科学和艺术的美学比较

许多人的心目中，科学与艺术是很不相干的，科学追求的是真、艺术追求的是美，一个是理性的演绎，一个是灵感的发挥，没有共通之点。这真是不幸的误解。
古代的思想家把美与和谐划上等号。希腊古典时代的大哲学家们认为，美在于和谐，美应当是完美的。自然是美的，自然的规律也是美的，所以亚里斯多德说，完美的天上物质构成的天体运动轨道，必定是完美的曲线。而最完美的曲线，就是圆，所以所有的天体都是以圆轨道运行的。对比例和数字情有独钟的哲学家毕达哥拉斯，进一步认为，整个宇宙就是一种和谐，就是一种数，在数字之间有着能够产生和谐关系的比例。据说他发现了黄金分割比例，今天，在长、宽、高三个方面的尺寸遵循这种比例建成的希腊神庙还对现代人的心灵产生巨大的肃穆感和美的战栗。
千百年来，这些观点深刻地影响了一代又一代的人，包括现代科学的两位奠基人波兰天文学家哥白尼和德国天文学家开普勒。
哥白尼提出的日心体系理论，带动了近代科学思想的一场革命。在哥白尼的理论里，是地球，还有当时知道的五个星体：土星、木星、火星、金星和水星一起绕着太阳转，它们的轨道都是圆。按古希腊哲学家的观点，宇宙应当是和谐的，而和谐的轨道应当是对称的，具有最大对称性的运行轨道是圆。另一位大天文学家开普勒进一步想从和谐对称的原理来确定这六个行星的轨道，他用几何学中除了球体之外，有着最大对称的几何体是正多面体的原理，利用自然界存在的五种正多面体，做出六个行星的圆轨道所在的球面，定出这些轨道。又由于和谐的要求，天体在这些圆形轨道上应当作匀速运动，这样就可以确定这些天体的公转周期，1596年开普勒把这些想法和结果写成专著。
当时欧洲最负盛名的天文观测家，丹麦人第谷读了专著，给了作者一个忠告：“首先要通过实际观测来为自己的观点打下坚实的基础，由此提高，才能深究事物的根由。”开普勒听从了这个忠告并获得第谷毕生累积下来的系统的、极为精确的观测数据，使他得以作出科学史上划时代的三个大发现。头一个是行星的轨道是椭圆曲线；第二个是行星在轨道上的运行不是匀速运动。看起来开普勒最后的发现完全偏离了他最初对和谐的想像，然而事实上，在他的三大发现导致的牛顿力学的更高的基础上，这些发现又是如此令人震惊地和谐。
和谐与对称是紧密地联系起来的。到过北京故宫的游客，谁不被那组巨大的建筑群的对称与和谐所震慑呢？在古典的绘画、雕塑和音乐里，处处体现了对称与和谐的美。
在自然界，对称现象是一个很常见的现象，对称性分析能够把许多问题高度简化。但是，在这现象的背后有着极为深刻的内涵，它导致本世纪的物理学中一个非常深刻的重大发现，就是对称性和守恒律的内在联系。
不过如果只有对称，那么美术里只剩下图案，科学里也没有了许多学科。音乐里的情况也是一样，完全和谐的乐曲是没有表现力的。
在十九世纪就要结束之前，至少在物理学，似乎对和谐的追求已经达到极致。当时已知的物理现象都可以归纳到力学、电磁理论、热力学等高度完美的理论框架里。传统的完美起码要符合完整、清晰的概念，但是在新的物理学里情况却不是这样，传统的清晰性被新理论内禀的一种不确定性所代替，而完整性只有在统计和几率的意义上才能谈到，这使得爱因斯坦对《量子力学》进行毕生的质疑。
在艺术里相应的变革来得稍稍早些，那就是由向对称与和谐的古典美挑战的印象派开始的新潮流。
在音乐领域中，印象派音乐的始创者法国人德彪西的和声与旋律的巨大天才很快就征服了传统的听众，使他们领略到这个流派带来的前所未曾感受过的美。往后斯特拉文斯基作曲的芭蕾舞剧《春之祭》，从一个新的角度描写了本来在自然就存在的现实，和谐与不和谐、对称与不对称，都是客观存在的。
二十世纪的科学与艺术经历了令人目眩的发展，从美的角度看，特点是远离了古典的对称与和谐，用科学的术语说，引入的不对称和不和谐的量越来越大。1957年，物理学家李政道和杨振宁提出一个理论说：并不是所有的对称性都被自然尊重，物理学家吴健雄精密的实验证明这是对的。在李和杨提出的理论里，左和右百分之百地不对称！于是，物理学中开始了一个研究对称性被破坏的新浪潮。研究的结果使科学家对于自然中对称性的深刻内涵又有了进一步的了解：对称性确定物体的运动方程，而对称性的破缺决定物体之间的相互作用。在这个基础上，一些物理学的基本理论———电磁现象和弱作用现象的理论及广义相对论显示出空前的、惊人的美。
在艺术领域，即便经历过从莫奈到法国印象派高更的冲击，但是康定斯基、毕加索、夏加尔的作品还是使人们感到不知所措。这种惶惑艺术家也有，画家毕加索不断在改变自己的风格，作曲家勋伯格和斯特拉文斯基不断推出半音阶音乐、无调性、十二音体系、多调性等等。
在科学领域里，人们越来越多地听到了大爆炸、混沌、大爆发等等新的词句。20世纪30年代，出现了宇宙起源的大爆炸理论，到了60年代，科学家直接得到支持大爆炸理论的观察证据。我们的宇宙在时间和空间上都不是永恒的，宇宙本身就是从大混乱中诞生，也可能最终走向一个大混乱的结局。虽然这个理论从根本上背离从古典时期到浪漫主义时期关于宇宙是最完美的艺术作品的概念，但这毕竟是客观实在。
是不是一切新的探索最终都归结到美呢？不一定。在科学上一切探索都最终要经受实验的考验的，而在艺术上则是时间的考验。如果它们确是被挖掘到的世界的一个新的方面，那它们是美的，美不能先验地规定。
回顾已经过去的20世纪，人类有理由为文明在这100年里的突飞猛进自豪，但也应当充分地认识到一个事实：我们解决的问题远没有我们发现的问题多，我们驰骋过的领域远没有我们未曾涉足的领域大。这就是今后艺术和科学继续发展的根据，也是今后人们美学观要继续发展的道理。重大的艺术成就总是给人们带来慰藉，而重大的科学成就则并非必定如此。
不过从美的观点来看，怡人的美和悲怆的美同样动人，同样有追求的价值。（中国科学院院士冼鼎昌）