《物理学之美》：科学家也常常是艺术家

《物理学之美》：科学家也常常是艺术家

科学与艺术其实是相通的，但遗憾的是当今中国大部分科学与艺术教育仍是单行线。因此，从情感、直觉、审美的角度来认识科学，激发青少年的科学热情，具有独特而重要的意义。

科学与艺术不是两条单行线

科学与艺术彼此遥望或期待，却难以相知相交。其实，在很多层面上，它们原本就是相亲相爱的一家人。

许多卓有成就的科学家和艺术家都相信儿童的想象力和创造力往往超出成人的预知。牛顿说过：“我不知道世人怎么看我，但我却总觉得自己是在海边玩耍的一个孩子，时不时捡起一枚比别人更光滑的卵石，或者更美丽的贝壳，并为此感到欢快愉悦。”霍金在回答“科学如何受大众欢迎”时说：“必须引发人们的好奇心与惊异感，就如同我们还是孩子一样。”不仅科学家如此，诗人纪伯伦认为：“孩子的灵魂栖息在明日之屋，那是大人梦中也无法造访之境。”画家毕加索也曾说过：“我愿意花一辈子的时间，向小孩学习怎么画画。”

科学与艺术具有相似的审美和灵感，如同海森伯所言：“在精密科学中，丝毫不亚于艺术，美是启发和明晰的重要源泉。”爱因斯坦也说过：“在技艺达到一个出神入化的地步后，科学和艺术就可以很好地在美学、形象和形式方面结合在一起。伟大的科学家也常常是伟大的艺术家。”比如，波耳兹曼的音乐造诣极高，他弹钢琴可以使人如痴如醉，他同时又是一位不错的诗人，其著作《力学原理》的开篇就是一首诗。无独有偶，在诗歌领域独树一帜的还有麦克斯韦、薛定谔等一大批著名的科学家。又比如，普朗克不但是一位杰出的物理学家，而且也是一位钢琴和管风琴演奏高手，爱因斯坦偶尔会来为他伴奏小提琴。至于爱因斯坦的音乐天赋更是为大众所熟知。如果再加上哈恩的伴唱，这三人则可以组成一支水平很高的科学家演奏乐队。爱因斯坦的儿子汉斯说：“与其说我的父亲是物理学家，不如说他是一位艺术家。”费曼则以敲击手鼓闻名，他还痴迷于一种木琴，每到晚上就敲个不停，这使他的同行大为惊奇，说他像个马戏团演员。而有的人则因其在艺术领域的名气掩盖了他科学贡献，比如歌德，很少有人知道他曾在植物学、矿物学等领域取得了有进展的研究。

科学家也是艺术家

一些在科学领域取得过突破性贡献的科学巨匠们，都显示出在诗歌、音乐、文学等艺术方面的特殊才能。

北大出版社出版的“科学素养文库·科学之美丛书”之《物理学之美》中，我们也许可以找到答案。不同思维方式的结合，对于科学研究有极其重要的意义，科学的真正主题是世界之美，而审美判断是可以建立在共同的基础上的。正是这些艺术方面的品格，决定了他们在科学研究中独特的鉴赏力。爱因斯坦也坦言：“整个科学不过是日常思维的一种提炼，正因

为如此，物理学家的批判性思考就不可能只限于检查他自己特殊领域里的概念……物理给我知识，艺术给我想象力。知识是有限的，而艺术开拓的想象力是无限的。”

回溯浩淼的物理学思想史，许多具有典型意义理论发现的过程，都涉及物理学大师如何在他们的研究中感受到模糊的美感，又如何克服重重困难，建立起审美判断，指导他们的研究，最后获得成功。但也不能无限夸大每一个审美判断的功能，事实上每一个物理学大师在利用自己的审美建立理论的时候，都无一例外地尝到过失败的痛苦。审美判断本身有一定的主观成分，它的建立与物理学大师的人生经历、性格特质等都有很大的关系。比如，当牛顿的美学标准与实验结果发生矛盾时，他会沮丧、失望，并陷入迷茫之中。

科学需要美的灵感

科学工作不只需要实验与运算，也需要审美直觉。这种能力帮助很多大师走向成功。

20世纪以前，物理学家常常是根据实验或者现象，找到一个方程，再不断地经由实验证明这个方程的正确与否。现代物理学则有很大的不同，物理学家常常先扩大理论结构，并从中得到一个方程，再用实验证明这个方程是正确的。整个过程需要更多的数学知识和审美直觉，这种方法应该是指导科学研究的重要原则。1956年，狄拉克在莫斯科大学访问时题词：“物理学定律必须具有数学美”。1974年他在哈佛大学演讲时又说：“学物理的人用不着对物理方程的意义操心，只要关心物理方程的美就够了。”

可见，从情感、直觉、审美的角度来认识科学，对激发青少年的科学热情具有独特而重要的意义。“科学素养文库·科学之美丛书”作为我国第一套以传播科学情趣、培养科学鉴赏能力、培育科学志向为使命的全彩图文科学普及读物，其目标就是引导青少年认识到科学之美，得到智慧的启迪，继而投身科学事业。