合度亦随之上升。

科学领域有牛顿法解方程的混沌情况，三次以上的牛顿方程为非线性，其被广泛应用于分形领域。正如草木要有枝杈，非对称的，才有美感，科学领域从理论上揭示了这种由简到繁的过程。艺术与科学的融合势在必行。记得一本杂志上刊登过一张相对论的图，

反映的是人的脸部分出现于后脑勺，简明扼要地体现出速度趋向于光速时，物体无限薄的效果，可谓一针见血。

复杂事物的起因有可能很简单，比方说下面这个公式:北京公主坟+琼瑶=还珠格格，看上去也许很荒谬，但事实就是如此。非线性理论将某个事物无限扩大，使指上升为一个庞大的艺术体系，这边是艺术领域的非线性。

另外科学也有必然性逐渐演变为偶然与必然的综合:没有绝对真理，只有相对的真理。郑渊洁在《智齿》中说过:“随着人类文明的不断进步，会有越来越多的真理被扔到谬误的垃圾箱中。”就是这个理。而艺术则多种可能性的一种选择，具有很大的主观能动性。

最后再谈谈中西方文化的差异。中国人讲究想象，缺陷美等。比方说中国

锦瑟》朦胧的诗意堪称千古绝古代思想龙生九子不成龙便体现了变异性。李商隐的《嫦娥》《

唱。“去年今日此门中，人面桃花相映红”(崔护《题都城南庄》)——时间的对称性被打破，体现了不可逆与对称的破缺，即对称性破缺。“年年岁岁花相似，

岁岁年年人不同”(刘希夷《代悲白头翁》)与张若虚的《春江花月夜》“春江潮水连海平…共潮生……滟滟随波千万里…无月明……人生代代无穷已…望相似等，描绘了花开花落，春去春来，月生月沉的对称性破缺、周期性的破坏,既有周期性，也有周期性的破坏,堪称一绝。

西方人崇尚科学、真实，经常将黄金分割等科学理论应用于艺术中。比如蒙娜丽莎(古典画)——画有厚度感，找某个位置用一只眼睛看，有纵深感，可及无穷远。作者达芬奇将几何光学用于艺术，任何小细节都靠计算而出，并灵活运用小孔成像原理(照相机原理)。保罗?杰森?布拉克(7)(抽象主义)被称为美国的特征，其绘画特点大幅、无限，非线性，混沌，随机性，不确定性，皆为分形的体现。其作品有很大的自发性，寓无限于有形之中。其教育注重人才多元化，讲求自主自由，因材施教，能够最大限度地发掘人的潜能，确实比我国有不少优势。

治学水平与民间文化的掌握程度有关系，越是高级思维，越得使用汉语进行思维，这便需要我们具有一定的汉语思维能力，所以我们应该在认清科学与艺术的关系前提下不断提高自身的综合素质，这样才能不断创造更多精彩。

【注释】

,1，lg诺贝尔奖,又称作搞笑诺贝尔奖。由哈佛大学和剑桥大学幽默科学杂志《不可思议研究年报》共同设立的。评奖要求是“不寻常、幽默、有想像

力”。 ,2，f,z，=z*z+C,这里指分形领域的方程。

分形是一种粗糙的或破碎的几何图形,它的组成部分可以被无限细分,而且它的局部的形状一般与整体相似。分形一般是自相似的和标度不变的。

有许多数学结构是分形,例如,谢尔宾斯基三角形、科切雪花、皮亚诺曲线、曼德勃罗集、洛仑兹吸引子等。分形同样可以描述许多真实世界的对象,如云彩、山脉、湍流和海岸线等,当然它们不是单纯的分形形状。曼德勃罗曾给出了一个分形的数学定义,一个几何对象,它的豪斯道夫维数严格大于其拓扑维数。这不仅有些抽