自然科学的美篇1
在中学地理教学中，作为一门研究地球表层自然和人文要素的相互关系学科，由于研究对象特性，所以在日常教学中更多的是研究审美对象，学习地理知识的同时可以获得更加深刻的审美体验，有助于培养学生的审美情感和审美素养。就地理学科中的自然美与科学美因素来看，自然美更多的是指地理教学中的地理事物和地理现象，具有丰富多彩的自然景观，带给学生不一样的美感，而科学美则更多的是反映自然界的和谐。传统的中学地理教学中，对于美学教育资源的重视程度不高，利用效率不高，在素质教育改革不断深化背景下需要进一步完善。
一、地理学科中的自然美教育因素和培养措施
地理教学中，由于地理事物和现象的外形、结构和色彩处于不断变化状态，通过奇特、对称以及节律等自然有序组合，形成了十分多样化的自然景观，是地理教学中非常重要的审美教育资源，可以带给学生深刻的审美体验，提升学生的审美素养。在实际教学活动中，应该尽可能选择直观的手段帮助学生去了解地理知识，切实挖掘地理事物潜在的内涵，培养学生的审美能力。诸如，地理教学中，不同自然景观可以带给学生不同的审美体验，泰山的雄伟，衡山的秀逸，黄河的壮阔等，这些自然景观均是地理教学中重要的审美教育资源。针对此类教育资源的整合，应该尽可能选择直观手段来帮助学生去了解地理知识，通过显形的手段加深学生的审美体验和理解，在形象思维基础上进一步形成抽象思维，深入探究地理现象形成发展规律，对于学生后续审美能力培养打下坚实的基础和保障。
对于显形教学手段来看，主要表现在以下两个方面：其一，加强野外观察和实践，揭示事物美感。在中学地理教学中，野外观察作为地理学习的一种特殊方法，同时也是学生审美结构完善的主要动力。在野外观察中，教师应该充分发挥自身引导作用，注重激发学生的想象能力，深入品味其中存在的美感元素，获得更加深刻的审美体验，提升审美教学成效。这样可以帮助学生了解和感受自然美，获得丰富的情感w验。其二，运用多媒体技术，丰富事物外在美。在地理教学中，由于学科特性，野外观察存在一定的局限性，在探究地理事物本质内涵前，需要充分了解地理事物的美感因素，运用图片、电视和网络等手段来帮助学生去感受学科中的美。需要注意的是，在地理教学中，教师应该有针对性培养学生对自然美的敏感性，能够积极参与其中享受美，满足当代教育要求。
二、地理学科中的科学美教育因素
科学美主要是在自然美基础上形成的一种能够领会的和谐，本质是反映自然界的和谐，揭示自然界的自然环境、人类和自然环节和谐发展的规律、特征，深入挖掘其中蕴含的科学审美教育价值。诸如，在探究全球自然带地带性分布规律中，可以深入分析海洋表面盐度变化规律，并将其展现在学生面前，帮助学生了解人类是如何运用水循环和水平衡规律来调节水时空分布。从中所了解到的自然秩序和自然规律，促使学生可以深入感受空间结构的和谐美，对于学生的审美素养培养具有十分重要的作用。
这种显性化教学中，可以利用地图来展示空间内容，将空间结构和谐美展现在学生面前。由于地图是由线条、色彩和图例十分形象、生动的表达方式，揭示地理事物和现象的一种特定形式，可以呈现出更加缤纷复杂的空间，构建一个秩序和谐的空间环境。在这样的环境中，学生可以更加深刻的感受地图的整体布局和谐美，将其作为地理信息掌握的载体，并作为美学欣赏内容，深入感受其中的科学没内涵，提升学生地理学习兴趣和情感体验，潜移默化中养成良好的审美素养。
三、结语
自然科学的美篇2
关键词科学美和谐美感科学鉴赏力
将美的难以数计的表现形态类分为自然美、社会美和艺术美,似乎已成定论。这种分类忽视了异态纷呈的科学美。在美学教科书中,科学美要么被置于视野之外不予理睬,要么被囊括在社会美中一笔带过。实际上科学美跟自然美、社会美和艺术美一样,是一种相对独立的审美形态。忽视科学美及对科学美的研究,不能不说是整个美学研究的一大缺憾。
一
科学美是否存在,可能会有人产生疑问。正象在是否存在艺术美的问题上艺术家最有发言权一样,在是否存在科学美的问题上科学家也最有发言权。很多着名科学家都在各自的科学实践活动中感受、体验和发现科学美的存在。古希腊欧几里德的《几何原本》被誉为“科学史上的艺术品”,少年时代的爱因斯坦和罗素都曾将它作为神奇的艺术品来阅读欣赏[1]。爱因斯坦曾称赞玻尔所提出的原子中的电子壳层模型及其定律是“思想领域中最高的音乐神韵”[2],曾惊叹迈克尔逊———莫雷实验“所使用方法的精湛”和“实验本身的优美”[3]。而爱因斯坦的相对论则被不少科学家誉为物理学中最美的一个理论,玻恩说它“象一个被人远远观赏的艺术作品”[4]。玻尔兹曼曾经把麦克斯韦关于气体动力学的论文当作神奇壮美的交响乐来欣赏[5]。对近现代科学创造史稍作考察便可以发现科学美的存在。尽管科学家们对科学美的阐述大多是零散的、即兴的、缺乏系统的,但他们对科学美的肯定则是不容怀疑的。
如果说科学家体验到的主要是科学创造本身的美和科学理论蕴涵的美,那么不专门从事科学活动的人,在日常生活中更多地是感受到物化形态的科学设施和科学产品的美,譬如化学实验室赏心悦目的各种器具,现代天文台令人神怡的观测仪器,火箭发射场气势宏大的动力装置等等。我们在观赏这些试验器具、观测仪器、发射装置时,会产生类似欣赏音乐、绘画和其它艺术品时所体验到的那种愉悦感和美感。只要不采取虚无主义态度,一个对科学(包括理论形态和物化形态)稍有涉猎和接触的正常人,大概都不会否认科学美的存在和对科学美有过的美感体验。
尽管科学美的存在不容置疑,但美学家们和美学教科书的编着者们却对科学美视而不见、避而不谈。极少数美学论着即使谈到科学美,也是象蜻蜓点水一带而过。一方面,现代生活已使科学美逐渐分化出来,成为跟自然美、社会美和艺术美平分秋色的相对独立的第四审美形态;另一方面,科学美明显地被美学家们忽视和冷落了,尤其一些现代西方美学家和艺术家,他们在揭露和抨击现代物质文明所带来的社会弊病时,也将科学进步连同科学美作为牺牲品搭了进去。造成上述这种审美事实和审美理论“背反”与冲突局面的原因是极为复杂的,但归纳起来主要有以下两方面。
首先,传统美学理论局限了人们审美认识的视野和美学的思维空间。从古希腊美学到德国古典美学,有一个很重要的传统,那就是对艺术研究的极端重视,把美学研究的主要对象界定为艺术。在亚理斯多德那里,“诗学”便是美学的代名词。亚理斯多德以后的不少美学家认为美学就是艺术哲学,它的研究对象就是艺术。黑格尔就公开声称真正的美只存在于艺术中,因此,“我们对这门科学的正当名称却是‘艺术哲学’,或则更确切一点,‘美的艺术的哲学’。”[6]就连提出了:“美是生活”这一着名论断的车尔尼雪夫斯基,在美学对象问题上也未能挣脱西方传统美学的窠臼,他说:“美学到底是什么呢?可不就是一般艺术,特别是诗的原则的体系吗?”[7]就整个西方古典美学来看,重视艺术美的研究是它的优良传统,然而这一传统的确立却是以牺牲对现实美的研究为代价的。19世纪以前,就总体而言,由于科学技术活动尚未完全从社会生产活动中分离出来,科学美作为一个相对独立的审美形态也尚未完全从社会美中分化出来。西方古典美学对现实美尤其是对社会美的忽视,本身就意味对科学美的忽视。传统审美理论严重地阻碍了美学思维空间向科学领域拓展,因此美学家们死死抱住这种观点不放:艺术创造审美价值,而科学则创造使用价值,科学与美无缘。
其次,经院式的研究方法也严重阻碍了人们对丰富多采、异态纷呈的科学美现象进行研究归纳。美学研究者们只重视已有定评的美学经典论着,而忽视近现代科学家们“猜想录”式的谈美片论,更无意对人们的科学审美活动进行深入探讨,因此,也就很难从纷繁复杂的审美现象中抽象出“科学美”这一范畴来。从西方古典美学家那里,是很难找到科学美是相对独立的美的形态这一现成结论的。例如,哈奇生将美分为“绝对的”和“相对的”两种;狄德罗认为不存在绝对的美,只有这样两种美:“实在的美”和“相对的美”;康德则认为美不存在于事物的实在,而只有“自由美”与“依存美”之分[8]。黑格尔在认为“美是理念的感性显现”的前提下承认自然美与艺术美的存在;车尔尼雪夫斯基在批判黑格尔唯心主义的基础上肯定了(社会美)生活美的客观存在[9]。把科学美作为相对独立的美的形态,在美学经典中是找不着“出处”的。然而,对科学美及科学美感的论述却常散见于现代科学家、科学史家和哲学家们的论着。相对论的创立者爱因斯坦、英国科学史家w.C.丹皮尔、英国科学哲学家卡尔·波普尔都有过这方面的论述。但对美学的经院式的研究方法阻碍人们将思维触觉伸向跟科学有关的理论领域。
二
科学美作为相对独立的审美形态,如果从形态学角度作静态考察,可分为科学理论美(包括科学公式美)和科学产品美;如果从创造学角度作动态考察,又可分为科学理论创造之美和科学实验之美。科学美不仅体现于科学研究成果,而且显现在科学创造过程。
关于科学美的本质特征,笔者曾在有关文章中简述过[10]。这里稍加展开论述。
科学美是来源于自然美并能为我们理智所领会的一种和谐。科学美的实质在于反映自然界的和谐。
科学的对象首先是自然世界。科学的目的在于揭示自然的奥秘,见出自然的真貌,反映自然的规律。自然界在外观上纷繁复杂,似乎杂乱无章,但在实质上和谐统一,具有规律可寻。形式的多样性与本质的统一性,外在的复杂性和内在的单纯性,构成了自然界的基本特点。换言之,自然是统一的、单纯的,即和谐的。宇观世界如此,微观世界亦然。科学研究就是要力图把握自然的统一与和谐。一种科学理论成果,如果揭示了自然界的规律,反映了自然界的和谐,它就不仅是“真”的,而且是“美”的。科学的最高境界便是这种真与美的统一。科学史上,欧几里德的几何学,爱因斯坦的相对论,普朗克的量子论等等被人们称为“科学的艺术品”,看来决不是没有道理的。
科学美是理智所领会的一种和谐。这一点很重要,它揭示了科学美的独特性。科学美决不是“自在之物”,它是科学家的理智对大自然的感知、领悟和发现。科学美所显现的固然是大自然的和谐之美,但它不是外在的、表层的、纯感官即可享有的美,而是内在的、深奥的、凭理智方可领会的美。对这一问题,着名法国科学家彭家勒作过精辟而深刻的论述。在彭家勒看来,科学家并非因为自然界有用才进行研究,而是因为自然界美才进行研究。他说:“如果自然不美没有了解的价值,人生也就失去了存在的价值。当然,我这里并不是说那种触动感官的美,那种属性美与外表美。虽然,我决非轻视这种美,但这种美和科学毫无联系。我所指的是一种内在(深奥的)的美,它来自各部分的和谐秩序,并能为纯粹的理智所领会。可以说,正是这种内在美给了满足我们感官的五彩缤纷美景的躯体、骨架,没有这一支持,这种易逝如梦的美景是不完善的,因为它们是动摇不定的,甚至是难以捉摸的。相反,理智美是自我完善的。”[11]彭家勒认为科学美源于自然美,美的科学大厦建筑于美的自然界基础上,但这种美不是直接打动感官的自然景色(外在之美),而是打动理智的自然和谐(内在之美)。
科学美的实质在于反映自然界的和谐。这一点也很重要,它揭示了科学美的客观性。由于科学活动是以理性为主导的创造性活动,是主体能动性、自由性的集中表现,因此科学与科学美的客观性也就往往被人们所忽视。一些唯心主义者总是把科学与科学美看作脱离自然与自然界的“人类理性的自然创造”,而那些具有唯物主义倾向的科学家总是强调自然对科学的优先地位。非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基说:“人们不依赖世界的事物而试图从理性本身去引出数学的一切原理,对数学是没有用处的,而往往也不会被数学所证实。”[12]在罗巴切夫斯基看来,数学的概念、符号、公式并不象某些唯心主义者所断言的那样,是“人类理性的自由创造”,而是对客观现实的一种特殊的反映形式。科学(科学实验、理论、公式)之所以美,首先在于它能够把握客观实在,反映自然界的内在和谐。爱因斯坦曾指出:要是不相信我们的理论构造能够掌握实在,要是不相信我们世界的内在和谐,那就不可能有科学。如果忽视或否认了自然对科学的客观优先地位,那么就必然会忽视或否认科学与科学美的客观性,最终陷入唯心论泥潭难以自拔。我们认为,是自然的和谐与统一决定了科学理论的和谐与统一,是大自然的和谐之美决定了科学理论的和谐之美。
自然科学的美篇3
关键词科学美和谐美感科学鉴赏力
将美的难以数计的表现形态类分为自然美、社会美和艺术美,似乎已成定论。这种分类忽视了异态纷呈的科学美。在美学教科书中,科学美要么被置于视野之外不予理睬,要么被囊括在社会美中一笔带过。实际上科学美跟自然美、社会美和艺术美一样,是一种相对独立的审美形态。忽视科学美及对科学美的研究,不能不说是整个美学研究的一大缺憾。
一
科学美是否存在,可能会有人产生疑问。正象在是否存在艺术美的问题上艺术家最有发言权一样,在是否存在科学美的问题上科学家也最有发言权。很多著名科学家都在各自的科学实践活动中感受、体验和发现科学美的存在。古希腊欧几里德的《几何原本》被誉为“科学史上的艺术品”,少年时代的爱因斯坦和罗素都曾将它作为神奇的艺术品来阅读欣赏[1]。爱因斯坦曾称赞玻尔所提出的原子中的电子壳层模型及其定律是“思想领域中最高的音乐神韵”[2],曾惊叹迈克尔逊———莫雷实验“所使用方法的精湛”和“实验本身的优美”[3]。而爱因斯坦的相对论则被不少科学家誉为物理学中最美的一个理论,玻恩说它“象一个被人远远观赏的艺术作品”[4]。玻尔兹曼曾经把麦克斯韦关于气体动力学的论文当作神奇壮美的交响乐来欣赏[5]。对近现代科学创造史稍作考察便可以发现科学美的存在。尽管科学家们对科学美的阐述大多是零散的、即兴的、缺乏系统的,但他们对科学美的肯定则是不容怀疑的。
如果说科学家体验到的主要是科学创造本身的美和科学理论蕴涵的美,那么不专门从事科学活动的人,在日常生活中更多地是感受到物化形态的科学设施和科学产品的美,譬如化学实验室赏心悦目的各种器具,现代天文台令人神怡的观测仪器,火箭发射场气势宏大的动力装置等等。我们在观赏这些试验器具、观测仪器、发射装置时,会产生类似欣赏音乐、绘画和其它艺术品时所体验到的那种愉悦感和美感。只要不采取虚无主义态度,一个对科学(包括理论形态和物化形态)稍有涉猎和接触的正常人,大概都不会否认科学美的存在和对科学美有过的美感体验。
尽管科学美的存在不容置疑,但美学家们和美学教科书的编著者们却对科学美视而不见、避而不谈。极少数美学论著即使谈到科学美,也是象蜻蜓点水一带而过。一方面,现代生活已使科学美逐渐分化出来,成为跟自然美、社会美和艺术美平分秋色的相对独立的第四审美形态;另一方面,科学美明显地被美学家们忽视和冷落了,尤其一些现代西方美学家和艺术家,他们在揭露和抨击现代物质文明所带来的社会弊病时,也将科学进步连同科学美作为牺牲品搭了进去。造成上述这种审美事实和审美理论“背反”与冲突局面的原因是极为复杂的,但归纳起来主要有以下两方面。
首先,传统美学理论局限了人们审美认识的视野和美学的思维空间。从古希腊美学到德国古典美学,有一个很重要的传统,那就是对艺术研究的极端重视,把美学研究的主要对象界定为艺术。在亚理斯多德那里,“诗学”便是美学的代名词。亚理斯多德以后的不少美学家认为美学就是艺术哲学,它的研究对象就是艺术。黑格尔就公开声称真正的美只存在于艺术中,因此,“我们对这门科学的正当名称却是‘艺术哲学’,或则更确切一点,‘美的艺术的哲学’。”[6]就连提出了:“美是生活”这一著名论断的车尔尼雪夫斯基,在美学对象问题上也未能挣脱西方传统美学的窠臼,他说:“美学到底是什么呢?可不就是一般艺术,特别是诗的原则的体系吗?”[7]就整个西方古典美学来看,重视艺术美的研究是它的优良传统,然而这一传统的确立却是以牺牲对现实美的研究为代价的。19世纪以前,就总体而言,由于科学技术活动尚未完全从社会生产活动中分离出来,科学美作为一个相对独立的审美形态也尚未完全从社会美中分化出来。西方古典美学对现实美尤其是对社会美的忽视,本身就意味对科学美的忽视。传统审美理论严重地阻碍了美学思维空间向科学领域拓展,因此美学家们死死抱住这种观点不放:艺术创造审美价值,而科学则创造使用价值,科学与美无缘。
其次,经院式的研究方法也严重阻碍了人们对丰富多采、异态纷呈的科学美现象进行研究归纳。美学研究者们只重视已有定评的美学经典论著,而忽视近现代科学家们“猜想录”式的谈美片论,更无意对人们的科学审美活动进行深入探讨,因此,也就很难从纷繁复杂的审美现象中抽象出“科学美”这一范畴来。从西方古典美学家那里,是很难找到科学美是相对独立的美的形态这一现成结论的。例如,哈奇生将美分为“绝对的”和“相对的”两种;狄德罗认为不存在绝对的美,只有这样两种美:“实在的美”和“相对的美”;康德则认为美不存在于事物的实在,而只有“自由美”与“依存美”之分[8]。黑格尔在认为“美是理念的感性显现”的前提下承认自然美与艺术美的存在;车尔尼雪夫斯基在批判黑格尔唯心主义的基础上肯定了(社会美)生活美的客观存在[9]。把科学美作为相对独立的美的形态,在美学经典中是找不着“出处”的。然而,对科学美及科学美感的论述却常散见于现代科学家、科学史家和哲学家们的论著。相对论的创立者爱因斯坦、英国科学史家w.C.丹皮尔、英国科学哲学家卡尔·波普尔都有过这方面的论述。但对美学的经院式的研究方法阻碍人们将思维触觉伸向跟科学有关的理论领域。
