科学中的审美与想象

郑方方

（河南师范大学政治与公共管理学院，河南 新乡453007）

科学研究过程中潜藏着审美和想象的艺术因素，科学家如具备一定的艺术素养，并能充分调动审美和想象的思维方式，将会有更多、更具创造性的科研成果出现。

一、审美与想象在科学研究中的作用

（一）什么是审美与想象

从黑格尔对美的本质的定义“美是理念的感性显现”［1］中可以看出，理念是美的内核、美的本质，理念的感性化、具体化是美的外观、美的形式。那么，审美便是用感性形式来表达理念，追求真理的思维活动。心理学研究认为，想象是人的头脑改造记忆中旧的表象，创造新的形象的思维活动。审美与想象往往结合在一起，成为一种极具自由品格的创造性思维形式。在人情感的推动下，审美借助想象变得绚丽神奇，想象则充分展现了审美的自由创造性。

（二）审美与想象是科学创新的动力与源泉

关于科学与想象最著名的论断是爱因斯坦所说的：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”［2］诺贝尔奖获得者范特霍夫经调研发现，科学家中最杰出的人几乎都具有发达的科学审美想象力。人类几乎所有重大的基础科学理论都离不开审美与想象。哥白尼不可能亲睹太阳系的结构，却在想象的基础上经观测推理提出了日心说；牛顿受到苹果落地的引力效应的启发，再到提出万有引力定律，无疑与他独特的想象有关；卢瑟福把原子内部结构想象成微观的太阳系，他的原子核式结构模型的实验被评为“物理最美的实验”之一；爱因斯坦简洁的质能关系式也体现着科学理论对美的简性原则的遵循……所以，科学中的审美与想象不仅是科学灵感的心理来源，还能在科学创造过程中发掘出自然界美的规律。

二、审美与想象在科学中的受控性

在科学创造过程中，审美与想象虽然是独具魅力的能动因素，但不是完全随意、不受约束的。相反，它受到科学自身学科性质的严格控制。了解其受控性对在科学研究中正确运用审美与想象有重要的引导作用。其受控性表现在两个方面。

（一）科学的想象从属于理性的规范

想象和假设虽被允许在科学中出现，但必须基于事实并得到事实的检验和论证。任何想象的假说最终不为事实所证实都会被严密的原理所推翻，任何不精确的想象都要被更精确的想象代替或补充。在牛顿想象中早已存在万有引力原理，但只有在10年后，有了精确的地球半径和万有引力常数，这个基于科学想象的原理才以数学公式的形态予以表述。《科学的规范》的作者皮尔逊对此曾做过探究：“科学的想象必须是训练有素的想象。成百上千的人都凭他们的想象解决宇宙问题，但是对我们真正理解自然现象有贡献的人，却是那些对他们想象的产品慷慨地运用批判的人。”［3］正是有了这样的理性规范，想象这一非理性因素才能在科学中得到人们的认可并发挥积极作用。

（二）科学的审美符合简性的诉求

借用杨振宁对物理学家狄拉克的评价：“通过对数学美的欣赏，进而天才地写出了方程。因为数学美的最高境界是结构美和简洁的逻辑美。”［4］我们也可以把这推及科学：科学的简性是一种审美性质，在科学研究过程中起着微妙的桥梁和导向作用。一个理论虽然具有真理性，但在表达方式上如果复杂、烦琐，就会失去美感，甚至让人生厌生畏。自哥白尼、伽利略和牛顿以来，简单性标准一直引领着科学理论的发展。不论是牛顿的力学运动三大定律和万有引力定律还是爱因斯坦的光速不变原理和相对性原理，都体现出科学理论的简洁美。科学史实表明，人们掌握的知识越丰富，对现象的本质认识得越深入，理论的表述就越简单。例如，人类在2400多年的时间里积累了丰富的电和磁的感性知识与理论，到了19世纪中叶，麦克斯韦仅用一组方程就把这些规律概括出来了，完善又不乏简单的美感。

综上所述，科学的审美想象是一种复杂的心理活动，它是以客观世界的感性形象为基础，以理性认识为指导，以审美情感为动力而进行的；它是科学研究中对感性进行理性抽象的重要途径和手段，从客观事实的感性构架出发，以客观事实的本质规律性概念为归宿［5］。

