[b]科学与艺术：曲径通幽，由来已久[/b] 一般人一提到科学，就想象到爱因斯坦的那张照片――满头白发，满脸皱纹。但实际上，科学是很美丽的。我是这样理解的，科学研究宇宙，研究大自然，而宇宙和大自然有很多的规律，那些规律如果你认识它以后，就会感到它的美。科学求真，就是追求真理；艺术唯美，就是追求美。那么真与美之间究竟是什么关系呢？这就是我们需要探讨的问题。其实，科学艺术曲径通幽，由来已久。 众所周知，屈原的《离骚》是屈原被罢黜以后，到处流浪、行吟，然后昂首问天才写出来的。但是，据李政道考据，在《离骚》中是包含了天文学知识的，他的考据就认为，在《离骚》中有一段内容说明了地球是圆的，以及地球和天之间的关系。李政道是用科学的观念，来阐述《离骚》当中的一部分内容，这也可以说屈原在两千年以前，在春秋战国时代就已经把科学和诗词结合起来了。当然他当时自己不一定认识到，一直到两千年以后，李政道先生才把它写出来。 同样，在西方，古希腊有很多学者也是把科学和艺术结合起来的，比如，毕达哥拉斯就主张一切皆数。他举的例子就是音乐，他说音乐里存在的和声就是数的关系。实际上，通过我们近代对音乐的研讨，也发现所谓和声、对频、八度，每一个八度音，频率就高一倍，有一个很规则的关系。那么也可以说，古希腊的学者就已经认识到了音乐和数学的关系。 [b]恰到好处才美[/b] 1956年，李政道和杨振宁开始探讨基本粒子的一个非常重要的定律，就是宇宙守恒定律。在这以前，物理学界只知道守恒律，不知道有破坏守恒律的东西。李政道和杨振宁首次发现，在弱相互作用的条件之下，宇宙可能是不守恒的，他们做了很多的文献的分析，提出了这个假说。吴健雄做了实验，证明了他们是对的，李政道和杨振宁因此拿到了1957年的诺贝尔奖。特别是李政道，他就从对称和破缺的观点来探讨美。一幅很美的山水画，李政道就把它从当中剖开，把右面的部分拿掉，用左面的镜像来代替，就变成了一幅新的山水画，新的画的特点是，一半从左面得来的，然后把左面的一个给它镜像对称了以后，两个拼起来的。但显然还是原来的那幅画美，而后面的那一幅因为它左右对称了以后，看起来就比较呆板了。 再比如，达芬奇是文艺复兴时代的一位大师，科学艺术都懂，我们都知道他的著名作品《蒙娜丽莎的微笑》。我们能看到，蒙娜丽莎的脸并不是正面的，是朝她的右面稍微偏一点的。大家可以想象，如果达芬奇把她画成正面的标准像一样，大概就没有这么好看了，恐怕这幅画也就不会流传下来了。所以最后的结论就是，完全的对称和完全的不对称都不美，美是在对称与破缺恰当地搭配下面浑然天成的。也就是说两个极端都不美，美是在两个极端的某一个地方。 一般认为，农村里的姑娘打扮，喜欢大红大绿，而城市里的摩登女士偏爱一袭素衣，要么一身白，要么一身黑，要么一身其他的颜色，比较素。民间音乐是锣鼓喧天，比较热闹，而古典音乐清曼优雅，不是那么大起大伏。古典艺术，往往都是纤毫毕现、栩栩如生，而现代的雕像和绘画都非常简练。差别在什么地方呢？答案是信息。大红大绿、锣鼓喧天，很精雕细刻的艺术作品，都是大量的信息，与之相对的则包含的信息较少。 一个事情，信息和对称一样，极端的都是不美的，就是信息太多的不美，信息太少的也不美。这里面我还要举一个例子，就是音乐。大家打开收音机，如果没有收到电台的时候，把音量放得很大，可以听到"咝咝咝"的声音，那就是噪音，那个噪音听得人很心烦，一点都不美。另外，你们做实验的时候，可以用电的方法发出一个频率的信号，那个东西听起来很单调，也不美。那么美在哪里呢？前面说的情况是两个极端，那个噪音具有很多很多的频率，成千上万个频率，大家听了以后心烦；那个单音，只有一个频率，大家听起来单调。真正的美就在两者的当中。比如说我们的音乐，它不是单音，也不是噪音，它是和声。和声就是说它有很多斜波，它的频率有很多，但是不是像噪声那么多，而且它的频率之间是有规律的，这样我们才感到美。