二
科学美作为相对独立的审美形态,如果从形态学角度作静态考察,可分为科学理论美(包括科学公式美)和科学产品美;如果从创造学角度作动态考察,又可分为科学理论创造之美和科学实验之美。科学美不仅体现于科学研究成果,而且显现在科学创造过程。
关于科学美的本质特征,笔者曾在有关文章中简述过[10]。这里稍加展开论述。
科学美是来源于自然美并能为我们理智所领会的一种和谐。科学美的实质在于反映自然界的和谐。
科学的对象首先是自然世界。科学的目的在于揭示自然的奥秘,见出自然的真貌,反映自然的规律。自然界在外观上纷繁复杂,似乎杂乱无章,但在实质上和谐统一,具有规律可寻。形式的多样性与本质的统一性,外在的复杂性和内在的单纯性,构成了自然界的基本特点。换言之,自然是统一的、单纯的,即和谐的。宇观世界如此,微观世界亦然。科学研究就是要力图把握自然的统一与和谐。一种科学理论成果,如果揭示了自然界的规律,反映了自然界的和谐,它就不仅是“真”的,而且是“美”的。科学的最高境界便是这种真与美的统一。科学史上,欧几里德的几何学,爱因斯坦的相对论,普朗克的量子论等等被人们称为“科学的艺术品”,看来决不是没有道理的。
科学美是理智所领会的一种和谐。这一点很重要,它揭示了科学美的独特性。科学美决不是“自在之物”,它是科学家的理智对大自然的感知、领悟和发现。科学美所显现的固然是大自然的和谐之美,但它不是外在的、表层的、纯感官即可享有的美,而是内在的、深奥的、凭理智方可领会的美。对这一问题,著名法国科学家彭家勒作过精辟而深刻的论述。在彭家勒看来,科学家并非因为自然界有用才进行研究,而是因为自然界美才进行研究。他说:“如果自然不美没有了解的价值,人生也就失去了存在的价值。当然,我这里并不是说那种触动感官的美,那种属性美与外表美。虽然,我决非轻视这种美,但这种美和科学毫无联系。我所指的是一种内在(深奥的)的美,它来自各部分的和谐秩序,并能为纯粹的理智所领会。可以说,正是这种内在美给了满足我们感官的五彩缤纷美景的躯体、骨架,没有这一支持,这种易逝如梦的美景是不完善的,因为它们是动摇不定的,甚至是难以捉摸的。相反,理智美是自我完善的。”[11]彭家勒认为科学美源于自然美,美的科学大厦建筑于美的自然界基础上,但这种美不是直接打动感官的自然景色(外在之美),而是打动理智的自然和谐(内在之美)。
科学美的实质在于反映自然界的和谐。这一点也很重要,它揭示了科学美的客观性。由于科学活动是以理性为主导的创造性活动,是主体能动性、自由性的集中表现,因此科学与科学美的客观性也就往往被人们所忽视。一些唯心主义者总是把科学与科学美看作脱离自然与自然界的“人类理性的自然创造”,而那些具有唯物主义倾向的科学家总是强调自然对科学的优先地位。非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基说:“人们不依赖世界的事物而试图从理性本身去引出数学的一切原理,对数学是没有用处的,而往往也不会被数学所证实。”[12]在罗巴切夫斯基看来,数学的概念、符号、公式并不象某些唯心主义者所断言的那样,是“人类理性的自由创造”,而是对客观现实的一种特殊的反映形式。科学(科学实验、理论、公式)之所以美,首先在于它能够把握客观实在,反映自然界的内在和谐。爱因斯坦曾指出:要是不相信我们的理论构造能够掌握实在,要是不相信我们世界的内在和谐,那就不可能有科学。如果忽视或否认了自然对科学的客观优先地位,那么就必然会忽视或否认科学与科学美的客观性,最终陷入唯心论泥潭难以自拔。我们认为,是自然的和谐与统一决定了科学理论的和谐与统一,是大自然的和谐之美决定了科学理论的和谐之美。
三
科学美与艺术美一样建筑于自然美的基础之上,是美的一种高级形式,是人类按照美的规律创造的成果。承认自然对科学的客观优先地位,并把科学美理解为对自然和谐的一种反映,这并非意味着否认科学美的审美本性。匈牙利著名哲学家和美学家卢卡奇,把人对客观实在反映形式划分为三种:日常反映、艺术反映和科学反映。他认为日常反映是一种较低级的、被动型的反映,而艺术反映和科学反映则是高级的、创造性的反映。这种看法是正确的。马克思说“人也是按照美的规律来塑造物体”。科学活动是一种精神性的创造活动。科学创造和艺术创造一样,都要遵循和服从美的规律,那种认为科学贵真贱美、重真轻美,甚至认为科学与美无缘的观点是站不住脚的。数千年来,人类创造性的科学活动不断地揭示出物质世界内在奥秘及其发展规律,为人类从必然王国走向自由王国开辟了愈来愈广阔的前途。因此科学创造本身就是一种美的创造。
科学美是美的一种高级形式,是人按照美的规律创造的结晶。它是在人类审美心理、审美意识达到较高的发展阶段,理论思维与审美意识交融、渗透的情况下产生的。科学美客观地存在于人类创造的科学发现和发明之中,它是人类在探索、发现自然规律的过程中所创造的成果或形式。
科学是发现,但又不仅仅是发现,它还是创造,是重构。科学要求真,但又不只求真,它还求美,求艺术性。仅就揭示自然奥秘、发现自然规律而言,它无疑是真的;而就其理论创造、思维方式而言,它无疑又是美的。一切伟大的科学杰作,不仅让人见出自然之真,而且使人觉出自然之美。
“美是真理的光辉”。而“探索者最初是借助于这种光辉,借助于它的照耀来认识真理的。”[13]科学的最高境界是真与美的统一。在科学史上,相当一部分科学家同时求真求美,甚至由美求真。物理学家韦尔曾经对人说:“我的工作总是力图把真和美统一起来,但当我必须在两者中挑选一个时,我总是选择美。”[14]数学家霍姆斯直接把数学比作艺术:“数学是创造性的艺术,因为数学家创造了新概念;数学是创造性的艺术,因为数学家象艺术家一样地生活,一样地工作,一样地思索;数学是创造性的艺术,因为数学家这样对待它。”[15]前苏联哲学家柯普宁这样评价数学家们的工作:“数学家导出方程式或公式,就如同看到雕塑、美丽的风景、听到优美的曲调等等一样而感到充分的快乐。”[15]可见,很多科学家是自觉依据审美价值尺度,按照美的规律从事科学研究和科学创造的。
科学即选择。“这种选择不可避免地由科学上的美感所支配。”我们知道,科学始于观察,基于实验,成于理论建树。仅就观察而言,科学家首先必须对观察什么做出选择,因为世界是无限的,各种事实无计其数且变化无穷,一个人绝不能毫无选择地观察这一切。那么科学家进行选择性观察的机缘又是什么呢?选择的对象必须是非常诱入、令人感兴趣的,而“指导选择的原则必定是非常好,令人很愉快”。(彭家勒语)不少科学家都谈到,科学创造过程中最初的、粗略的选择,往往是通过审美直觉来完成的。
科学追求“简化”。从科学的角度来看,一团乱麻似的客观事实或现象是不美的,科学不也满足于对世界混沌表象的描述,对各种经验现象的罗列。事实分解或约化得越简单、越清晰,人们越能从总体上、规律上把握自然,而那些能使人“从无序中见出有序”的科学理论毫无疑问被认为是美的(普里戈金语)。自然事物与现象总是纷繁复杂的,而其背后的规律与本质总是相对简单的。因此,在某种意义上,科学致力于追求“简单性”。“简单性”是科学家谱写科学理论“诗篇”的一条红线,它在科学家的心目中总是美的。当然,科学家们不仅仅追求“简化”,彭家勒毕生追求“简单与宏远”,爱因斯坦更加看重宇宙的“统一与和谐”,而扬振宁、李政道和吴健雄则致力于辩证地描绘“宇称守恒”的世界图景。
科学就是“美的组合”。科学家总是试图向人们提供对于世界及其各部分规律的正确认识,并把一幅幅赏心悦目的、和谐的世界图景贡献给人类。科学家在构思、描述世界图景时,不仅依赖于逻辑思维,而且借助于形象思维。贝弗里奇指出:“有相当部分的科学思想并无足够的可靠知识作为有效推理的根据,而且势必只能凭借鉴赏力的作用来作出判断。”[17]有的科学家把科学构思看作类似于艺术概括的典型组合,并认为“最有用的组合,也是最美的组合”。
科学是人的自由的体现,是人的本质的确证。马克思曾指出,自由自觉的创造性劳动体现了人的类本质。科学活动是人类实践活动的一种高级形式,人类的理性与智慧,直觉与想象,逻辑思维能力与审美意识水平都在科学活动中得到充分表现。而科学活动的物化成果,即科学的理论、公式、发明等,成为人的自由创造的积淀,或者说人的本质特点的确证。由于伟大科学成果体现了人类的自由本性,因此成为“科学的艺术品”,成为一种“艺术杰作”。
四
由于科学美建立于自然美之上,并体现了人的自由本质,所以它是自然性与社会性的统一。这里所谓社会性,是指人类的自由本性。科学作品是自然和谐图景的呈现,亦是人类自由境界的表现,它因此和艺术作品一样让人产生一种寻味无尽的审美感受。
美感是人对美的一种主观经验。美感过程是人对美的事物的一种感受、体悟、认识过程。无论艺术美感,还是科学美感,都是审美主体与审美对象相互作用而产生的主观感受。不过,科学美感有着不同于艺术美感的鲜明特点。这种特点主要有三:其一,在科学美感过程中,抽象思维处优势地位。而在艺术术美感过程中,则是形象思维占主导地位。抽象思维和形象思维并不截然分开,往往彼此渗透,相互补充。只不过,在科学观照中抽象思维处于优势,而在艺术观照中形象思维占主导。其二,科学与艺术都需要灵感,前者有灵感是科学直觉,而后者的灵感是艺术直觉。科学直觉与艺术直觉有联系也有区别。二者都根源于人的天性,但科学直觉更多地受到理智的浸染,而艺术直觉更多地受到情感的陶冶。其三、科学美感是理智获得自由的愉悦的体验,而艺术美感则是情感获得解放的愉悦体验。审美是心灵的一种解放,美感是一种自由的主观体验。科学美感所体验到的是理性的自由、智慧的幸福。席勒曾讲“思维啊,幸福!”可以被看作是对科学美感的最简洁的界说。
艺术家和美学家对艺术美感问题的论述可谓汗牛充栋,而对科学美感问题则很少涉猎。而科学家在建构自己的科学理论大厦或认同别人的科学研究成果时,对科学美感作过许多描述、阐发和界说。将它们加以整理和概括,可从中引申出如下观点:
(1)科学美感是理智观照自然,思维切近自然,而对自然界产生的一种亲近感或亲切感。
(2)科学美感是人们深入宇宙堂奥,发现自然之秘,而对大自然产生的一种惊讶感和神奇感。
(3)科学美感是人们凭借自己的精神力量,运用科学的方式方法,探索、认识和征服自然,悠然产生的一种人类崇高感和自我超越感。
(4)科学美感是我们从科学作品和谐统一的自然图景,而产生的那种无比愉悦和无限自由的心理体验。
(5)科学美感蕴籍着审美直觉和审美灵感,这种直觉和灵感往往成为科学对经验事实进行选择、观察、分析、判断和综合整理的一种价值尺度。
面对“科学的艺术品”,有的人会产生一种强烈的美感,而有的人却不能。这就涉及科学鉴赏力问题。科学鉴赏力是欣赏科学作品尤其纯科学理论所必需的审美力。它实际上是对于科学美的感受、理解、评判的一种本领。许多著名科学家都认为,就象存在着文学鉴赏力和艺术鉴赏力一样,也存在着一种科学鉴赏力。一个人如果缺乏科学鉴赏力,那就不可能领略到科学美的魅力。一个人的科学鉴赏力绝不是先天就有的,而是在长期的科学实践与科学鉴赏活动中逐渐形成和培养起来的。因此,长期从事科学研究的科学家比一般人具有更高的科学鉴赏力。法国数学家和天文学家拉普拉斯可从牛顿力学中“感受到数学完美性”;英国数学家和哲学家罗素可从欧几里德《几何原本》中“读出音乐般的美妙”;德国生物学家海克尔可从达尔文《物种起源》中“见出生物世界无与伦比的统一之美”;英国物理学家狄拉克从“数学形式的美”中发现了“物理世界的真”;而划时代的物理大师、相对论的创立者爱因斯坦从实验大师迈克尔逊那里感到了“实验本身的优美”。法国物理学爱德布罗认为广义相对论对万有引力现象的“这种解释的雅致和美丽是无可争辩的”[18];德国物理学家海森堡觉得爱因斯坦“有点象艺术领域中的达·芬奇或者贝多芬”[19];爱因斯坦相对论的积极宣传者和合作者,美国物理学家费尔德,深感“爱因斯坦的理论在优美、深邃和逻辑的合理性方面远远地超过了其他人”[20]。科学家们所以能够从科学作品中获得比平常人更多、更深入、更强烈的美感体验,是因为他们比平常人具有更高的科学鉴赏力和审美力。
科学鉴赏力是理性与非理性的统一,是理智与直觉的水融,是理解与体验的相互渗透。它包含对科学作品的内容的逻辑判断力和对其形式的直觉判断力。这种逻辑的与直觉的判断力,构成了科学鉴赏力的“内核”。科学判断力之于科学家,如同艺术判断力之于艺术家。玻尔兹曼在谈到麦克斯韦气体动力学方程的美学价值说:“既然一个音乐家能从头几个音节辨认出他的莫扎特、贝多芬和舒伯特,那么一个数学家也可以从头几页文章中辨识他的柯西、高斯、雅可比、赫尔姆霍兹或哥切霍夫。法国作者以他们极端的优雅的风度来表现自己,而英国人特别是麦克斯韦,是以他的引人注目的判断力来表现自己。”[21]
自然科学的美篇4
关键词 科学美 和谐 美感 科学鉴赏力
将美的难以数计的表现形态类分为自然美、社会美和艺术美，似乎已成定论。这种分类忽视了异态纷呈的科学美。在美学教科书中，科学美要么被置于视野之外不予理睬，要么被囊括在社会美中一笔带过。实际上科学美跟自然美、社会美和艺术美一样，是一种相对独立的审美形态。忽视科学美及对科学美的研究，不能不说是整个美学研究的一大缺憾。
一
科学美是否存在，可能会有人产生疑问。正象在是否存在艺术美的问题上艺术家最有发言权一样，在是否存在科学美的问题上科学家也最有发言权。很多著名科学家都在各自的科学实践活动中感受、体验和发现科学美的存在。古希腊欧几里德的《几何原本》被誉为“科学史上的艺术品”，少年时代的爱因斯坦和罗素都曾将它作为神奇的艺术品来阅读欣赏[1]。爱因斯坦曾称赞玻尔所提出的原子中的电子壳层模型及其定律是“思想领域中最高的音乐神韵”[2]，曾惊叹迈克尔逊———莫雷实验“所使用方法的精湛”和“实验本身的优美”[3]。而爱因斯坦的相对论则被不少科学家誉为物理学中最美的一个理论，玻恩说它“象一个被人远远观赏的艺术作品”[4]。玻尔兹曼曾经把麦克斯韦关于气体动力学的论文当作神奇壮美的交响乐来欣赏[5]。对近现代科学创造史稍作考察便可以发现科学美的存在。尽管科学家们对科学美的阐述大多是零散的、即兴的、缺乏系统的，但他们对科学美的肯定则是不容怀疑的。
如果说科学家体验到的主要是科学创造本身的美和科学理论蕴涵的美，那么不专门从事科学活动的人，在日常生活中更多地是感受到物化形态的科学设施和科学产品的美，譬如化学实验室赏心悦目的各种器具，现代天文台令人神怡的观测仪器，火箭发射场气势宏大的动力装置等等。我们在观赏这些试验器具、观测仪器、发射装置时，会产生类似欣赏音乐、绘画和其它艺术品时所体验到的那种愉悦感和美感。只要不采取虚无主义态度，一个对科学(包括理论形态和物化形态)稍有涉猎和接触的正常人，大概都不会否认科学美的存在和对科学美有过的美感体验。
尽管科学美的存在不容置疑，但美学家们和美学教科书的编著者们却对科学美视而不见、避而不谈。极少数美学论著即使谈到科学美，也是象蜻蜓点水一带而过。一方面，现代生活已使科学美逐渐分化出来，成为跟自然美、社会美和艺术美平分秋色的相对独立的第四审美形态;另一方面，科学美明显地被美学家们忽视和冷落了，尤其一些现代西方美学家和艺术家，他们在揭露和抨击现代物质文明所带来的社会弊病时，也将科学进步连同科学美作为牺牲品搭了进去。造成上述这种审美事实和审美理论“背反”与冲突局面的原因是极为复杂的，但归纳起来主要有以下两方面。
首先，传统美学理论局限了人们审美认识的视野和美学的思维空间。从古希腊美学到德国古典美学，有一个很重要的传统，那就是对艺术研究的极端重视，把美学研究的主要对象界定为艺术。在亚理斯多德那里，“诗学”便是美学的代名词。亚理斯多德以后的不少美学家认为美学就是艺术哲学，它的研究对象就是艺术。黑格尔就公开声称真正的美只存在于艺术中，因此，“我们对这门科学的正当名称却是‘艺术哲学’，或则更确切一点，‘美的艺术的哲学’。”[6]就连提出了:“美是生活”这一著名论断的车尔尼雪夫斯基，在美学对象问题上也未能挣脱西方传统美学的窠臼，他说:“美学到底是什么呢?可不就是一般艺术，特别是诗的原则的体系吗?”[7]就整个西方古典美学来看，重视艺术美的研究是它的优良传统，然而这一传统的确立却是以牺牲对现实美的研究为代价的。19世纪以前，就总体而言，由于科学技术活动尚未完全从社会生产活动中分离出来，科学美作为一个相对独立的审美形态也尚未完全从社会美中分化出来。西方古典美学对现实美尤其是对社会美的忽视，本身就意味对科学美的忽视。传统审美理论严重地阻碍了美学思维空间向科学领域拓展，因此美学家们死死抱住这种观点不放:艺术创造审美价值，而科学则创造使用价值，科学与美无缘。