三、通过艺术培养科学的审美与想象力

审美与想象力的培养对现代科学研究有重要意义，对作为培育未来科学家的重要渠道——基础教育亦非常重要。但我国的基础教育常常将学校简单地看成一种工具，“教育教育性明显，培育性不足，严格的应试教育容易抹去想象力的棱角，对之可以进行有想象力的改造”［6］。那么，如何进行改造呢？审美与想象力的培养可以通过多种方式进行，本文将着重说明通过艺术培养科学的审美与想象力。这一途径的可行性在于：艺术与科学有共同的基因，艺术对培养科学的审美与想象有很大的助益效应。

（一）科学与艺术的共同基因：对想象的依赖，对审美的追求

科学与艺术原本是一家。早在古希腊时代，亚里士多德就集科学研究与艺术研究为一身。文艺复兴时期乃至以后的几百年里，科学的许多分支与艺术都在极其紧密的联系中发展着，并常常结合在个人活动中。几何透视法的发明使平面绘画能表达三维空间，绘画的写实技法给许多学科的图示提供了帮助。结构精密严谨的建筑往往也有审美想象的艺术特征，自然界最普遍的对称性法则，不仅常见于艺术作品中且存在于宇宙的伟大发现中。这就像李政道说的“科学和艺术是不可分割的，就像一枚硬币的两面”［7］。科学与艺术是相通相补充的，两者均以丰富的想象力为心理背景，共同追求和谐统一之美。

（二）用艺术的助益效应培养科学的审美与想象力

1.通过艺术欣赏拓宽科学的思维方式。艺术作品给欣赏者留下了广阔的想象空间，它们用浪漫主义的精神和方法，为善于进行严密逻辑思维的科学家提供了开发科学灵感的便利条件。经常欣赏艺术作品能拓宽科学家的思路。钱学森感谢他的夫人女高音歌唱家蒋英时说：“她给我介绍了这些音乐艺术，特别是深刻的德国古典音乐艺术，这些艺术里所包含的诗情画意和对于人生的深刻理解，丰富了我对世界的认识，使我学会了艺术的广阔思维方法。”［8］

2.通过阅读艺术作品激发想象力和创造力。作为艺术作品的一种形式，文学作品内容的超前性无疑会启发科学家的想象力和创造力。爱因斯坦曾坦率地承认，小说《卡拉马佐夫兄弟》为他的科学事业提供了巨大的帮助；科学家根兹堡曾表示歌德的诗给了他无数的灵感；法国著名科幻小说家凡尔纳在一个多世纪以前，就向人们描述了实际上当时并不存在的潜水艇、飞机、火箭、有声电影和电视等。这些文学创作或许给了后来的科学家不少启发和灵感。

3.通过参与艺术活动调节心理状态。科学家在进行创造性思维活动时，充满了失败和艰辛。只有进行良好的心理调节，才能获得科学研究所需的宁静心境，参与到艺术活动中则可以承担这一任务。爱因斯坦的科研成果无疑与他从小提琴音乐中获得的灵感与慰藉相关，参与到艺术活动中来对其奥妙的洞察与深思和科学思想的闪光起到了不可替代的催化作用。

因此，科学家应适当提高自身的艺术素养，学校教育应将艺术教育与基础教育更好地结合在一起，重视学生个性特点的发展以及创造性的审美想象能力的培养。诚然，音乐、美术和文学不会直接教学生和科学家如何去解微分方程，但能丰富他们的审美想象力，开拓他们的文化背景，从而更好地培养学生的创新能力，促进科学家的科学研究，推动我国人才素质培养和科学发展进程。

［1］黑格尔.美学［M］.北京：商务印书馆，1982：142.

［2］爱因斯坦文集：第1卷［M］.许良英，范岱年，译.北京：商务印书馆，1976：284.

［3］皮尔逊.科学的规范［M］.北京：华夏出版社，1998：32.

［4］杨振宁.杨振宁文录［M］.海口：海南出版社，2002：303－304.

［5］陈大柔.科学审美想象及其创新功用［J］.科学学与科学技术管理，2006（4）：98－102.

［6］王鸿生.科学研究中的想象力、洞察力和理解力［J］.科学技术哲学研究，2012（1）：86－90.

［7］林凤生.李政道随笔画选：架起科学与艺术的桥梁［N］.科学时报，2009－11－05（B2）.

［8］钱学森.感谢、怀念和心愿［N］.光明日报，1991－10－20（1）.