这个例子就说明了和对称一样，也是信息太多不美，信息太少不美，信息恰到好处才美。 因此，我认为，美是主观的。当然我知道有人反对，有人认为美和科学一样，是纯粹客观的。我不同意，美是带有很大的主观性。对于生活在农村里的人来说，在他们日常生活当中接触到的信息量少，而生活在城市里的人，特别是现代人，一天到晚在电脑面前，在网络里面，可以说是淹没在信息的汪洋大海里面，那么他们在休闲的时候就有差别了。农村里的人在休闲的时候，因为日常生活里面接触的信息少，那么在休闲的时候，穿衣服喜欢穿大红大绿，表现的信息多一点，听音乐喜欢锣鼓喧天，这个信息多一点。而城市里的人对信息实在是烦了，在休闲的时候就希望穿得素一点，听音乐的时候希望雅致一点。那么为什么古典的艺术是包含很多的信息，现代的艺术越来越简练的呢？可以用同样的理由解释。 [b]人文导向实现科学美[/b] 我们提倡科学美，但是也有人提出质疑。举个例子来说，英国十九世纪著名诗人济慈曾经提出了一个观点，他认为牛顿发明了分光镜，使彩虹的光彩尽失。我们知道雨后的彩虹是非常漂亮的，但是牛顿发明分光镜以后，大家就知道，所谓彩虹无非就是水珠和太阳光折射，这样一来，就等于说煞风景。另外，1969年美国的阿姆斯特朗首次登月，这当然是科学上的、技术上的一个重大的进步。但是一看传回来的照片，原来大家歌颂的玉盘变成了大麻脸。因为大家都知道了，月球的表面是坑坑洼洼的，所以这也是煞风景。所以我就归结了这样几句话：文艺抒情，科学论理，科学文艺贵在真理兼备，情理交融。当然要做到这个是很不容易的，我们要努力地去做，我相信是可以做得到。 但是这并不是唯一的科学真理，还有另外的真理。有一种说法就是，科学是探索现实世界的，揭示出来的真相不一定都美。比如说细菌、病毒，可以使人生病，可以使人死亡；丛林里发生的弱肉强食，也是你死我活的，这些不但不美，而且很丑。对此我认为，大自然当中也包含着一些丑的事物，尽管如此，但是瑕不掩瑜，人人都称赞大自然母亲的美丽。大自然是这样的，科学也是如此。科学是讲真，艺术是讲美。对于科学和艺术的结合，我认为有三种境界：第一种是联合，就是两个东西开始并列起来；第二个境界就是提高到融合，就是科学和艺术互相交融；第三个境界就是媾和，媾和以后就能产生新的东西。我还说过大学的合并、学科的联合也有三个境界。那么现在我们是处于哪一种境界呢？我个人认为现在我们还是处于联合的阶段，我们还没有达到融合和更高的媾和的阶段，还需要大家共同来努力。我们都知道一个传统的说法，就是真善美，这个实际上是人类文明的一种最高的境界。所以，这里我要附带地谈一谈关于善的问题，科学是一把双刃剑，它可以为善，可以为人类造福，也可以为恶，可以毁灭整个人类。我说科学好像一艘雾海夜航的轮船，需要人文来导向，如果没有人文导向，它就会触礁，而且现在的科学越发达，这个船也越大，它的速度就越快，触礁的可能性就越大，所以我们需要人文。 要提倡科学和人文相结合，我坚决反对中学文理分科，理科方面的人根本没有接受到人文和艺术方面的修养，而文科方面的人根本就缺乏科学的一个最基本的基础，这样发展下去，这个教育的后果很值得忧虑。 美国有一个著名的物理学家默雷?盖尔曼，他因为提出夸克和吉布尼斯的八种态得了诺贝尔奖。他的家里很穷，他和他的哥哥从6岁开始在纽约曼哈顿和布朗茨到处漫游。盖尔曼对什么都感兴趣，他的兴趣包括动物学、植物学、昆虫、文学、戏剧、历史、地理、考古、语言学……一直到他十几岁的时候，他报考了耶鲁大学，他考考古学，他的志愿是考古，他的父亲是匈牙利的移民，家里很穷，父亲告诉盖尔曼考考古学是没饭吃的，盖尔曼说没饭吃也要学考古，父亲就说，你去学工程，盖尔曼说他不是一个工程师，如果他当工程师的话设计出来的产品没有一个会动的。所以两个人就妥协了，最后盖尔曼去学物理，最后得了诺贝尔奖。