其次，经院式的研究方法也严重阻碍了人们对丰富多采、异态纷呈的科学美现象进行研究归纳。美学研究者们只重视已有定评的美学经典论著，而忽视近现代科学家们“猜想录”式的谈美片论，更无意对人们的科学审美活动进行深入探讨，因此，也就很难从纷繁复杂的审美现象中抽象出“科学美”这一范畴来。从西方古典美学家那里，是很难找到科学美是相对独立的美的形态这一现成结论的。例如，哈奇生将美分为“绝对的”和“相对的”两种;狄德罗认为不存在绝对的美，只有这样两种美:“实在的美”和“相对的美”;康德则认为美不存在于事物的实在，而只有“自由美”与“依存美”之分[8]。黑格尔在认为“美是理念的感性显现”的前提下承认自然美与艺术美的存在;车尔尼雪夫斯基在批判黑格尔唯心主义的基础上肯定了(社会美)生活美的客观存在[9]。把科学美作为相对独立的美的形态，在美学经典中是找不着“出处”的。然而，对科学美及科学美感的论述却常散见于现代科学家、科学史家和哲学家们的论著。相对论的创立者爱因斯坦、英国科学史家w.C.丹皮尔、英国科学哲学家卡尔·波普尔都有过这方面的论述。但对美学的经院式的研究方法阻碍人们将思维触觉伸向跟科学有关的理论领域。
二
科学美作为相对独立的审美形态，如果从形态学角度作静态考察，可分为科学理论美(包括科学公式美)和科学产品美;如果从创造学角度作动态考察，又可分为科学理论创造之美和科学实验之美。科学美不仅体现于科学研究成果，而且显现在科学创造过程。
关于科学美的本质特征，笔者曾在有关文章中简述过[10]。这里稍加展开论述。
科学美是来源于自然美并能为我们理智所领会的一种和谐。科学美的实质在于反映自然界的和谐。
科学的对象首先是自然世界。科学的目的在于揭示自然的奥秘，见出自然的真貌，反映自然的规律。自然界在外观上纷繁复杂，似乎杂乱无章，但在实质上和谐统一，具有规律可寻。形式的多样性与本质的统一性，外在的复杂性和内在的单纯性，构成了自然界的基本特点。换言之，自然是统一的、单纯的，即和谐的。宇观世界如此，微观世界亦然。科学研究就是要力图把握自然的统一与和谐。一种科学理论成果，如果揭示了自然界的规律，反映了自然界的和谐，它就不仅是“真”的，而且是“美”的。科学的最高境界便是这种真与美的统一。科学史上，欧几里德的几何学，爱因斯坦的相对论，普朗克的量子论等等被人们称为“科学的艺术品”，看来决不是没有道理的。
科学美是理智所领会的一种和谐。这一点很重要，它揭示了科学美的独特性。科学美决不是“自在之物”，它是科学家的理智对大自然的感知、领悟和发现。科学美所显现的固然是大自然的和谐之美，但它不是外在的、表层的、纯感官即可享有的美，而是内在的、深奥的、凭理智方可领会的美。对这一问题，著名法国科学家彭家勒作过精辟而深刻的论述。在彭家勒看来，科学家并非因为自然界有用才进行研究，而是因为自然界美才进行研究。他说:“如果自然不美没有了解的价值，人生也就失去了存在的价值。当然，我这里并不是说那种触动感官的美，那种属性美与外表美。虽然，我决非轻视这种美，但这种美和科学毫无联系。我所指的是一种内在(深奥的)的美，它来自各部分的和谐秩序，并能为纯粹的理智所领会。可以说，正是这种内在美给了满足我们感官的五彩缤纷美景的躯体、骨架，没有这一支持，这种易逝如梦的美景是不完善的，因为它们是动摇不定的，甚至是难以捉摸的。相反，理智美是自我完善的。”[11]彭家勒认为科学美源于自然美，美的科学大厦建筑于美的自然界基础上，但这种美不是直接打动感官的自然景色(外在之美)，而是打动理智的自然和谐(内在之美)。
科学美的实质在于反映自然界的和谐。这一点也很重要，它揭示了科学美的客观性。由于科学活动是以理性为主导的创造性活动，是主体能动性、自由性的集中表现，因此科学与科学美的客观性也就往往被人们所忽视。一些唯心主义者总是把科学与科学美看作脱离自然与自然界的“人类理性的自然创造”，而那些具有唯物主义倾向的科学家总是强调自然对科学的优先地位。非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基说:“人们不依赖世界的事物而试图从理性本身去引出数学的一切原理，对数学是没有用处的，而往往也不会被数学所证实。”[12]在罗巴切夫斯基看来，数学的概念、符号、公式并不象某些唯心主义者所断言的那样，是“人类理性的自由创造”，而是对客观现实的一种特殊的反映形式。科学(科学实验、理论、公式)之所以美，首先在于它能够把握客观实在，反映自然界的内在和谐。爱因斯坦曾指出:要是不相信我们的理论构造能够掌握实在，要是不相信我们世界的内在和谐，那就不可能有科学。如果忽视或否认了自然对科学的客观优先地位，那么就必然会忽视或否认科学与科学美的客观性，最终陷入唯心论泥潭难以自拔。我们认为，是自然的和谐与统一决定了科学理论的和谐与统一，是大自然的和谐之美决定了科学理论的和谐之美。
三
科学美与艺术美一样建筑于自然美的基础之上，是美的一种高级形式，是人类按照美的规律创造的成果。承认自然对科学的客观优先地位，并把科学美理解为对自然和谐的一种反映，这并非意味着否认科学美的审美本性。匈牙利著名哲学家和美学家卢卡奇，把人对客观实在反映形式划分为三种:日常反映、艺术反映和科学反映。他认为日常反映是一种较低级的、被动型的反映，而艺术反映和科学反映则是高级的、创造性的反映。这种看法是正确的。马克思说“人也是按照美的规律来塑造物体”。科学活动是一种精神性的创造活动。科学创造和艺术创造一样，都要遵循和服从美的规律，那种认为科学贵真贱美、重真轻美，甚至认为科学与美无缘的观点是站不住脚的。数千年来，人类创造性的科学活动不断地揭示出物质世界内在奥秘及其发展规律，为人类从必然王国走向自由王国开辟了愈来愈广阔的前途。因此科学创造本身就是一种美的创造。
科学美是美的一种高级形式，是人按照美的规律创造的结晶。它是在人类审美心理、审美意识达到较高的发展阶段，理论思维与审美意识交融、渗透的情况下产生的。科学美客观地存在于人类创造的科学发现和发明之中，它是人类在探索、发现自然规律的过程中所创造的成果或形式。
科学是发现，但又不仅仅是发现，它还是创造，是重构。科学要求真，但又不只求真，它还求美，求艺术性。仅就揭示自然奥秘、发现自然规律而言，它无疑是真的;而就其理论创造、思维方式而言，它无疑又是美的。一切伟大的科学杰作，不仅让人见出自然之真，而且使人觉出自然之美。
“美是真理的光辉”。而“探索者最初是借助于这种光辉，借助于它的照耀来认识真理的。”[13]科学的最高境界是真与美的统一。在科学史上，相当一部分科学家同时求真求美，甚至由美求真。物理学家韦尔曾经对人说:“我的工作总是力图把真和美统一起来，但当我必须在两者中挑选一个时，我总是选择美。”[14]数学家霍姆斯直接把数学比作艺术:“数学是创造性的艺术，因为数学家创造了新概念;数学是创造性的艺术，因为数学家象艺术家一样地生活，一样地工作，一样地思索;数学是创造性的艺术，因为数学家这样对待它。”[15]前苏联哲学家柯普宁这样评价数学家们的工作:“数学家导出方程式或公式，就如同看到雕塑、美丽的风景、听到优美的曲调等等一样而感到充分的快乐。”[15]可见，很多科学家是自觉依据审美价值尺度，按照美的规律从事科学研究和科学创造的。
科学即选择。“这种选择不可避免地由科学上的美感所支配。”我们知道，科学始于观察，基于实验，成于理论建树。仅就观察而言，科学家首先必须对观察什么做出选择，因为世界是无限的，各种事实无计其数且变化无穷，一个人绝不能毫无选择地观察这一切。那么科学家进行选择性观察的机缘又是什么呢?选择的对象必须是非常诱入、令人感兴趣的，而“指导选择的原则必定是非常好，令人很愉快”。(彭家勒语)不少科学家都谈到，科学创造过程中最初的、粗略的选择，往往是通过审美直觉来完成的。
科学追求“简化”。从科学的角度来看，一团乱麻似的客观事实或现象是不美的，科学不也满足于对世界混沌表象的描述，对各种经验现象的罗列。事实分解或约化得越简单、越清晰，人们越能从总体上、规律上把握自然，而那些能使人“从无序中见出有序”的科学理论毫无疑问被认为是美的(普里戈金语)。自然事物与现象总是纷繁复杂的，而其背后的规律与本质总是相对简单的。因此，在某种意义上，科学致力于追求“简单性”。“简单性”是科学家谱写科学理论“诗篇”的一条红线，它在科学家的心目中总是美的。当然，科学家们不仅仅追求“简化”，彭家勒毕生追求“简单与宏远”，爱因斯坦更加看重宇宙的“统一与和谐”，而扬振宁、李政道和吴健雄则致力于辩证地描绘“宇称守恒”的世界图景。
科学就是“美的组合”。科学家总是试图向人们提供对于世界及其各部分规律的正确认识，并把一幅幅赏心悦目的、和谐的世界图景贡献给人类。科学家在构思、描述世界图景时，不仅依赖于逻辑思维，而且借助于形象思维。贝弗里奇指出:“有相当部分的科学思想并无足够的可靠知识作为有效推理的根据，而且势必只能凭借鉴赏力的作用来作出判断。”[17]有的科学家把科学构思看作类似于艺术概括的典型组合，并认为“最有用的组合，也是最美的组合”。
科学是人的自由的体现，是人的本质的确证。马克思曾指出，自由自觉的创造性劳动体现了人的类本质。科学活动是人类实践活动的一种高级形式，人类的理性与智慧，直觉与想象，逻辑思维能力与审美意识水平都在科学活动中得到充分表现。而科学活动的物化成果，即科学的理论、公式、发明等，成为人的自由创造的积淀，或者说人的本质特点的确证。由于伟大科学成果体现了人类的自由本性，因此成为“科学的艺术品”，成为一种“艺术杰作”。
四
由于科学美建立于自然美之上，并体现了人的自由本质，所以它是自然性与社会性的统一。这里所谓社会性，是指人类的自由本性。科学作品是自然和谐图景的呈现，亦是人类自由境界的表现，它因此和艺术作品一样让人产生一种寻味无尽的审美感受。
美感是人对美的一种主观经验。美感过程是人对美的事物的一种感受、体悟、认识过程。无论艺术美感，还是科学美感，都是审美主体与审美对象相互作用而产生的主观感受。不过，科学美感有着不同于艺术美感的鲜明特点。这种特点主要有三:其一，在科学美感过程中，抽象思维处优势地位。而在艺术术美感过程中，则是形象思维占主导地位。抽象思维和形象思维并不截然分开，往往彼此渗透，相互补充。只不过，在科学观照中抽象思维处于优势，而在艺术观照中形象思维占主导。其二，科学与艺术都需要灵感，前者有灵感是科学直觉，而后者的灵感是艺术直觉。科学直觉与艺术直觉有联系也有区别。二者都根源于人的天性，但科学直觉更多地受到理智的浸染，而艺术直觉更多地受到情感的陶冶。其三、科学美感是理智获得自由的愉悦的体验，而艺术美感则是情感获得解放的愉悦体验。审美是心灵的一种解放，美感是一种自由的主观体验。科学美感所体验到的是理性的自由、智慧的幸福。席勒曾讲“思维啊，幸福!”可以被看作是对科学美感的最简洁的界说。
艺术家和美学家对艺术美感问题的论述可谓汗牛充栋，而对科学美感问题则很少涉猎。而科学家在建构自己的科学理论大厦或认同别人的科学研究成果时，对科学美感作过许多描述、阐发和界说。将它们加以整理和概括，可从中引申出如下观点:
(1)科学美感是理智观照自然，思维切近自然，而对自然界产生的一种亲近感或亲切感。
(2)科学美感是人们深入宇宙堂奥，发现自然之秘，而对大自然产生的一种惊讶感和神奇感。
(3)科学美感是人们凭借自己的精神力量，运用科学的方式方法，探索、认识和征服自然，悠然产生的一种人类崇高感和自我超越感。
(4)科学美感是我们从科学作品和谐统一的自然图景，而产生的那种无比愉悦和无限自由的心理体验。
(5)科学美感蕴籍着审美直觉和审美灵感，这种直觉和灵感往往成为科学对经验事实进行选择、观察、分析、判断和综合整理的一种价值尺度。
面对“科学的艺术品”，有的人会产生一种强烈的美感，而有的人却不能。这就涉及科学鉴赏力问题。科学鉴赏力是欣赏科学作品尤其纯科学理论所必需的审美力。它实际上是对于科学美的感受、理解、评判的一种本领。许多著名科学家都认为，就象存在着文学鉴赏力和艺术鉴赏力一样，也存在着一种科学鉴赏力。一个人如果缺乏科学鉴赏力，那就不可能领略到科学美的魅力。一个人的科学鉴赏力绝不是先天就有的，而是在长期的科学实践与科学鉴赏活动中逐渐形成和培养起来的。因此，长期从事科学研究的科学家比一般人具有更高的科学鉴赏力。法国数学家和天文学家拉普拉斯可从牛顿力学中“感受到数学完美性”;英国数学家和哲学家罗素可从欧几里德《几何原本》中“读出音乐般的美妙”;德国生物学家海克尔可从达尔文《物种起源》中“见出生物世界无与伦比的统一之美”;英国物理学家狄拉克从“数学形式的美”中发现了“物理世界的真”;而划时代的物理大师、相对论的创立者爱因斯坦从实验大师迈克尔逊那里感到了“实验本身的优美”。法国物理学爱德布罗认为广义相对论对万有引力现象的“这种解释的雅致和美丽是无可争辩的”[18];德国物理学家海森堡觉得爱因斯坦“有点象艺术领域中的达·芬奇或者贝多芬”[19];爱因斯坦相对论的积极宣传者和合作者，美国物理学家费尔德，深感“爱因斯坦的理论在优美、深邃和逻辑的合理性方面远远地超过了其他人”[20]。科学家们所以能够从科学作品中获得比平常人更多、更深入、更强烈的美感体验，是因为他们比平常人具有更高的科学鉴赏力和审美力。
科学鉴赏力是理性与非理性的统一，是理智与直觉的水乳交融，是理解与体验的相互渗透。它包含对科学作品的内容的逻辑判断力和对其形式的直觉判断力。这种逻辑的与直觉的判断力，构成了科学鉴赏力的“内核”。科学判断力之于科学家，如同艺术判断力之于艺术家。玻尔兹曼在谈到麦克斯韦气体动力学方程的美学价值说:“既然一个音乐家能从头几个音节辨认出他的莫扎特、贝多芬和舒伯特，那么一个数学家也可以从头几页文章中辨识他的柯西、高斯、雅可比、赫尔姆霍兹或哥切霍夫。法国作者以他们极端的优雅的风度来表现自己，而英国人特别是麦克斯韦，是以他的引人注目的判断力来表现自己。”[21]
人类的审美力是在实践活动中形成、发展和完善起来的。由于各人的实践活动不一样，人们会有不同水平的艺术美的鉴赏力，也有不同水平的科学美的鉴赏力。前者取决于人们的艺术素养，而后者取决于人们的科学素养。马克思曾指出:“从主体方面看来:只有音乐才能激起人的音乐感;对于不辩音律的耳朵说来，最美的音乐也毫无意义，音乐对它说来不是对象，因为我的对象只能是我的本质力量之一的确证……”[22]。有的人并不能感受到艺术美，是因为缺乏“感受音乐的耳朵、感受形式美的眼睛”;有的人感受不到科学美，是由于缺少“科学的判断力和鉴赏力”。由此也可见出，科学美为什么首先被科学家和科学爱好者们所感受，所承认。
自然科学的美篇5
关键词 科学美 和谐 美感 科学鉴赏力
将美的难以数计的表现形态类分为自然美、社会美和艺术美,似乎已成定论。这种分类忽视了异态纷呈的科学美。在美学教科书中,科学美要么被置于视野之外不予理睬,要么被囊括在社会美中一笔带过。实际上科学美跟自然美、社会美和艺术美一样,是一种相对独立的审美形态。忽视科学美及对科学美的研究,不能不说是整个美学研究的一大缺憾。
一
科学美是否存在,可能会有人产生疑问。正象在是否存在艺术美的问题上艺术家最有发言权一样,在是否存在科学美的问题上科学家也最有发言权。很多著名科学家都在各自的科学实践活动中感受、体验和发现科学美的存在。古希腊欧几里德的《几何原本》被誉为“科学史上的艺术品”,少年时代的爱因斯坦和罗素都曾将它作为神奇的艺术品来阅读欣赏[1]。爱因斯坦曾称赞玻尔所提出的原子中的电子壳层模型及其定律是“思想领域中最高的音乐神韵”[2],曾惊叹迈克尔逊———莫雷实验“所使用方法的精湛”和“实验本身的优美”[3]。而爱因斯坦的相对论则被不少科学家誉为物理学中最美的一个理论,玻恩说它“象一个被人远远观赏的艺术作品”[4]。www.133229.com玻尔兹曼曾经把麦克斯韦关于气体动力学的论文当作神奇壮美的交响乐来欣赏[5]。对近现代科学创造史稍作考察便可以发现科学美的存在。尽管科学家们对科学美的阐述大多是零散的、即兴的、缺乏系统的,但他们对科学美的肯定则是不容怀疑的。
如果说科学家体验到的主要是科学创造本身的美和科学理论蕴涵的美,那么不专门从事科学活动的人,在日常生活中更多地是感受到物化形态的科学设施和科学产品的美,譬如化学实验室赏心悦目的各种器具,现代天文台令人神怡的观测仪器,火箭发射场气势宏大的动力装置等等。我们在观赏这些试验器具、观测仪器、发射装置时,会产生类似欣赏音乐、绘画和其它艺术品时所体验到的那种愉悦感和美感。只要不采取虚无主义态度,一个对科学(包括理论形态和物化形态)稍有涉猎和接触的正常人,大概都不会否认科学美的存在和对科学美有过的美感体验。
尽管科学美的存在不容置疑,但美学家们和美学教科书的编著者们却对科学美视而不见、避而不谈。极少数美学论著即使谈到科学美,也是象蜻蜓点水一带而过。一方面,现代生活已使科学美逐渐分化出来,成为跟自然美、社会美和艺术美平分秋色的相对独立的第四审美形态;另一方面,科学美明显地被美学家们忽视和冷落了,尤其一些现代西方美学家和艺术家,他们在揭露和抨击现代物质文明所带来的社会弊病时,也将科学进步连同科学美作为牺牲品搭了进去。造成上述这种审美事实和审美理论“背反”与冲突局面的原因是极为复杂的,但归纳起来主要有以下两方面。
首先,传统美学理论局限了人们审美认识的视野和美学的思维空间。从古希腊美学到德国古典美学,有一个很重要的传统,那就是对艺术研究的极端重视,把美学研究的主要对象界定为艺术。在亚理斯多德那里,“诗学”便是美学的代名词。亚理斯多德以后的不少美学家认为美学就是艺术哲学,它的研究对象就是艺术。黑格尔就公开声称真正的美只存在于艺术中,因此,“我们对这门科学的正当名称却是‘艺术哲学’,或则更确切一点,‘美的艺术的哲学’。”[6]就连提出了:“美是生活”这一著名论断的车尔尼雪夫斯基,在美学对象问题上也未能挣脱西方传统美学的窠臼,他说:“美学到底是什么呢?可不就是一般艺术,特别是诗的原则的体系吗?”[7]就整个西方古典美学来看,重视艺术美的研究是它的优良传统,然而这一传统的确立却是以牺牲对现实美的研究为代价的。19世纪以前,就总体而言,由于科学技术活动尚未完全从社会生产活动中分离出来,科学美作为一个相对独立的审美形态也尚未完全从社会美中分化出来。西方古典美学对现实美尤其是对社会美的忽视,本身就意味对科学美的忽视。传统审美理论严重地阻碍了美学思维空间向科学领域拓展,因此美学家们死死抱住这种观点不放:艺术创造审美价值,而科学则创造使用价值,科学与美无缘。
其次,经院式的研究方法也严重阻碍了人们对丰富多采、异态纷呈的科学美现象进行研究归纳。美学研究者们只重视已有定评的美学经典论著,而忽视近现代科学家们“猜想录”式的谈美片论,更无意对人们的科学审美活动进行深入探讨,因此,也就很难从纷繁复杂的审美现象中抽象出“科学美”这一范畴来。从西方古典美学家那里,是很难找到科学美是相对独立的美的形态这一现成结论的。例如,哈奇生将美分为“绝对的”和“相对的”两种;狄德罗认为不存在绝对的美,只有这样两种美:“实在的美”和“相对的美”;康德则认为美不存在于事物的实在,而只有“自由美”与“依存美”之分[8]。黑格尔在认为“美是理念的感性显现”的前提下承认自然美与艺术美的存在;车尔尼雪夫斯基在批判黑格尔唯心主义的基础上肯定了(社会美)生活美的客观存在[9]。把科学美作为相对独立的美的形态,在美学经典中是找不着“出处”的。然而,对科学美及科学美感的论述却常散见于现代科学家、科学史家和哲学家们的论著。相对论的创立者爱因斯坦、英国科学史家w.c.丹皮尔、英国科学哲学家卡尔·波普尔都有过这方面的论述。但对美学的经院式的研究方法阻碍人们将思维触觉伸向跟科学有关的理论领域。
二
科学美作为相对独立的审美形态,如果从形态学角度作静态考察,可分为科学理论美(包括科学公式美)和科学产品美;如果从创造学角度作动态考察,又可分为科学理论创造之美和科学实验之美。科学美不仅体现于科学研究成果,而且显现在科学创造过程。
关于科学美的本质特征,笔者曾在有关文章中简述过[10]。这里稍加展开论述。
科学美是来源于自然美并能为我们理智所领会的一种和谐。科学美的实质在于反映自然界的和谐。
科学的对象首先是自然世界。科学的目的在于揭示自然的奥秘,见出自然的真貌,反映自然的规律。自然界在外观上纷繁复杂,似乎杂乱无章,但在实质上和谐统一,具有规律可寻。形式的多样性与本质的统一性,外在的复杂性和内在的单纯性,构成了自然界的基本特点。换言之,自然是统一的、单纯的,即和谐的。宇观世界如此,微观世界亦然。科学研究就是要力图把握自然的统一与和谐。一种科学理论成果,如果揭示了自然界的规律,反映了自然界的和谐,它就不仅是“真”的,而且是“美”的。科学的最高境界便是这种真与美的统一。科学史上,欧几里德的几何学,爱因斯坦的相对论,普朗克的量子论等等被人们称为“科学的艺术品”,看来决不是没有道理的。
科学美是理智所领会的一种和谐。这一点很重要,它揭示了科学美的独特性。科学美决不是“自在之物”,它是科学家的理智对大自然的感知、领悟和发现。科学美所显现的固然是大自然的和谐之美,但它不是外在的、表层的、纯感官即可享有的美,而是内在的、深奥的、凭理智方可领会的美。对这一问题,著名法国科学家彭家勒作过精辟而深刻的论述。在彭家勒看来,科学家并非因为自然界有用才进行研究,而是因为自然界美才进行研究。他说:“如果自然不美没有了解的价值,人生也就失去了存在的价值。当然,我这里并不是说那种触动感官的美,那种属性美与外表美。虽然,我决非轻视这种美,但这种美和科学毫无联系。我所指的是一种内在(深奥的)的美,它来自各部分的和谐秩序,并能为纯粹的理智所领会。可以说,正是这种内在美给了满足我们感官的五彩缤纷美景的躯体、骨架,没有这一支持,这种易逝如梦的美景是不完善的,因为它们是动摇不定的,甚至是难以捉摸的。相反,理智美是自我完善的。”[11]彭家勒认为科学美源于自然美,美的科学大厦建筑于美的自然界基础上,但这种美不是直接打动感官的自然景色(外在之美),而是打动理智的自然和谐(内在之美)。
科学美的实质在于反映自然界的和谐。这一点也很重要,它揭示了科学美的客观性。由于科学活动是以理性为主导的创造性活动,是主体能动性、自由性的集中表现,因此科学与科学美的客观性也就往往被人们所忽视。一些唯心主义者总是把科学与科学美看作脱离自然与自然界的“人类理性的自然创造”,而那些具有唯物主义倾向的科学家总是强调自然对科学的优先地位。非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基说:“人们不依赖世界的事物而试图从理性本身去引出数学的一切原理,对数学是没有用处的,而往往也不会被数学所证实。”[12]在罗巴切夫斯基看来,数学的概念、符号、公式并不象某些唯心主义者所断言的那样,是“人类理性的自由创造”,而是对客观现实的一种特殊的反映形式。科学(科学实验、理论、公式)之所以美,首先在于它能够把握客观实在,反映自然界的内在和谐。爱因斯坦曾指出:要是不相信我们的理论构造能够掌握实在,要是不相信我们世界的内在和谐,那就不可能有科学。如果忽视或否认了自然对科学的客观优先地位,那么就必然会忽视或否认科学与科学美的客观性,最终陷入唯心论泥潭难以自拔。我们认为,是自然的和谐与统一决定了科学理论的和谐与统一,是大自然的和谐之美决定了科学理论的和谐之美。
三
科学美与艺术美一样建筑于自然美的基础之上,是美的一种高级形式,是人类按照美的规律创造的成果。承认自然对科学的客观优先地位,并把科学美理解为对自然和谐的一种反映,这并非意味着否认科学美的审美本性。匈牙利著名哲学家和美学家卢卡奇,把人对客观实在反映形式划分为三种:日常反映、艺术反映和科学反映。他认为日常反映是一种较低级的、被动型的反映,而艺术反映和科学反映则是高级的、创造性的反映。这种看法是正确的。马克思说“人也是按照美的规律来塑造物体”。科学活动是一种精神性的创造活动。科学创造和艺术创造一样,都要遵循和服从美的规律,那种认为科学贵真贱美、重真轻美,甚至认为科学与美无缘的观点是站不住脚的。数千年来,人类创造性的科学活动不断地揭示出物质世界内在奥秘及其发展规律,为人类从必然王国走向自由王国开辟了愈来愈广阔的前途。因此科学创造本身就是一种美的创造。
科学美是美的一种高级形式,是人按照美的规律创造的结晶。它是在人类审美心理、审美意识达到较高的发展阶段,理论思维与审美意识交融、渗透的情况下产生的。科学美客观地存在于人类创造的科学发现和发明之中,它是人类在探索、发现自然规律的过程中所创造的成果或形式。
科学是发现,但又不仅仅是发现,它还是创造,是重构。科学要求真,但又不只求真,它还求美,求艺术性。仅就揭示自然奥秘、发现自然规律而言,它无疑是真的;而就其理论创造、思维方式而言,它无疑又是美的。一切伟大的科学杰作,不仅让人见出自然之真,而且使人觉出自然之美。
“美是真理的光辉”。而“探索者最初是借助于这种光辉,借助于它的照耀来认识真理的。”[13]科学的最高境界是真与美的统一。在科学史上,相当一部分科学家同时求真求美,甚至由美求真。物理学家韦尔曾经对人说:“我的工作总是力图把真和美统一起来,但当我必须在两者中挑选一个时,我总是选择美。”[14]数学家霍姆斯直接把数学比作艺术:“数学是创造性的艺术,因为数学家创造了新概念;数学是创造性的艺术,因为数学家象艺术家一样地生活,一样地工作,一样地思索;数学是创造性的艺术,因为数学家这样对待它。”[15]前苏联哲学家柯普宁这样评价数学家们的工作:“数学家导出方程式或公式,就如同看到雕塑、美丽的风景、听到优美的曲调等等一样而感到充分的快乐。”[15]可见,很多科学家是自觉依据审美价值尺度,按照美的规律从事科学研究和科学创造的。
科学即选择。“这种选择不可避免地由科学上的美感所支配。”我们知道,科学始于观察,基于实验,成于理论建树。仅就观察而言,科学家首先必须对观察什么做出选择,因为世界是无限的,各种事实无计其数且变化无穷,一个人绝不能毫无选择地观察这一切。那么科学家进行选择性观察的机缘又是什么呢?选择的对象必须是非常诱入、令人感兴趣的,而“指导选择的原则必定是非常好,令人很愉快”。(彭家勒语)不少科学家都谈到,科学创造过程中最初的、粗略的选择,往往是通过审美直觉来完成的。
科学追求“简化”。从科学的角度来看,一团乱麻似的客观事实或现象是不美的,科学不也满足于对世界混沌表象的描述,对各种经验现象的罗列。事实分解或约化得越简单、越清晰,人们越能从总体上、规律上把握自然,而那些能使人“从无序中见出有序”的科学理论毫无疑问被认为是美的(普里戈金语)。自然事物与现象总是纷繁复杂的,而其背后的规律与本质总是相对简单的。因此,在某种意义上,科学致力于追求“简单性”。“简单性”是科学家谱写科学理论“诗篇”的一条红线,它在科学家的心目中总是美的。当然,科学家们不仅仅追求“简化”,彭家勒毕生追求“简单与宏远”,爱因斯坦更加看重宇宙的“统一与和谐”,而扬振宁、李政道和吴健雄则致力于辩证地描绘“宇称守恒”的世界图景。
科学就是“美的组合”。科学家总是试图向人们提供对于世界及其各部分规律的正确认识,并把一幅幅赏心悦目的、和谐的世界图景贡献给人类。科学家在构思、描述世界图景时,不仅依赖于逻辑思维,而且借助于形象思维。贝弗里奇指出:“有相当部分的科学思想并无足够的可靠知识作为有效推理的根据,而且势必只能凭借鉴赏力的作用来作出判断。”[17]有的科学家把科学构思看作类似于艺术概括的典型组合,并认为“最有用的组合,也是最美的组合”。
科学是人的自由的体现,是人的本质的确证。马克思曾指出,自由自觉的创造性劳动体现了人的类本质。科学活动是人类实践活动的一种高级形式,人类的理性与智慧,直觉与想象,逻辑思维能力与审美意识水平都在科学活动中得到充分表现。而科学活动的物化成果,即科学的理论、公式、发明等,成为人的自由创造的积淀,或者说人的本质特点的确证。由于伟大科学成果体现了人类的自由本性,因此成为“科学的艺术品”,成为一种“艺术杰作”。
四
由于科学美建立于自然美之上,并体现了人的自由本质,所以它是自然性与社会性的统一。这里所谓社会性,是指人类的自由本性。科学作品是自然和谐图景的呈现,亦是人类自由境界的表现,它因此和艺术作品一样让人产生一种寻味无尽的审美感受。
美感是人对美的一种主观经验。美感过程是人对美的事物的一种感受、体悟、认识过程。无论艺术美感,还是科学美感,都是审美主体与审美对象相互作用而产生的主观感受。不过,科学美感有着不同于艺术美感的鲜明特点。这种特点主要有三:其一,在科学美感过程中,抽象思维处优势地位。而在艺术术美感过程中,则是形象思维占主导地位。抽象思维和形象思维并不截然分开,往往彼此渗透,相互补充。只不过,在科学观照中抽象思维处于优势,而在艺术观照中形象思维占主导。其二,科学与艺术都需要灵感,前者有灵感是科学直觉,而后者的灵感是艺术直觉。科学直觉与艺术直觉有联系也有区别。二者都根源于人的天性,但科学直觉更多地受到理智的浸染,而艺术直觉更多地受到情感的陶冶。其三、科学美感是理智获得自由的愉悦的体验,而艺术美感则是情感获得解放的愉悦体验。审美是心灵的一种解放,美感是一种自由的主观体验。科学美感所体验到的是理性的自由、智慧的幸福。席勒曾讲“思维啊,幸福!”可以被看作是对科学美感的最简洁的界说。
艺术家和美学家对艺术美感问题的论述可谓汗牛充栋,而对科学美感问题则很少涉猎。而科学家在建构自己的科学理论大厦或认同别人的科学研究成果时,对科学美感作过许多描述、阐发和界说。将它们加以整理和概括,可从中引申出如下观点:
(1)科学美感是理智观照自然,思维切近自然,而对自然界产生的一种亲近感或亲切感。
(2)科学美感是人们深入宇宙堂奥,发现自然之秘,而对大自然产生的一种惊讶感和神奇感。
(3)科学美感是人们凭借自己的精神力量,运用科学的方式方法,探索、认识和征服自然,悠然产生的一种人类崇高感和自我超越感。
(4)科学美感是我们从科学作品和谐统一的自然图景,而产生的那种无比愉悦和无限自由的心理体验。
(5)科学美感蕴籍着审美直觉和审美灵感,这种直觉和灵感往往成为科学对经验事实进行选择、观察、分析、判断和综合整理的一种价值尺度。
面对“科学的艺术品”,有的人会产生一种强烈的美感,而有的人却不能。这就涉及科学鉴赏力问题。科学鉴赏力是欣赏科学作品尤其纯科学理论所必需的审美力。它实际上是对于科学美的感受、理解、评判的一种本领。许多著名科学家都认为,就象存在着文学鉴赏力和艺术鉴赏力一样,也存在着一种科学鉴赏力。一个人如果缺乏科学鉴赏力,那就不可能领略到科学美的魅力。一个人的科学鉴赏力绝不是先天就有的,而是在长期的科学实践与科学鉴赏活动中逐渐形成和培养起来的。因此,长期从事科学研究的科学家比一般人具有更高的科学鉴赏力。法国数学家和天文学家拉普拉斯可从牛顿力学中“感受到数学完美性”;英国数学家和哲学家罗素可从欧几里德《几何原本》中“读出音乐般的美妙”;德国生物学家海克尔可从达尔文《物种起源》中“见出生物世界无与伦比的统一之美”;英国物理学家狄拉克从“数学形式的美”中发现了“物理世界的真”;而划时代的物理大师、相对论的创立者爱因斯坦从实验大师迈克尔逊那里感到了“实验本身的优美”。法国物理学爱德布罗认为广义相对论对万有引力现象的“这种解释的雅致和美丽是无可争辩的”[18];德国物理学家海森堡觉得爱因斯坦“有点象艺术领域中的达·芬奇或者贝多芬”[19];爱因斯坦相对论的积极宣传者和合作者,美国物理学家费尔德,深感“爱因斯坦的理论在优美、深邃和逻辑的合理性方面远远地超过了其他人”[20]。科学家们所以能够从科学作品中获得比平常人更多、更深入、更强烈的美感体验,是因为他们比平常人具有更高的科学鉴赏力和审美力。
科学鉴赏力是理性与非理性的统一,是理智与直觉的水乳交融,是理解与体验的相互渗透。它包含对科学作品的内容的逻辑判断力和对其形式的直觉判断力。这种逻辑的与直觉的判断力,构成了科学鉴赏力的“内核”。科学判断力之于科学家,如同艺术判断力之于艺术家。玻尔兹曼在谈到麦克斯韦气体动力学方程的美学价值说:“既然一个音乐家能从头几个音节辨认出他的莫扎特、贝多芬和舒伯特,那么一个数学家也可以从头几页文章中辨识他的柯西、高斯、雅可比、赫尔姆霍兹或哥切霍夫。法国作者以他们极端的优雅的风度来表现自己,而英国人特别是麦克斯韦,是以他的引人注目的判断力来表现自己。”[21]
人类的审美力是在实践活动中形成、发展和完善起来的。由于各人的实践活动不一样,人们会有不同水平的艺术美的鉴赏力,也有不同水平的科学美的鉴赏力。前者取决于人们的艺术素养,而后者取决于人们的科学素养。马克思曾指出:“从主体方面看来:只有音乐才能激起人的音乐感;对于不辩音律的耳朵说来,最美的音乐也毫无意义,音乐对它说来不是对象,因为我的对象只能是我的本质力量之一的确证……”[22]。有的人并不能感受到艺术美,是因为缺乏“感受音乐的耳朵、感受形式美的眼睛”;有的人感受不到科学美,是由于缺少“科学的判断力和鉴赏力”。由此也可见出,科学美为什么首先被科学家和科学爱好者们所感受,所承认。
自然科学的美篇6
关键词:科学精神;科学伦理精神;科学活动的主体;审美之维
abstract:theaestheticdimensionofthespiritofscienceethicsincludestwoparts:theaestheticdimensionofnature,andtheaestheticdimensionofinnovation.theaestheticdimensionofnaturereferstotheobjectdimensionofthespiritofscienceethics,whichistheresultoftheexplorationofthingssuchasexpressionform,internalstructure,operationlaws,interconnectionandinteraction.theaestheticdimensionofinnovationisthesubjectdimensionofthespiritofscienceethics.Bytheverynature,thebeautyofthingswhichmaybetheconcept,thepurpose,theexternalcharacteristics,thecomplexityandrealityliesinthemselves.