我推荐这个故事的目的就是，我感觉到现在我们的中学教育和小学教育太狭窄，我们应该要广泛地使儿童、使青年有很广泛的知识，有很广泛的兴趣。说如果不这样做的话，大师是出不来的。 [b]科学文艺：真善美的统一[/b] 原子能的发现固然让人类找到了新的能源，但是原子能的发现也造成了原子弹，而原子弹在20世纪差一点点毁灭了整个世界，所以这些经验教训我们应该记得。那么21世纪怎么样呢？我想说说基因工程。基因工程的好的方面当然可以治病延年，可以使农作物大量地增产，这非常重要。但是如果我们不小心的话，基因工程所造成的恶果我们认为比原子弹还要厉害。大家可能奇怪，还有什么比原子弹厉害？我说基金工程如果要闯祸的话比原子弹还厉害。道理很简单，原子弹的杀伤力是放射性、辐射性，这个辐射是指数衰减的。指数衰减的意思是说，它原来如果是1，下一步就是1/2、1/4、 1/8、 1/16、1/32……很快地就到0了，不管多么厉害，随着时间的流逝越来越消亡下去。但是基因工程如果不小心，做出来一个病毒或者细菌，它的增长是指数增长的，指数增长就是1变2、2变4、 4变8、 8变16、16变32……所以这个事情，如果不小心，就好像潘多拉的魔盒一样，一旦打开就收不回去了。 因此，我们说科教兴国非常好，这是非常重要的，但是我认为还不够，还要再加四个字，就是--人文导向。为什么呢？因为科教只是手段，而人文才是目的，如果你不指出目的来，你就可能走偏。这里面我引用了美国的MIT（麻省理工学院）德托罗斯教授的一段话，他说，人类在300年以前犯了一个错误，300年以前是文艺复兴时期，是科学与人文分道扬镳的时期，这个错误是非常严重的，如果不改正的话，我们就没有办法面对新世纪的挑战。他这个话讲得很深刻。他现在还讲了一句，他说，要纠正这个错误大概要花100年。这是什么意思呢？大家都知道，文艺复兴以前，西方的科学是一个名字，只有一个名字，叫做自然科学 （nature philosophy），现在那个Ph D（博士学位）就是从这里来的。但是自从文艺复兴，以后就分科了，而且越分越细，特别严重的是，把科学和人文分开了，而科学和人文分开以后，科学就容易迷失方向，结果就出现了像原子弹这一类的妖魔，所以德托罗斯这些话是非常深刻的。 科学求真，真中涵美，艺术唯美，美不离真，这是真和美的关系。然后后面我加了两句，是人文上善，真善美一。真善美一什么意思呢？我是借用杜牧的文章《阿房宫赋》，《阿房宫赋》开头四句我非常赞赏，非常简洁，非常有力：六王毕 四海一 蜀山兀 阿房出。这四句话一共才只有12个字，但是把全诗一下子就提起来了。所以我建议真善美是统一的。真善美本来是不同的概念，但是它们是相通的。有一位学者说，整个的学术，好像一座山，科学家、艺术家、人文家从三个不同的方面去登山，登到顶峰的时候就汇聚起来，我感到这个想法是很有道理的。大家知道爱因斯坦是大科学家，但是他喜欢拉小提琴，他也非常注重人文，爱因斯坦关心社会，是他在1939年写信给罗斯福总统，建议美国造原子弹，也是他在二战结束以后，坚决地反对原子弹，所以他是对人类、对社会非常关心的人。牛顿说他只是一个在海边戏水的小孩，偶然会拣到一两个美丽的贝壳。那我们可以接下去说：即使拣不到贝壳，让涓涓流水划过自己的脚趾，不也是人生之一乐吗？ 科学散文、科学诗、科学画……总的来讲，科学文艺，其中有一个目的就是可以陶冶性情，可以使大家从大自然的深层次的美当中来陶冶自己的情操。我相信，如果一个真正能够欣赏大自然美的人，他的性格也会比较向上。所以我认为推广科学文艺，不仅有助于使大众能够了解科学的美，而且可以从这个过程当中陶冶性情，可以使他向唯善的方向发展，同时，也可以使科学家发展他们的眼界，去发掘美，去得到艺术的享受，使他们更加关心社会，关心人类。 (摘自:上海教育 第 2005-01A 期)