Keywords:sciencespirit;spiritofscienceethics;subjectofscientificactivity;aestheticdimension
随着科学的迅猛发展及其向社会生活的各个领域的渗透,对于科学活动的主体而言,逐渐生成了科学伦理精神。作为科学活动主体精神气质的科学伦理精神,不仅凝结着科学活动主体在认知之维上体现的求真精神和在臻善之维上体现的臻善精神,而且还蕴涵科学活动的主体的求真精神和臻善精神的结合——达美精神,进而形成了科学伦理精神的审美之维。笔者在探讨科学伦理精神的审美之维时,首先追问科学伦理精神何以可能,进而追问科学伦理精神的审美之维何以可能以及科学伦理精神的审美之维的内涵是什么。通过这一系列的追问对科学伦理精神的审美之维作一探索。
一、科学伦理精神何以可能
科学伦理精神何以可能?首先必须弄清生成科学伦理精神的两个不可或缺的“基因”——科学精神与伦理精神,以及科学精神与伦理精神何以契合。
什么是科学精神?笔者以为,科学精神也有广义与狭义之分。狭义的科学精神往往与求真有关,主要是在认识论的视域中。梁启超认为:“教人求得有系统之真知识的方法,叫做科学精神。”[1]有学者将其概括为“勇于去伪存真的那种执着的求真、求实、求真知的精神”[2]117。可见,狭义的科学精神不仅包括尊重事实和真理的态度,探求真理的方法,勇于怀疑和创新的精神,而且也包括坚持真理、探索真理的执着情感。然而,随着科学的迅猛发展,科学活动由个体发展为科学共同体,科学、技术由分立型到一体化,科学评价由价值中立到与价值相关,原来狭义的科学精神向广义的科学精神延伸不仅有其可能性,而且具有内在的必然性。正如法国着名的学者让?拉特利尔所指出的那样:“今天,科学不再只是获取知识的方法,也不再只是知识体系,而是极为重要的社会文化现象,它决定现代社会的全部命运,并正在向我们提出极为严峻的问题,……科学对于现代社会最深远的影响主要可能并不是——当然也不是直接地——来自于科学所提供的关于实在的陈述,而是它以大量的设备器械和实践的形式造成了外部的投影,我们自身的存在陷于其中,不论我们愿意与否,它直接地决定了我们的生活方式,间接地决定了我们对价值的陈述和价值系统。”[3]就广义的科学精神而言,它不仅关注求真,而且注重臻善。这样科学精神就由认识论扩展至价值论,由关注认知方式到认知方式和行为方式的相互联系。美国着名科学社会学家R?K?默顿从科学社会学的视角指出:“科学的精神气质是有感情情调的一套约束科学家的价值和规范的综合。这些规范用命令、禁止、偏爱、赞同的形式来表示。它们借助与习俗的价值而获得其合法地位。”[4]刘大椿则从科学精神与人文精神的相容性出发,认为“科学精神包括怀疑一切既定权威的求实态度;对理性的真诚信仰,对知识的渴求,对可操作程序的执着;对真理的热爱和对一切弄虚作假行为的憎恶;对公正、普遍、创新等准则的遵循”[5]。由此,可以将科学精神概括为:是科学活动主体在一定的社会和文化格局中,经过科学活动的长期陶冶和磨砺积淀而成的价值观念、认知方式和行为方式之总和。[6]与此同时,广义的科学精神,不仅体现在科学共同体之中,而且还表现为科学活动主体对科学成果合理应用的关切,对人—社会—自然系统的责任感和使命感。爱因斯坦曾经说过,在我们这个时代,科学家和工程师担负着特别沉重的道义责任,因而要使自己一生的工作有益于人类“只懂得应用科学本身是不够的,关心人本身,应当始终成为一切技术奋斗的主要目标,关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些未解决的重大问题,用以保证我们的科学思想的成果会造福人类,而不致成为祸害”[7]。在这一意义上,广义的科学精神实际上已超越了科学自身的视域,进入了科学与社会、科学与人、科学与人—社会—自然系统的关系之中,进而生成为一种科学伦理精神。
关于伦理精神,笔者以为,也有广义与狭义之别。[8]狭义的伦理精神主要关涉的是人与人、人与社会、人与自身的伦理关系,它是一定社会内在秩序的体系,它体现了一定社会的人们如何安顿人生,如何调节人的内在生命秩序,同时它又体现了一定社会“人伦关系、伦理规范、伦理行为的价值取向”,因而是一定社会或民族社会生活的内在生命秩序的“设计原理”及其伦理品性的生长过程。[9]正像科学精神是历史生成的,其内涵也在历史生成过程中不断发展变化的一样,伦理精神在历史生成过程中,其内涵在不断深化。由于伦理精神具有一定的民族性,因而,对于不同的民族,其伦理精神也有一定的差异。随着科学的迅猛发展及其成果的广泛应用,其负效应突出地表现在人与自然(环境)关系的恶化,科学的伦理问题、环境的伦理问题使人应接不暇,不仅直接影响了人生的安顿,更重要的是扰乱了人的内在生命秩序调节:一方面,由于资源的匮乏、环境的污染,不仅影响了当代人的内在的生理生命秩序的调适,而且影响人类生命的延续即代际伦理关系及其可持续发展;另一方面,由于基因技术、生殖技术的发展不仅挑战了传统的“自然生命神圣”观,而且对原有的以血缘关系为基础的家庭人伦关系提出了严峻的挑战,即从思想观念的层面影响了人的内在生命秩序调节。这样,作为“一定社会内在秩序的体系,体现了一定社会的人们如何安顿人生,如何调节人的内在生命秩序”的伦理精神不能仅仅关注人与人、人与社会、人与自身的伦理关系,而且也要关涉人与自然的伦理关系。因此,狭义的伦理精神必然向着广义的伦理精神伸展。广义的伦理精神不仅是一定社会内在秩序的体系,而且它体现了一定社会的人—社会—自然系统的内在秩序的协调状况;不仅体现人的目的——人们如何安顿人生,如何调节人的内在生命秩序,同时能认识和体悟自然的目的——自然包括人在内的生态价值、人在自然中的地位,人对人—社会—自然系统的内在秩序的责任与使命,进而确立相应的伦理规范和伦理行为的价值取向。这样,为科学伦理精神的生成奠定了伦理底蕴。
总之,在科学技术高度发展的条件下,人与自然的关系直接制约着人的发展和社会的发展。原来关于人的发展的社会要求和价值取向,包括对理想、道德、情感、美等精神生活的追求中融进了人与自然关系的内涵,进而使科学精神与伦理精神的内涵越来越具有互渗性:科学精神蕴涵了科学与社会、科学与人、科学与人—社会—自然系统的伦理关系,因而具有了伦理的意蕴,伦理精神包括了人与自然关系方面的科学—伦理内涵。正是在科学精神与伦理精神的契合中,生成了现代科学伦理精神。现代科学伦理精神的生成是科学精神与伦理精神发展的传承性与互渗性的统一,发展的阶段性和连续性的统一,革故与鼎新的统一。它体现了“一代代人,一个个人用自己有限的认识能力,去认识外在的无限的存在,包括这些无限存在中包含的客观规律和客观变化”[2]116。
二、科学伦理精神的审美之维何以可能
科学伦理精神的审美之维何以可能?不仅要追问科学伦理精神何以可能,而且要追问科学伦理精神具有怎样的内在结构。由于科学伦理精神是科学精神与伦理精神的契合,因此它蕴涵着三重之维:认知之维、臻善之维和审美之维。
作为认知之维的科学伦理精神更多地体现在科学知识生产的过程中,即包括探求和获得真知的整个动态过程。它是科学活动主体在探索科学的漫长历史发展中,特别是在近四百年来科学的发展中逐渐生成的。由于自近代以来(尤其是近代之初)探求和获得真知即科学知识的生产过程一直是科学中的显学,或处于显学地位,因而人们常常把求真与科学等同,或者说把探求和获得真知看作科学,甚至是科学的全部。进而,作为认知之维的科学伦理精神被学者们探索、分析研究和论述得最多、最为充分。而长期以来,狭义的科学伦理精神即指认知之维的科学伦理精神,正如李醒民指出的那样,科学的实证精神和理性精神是科学的鲜明标识,因而“是科学的精神价值的最根本的构成要素”[2]98。
作为臻善之维科学伦理精神,是科学活动主体对科学的迅猛发展及其成果的广泛应用,负效应突现的伦理反思的过程中生成。它蕴涵了科学活动主体的臻善精神和实践理性的行为意志,通过科学活动主体的科学态度和科学研究中的社会目的表现出来,从伦理学的视角看,包括科学活动主体臻善的德性精神和科学活动的伦理精神。由于科学态度“是由社会的、或者个人的道德因素所提供的。科学研究中的社会目的,也是由社会提供的。科学成果的使用价值,体现着社会的一般利益;科学成果的交换价值,则是个人或者小集团取得个人利益的途径”[2]163。因而作为臻善之维的科学伦理精神蕴涵了科学活动主体对利益的道德抉择。
作为审美之维的科学伦理精神之所以可能,与科学伦理精神蕴涵的认知之维——求真精神和臻善之维——臻善精神有着内在的关联。因而,追问科学伦理精神的审美之维何以可能,首先需要从哲学视阈透视美与真、善的关系。
就美与真、善的关系而言,康德和黑格尔曾经在学理上进行了深入的探索。康德指出,美总是蕴涵着快适,而对于善的愉快是和利益兴趣结合在一起的。他说,“善是依着理性通过单纯的概念使人满意”[10]43;而关于幸福则是“生活里的最大总数的(就量和持久来说)快适,可以称呼为真实的、甚至最高的善”[10]44-45。因此,在康德看来,真善美之间总是相互联系。黑格尔则着重从真与美的关系中揭示了其内在的关联性。他曾对美下了这样的定义:“美就是理念的感性显现。”[11]158因为在黑格尔看来,在严格意义上,真与美有分别。因为说理念是真的,是符合它的自在本质与普遍性的,并且将其作为思考的对象。而作为思考对象的不是理念的感性的外在的存在,而是这种外在存在中的普遍性的理念。同时这一理念“也要在外在实现自己,得到确定……自然的或心灵的客观存在”。然而,“当真在它的这种外在存在中是直接呈现于意识,而且它的概念是直接和它的外在现象处于统一体时,理念就不仅是真的,而且是美的了”[11]158。因此,“美就是理念,……美与真是一回事。这就是说,美本身必须是真的”[11]155。
就科学伦理精神而言,它蕴涵了科学活动主体内心的对自然内在联系与规律的尊重,对科学及其研究成果的诚实、诚信精神,对社会发展与人的完善的自觉的道德责任,对科学发展的崇高使命,对人—社会—自然系统协调发展的关切感与义务感,而且将这种内在的认知之维、臻善之维“在外在实现自己,得到确定……自然的或心灵的客观存在”,而且将其“直接和它的外在现象处于统一体”,从而生成了科学伦理精神的审美之维。正如马斯洛指出的那样,“美必须是真的、善的、内容丰富的”,美与善作为“存在价值不是一堆互相分离的枝条,而是一块宝石的不同侧面”[12]。科学伦理精神作为科学精神与伦理精神的契合,不仅体现了真与善的内在联系,更彰显了真、善与美相互贯通的审美之维。
李醒民将科学美表述为:“实验美、理论美和数学美。实验美包括实验现象之美、实验设计之美、实验方法之美、实验结果之美;理论美包括描述美、结构美、公式美;数学美包括理论数学表达的质朴美、和谐美、对称美和涵盖美。”[2]102实际上,作为审美之维的科学伦理精神所关涉的科学美,作为一种理性美不仅体现了科学活动主体将科学原理、科学规律(定律)这些真的理念“直接和它的外在现象处于统一体”中,使真在“这种外在存在中是直接呈现于意识”,而且与人的完善、推进人—自然—社会的可持续发展紧密关联,体现了“生活里的最大总数的(就量和持久来说)快适,……甚至最高的善”。
三、科学伦理精神的审美之维的内涵
科学伦理精神的审美之维是自然的审美之维和创新的审美之维的有机统一。
科学伦理精神自然的审美之维也可称为科学伦理精神审美的客体之维,因为这里所说的“自然”是指科学活动主体探索研究的对象,它具有客观先在性,即它的存在是客观的、不以科学活动主体的意志为转移。在这种审美之维上表现的科学达美精神,具体体现为,科学活动主体对自然物或现象的表现形式、内在结构、运作规律、相互联系与相互制约性的好奇惊异、敏锐感悟、执着追求、不懈探索,进而生成独特的美学透视、美感领悟和审美直觉。因为这些自然的感性的客观的因素在科学伦理精神自然的审美之维中,并不保留它的独立自在性,而是通过科学活动主体独特的美学透视、美感领悟和审美直觉要把自然物或现象所存在的直接性扬弃掉,进而自然的客观存在及其客体性与科学美的理念相统一。这样,就使科学美“既不是困在有限里的不自由的知解力的对象,也不是有限意志的对象”[11]156。从认识的视角看,这种科学活动主体的美学透视、美感领悟和审美直觉的对象不是被看作以一定方式存在着的个别的事物即它是与科学活动主体美的理念无关的客观存在,或者它与其他事物的千丝万缕的联系也仅仅是外在的。作为科学活动主体的审美对象,它是“让它所特有的概念作为实现了的概念显现于它的客观存在,而且就在它本身中显出主体的统一和生动性”[11]158。因此,这种审美的对象从向外的方向转回到其自身,在科学活动主体的审美观照中,“就把它的不自由和有限变为自由和无限了”[11]158。由于科学活动主体在科学伦理精神自然的审美之维中,必须坚持从实际出发,反映自然本身的内在联系与规律,因而在审美中,其主观欲念退隐了,进而把自然对象看成独立自在、本身自有目的存在。正是如此,黑格尔认为,“审美带有令人解放的性质,它让对象保持它的自由和无限,不把它作为有利于有限需要和意图的工具而起占有欲和加以利用”[11]159。对于审美对象而言,它未受到科学活动主体的压抑,也未受到其他外在事物的侵袭和征服。由此,在科学理论创新美中所表现的科学达美精神为,追求体系的自恰美与简洁美;注重理论的明快美与练达美;关注原理的统摄美与贯通美。
科学伦理精神审美的创新之维也可称为科学伦理精神审美的主体之维,不过,这里所说的“主体之维”不是指科学活动主体在创新过程中的主观性或任意性,而是在了解和尊重探索研究的对象所具有的客观先在性的前提下,对自然或研究对象的表现形式、内在结构、运作规律、相互联系与相互制约性的美学透视、美感领悟和审美直觉的基础上,进行的创新。正如庄子所说,“判天地之美,析万物之理”,即对于科学活动主体而言,判天地之美,有助于析万物之理。这正如康德所指出的那样,这种“独立的自然美使我们发现自然的一种技术,这技术把自然对我们表象为一个按照规律的体系,……这自然美固然不曾真正扩大我们对于自然对象的知识,但是仍然扩大了我们对自然的概念”[10]85。就科学伦理精神审美的创新之维的本质而言,在它所关涉的对象(科学理论、技术产品)里的美,无论是其概念及其目的,还是其外在的特性,丰富的复杂性和实在性,都显得是从其本身生发出来,而不是由科学活动主体在创新过程中,以自己的主观性或任意性外在的强加其上。之所以如此,正像黑格尔所说:“美的对象之所以是真实的,只是由于它的确定形式的客观存在与它的真正本质和概念之间见出固有的统一与协调。”[11]160-161在科学理论创新美中,由于概念本身是具体的,体现它的实在也就完全显现为一种完善的形象,其中个别部分理论、原理、规则、定律也显出观念性的统一和生气灌注。体现了概念与现象的协调和理论的融会贯通。在技术的创新美中,产品的外在的形式和形状不是与外在的材料相分裂的,或是强行使材料机械地迁就本来不是其所能实现的目的,而是按其质与形的统一,按其本身固有的形式,通过技术的创新美表现出来。无论是科学理论的创新美,还是技术的创新美,就其创造出的对象而言,尽管其各个部分已协调成为一定的观念性的统一体,但就其各部分组成来说,还保留着它们独立自由的形状。这就是说,它们不是只有观念性的统一,还具有其独立自在的实在的面貌。因为“美的对象必须同时现出两方面:一方面是由概念所假定的各部分协调一致的必然性,另一方面是这些部分的自由性的显现是为它们本身的,不只是为它们的统一体”[11]161。这便是科学活动主体在创新审美之维上表现的科学达美精神。这种科学达美精神,如同特奥多?安德列?库克在《生命的曲线》中所指出的那样:“工程效率始终与美学相得益彰。……凡精巧之建筑,其设计基础无不意味着纯结构之美。”[13]2具体表现为,追求产品的品质美与外观美;注重色彩的明快美与和谐美;关注造型的对称美与别致美。
通过以上的探索,我们可以领悟到,科学伦理精神的审美之维生成既是科学发展的内在需要,也是科学活动主体内在需要,它是科学与求真、臻善、达美的内在相通性的高度概括与升华。它是认知之维、臻善之维“在外在实现自己,得到确定……自然的或心灵的客观存在”,而且将其“直接和它的外在现象处于统一体”,体现了科学活动主体将美与求真结合,进而领悟自然美的真谛、创造技术美的奇迹、构筑艺术美的圣殿,因为“一座工程学的丰功伟绩,无论其体积大小,在完成其应履行职责的同时,同样要唤起微妙的美学情感。在这个方面,它与可爱的花朵或贝壳所激起的美学情感是一致的”[13]2,同时又将美与臻善结合即将科学美与推进人—自然—社会的协调、可持续发展和人的完善和全面发展相结合,进而使科学伦理精神具有永久的魅力。
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自然科学的美篇7
关键词：科学；地球科学；美学；功能
中图分类号：C3文献标识码：a
“美学”是一个哲学范畴内的概念，看似与科学存在着很大的差异和距离。但在科研工作中，科学家们已经开始意识到自己的研究内容有着许多符合美学意义。很多科研成果和科学发现将艺术之美和科学之美联系起来，让人们渐渐认识到科学并不仅是繁琐的计算、枯燥的实验、冗长的资料，它还可以带来更多美的享受。正如《美与科学的革命》一书中所述“现代科学最引人注目的特征之一，就是许多科学家都相信他们的审美感觉能够引导他们达到真理。”地球科学作为一门古老而有富有活力的科学，其美学价值的体现，地理学家对科学之美的追求以及美学对于地球科学研究的影响将是本文着重讨论的内容。
一、对科学美学的理解和认识
科学美学是对自然之美和科学之美这两大类问题进行专门性研究的一门学问。科学美学作为一个新兴的学术研究方向，与传统美学相比，缺乏相应的研究成果作为积淀，也不如科技哲学的研究那样形成规模有相应的理论体系，但是其研究意义和价值并不能因此低估。所谓“天道崇美，人性好美”，对美的追求必将成为每一个科学家心中不可更改的信念。科学之所以有美的偏好是其本质特征所决定的。我们从降生的那一刻起就开始了对新事物的认识和学习，求知似乎成为自然人的一种本能。与此同时，我们对美的事物的喜好是与生俱来，从孩童时期起我们就喜欢美好和令人愉悦的事物，正如《科学与艺术》所述“审美和求知是人类自在的天性，与生俱来。当童年的人类睁开惊奇的眼睛面对世界之时，对知识的习得和对美的感受是同步的。”求知是科学研究的源头，审美与求知从一开始就有着密切的关系，似乎美学与科学也有着久远之前的联系。事实的确应该如此，只是社会分工的日益细化，让人们渐渐忽略了科学规律之中的审美要求。
科学美与艺术美有怎样的关系？首先两种美有一定的差异性，主要表现在：（1）艺术的目的是创造美学的对象；科学美体现在对客观存在的种种难题进行解释，以及对新事物的发现、发明与研究。（2）艺术美讲究感官性；科学美重视客观、严谨的逻辑美。（3）艺术美的产生有一定突然性，讲求灵感所带来的成果；科学美需要在长期的知识积累和科学不断进步的同时逐渐形成。（4）艺术美易于被人们所认识、欣赏和理解；科学美专业性强，又很抽象，不容易为人们接受。
两种美还有着密切的联系：（1）科学和艺术有着共同的基础，李政道曾解释，科学和艺术的共同基础是人类的创造力，他们追求的目标都是真理的普遍性。科学美和艺术美都是建立在人们认识自然、改造自然的过程不断发挥自身创造力而产生的。（2）科学和艺术有着共同的源头就是自然，科学美和艺术美的源头以及所追求的终极目标都是相同的。李政道也说过：“事实上如一个硬币的两面，科学和艺术源于人类活动最高尚的部分，都追求着深刻性、普遍性、永恒性和富有意义。”（3）科学和艺术间还有着微妙的关联，艺术的不断创新、进步依赖于科学的进步，如音乐、美术都是在乐器、绘画工具等不断进步的同时拓展着自身研究领域，成就了很多著名篇章。对艺术美的鉴赏也需要知识的积累，具备了一定的鉴赏力才能真正认识艺术之美。科学家也需要具备审美判断力和艺术鉴赏力，这样可以避免经验主义带来的不良影响。
二、地球科学研究中的美学价值
地球科学是以地球为研究对象的综合性学科，具体包括地球系统，即大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间的过程与变化及其相互作用。主要分支学科有：地理学、地质学、地球物理学、地球化学、大气科学、海洋科学等，其研究领域和时空范围都很广，几乎辐射到自然科学的各个领域，同时还涉及到社会科学的诸多研究。如大部分自然科学一样，地球科学研究中最基础也是最主要的两个部分就是研究对象的选取和学科理论的构建。
（一）研究对象选取的美学意义。从研究对象而言，地球本身就是一颗美丽的星球，从大气层到大洋底，从数亿年前到今天，无时无刻不在表达着其美的存在。地球哺育着生命，描绘着色彩，没有谁能说地球不是一个美的集合体。哥白尼在《天体运行论》开篇说：“在哺育人的天赋才智的多种多样的文化和艺术研究中，我认为首先应该用全部精力来研究那些与最美的事物有关的东西。”地球科学的研究对象就是这个美丽的星球，其研究的美学价值也就不言而喻了。
地球科学研究的美学价值还体现在科学家对美的发现和认识，推动了地球科学的革命和进步。科学革命的发生是科学家运用审美标准对理论进行估价的结果。无论事情怎样发展，从理性主义观点出发理解科学革命的关键就在于如何认识科学家的审美偏好。著名的科学家彭加勒也说过：“科学家研究自然，并非因为有用，而是因为喜欢它，之所以喜欢它，因为它是美的。如果自然不美，就不值得了解；如果自然不值得了解，生活也就毫无意义。当然，我在这里所说的美，不是给人感官和印象的美，也不是质地美和表现美。并非我小看那种美，完全不是，而是因为这种美与科学无关。我的意思是说那种比较深奥的美，这种美在于各部分的和谐秩序，并且可用纯粹的理智能够把握它。正是这种美使物体，也可以说使结构具有让我们感官满意的彩虹般的外表。”
选题是研究工作的第一步，没有好的选题就不会有优秀的研究成果。对于地球科学而言更是如此，这门学科综合性极强，选择一个出色的题目并不是一件易事。这时，需要运用一些美学的价值标准，一个符合科学美的事物是值得我们研究的，他会将我们引向成功。
（二）美学在地球科学理论构建中的功能。理论的构建对于任何一个学科而言都处于核心地位。是否拥有一套成熟、系统、健全的理论，决定了一门学科的存在和发展。如何构建一项成功的理论对于科学家而言就是终日思考的问题，成功的理论，一定符合科学美的内在要求，存在着相应的美学意义。同时，科学家的审美偏好对于一个理论的成功构建也是起着至关重要的作用。用詹姆斯・w・麦卡里斯特的话解释，“一般来说，科学家根据自然或实验进行归纳、建构理论。科学理论正确与否最终要通过检验，但是一个理论何以是这种形式而不是那种形式，科学家凭什么作出这种而不是那种选择？这里的确是有审美偏好的”。一个科学家不善于发现其所研究学科内在的逻辑之美，又如何构建出符合客观规律的理论呢？“由于科学理论的首要宗旨是发现自然中的和谐，所以我们能够一眼看出这些理论必定具有美学上的价值。一个科学理论成就的大小，事实上就在于它的美学价值。”
发现和认识科学及其理论之美是需要科学家提高自身的美学修养，对所研究的对象、内容和方法进行审美归纳。科学理论的美是抽象的，是符合某种自然规律的，不像艺术和生活中的美，可以直观地去认识和感受。科学理论的美需要在掌握科学规律之后，并从中得到收获相应的知识积累，加之自身的审美培养，才可以理解这种美。科学家在科研中所说的美是理论构造美，一种基于智力创造理性美和逻辑美。从简单的外在形式而言，多数科学家认为，一个好的科学理论要符合对称、和谐和简单的性质，这几乎成为构建科学理论的“美学”标准。从以往的成功经验和事例中，可见地球科学的诸多重要理论都是符合这一标准，有其美学内涵。如，克里斯泰勒的中心地模型，不仅有从高到低的等级体系，而且每个低一级中心地都按正六边形排列在高一级中心地周围。正六边形是典型的蜂房结构，是空间无缝拼结的最大正多边形，内接圆面积也最大；哈格斯特朗建立的时间地理学中棱柱形时空框，清晰地表明空间与时间的运动由三个方面所制约。
爱因斯坦认为，对一个理论的审美判断可以否决对该理论不利的经验判断，其助手也总结他的科学方法，是以渊博的物理学知识为基础，但本质上是美学和直觉。科学之美是来源于实践，研究科学美的一般规律对于指导科研活动有积极意义。地球科学的知识体系，包含了自然界丰富多样的事物和现象，在结构上又是有机的统一体，有着精密的秩序性。其理论的构建要符合美学规律的原则，在科学的思维指导下，才能实现主客观的统一，这样的理论才能经得起时间和实践的考验。
三、结语
自然科学的美篇8
关键词：文理艺学科；教学；审美差异
一、激情与思想：人文学科教学的审美内核
在中小学，人文学科是个笼统的概念，主要包括语文、政治、历史、外语等科目。这类学科除教给学生专业知识外，往往还承担着对学生进行思想教育、情感陶冶的任务，是中小学美育的重要途径，更是彰显教育的人文性的重要阵地。
审美教育从某种角度说也就是情感教育。“没有情感，日常生活将是一种毫无生气、缺乏内在价值、缺乏道德意义、空虚乏味而又充满无穷无尽交易的生活。情感过程是个人与社会的交叉点，因为一切个人都必须通过他们在日常生活中感受和体验到的自我感和情感加入他们自己的社会。”[1]情感教育是人文学科教学的主要目标之一，同时也是人文学科教学的优势所在。人文学科的教学材料本身就蕴含着丰富的情感，同时，在人文学科教学过程中，师生双方不可避免会受到教学内容的感染而产生相应的情感，会随着书中的人物、情节等或喜、或怒、或哀、或乐。在很大程度上，人文学科的整个教学过程就是培养学生健康丰富的情感的过程。因此，激情的生成与宣泄理所当然地成为人文学科教学的审美特色。当教师、学生、教学内容这三者的情感高度一致，形成具有相当冲击力的情感场效应时，就是人文学科教学的美好境界实现之时。
空洞虚假的情感是对情感本身的亵渎。丰厚的情感能力是建立在深刻的思想底蕴基础之上的。人文学科教学内容的实质是人类对自身发展的观照与反思所积淀的知识体系。或者说，在人文学科的教学内容中处处闪耀着古往今来的先贤们的思想光辉，字里行间也总会透出对人类命运的焦虑与奋斗。人文学科的教学目的也主要是引导学生为人的个性、完整性、历史性而努力，致力于人性的生成、扩展和人性境界的提升，致力于引导学生通过多种途径讨论与反思人生的意义。可以说，这是在性质上人文学科与自然学科迥然不同的地方。作为一种充满思想与个性的人文知识，所期待的是学习者来自内心的疑问和关注。在教学方法上提倡“多元对话”，人文知识才会“从无活力的知识变成有活力的知识，才能从专业的知识变成一般的知识，才能从我们记忆的负担变成滋养我们人类脆弱心灵、生命和人性的‘维他命’”。[2]
与思想性相呼应，人文学科教学还有一个显著特点：强调个人见解。这里不是指一般所说的个人偏见，而是指教学内容本身含有的主观色彩，比如作者观点、思想、情感等；同时也指教学过程中师生双方在理解人文学科的教学内容时都必然带有的个人观点或感受。这种主观性不仅不可避免而且应该得到承认甚至加以鼓励。人文学科与自然学科不同，它不应该追求唯一结果，“答案是丰富多彩的”才是人文学科最美的景致。
人文学科教学在知识教学过程中也体现出特殊的美感──知识教学的螺旋性，这也是其区别于自然学科的又一个显著特点。人文学科知识往往具有一定的综合性，所以它要求在知识传授过程中应反复陈述主要的内容因素，在不同层次、各个要点上给学生多次提供训练机会，使知识教学呈螺旋上升的趋势。我们应遵循这一基本特点，不要追求“直线效果”而急于求成；但是，却不能因为有这个特点，就认为人文学科教学可以不追求科学的逻辑的力度。因为，没有逻辑的教学不可能是美的教学。而目前中小学人文学科在逻辑体系的建构上还相当薄弱，我们在阐述“螺旋性”时应更强调其“螺旋漩涡”的形成和链接，更强调“以点带面”的有序反复，更强调“点教学与延伸教学”的设计与操作效果，从而让学生能有效地理解人文思想、感受人文精神、懂得人文关怀，能真正陶醉在人文世界之中。
二、客观与理智：自然学科教学的审美特质
中小学的自然学科主要包括数学、物理、化学、生物、地理等，这些学科是构成中小学生科学知识体系的核心，是培养学生科学意识和科学精神的摇篮，是引导学生用美的规律去认识自然、探索物质世界奥妙的主要途径。毋庸置疑，自然学科的教学同样具有自身的审美特质。现实中某些数、理、化课堂里人为添加的一些与教学内容不相干的音乐或诗文等表现形式，绝不是自然学科教学本身的美。那种把其他教学的审美因素硬塞进自然学科教学之中的做法是幼稚而肤浅的。
中小学的数、理、化等课程正是揭示宇宙万物基本规律的学科，其中包含的定理或原理等内容都已经系统化和公式化，这种知识所体现的“真”就是科学性的基本含义，也是自然学科所具有的审美特质的基准。科学知识本身既是“真”的成果，也是“美”的结晶，它们往往在深层内容上能够提高学生的审美能力。自然学科反映着客观世界的构成及发展规律，它追求唯一的最准确的可以证明的答案。在自然学科领域容不得半点主观臆断和猜想，也不需要发表个人感受和体会。虽然在某个阶段可以而且应该“异想天开”，但必须出示“证明”后方可真正“入场”。可以说，这种客观性正是自然学科的魅力所在。因此，其审美化教学设计与操作应引导学生学会用事实、用数据说话，感受概念、定理、公式、实验等客观规律所蕴含的逻辑力度和简明形式之美，引导学生在对客观世界的发现中体验迎面而来的神秘感、畏惧感、庄严感、神圣感、崇高感，并为之激情澎湃。
人们之所以从事科学研究活动，是因为他们从中能感受到更大的满足，这种满足并非以实用为出发点，但追求本身却往往能意外获得实用的功效。整个科学史可以证明，有益于人类的大多数真正伟大的发现，并不是由实用愿望所推动的，而是由满足好奇的愿望所推动。“当你领悟到一个出色公式时，你得到同听巴赫的乐曲一样的感情，在这两种感觉之间没有任何区别，除去如下一点：要从数学得到满足比起爱好音乐者的欣赏来，必须受到更多的训练。”[3]这就需要教师在讲解科学知识的过程中，让学生体会自然学科教学所要求的客观严谨而形成的独特之美，有意识地培养学生的科学意识和科学精神，让学生体会追求科学规律的艰辛与快乐。
人文学科强调在丰富的情绪基础之上，形成美好的情感和情操。但自然学科则应在意志品质的基础上，重视对学生理智感的培养。“在一种科学、数学和技术气息日益弥漫的文化氛围中，科学素养使公民具有必需的理解能力和思维习惯，使他们能够紧跟世界发展的形势，大致知道自然和社会的运行情况，批判性地和独立地思考，对事件的不同解释加以辨认和权衡并提出协调方案，敏锐地处理那些有关证据、数字、模型、逻辑推理和不确定的问题。”[4]很明显，能否形成科学素养与理智感的强弱紧密相关。所谓理智是指在自然学科的学习中所表现出来的冷静、沉着、不被自己情绪左右的心态，以及正确的认识、理解、思考、决断的能力。理智因素与意志品质直接相关，培养学生这方面的素质是中小学教育的重点也是难点。而目前自然学科的教学还缺乏这方面的自觉意识，在一定程度上影响了中小学生对理智之美的理解和感受；也影响了学生科学素养的形成。自然学科审美化教学设计与操作应抓住契机，在点燃学生好奇心的同时设置恰当的难度，让学生体会运用智慧战胜困难、沉着机智解决问题、“跳一跳、摘到桃”的更为内在和深刻的美感。
自然学科的知识教学同样具有其独特的审美价值。就自然学科知识体系及学习自然学科知识的进程而言，它具有相当严密的逻辑程序。在学习时必须沿一定的逻辑线路，由易到难逐步增加新的内容，基本上是一步一步的直线推进，这是学习自然学科时必须重视的一个特点。根据这个特点来进行审美化教学就要着重研究“最佳线路”。也就是说应在教学目标的指引下，根据学生特点，花大力气整理、重组中小学各自然学科的知识体系，以利于选择适合不同学生的不同“捷径”，让所有学生都能进入“科学美”的殿堂。正是基于自然学科学习具有“直线性”的特点，其教学过程就应着力创造一个简明和谐的美的境界，培养学生从大千世界纷繁复杂的现象中寻找其内在秩序，在既对立又统一的宇宙万物矛盾运动中感受科学发展的节奏。从而在这种简明和谐的境界中积累审美经验，训练睿智敏达的思维，造就具有洞察宇宙奥秘的智慧与改造物质世界能力的人才。
三、形象与直觉：艺术学科教学的审美指向
艺术学科是人文学科的重要组成部分，但因为其特殊的学科价值，使之在基础教育“三足鼎立”的学科结构中获得了独立的地位。可以说，音乐、美术、体育等艺术类学科课程是中小学里最美的领域，这类课程的教学应该是美的集中体现。但是，由于长期以来忽略艺术的教育功能，不仅这类课程的设置在中小学课程体系中处于次要地位，就是这类课程的教学本身也不够注重学生审美能力的培养。因此，即使是艺术学科，其审美化教学依然是一个新的值得探讨的课题。
艺术家用各种物质材料塑造出丰富多彩的美的形象，给人们带来美丽与欢乐、震撼与思索。艺术学科的内容就是由这些形象和塑造这些形象的手段以及欣赏这些形象的方法等构成。可以说，没有形象就无所谓艺术，也无所谓艺术学科。严格地说，艺术中的形象应该是一种“意象”，是一个“完整的，意蕴内在于其中的感性世界”。“‘意象’是艺术的本体。不管是艺术创造的目的，艺术欣赏的对象，还是艺术品自身的同一性，都会归结到‘意象’上来。对于艺术来说，意象统摄着一切：统摄着作为动机的心理意绪，统摄着作为题材的经验世界，统摄着作为媒介的物质载体，统摄着艺术家和欣赏者的感兴。”[5]可见，意象是艺术本质的决定性因素。因此，作为艺术学科审美化教学的重要原则就是不能丢失了这个“意象”，或者说，不能让艺术的本质被非艺术的教学所取代和掩盖。在教学设计与操作中要注意用各种媒体将艺术形象清晰、鲜明、生动地展现在学生面前；要努力使眼前之景与学生心中之情自由地交流融会。这是艺术学科审美化教学的前提。
“慢慢走，欣赏啊！”每当看到朱光潜先生在《谈美》中的真诚告诫，我们总是会心地微笑。如果把这句话移置到艺术学科教学之中则有更为广泛的意义。首先，应该明白艺术家对社会生活的审美感受、审美理解是通过艺术形象而物态化的，对艺术形象的理解需要审美感知、审美联想和想象才能完成。而且这个“完成”不是一次性的，甚至可能“日日观之日日新”。因此，在艺术学科教学中务必给学生足够的欣赏时空，使之能──“慢慢走，欣赏啊！”此外，对这些艺术作品的欣赏能力也不是天生的，它需要一定的文化背景、专业知识和人生阅历，而且还必须感受大量的艺术精品。在此基础上才能把握艺术欣赏活动的特点，也才能达到艺术欣赏的境界。因此，在对艺术学科教学进行审美化设计与操作时必须处理好知识传授、作品分析、欣赏体味等方面的关系。既不能没有目标地让学生盲目欣赏艺术作品，也不能只强调知识及分析，而忽略和淡化艺术欣赏活动的重要意义。
艺术形象是有血有肉有感情的，它以其形、色、声等直接诉诸人们的视听等审美感官。人们对美的事物通常都凭直觉去体验和感受，这种直觉力是非常重要的，它不仅出现在艺术审美活动的开始，而且贯穿整个活动过程。从某种意义上来说，艺术就是一门感觉的学问。因而培养学生艺术感觉特别是敏锐的直觉力就理所当然地成为艺术学科审美化教学的重头戏。换句话说，如果破坏了学生的审美直觉，艺术教学就是失败的。所谓直觉力实质上是一种审美意会或审美领悟的能力，是审美理解达到一定程度后的快速反应。它是“审美活动中，主体用某种感性的形式，对客体意蕴和审美活动意蕴的直接的整体的把握和领会。它是审美活动的理性因素，渗透在知觉和想象的整个过程中”。[5]因此，重视直觉力的培养并不等于排斥理性在艺术审美中的意义。感性的深化离不开理性的引导，而理性的训练又正是为了使直觉感受到的美更真切、述说起来更生动准确、理解和评价也更全面深刻，从而形成更完整、更丰富、更激荡心灵的审美意象。
艺术欣赏活动必然会激发学生艺术表现和艺术创造的欲望，而任何表现和创造都离不开一定的技能。针对实际情况，适时适当地教给学生艺术方面的专门技术，以帮助他们实现艺术表现和创造的愿望，也是艺术学科审美化教学的重要任务。这种技能训练最忌讳变成与审美欣赏无关的枯燥乏味的纯技术的重复。但现实中这种现象却很严重，以至于学生们面对这种可怕训练时，不得不将心中渴望艺术技能的窗口关闭。很明显，能否有效地处理好技能训练与美感体验的关系是艺术学科审美化教学水平的主要标志。
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自然科学的美篇9
关键词：科学美感助发现功能实现条件
abstract:thispaperbasesontheintimaterelationbetweentruthandbeauty,revealsaestheticsenseofscienceanditscontent.andthengivesainterpretationofdiscovery-aidfunctionofaestheticsenseofscienceanditsimportantmanifestations.buttheadequaterealizationofthesefunctionscan’tdowithoutsomeconditions.
keywords:aestheticsenseofscience;discovery-aidfunction;conditionsaboutrealization
自然科学作为人们对自然现象的探求进而认识自然规律的理论与活动，在其认识过程中，充分显现与揭示了自然现象及其规律美的特质，这种对美的开显有赖于科学主体关于科学的美感，而这科学美感的存在又基于科学真与美的深刻关联。www.133229.Com科学美感反过来又具有巨大的助发现功能，在科学发现过程中发挥着重要的作用。
一、基于真与美相关联的科学美感
科学美感的形成离不开真与美极其关联，这种关联的过程与环节无疑是非常复杂的，科学美感与一般美感既有共同性，又有特定的内涵与特质。
1．科学真与美的关联
作为探求真理的理论和活动，科学与真具有密切的联系。这里真指真理的真。作为对真的追求，科学旨在把握自然现象的一般规律。在科学实践中，科学探索活动遵循合规律性原理，这合规律性意指主体的认识对客观规律的符合与顺应，它包含了作为真理的真。早在古希腊，巴门尼德就认为，科学的任务在于认识“存在”，这是因为只有这种对本质的认识才提供“真理”，而认识“非存在”只能得到意见，他将真理与意见相区分。柏拉图认为，真理的知识是思维对理念也即可知世界的洞见，而思维是用概念进行这种活动的。科学是通过纯粹思想来探究关于可知世界的真理知识的学问，他进而把科学与意见区别开来。近代笛卡尔首开理性主义先河以来，科学已成为以实验为基础，以数学为重要手段的理性事业，它业已成为发现真理的重要途径。
纷繁复杂和奥妙无穷的自然界，隐藏着不少真的东西有待于人们通过科学去揭示，同时，大千世界也存在着许多美的东西等待着人们去发现。科学不仅关涉着真理，也是开显美的重要方式，这种开显的可能性基于真与美的关联。早在两千多年前，人们便对数学、天文学、物理学、生理学等领域广泛存在的美已有所体会。近代以来，在科学不断发展的历程中，美被不断地揭示出来。科学美与真和美的关联分不开，同时科学美又有别于自然美。一般来说，自然美直接诉诸于人的感官，看得见、听得到，甚至摸得着。人们欣赏自然美，往往会情不自禁地生发出一种单纯的生理快感和精神愉悦。而科学美既基于自然美之上，同时，又比自然美更深入，它还关注那些较深层面上的美，有时甚至不一定表浅地外显并简单地愉悦感官。同时，科学美也不同于艺术美。艺术美一方面与艺术作品相关，另一方面给人眼、耳等审美感官的刺激较强烈。相对来说，科学美表现得较为内在与含蓄。
2．科学美感及其内涵
科学美感是关涉到科学的一种美感，美感在美学中是与美的问题同等重要的问题。一般而言，美感有广狭义之分，广义的美感指审美意识；狭义的指审美感受。从古希腊开始到近现代，对美感的研究一直是美学的重要课题。主要有两种基本观点，一是倾向于主观方面，认为美感是纯主观的产物。柏拉图认为美感是人的灵魂在迷狂中对理想世界的回忆和凝神观照时产生的欣喜。19世纪以后，出现了多种多样的学说如费肖尔父子的移情说、谷鲁斯的内摹仿说、布洛的心理距离说、克罗齐的直觉说、桑塔耶那的客观化的快感说等。另一种观点则倾向于反映论，早期唯物主义把美感看是人的生理机能的反映。博克认为美感通过想象来满足人的情欲，仍然是从生理入手的。达尔文认为，凡动物均有美感。弗洛伊德把美感看成是人的性本能的升华。此外，还有费尔巴哈、车尔尼雪夫斯基等，均把美归于人的自然性上。这两种典型看法，各自都提出了一些独特的见解，内中也存在着许多区别。同时，均有失之简单和片面之处。
美作为对引起人们美感的客观事物的本性的揭示，在康德看来，审美须遵循合目的性原理，这原理表明审美是无目的的，且不涉概念，能产生愉悦的情感。许多思想家、美学家，都谈到过真与美的关系。在柏拉图看来，理念是唯一真实的存在，自然只是理念的摹本，而摹仿自然的艺术就是摹本的摹本，因此美与真相隔了两层。亚里士多德认为，美可以反映真，艺术比历史还真实，他比柏拉图更强调二者的相关性。康德由于认为美不涉概念，而科学通过知性必然要诉诸概念及其系统，因而，他把真与美作了内在的区分。但他同时也看到了它们的关联。他说：“判断力以其自然的合目的性的概念在自然诸概念和自由概念之间提供媒介的概念，它使纯粹理论的过渡到纯粹实践的，从按照前者的规律性过渡到按照后者的最后目的成为可能。”[1]在他看来，正是艺术与美打通了由悟性、自然到理性、自由的道路。他对真善美的区分与统一以及对整个美学的发展都作出重要的贡献。
关于美感的认识从古到今也纷争不已，莫哀一是。也许柏拉图早就觉察到了这一点，他说：“美是难的”[2]科学美感同样也是难的。一般说来，“所谓科学美感，即是指科学家在对科学美的事实和美的理论的观照中，以及科学家在对科学美的追求和科学创造过程中，对客观存在着的美的主观反映、感受、欣赏和评价。”[3]科学美感关涉众多的相关因素，它是非常复杂的。在海德格尔看来，不只是科学相关于真理，艺术更是在生存境域上揭示与开显真理，他说：“美是真理开显的一种方式”。[4]从而更深刻地揭示了二者的关联。对于真与美的深刻关联，任何简单化的比附与概括，都难以得其要义，把握其意蕴，而科学美感正是基于二者的复杂关联，这也许正是科学美极其丰富多彩的表现形态之根由。仅从纯主观的或纯反映论的角度都不能很好地阐释科学美感。科学家凭着自己对自然界某一特定事物强烈的美感作用，开始探究自然与科学的奥秘，也正是这种美感将某特定的事物，从审美对象转化为科学研究的对象。在科学美感发生作用的过程中，科学家的创造力处于顶峰区，主客体的界限模糊、消融，进入一种现象学状态。科学美感还时常伴有直觉、灵感等特质，它发挥作用的机理也是异常复杂的。
二、科学美感的助发现功能
建立在真与美相关联基础之上的科学美感，在科学主体的科学探索活动中具有显著的助发现功能，这些功能主要体现在以下方面。
1．美感的对象化与科学对象的确立
科学美感在科学探索的早期，往往给科学家以极大的启发。由于受科学中美的诱导，科学家们集中自己的注意力于美的现象或者关系上，在美感的对象化中，科学家进而把这些美的现象联系作为自己的科学研究对象。这在科学思想史上，比比皆是。麦克斯韦在创建电磁理论的过程中，依据法拉第的实验研究结果，写出了电磁理论的两个方程，但两个等式的右边不对称，他从美学考虑出发，进行了修改，这种修改并没有什么实验依据，但其数学形式更优美，并导致了可喜的成果，后来被修改的方程也被实验证实。在科学美感的启迪下，科学家结合自己的科学问题以及社会亟待解决的课题，来确定自己的研究对象。科学美是通过科学家去发现和创造的，同时对科学美的追求本身也是科学发现的巨大动力。在伽利略看来，科学家的任务就是要去发现大自然的合理秩序与和谐，也就是去发现美。科学美感是在科学探索的长期实践中，逐渐地培养出来的，它总是以物化的感性形式呈现在主体面前，并内化为其内在情愫。由美感所感受的对象发展成为研究对象，经历了复杂的转化过程。科学美感与科学研究所面对的自然界都是“人化”了的自然界，但前者更多地与愉悦的情感相关，后者关涉理性更多，但即使作为研究对象，也仍然是审美的。当然，如果没有具有欣赏美的感觉器官，科学美感也是不可能形成的，当然这种美感也基于潜在对象的存在。正如马克思所说：“只有音乐才激起人的音乐感；对于没有音乐感的耳朵来说，最美的音乐毫无意义，不是对象，因为我的对象只能是我的一种本质力量的验证，……”[5]没有眼、耳等审美感官的感受及谐和嬉戏，不会形成美感，也更不能由美感而迁移到研究对象的设定。
2．刺激联想与激发创新思维
科学美感在科学发现与科学研究活动中，可激活科学家丰富的联想，进而产生创新思维，作出科学发现和取得重要的研究成果。正如英国物理学家廷德尔所说：“有了精确的实验和观察作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师。”[6]如凯库勒受梦的启示，作出了关于苯环结构的发现。哈维在研究人体的血液循环时，就从哥白尼行星围绕太阳运行体系这一奇妙的思想中得到过启发，而“开普勒一定受到了毕达哥拉斯美的概念的影响，当他把行星绕太阳的转动和一根振动弦进行比较时，他发现，不同行星的轨道有如天体音乐一般奏出了和谐的和声。”[7]大西洋两岸的相似性给魏格纳以灵感，从而提出了大陆漂移学说。科学美感以情感愉悦为特征，正如钱德拉塞卡所说：“科学中有更多的证据表明，美常常是令人愉悦的源泉。”[8]当然，科学美感还同时渗进感知、想象等多种心理活动。由于具有良好的艺术修养和审美能力，爱因斯坦在他的科学研究中，这些因素发挥过重要的作用，他由此受益颇多。如他的狭义相对论的光速恒定原理和相对性原理的提出，作为基本假设，受到他在16岁时的理想实验的启发而联想到的。这个实验为：当一个实验者以光速追随一条光线运动，他会看到什么？他当时就想到应看到一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁波。爱因斯坦本人既深刻地体会到了想象的重要作用，也有过高度的认识，他说：“对于整理和理解事件，重要的也许不是物体的行为，而是物体之间某种东西的行为，即场的行为，要充分领会这件事，那是需要一种大胆的科学的想象力的”。[9]这也充分说明，科学美感所孕育的联想与创新能力之于科学研究的重要意义。
3．选择尽可能简单的理论
科学的理论显现出来的美，往往既是和谐的，更是简单的。简单美是科学美的重要特征。李政道说过：“最重要的东西往往都是最简单的。就拿物理学来说，它的研究对象大至恒星、宇宙，小到微观粒子。但是，这些对象总是由几条基本原理管住。那些基本的东西，恰恰是最简单的，但却最重要。”[10]正因为如此，如果几个假说或理论经受住同样的经验检验，又能作出一致的解释或预测时，科学家的美感将促使他们选择简洁的那个假说或理论。图尔明认为，科学家根据自然秩序理想来解释科学事件。而科学的简单美显然与这种理想相关。英国近代哲学家洛克把观念分为简单观念与复杂观念，他认为简单观念是构成复杂观念或一切知识的基本材料，而复杂观念是通过简单观念构成的。虽然在逻辑上简单的理论并不一定正确，但许多正确的理论却往往是逻辑上简单的。科学史上，哥白尼体系比托勒密体系来得简单，这也是前者之所以代替后者的一个重要原因。最早提出简单性原则的要算奥卡姆了，西方中世纪哲学家与逻辑学家奥卡姆提出了一条简单性思维原则，其内涵是：如无必要，勿增实体。后人称之为“奥卡姆剃刀”。这一原则不仅在他本人的研究中起过作用，还对后世的学术发生了深远影响。而马赫与阿芬那留斯提出的思维经济原则，也可以说是科学简单性的一种重要原则，对于鉴赏与评价理论的优劣具有重要价值。现代科学中的审美简单性原则，则可看成是对这个原则的继承与发展。
4．对称破缺与奇异美的重要启示
对称与平衡是形式美的重要因素之一。对称指形式各要素在上下、前后、左右的相同或均等。古希腊美学家认为，身体的美在于各部分之间的比例对称。欧洲著名的哥特式建筑对称的特点也非常明显。平衡则是对称的一种变异，指对应双方左右、上下在形式上虽不一定对称，但在份量上是均等的。此外，形式美还有许多要素。美具有极大的复杂性与高度的不确定性，它不能被限定在任何一个固定的范式与枢架之中。有时出现不对称或一种对称发生破缺也会显得很美。自然界广泛存在着奇异美，突出表现在曲折、离奇和变幻莫测等方面，在科学的探索中也会出现这种奇异美。当然，科学上的对称破缺或奇异美未必是表观上的，它们往往出现在科学的内在关联与科学思想的深处，它们折射着自然界潜藏的奥秘与信息，值得认真关注。在科学史上，众多的科学发现都是由对称破缺以及各种新奇的东西即奇异美所诱发的，这种对称破缺和奇异美已成为科学发现的重要契机。杨振宁、李政道发现与确定了宇称守恒这种左右对称性在某种局部条件下不存在，即发生了对称破缺，在弱相互作用下宇称不守恒。这正表明了就物理学而言，较低层次对称性的破坏和较高层次对称性的建立，往往体现了物理理论的重大突破。对称破缺显然是奇异美的重要方面，它是一种超出常规的科学美的特殊表现。
5．科学美感的整合与格式塔效应
科学审美与一般审美一样，不能简单地分析或肢解为各部分和要素的简单加和，审美活动是整体的，这取决于科学美感的整合性，由此，为科学发现提供了格式塔视野。科学史上，如门捷列夫对元素周期表的预测、麦克斯韦方程组和波尔的互补原理等，无不体现了科学美感与科学审美的整合性。科学研究在外行人看来，是十分枯燥无味的，但对于科学家来说，虽然异常艰辛，却充满了乐趣，也为科学家带来了巨大的成就感。其中重要的原因之一在于，科学美感及其实现所带来的情感的深度愉悦对人的心灵的震撼。美感不仅与美相关，更与主体的内心世界相关涉。而刺激科学家产生美感的主要因素是研究对象的内在形式美，这种内在形式美是整合的，正如弗·培根所说：“没有一个极美的东西不是在调和中有着某些奇异。”[11]也即科学美与美感都是和谐整体，内中既有调和，也不乏奇异，这也许是科学美与美感的丰富性的基础。同时，在科学发现中，科学美感的整合性为人们提供了一种整体的视野。正如爱因斯坦所说：“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”[12]这种整一性类似于心理上的格式塔，科学美感的存在及其作用的发挥都是整体性的，这种整体性不能被分解为各简单部分的加和。只有从整体性出发，才能充分理解与把握科学美感的整体性功能，使人们从全面的、互动的整体找到发现的契机。
三、助发现功能充分实现的条件
科学美感的助发现功能的充分实现是有条件的，作为科学家或科学工作者必须具有良好的科学鉴赏或科学美的感悟力，这在很大程度上取决于科学与美的教育。同时，良好的交流环境与自由的创造境域也是十分重要的。
1．美育与科学美的教育
在科学教育中，应加大人文教育的渗入，尤其是关于科学美的教育，同时，也应把美育与科学教育作充分的结合，这是素质教育的必然要求。美育又称审美教育，是一种通过美来培养人的形象化的情感教育。它以特定时代的审美观为依据，以形象为手段，以情感为核心，以实现人的全面发展为宗旨，是实现素质教育的有效途径。艺术教育是美育的重要方面，罗恩菲尔德把艺术教育与创造力关联起来。“他认为艺术教育的目的是培养和发展创造力，而关于这种创造力能够转入人类其他活动领域的允诺，实现上可以由所有领域中的创造力都是相同的这一事实而予以兑现。”[13]通过美育，可以使人具有美的理想、美的情操、美的品格和美的素养，具有欣赏美与创造美的能力等等。美育作为审美和教育的结合由来已久。早在古希腊，在城邦保卫者的教育中就有艺术教育的内容。我国在春秋时期就已非常重视“诗教”与“乐教”。但美育这一概念与学科，则是德国诗人和美学家席勒于18世纪末首先提出和建立的。在他看来，美育的目的在于“培养我们感性和精神力量的整体达到尽可能和谐。”[14]美育中的感性和审美教育与人们的直觉、顿悟和科学鉴赏等方面密切相关。因此，在各级各类学校的教育中都应增加科学美与美育的内容，这无疑会完善人们的认知结构，培养创造性思维的品质，并在科学探索中更好地实现其助发现功能。
2．科学家与艺术家的广泛交流与合作
不同学科与领域中的科学家最佳创造力出现的时间是不一样的。化学家奥斯特瓦尔德认为，随着年龄的增长会出现创造力衰竭的现象，很大程度上是对同一问题长期接触所造成的。他主张科学家时常变一变自己研究的领域或问题，这样会不断保持较好的创造力。许多杰出的科学家都有着广泛而浓郁的文学艺术爱好，如薛定锷是一个戏剧爱好者，热心写戏剧评论，还发表过诗作。开尔文在大学是管弦乐队里出色的军号手。康托尔曾梦想成为小提琴家。诺贝尔具有非凡的诗才。居里夫人爱好诗歌与文学作品。普朗克、玻恩、索末菲、海森堡等都是优秀的钢琴演奏家。这些爱好与兴趣对他们的创造发现有着不可或缺的作用。科学、艺术是人们极富创造性的两个领域，科学作为对自然规律的探讨，而艺术则是运用特定的物质手段，按照美的规律，塑造典型的艺术形象，来表达艺术家的内心世界和思想情感。艺术是人类审美意识集中化和物态化的表现，是人类通过与现实的审美关系全面掌握世界的最高、最自觉的形式。艺术通过各种形态感性形式的自觉创造，给人以内心的愉悦和创造的灵感，而艺术家是艺术的主体。虽然，科学与艺术均有其自身的特质和内在规定，并以此而相互区分。但作为创造活动却有其一致性。艺术中的愉悦与灵感会给科学家以启迪。在思维方式、审美情操和感悟等方面，艺术家都会给科学家以启发，因此，要加强科学家与艺术家的交流与合作，以培养和提升科学家的科学美感，从而作出更多的科学发现。
3．宽松与自由的创造境域
科学研究是一个艰辛的过程，从假说到理论，从潜在到显现，科学思想的提出与科学发现的完成，都离不开自由讨论与宽松的环境，这是科学的生命力与催化剂。科学探求只有在宽松、自由的氛围中，才可能产生更多的新思想和创造发明。同样，科学美感也只有在这样的创造境域中，才能更好地发挥其助发现功能。创造性才能的培养需要解放思想、敢想敢干，激荡起心灵的创造冲动，使主体常处于创新的激发态，从而作出重要的科学发现。海森堡曾说过，科学扎根于交流，起源于讨论。哥本哈根学派为此提供了典范，卢瑟福、波尔以及许多优秀的年轻科学家聚集在“荼话会”上，提出疑难，交流信息，自由争论，不拘形式，为科学思想奠定了良好的人文环境。此外，布尔巴基学派、卡文迪许实验室等都有类似的成功作法。在科学史上，也常有人由于缺乏创新眼光，与发现失之交臂，如马赫离相对论也只有一步之遥。还有些人，由于被权威所压倒，不敢越雷池一步，不相信自己会作出发现。又如天文学家勒莫尼耶在1750到1769年间，有12次观察到天王星。但由于他囿于成见，因守而不敢超越权威，从而失去了发现天王星的机会。从科学家的自身情况来看，许多科学家与诗人、艺术家相似，当他们对某些问题深思熟虑而不得其解时，往往在突然放松如会客、听音乐、散步、游玩等时候出现思想火花，从而解决了困绕的问题。这是长期紧张工作后的突然放松的情况，而经过一段闲散时间后的突然紧张，也会出现创新的许多苗头。这说明，约束与自由之间的动态协调之于科学研究是非常重要的。因此，无论在科学共同体内部，还是在各学派之间，都应倡导一种平等的与自由的研究传统，不持门户偏见。全社会都应为科学发现创造一个活跃、轻松与自由的学术环境，不断创新，勇于开拓，这样才会产生良好的科学美感。也只有这样，科学美感才会导致更多的科学发现。
参考文献
[1]康德.判断力批判[m].上卷.北京：商务印书馆，1964.35
[2]柏拉图.文艺对话集[m].北京：人民文学出版社，1963.210
[3]、[11]陈望衡主编.科技美学原理[m].上海：上海科学技术出版社，1992.143.116-117
[4]德格尔.诗·语言·思[m].纽约：哈普和劳出版社，1971.56
[5]马克思.1844年经济学哲学手稿[m].北京：人民出版社，2000.87
[6]贝弗里奇.科学研究的艺术[m].科学出版社，1979.56
[7]、[8]美]s.钱德拉塞卡.莎士比亚、牛顿和贝多芬[m].长沙：湖南科学技术出版社，1997.61,60
[9]、[12>良英、范岱年编译.爱因斯坦文集[c].北京：商务印书馆，1976.第1卷.378.第3卷.347-348
[10]夏宗经.简单·对称·和谐——物理学中的美学[m].武汉：湖北教育出版社，1989.270
自然科学的美篇10
关键词：科学美感
助发现功能
实现条件
abstract:thispaperbasesontheintimaterelationbetweentruthandbeauty，revealsaestheticsenseofscienceanditscontent.andthengivesainterpretationofdiscovery-aidfunctionofaestheticsenseofscienceanditsimportantmanifestations.Buttheadequaterealizationofthesefunctionscan’tdowithoutsomeconditions.
Keywords:aestheticsenseofscience;discovery-aidfunction;conditionsaboutrealization
自然科学作为人们对自然现象的探求进而认识自然规律的理论与活动，在其认识过程中，充分显现与揭示了自然现象及其规律美的特质，这种对美的开显有赖于科学主体关于科学的美感，而这科学美感的存在又基于科学真与美的深刻关联。科学美感反过来又具有巨大的助发现功能，在科学发现过程中发挥着重要的作用。
一、基于真与美相关联的科学美感
科学美感的形成离不开真与美极其关联，这种关联的过程与环节无疑是非常复杂的，科学美感与一般美感既有共同性，又有特定的内涵与特质。
1．科学真与美的关联
作为探求真理的理论和活动，科学与真具有密切的联系。这里真指真理的真。作为对真的追求，科学旨在把握自然现象的一般规律。在科学实践中，科学探索活动遵循合规律性原理，这合规律性意指主体的认识对客观规律的符合与顺应，它包含了作为真理的真。早在古希腊，巴门尼德就认为，科学的任务在于认识“存在”，这是因为只有这种对本质的认识才提供“真理”，而认识“非存在”只能得到意见，他将真理与意见相区分。柏拉图认为，真理的知识是思维对理念也即可知世界的洞见，而思维是用概念进行这种活动的。科学是通过纯粹思想来探究关于可知世界的真理知识的学问，他进而把科学与意见区别开来。近代笛卡尔首开理性主义先河以来，科学已成为以实验为基础，以数学为重要手段的理性事业，它业已成为发现真理的重要途径。
纷繁复杂和奥妙无穷的自然界，隐藏着不少真的东西有待于人们通过科学去揭示，同时，大千世界也存在着许多美的东西等待着人们去发现。科学不仅关涉着真理，也是开显美的重要方式，这种开显的可能性基于真与美的关联。早在两千多年前，人们便对数学、天文学、物理学、生理学等领域广泛存在的美已有所体会。近代以来，在科学不断发展的历程中，美被不断地揭示出来。科学美与真和美的关联分不开，同时科学美又有别于自然美。一般来说，自然美直接诉诸于人的感官，看得见、听得到，甚至摸得着。人们欣赏自然美，往往会情不自禁地生发出一种单纯的生理快感和精神愉悦。而科学美既基于自然美之上，同时，又比自然美更深入，它还关注那些较深层面上的美，有时甚至不一定表浅地外显并简单地愉悦感官。同时，科学美也不同于艺术美。艺术美一方面与艺术作品相关，另一方面给人眼、耳等审美感官的刺激较强烈。相对来说，科学美表现得较为内在与含蓄。
2．科学美感及其内涵
科学美感是关涉到科学的一种美感，美感在美学中是与美的问题同等重要的问题。一般而言，美感有广狭义之分，广义的美感指审美意识；狭义的指审美感受。从古希腊开始到近现代，对美感的研究一直是美学的重要课题。主要有两种基本观点，一是倾向于主观方面，认为美感是纯主观的产物。柏拉图认为美感是人的灵魂在迷狂中对理想世界的回忆和凝神观照时产生的欣喜。19世纪以后，出现了多种多样的学说如费肖尔父子的移情说、谷鲁斯的内摹仿说、布洛的心理距离说、克罗齐的直觉说、桑塔耶那的客观化的快感说等。另一种观点则倾向于反映论，早期唯物主义把美感看是人的生理机能的反映。博克认为美感通过想象来满足人的情欲，仍然是从生理入手的。达尔文认为，凡动物均有美感。弗洛伊德把美感看成是人的性本能的升华。此外，还有费尔巴哈、车尔尼雪夫斯基等，均把美归于人的自然性上。这两种典型看法，各自都提出了一些独特的见解，内中也存在着许多区别。同时，均有失之简单和片面之处。
美作为对引起人们美感的客观事物的本性的揭示，在康德看来，审美须遵循合目的性原理，这原理表明审美是无目的的，且不涉概念，能产生愉悦的情感。许多思想家、美学家，都谈到过真与美的关系。在柏拉图看来，理念是唯一真实的存在，自然只是理念的摹本，而摹仿自然的艺术就是摹本的摹本，因此美与真相隔了两层。亚里士多德认为，美可以反映真，艺术比历史还真实，他比柏拉图更强调二者的相关性。康德由于认为美不涉概念，而科学通过知性必然要诉诸概念及其系统，因而，他把真与美作了内在的区分。但他同时也看到了它们的关联。他说：“判断力以其自然的合目的性的概念在自然诸概念和自由概念之间提供媒介的概念，它使纯粹理论的过渡到纯粹实践的，从按照前者的规律性过渡到按照后者的最后目的成为可能。”[1]在他看来，正是艺术与美打通了由悟性、自然到理性、自由的道路。他对真善美的区分与统一以及对整个美学的发展都作出重要的贡献。
关于美感的认识从古到今也纷争不已，莫哀一是。也许柏拉图早就觉察到了这一点，他说：“美是难的”[2]科学美感同样也是难的。一般说来，“所谓科学美感，即是指科学家在对科学美的事实和美的理论的观照中，以及科学家在对科学美的追求和科学创造过程中，对客观存在着的美的主观反映、感受、欣赏和评价。”[3]科学美感关涉众多的相关因素，它是非常复杂的。在海德格尔看来，不只是科学相关于真理，艺术更是在生存境域上揭示与开显真理，他说：“美是真理开显的一种方式”。[4]从而更深刻地揭示了二者的关联。对于真与美的深刻关联，任何简单化的比附与概括，都难以得其要义，把握其意蕴，而科学美感正是基于二者的复杂关联，这也许正是科学美极其丰富多彩的表现形态之根由。仅从纯主观的或纯反映论的角度都不能很好地阐释科学美感。科学家凭着自己对自然界某一特定事物强烈的美感作用，开始探究自然与科学的奥秘，也正是这种美感将某特定的事物，从审美对象转化为科学研究的对象。在科学美感发生作用的过程中，科学家的创造力处于顶峰区，主客体的界限模糊、消融，进入一种现象学状态。科学美感还时常伴有直觉、灵感等特质，它发挥作用的机理也是异常复杂的。
二、科学美感的助发现功能
建立在真与美相关联基础之上的科学美感，在科学主体的科学探索活动中具有显著的助发现功能，这些功能主要体现在以下方面。
1．美感的对象化与科学对象的确立
科学美感在科学探索的早期，往往给科学家以极大的启发。由于受科学中美的诱导，科学家们集中自己的注意力于美的现象或者关系上，在美感的对象化中，科学家进而把这些美的现象联系作为自己的科学研究对象。这在科学思想史上，比比皆是。麦克斯韦在创建电磁理论的过程中，依据法拉第的实验研究结果，写出了电磁理论的两个方程，但两个等式的右边不对称，他从美学考虑出发，进行了修改，这种修改并没有什么实验依据，但其数学形式更优美，并导致了可喜的成果，后来被修改的方程也被实验证实。在科学美感的启迪下，科学家结合自己的科学问题以及社会亟待解决的课题，来确定自己的研究对象。科学美是通过科学家去发现和创造的，同时对科学美的追求本身也是科学发现的巨大动力。在伽利略看来，科学家的任务就是要去发现大自然的合理秩序与和谐，也就是去发现美。科学美感是在科学探索的长期实践中，逐渐地培养出来的，它总是以物化的感性形式呈现在主体面前，并内化为其内在情愫。由美感所感受的对象发展成为研究对象，经历了复杂的转化过程。科学美感与科学研究所面对的自然界都是“人化”了的自然界，但前者更多地与愉悦的情感相关，后者关涉理性更多，但即使作为研究对象，也仍然是审美的。当然，如果没有具有欣赏美的感觉器官，科学美感也是不可能形成的，当然这种美感也基于潜在对象的存在。正如马克思所说：“只有音乐才激起人的音乐感；对于没有音乐感的耳朵来说，最美的音乐毫无意义，不是对象，因为我的对象只能是我的一种本质力量的验证，……”[5]没有眼、耳等审美感官的感受及谐和嬉戏，不会形成美感，也更不能由美感而迁移到研究对象的设定。
2．刺激联想与激发创新思维
科学美感在科学发现与科学研究活动中，可激活科学家丰富的联想，进而产生创新思维，作出科学发现和取得重要的研究成果。正如英国物理学家廷德尔所说：“有了精确的实验和观察作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师。”[6]如凯库勒受梦的启示，作出了关于苯环结构的发现。哈维在研究人体的血液循环时，就从哥白尼行星围绕太阳运行体系这一奇妙的思想中得到过启发，而“开普勒一定受到了毕达哥拉斯美的概念的影响，当他把行星绕太阳的转动和一根振动弦进行比较时，他发现，不同行星的轨道有如天体音乐一般奏出了和谐的和声。”[7]大西洋两岸的相似性给魏格纳以灵感，从而提出了大陆漂移学说。科学美感以情感愉悦为特征，正如钱德拉塞卡所说：“科学中有更多的证据表明，美常常是令人愉悦的源泉。”[8]当然，科学美感还同时渗进感知、想象等多种心理活动。由于具有良好的艺术修养和审美能力，爱因斯坦在他的科学研究中，这些因素发挥过重要的作用，他由此受益颇多。如他的狭义相对论的光速恒定原理和相对性原理的提出，作为基本假设，受到他在16岁时的理想实验的启发而联想到的。这个实验为：当一个实验者以光速追随一条光线运动，他会看到什么？他当时就想到应看到一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁波。爱因斯坦本人既深刻地体会到了想象的重要作用，也有过高度的认识，他说：“对于整理和理解事件，重要的也许不是物体的行为，而是物体之间某种东西的行为，即场的行为，要充分领会这件事，那是需要一种大胆的科学的想象力的”。[9]这也充分说明，科学美感所孕育的联想与创新能力之于科学研究的重要意义。
3．选择尽可能简单的理论
科学的理论显现出来的美，往往既是和谐的，更是简单的。简单美是科学美的重要特征。李政道说过：“最重要的东西往往都是最简单的。就拿物理学来说，它的研究对象大至恒星、宇宙，小到微观粒子。但是，这些对象总是由几条基本原理管住。那些基本的东西，恰恰是最简单的，但却最重要。”[10]正因为如此，如果几个假说或理论经受住同样的经验检验，又能作出一致的解释或预测时，科学家的美感将促使他们选择简洁的那个假说或理论。图尔明认为，科学家根据自然秩序理想来解释科学事件。而科学的简单美显然与这种理想相关。英国近代哲学家洛克把观念分为简单观念与复杂观念，他认为简单观念是构成复杂观念或一切知识的基本材料，而复杂观念是通过简单观念构成的。虽然在逻辑上简单的理论并不一定正确，但许多正确的理论却往往是逻辑上简单的。科学史上，哥白尼体系比托勒密体系来得简单，这也是前者之所以代替后者的一个重要原因。最早提出简单性原则的要算奥卡姆了，西方中世纪哲学家与逻辑学家奥卡姆提出了一条简单性思维原则，其内涵是：如无必要，勿增实体。后人称之为“奥卡姆剃刀”。这一原则不仅在他本人的研究中起过作用，还对后世的学术发生了深远影响。而马赫与阿芬那留斯提出的思维经济原则，也可以说是科学简单性的一种重要原则，对于鉴赏与评价理论的优劣具有重要价值。现代科学中的审美简单性原则，则可看成是对这个原则的继承与发展。
4．对称破缺与奇异美的重要启示
对称与平衡是形式美的重要因素之一。对称指形式各要素在上下、前后、左右的相同或均等。古希腊美学家认为，身体的美在于各部分之间的比例对称。欧洲著名的哥特式建筑对称的特点也非常明显。平衡则是对称的一种变异，指对应双方左右、上下在形式上虽不一定对称，但在份量上是均等的。此外，形式美还有许多要素。美具有极大的复杂性与高度的不确定性，它不能被限定在任何一个固定的范式与枢架之中。有时出现不对称或一种对称发生破缺也会显得很美。自然界广泛存在着奇异美，突出表现在曲折、离奇和变幻莫测等方面，在科学的探索中也会出现这种奇异美。当然，科学上的对称破缺或奇异美未必是表观上的，它们往往出现在科学的内在关联与科学思想的深处，它们折射着自然界潜藏的奥秘与信息，值得认真关注。在科学史上，众多的科学发现都是由对称破缺以及各种新奇的东西即奇异美所诱发的，这种对称破缺和奇异美已成为科学发现的重要契机。杨振宁、李政道发现与确定了宇称守恒这种左右对称性在某种局部条件下不存在，即发生了对称破缺，在弱相互作用下宇称不守恒。这正表明了就物理学而言，较低层次对称性的破坏和较高层次对称性的建立，往往体现了物理理论的重大突破。对称破缺显然是奇异美的重要方面，它是一种超出常规的科学美的特殊表现。
5．科学美感的整合与格式塔效应
科学审美与一般审美一样，不能简单地分析或肢解为各部分和要素的简单加和，审美活动是整体的，这取决于科学美感的整合性，由此，为科学发现提供了格式塔视野。科学史上，如门捷列夫对元素周期表的预测、麦克斯韦方程组和波尔的互补原理等，无不体现了科学美感与科学审美的整合性。科学研究在外行人看来，是十分枯燥无味的，但对于科学家来说，虽然异常艰辛，却充满了乐趣，也为科学家带来了巨大的成就感。其中重要的原因之一在于，科学美感及其实现所带来的情感的深度愉悦对人的心灵的震撼。美感不仅与美相关，更与主体的内心世界相关涉。而刺激科学家产生美感的主要因素是研究对象的内在形式美，这种内在形式美是整合的，正如弗·培根所说：“没有一个极美的东西不是在调和中有着某些奇异。”[11]也即科学美与美感都是和谐整体，内中既有调和，也不乏奇异，这也许是科学美与美感的丰富性的基础。同时，在科学发现中，科学美感的整合性为人们提供了一种整体的视野。正如爱因斯坦所说：“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”[12]这种整一性类似于心理上的格式塔，科学美感的存在及其作用的发挥都是整体性的，这种整体性不能被分解为各简单部分的加和。只有从整体性出发，才能充分理解与把握科学美感的整体性功能，使人们从全面的、互动的整体找到发现的契机。
三、助发现功能充分实现的条件
科学美感的助发现功能的充分实现是有条件的，作为科学家或科学工作者必须具有良好的科学鉴赏或科学美的感悟力，这在很大程度上取决于科学与美的教育。同时，良好的交流环境与自由的创造境域也是十分重要的。
1．美育与科学美的教育
在科学教育中，应加大人文教育的渗入，尤其是关于科学美的教育，同时，也应把美育与科学教育作充分的结合，这是素质教育的必然要求。美育又称审美教育，是一种通过美来培养人的形象化的情感教育。它以特定时代的审美观为依据，以形象为手段，以情感为核心，以实现人的全面发展为宗旨，是实现素质教育的有效途径。艺术教育是美育的重要方面，罗恩菲尔德把艺术教育与创造力关联起来。“他认为艺术教育的目的是培养和发展创造力，而关于这种创造力能够转入人类其他活动领域的允诺，实现上可以由所有领域中的创造力都是相同的这一事实而予以兑现。”[13]通过美育，可以使人具有美的理想、美的情操、美的品格和美的素养，具有欣赏美与创造美的能力等等。美育作为审美和教育的结合由来已久。早在古希腊，在城邦保卫者的教育中就有艺术教育的内容。我国在春秋时期就已非常重视“诗教”与“乐教”。但美育这一概念与学科，则是德国诗人和美学家席勒于18世纪末首先提出和建立的。在他看来，美育的目的在于“培养我们感性和精神力量的整体达到尽可能和谐。”[14]美育中的感性和审美教育与人们的直觉、顿悟和科学鉴赏等方面密切相关。因此，在各级各类学校的教育中都应增加科学美与美育的内容，这无疑会完善人们的认知结构，培养创造性思维的品质，并在科学探索中更好地实现其助发现功能。
2．科学家与艺术家的广泛交流与合作
不同学科与领域中的科学家最佳创造力出现的时间是不一样的。化学家奥斯特瓦尔德认为，随着年龄的增长会出现创造力衰竭的现象，很大程度上是对同一问题长期接触所造成的。他主张科学家时常变一变自己研究的领域或问题，这样会不断保持较好的创造力。许多杰出的科学家都有着广泛而浓郁的文学艺术爱好，如薛定锷是一个戏剧爱好者，热心写戏剧评论，还发表过诗作。开尔文在大学是管弦乐队里出色的军号手。康托尔曾梦想成为小提琴家。诺贝尔具有非凡的诗才。居里夫人爱好诗歌与文学作品。普朗克、玻恩、索末菲、海森堡等都是优秀的钢琴演奏家。这些爱好与兴趣对他们的创造发现有着不可或缺的作用。科学、艺术是人们极富创造性的两个领域，科学作为对自然规律的探讨，而艺术则是运用特定的物质手段，按照美的规律，塑造典型的艺术形象，来表达艺术家的内心世界和思想情感。艺术是人类审美意识集中化和物态化的表现，是人类通过与现实的审美关系全面掌握世界的最高、最自觉的形式。艺术通过各种形态感性形式的自觉创造，给人以内心的愉悦和创造的灵感，而艺术家是艺术的主体。虽然，科学与艺术均有其自身的特质和内在规定，并以此而相互区分。但作为创造活动却有其一致性。艺术中的愉悦与灵感会给科学家以启迪。在思维方式、审美情操和感悟等方面，艺术家都会给科学家以启发，因此，要加强科学家与艺术家的交流与合作，以培养和提升科学家的科学美感，从而作出更多的科学发现。
3．宽松与自由的创造境域
科学研究是一个艰辛的过程，从假说到理论，从潜在到显现，科学思想的提出与科学发现的完成，都离不开自由讨论与宽松的环境，这是科学的生命力与催化剂。科学探求只有在宽松、自由的氛围中，才可能产生更多的新思想和创造发明。同样，科学美感也只有在这样的创造境域中，才能更好地发挥其助发现功能。创造性才能的培养需要解放思想、敢想敢干，激荡起心灵的创造冲动，使主体常处于创新的激发态，从而作出重要的科学发现。海森堡曾说过，科学扎根于交流，起源于讨论。哥本哈根学派为此提供了典范，卢瑟福、波尔以及许多优秀的年轻科学家聚集在“荼话会”上，提出疑难，交流信息，自由争论，不拘形式，为科学思想奠定了良好的人文环境。此外，布尔巴基学派、卡文迪许实验室等都有类似的成功作法。在科学史上，也常有人由于缺乏创新眼光，与发现失之交臂，如马赫离相对论也只有一步之遥。还有些人，由于被权威所压倒，不敢越雷池一步，不相信自己会作出发现。又如天文学家勒莫尼耶在1750到1769年间，有12次观察到天王星。但由于他囿于成见，因守而不敢超越权威，从而失去了发现天王星的机会。从科学家的自身情况来看，许多科学家与诗人、艺术家相似，当他们对某些问题深思熟虑而不得其解时，往往在突然放松如会客、听音乐、散步、游玩等时候出现思想火花，从而解决了困绕的问题。这是长期紧张工作后的突然放松的情况，而经过一段闲散时间后的突然紧张，也会出现创新的许多苗头。这说明，约束与自由之间的动态协调之于科学研究是非常重要的。因此，无论在科学共同体内部，还是在各学派之间，都应倡导一种平等的与自由的研究传统，不持门户偏见。全社会都应为科学发现创造一个活跃、轻松与自由的学术环境，不断创新，勇于开拓，这样才会产生良好的科学美感。也只有这样，科学美感才会导致更多的科学发现。
参考文献
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