简论科学与艺术

轩书科

【摘 要】科学揭示宇宙的奥秘，艺术揭示情感的奥秘。本文从科学与艺术的区别与联系、相通性及二者相互融合的典范三个角度论述了科学与艺术的关系。

【关键词】科学；艺术；关系

翻开唐诗宋词，简洁而精确地描写自然及其变化规律的篇章比比皆是。王湾的《次北固山下》，用“嘲平两岸阔，风正一帆悬；海日生残夜，江春入旧年。”几个小句，就生动地表现潮汐运动、昼夜交替、春冬更新的自然景观。许多古代诗篇，把自然现象及规律描写得精练至极，因此成为珍贵的科学资料。例如，世界上最早的日食记载及“日食”一词，就出自《诗经·小雅·十月之交》，“十月之交，朔月辛卯，日有食之，亦孔之丑”；而天文学家推算，公元前776年十月初一正是辛卯日，早上七时到八时，确有过日食，与诗经的描写完全吻合。地震和地壳运动的最早记载，也出自《诗经·小雅·十月之交》，“百川沸腾，山家卒崩。高岸为谷，深谷为陵。”许多描写自然规律的诗篇，随着岁月的流逝，不仅显示出千古的艺术魅力与艺术价值，而且彰显出永恒的科学价值。

1 科学与艺术的区别与联系

科学是关于自然、社会和思维的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求客观真理，作为人们改造客观世界的指南。艺术是通过塑造形象具体地反映社会生活、表现作者思想感情的一种社会意识形态。艺术起源于人类的社会劳动实践，是一定社会生活在人们头脑中的反映的产物。

科学与艺术，两者既有联系，又有区别。主要是目的相同，侧重点和方法有别。

科学强调客观理性，重实验、重推理，主要靠理智，以抽象思维为主。艺术强调主观感受，重想象、重美感，主要靠激情，以形象思维为主。科学是人类对自然规律的不断揭示、发现和描述，是从个别中揭示一般，从个性中抽象出共性，并且是永远无止境地探索、发现、描述。艺术是人类对客观自然的主动性认识，是从一般中发现个别，从共性中求异、求新、求创造。在创造的过程中，表现出的是人类的精神世界。

科学与艺术都源于人类活动最高尚的部分，都依赖于人头脑中的创造力，都追求着深刻性、普遍性、永恒和富有意义，都担负着追求“真善美”的共同使命。

2 科学与艺术的相通性

物理学家、诺贝尔奖获得者李政道先生说：“科学与艺术的共同基础是人类的创造力，它们追求的目标都是真理的普遍性。它们像一枚硬币的两面，是不可分割的。”画家吴冠中说：“科学揭示宇宙的奥秘，艺术揭示情感的奥秘。”爱因斯坦说：“真正的科学和真正的音乐需要同样的思维过程。”

从1987 年起，李政道先后多次与艺术家合作创造艺术作品，举办“科学与艺术”研讨会，并出版了《科学与艺术》的大型画册。在中国高等科学技术中心举行的国际会议上，李政道则用科学家独具的生动语言简捷地向艺术大师解释超弦理论，“想象用一根三维的线来绣一幅二维的图，可以绣出人、马、马车和许许多多其他东西。再想象这根线可以按任何方式运动，一根三维空间的线的运动就产生了人、马等整个二维图象的运动。”李可染大师经过潜心思考，一反他传统的笔法，挥洒出这幅“超弦生万象”的抽象水墨彩色画。生动地创造出与超弦理论既有联系，又有独特艺术意境的会议主题画，这幅画富有诗意地描绘出万种粒子及其激发态如何从一根超弦的振动所产生。

李政道1926年生于上海。李可染1907年出生，1989年去世。科学与艺术的结合，引出了一段李政道与李可染相知相惜的忘年交故事，他们对于科学艺术的见解不谋而合。李可染先生曾感叹道，他一生画的都是平和的风景题材，但听了科学家描述重离子碰撞奇景，也不禁为科学的壮观所感染，平生第一次画出抗衡、对撞的画面，落笔时，心都在跳。20年后，李可染先生的夫人、著名雕塑家邹佩珠将这幅寓意无穷的画作化为栩栩如生的三维造型艺术，借二牛抵角相峙、一触即发的瞬间动态，展示了科学与艺术的相知相通、相辅相成、相生相长。2006年底，主题为“科学与艺术”的雕塑“落户”清华科技园，这一雕塑也成为李政道八十寿诞的生日礼物。清华科技园将“科学与艺术”主题雕塑永久安放于园区广场中央，成为彰显园区文化的一大人文景观。

因此，我们可以说，艺术是情感化的科学，科学则是精确化的艺术。

无论说“科学与艺术是一枚硬币的两面”，还是说“艺术是情感化的科学，科学是精确化的艺术”，阐释的都是艺术与科学的关系。这种关系在设计艺术中表现得最为突出。艺术与科学的分离导致技术产品的丑陋和人情味的缺乏，设计艺术的目的是寻求在设计艺术中实现“艺术与科学的统一”，以创造出合乎人的物质和精神需要的产品。 设计艺术是艺术与科学的融合。

3 科学与艺术相互融合的典范

爱因斯坦是举世公认的科学巨擎。1905年，爱因斯坦以其天才般的睿智，在两条基本假设下，建立“狭义相对论”，颠覆牛顿的绝对时空观。爱因斯坦还是一个造诣很深的艺术家，这一点很少人知晓；对爱因斯坦与艺术的关系，也几乎很少人去关注。作为科学家中的艺术家，爱因斯坦是很有造诣的小提琴家，还能弹一手好钢琴，常常同普朗克在一起演奏贝多芬的作品。最意味深长的是，钢琴演奏者是量子论创始人普朗克，小提琴演奏者则是相对论创始人爱因斯坦，而量子论和相对论共同构筑二十世纪物理学的两大支柱。艺术为科学家提供攀登科学顶峰的灵感，给科学家带来巨大的创造力，这是一段科学与艺术完美结合的佳话。

达·芬奇则是古今罕有的艺术泰斗，其名画《蒙娜丽莎》所刻画的神秘微笑，几百年来令世人所仰慕，他的作品既展现高超的艺术表现技巧，又科学地运用透视学、光学与解剖学原理，惟妙惟肖，生动自然，洋溢着人文主义的思想光芒，其绘画技巧及透视学、解剖学原理等至今还被广泛地借鉴和运用。他最早提出直升机的设想，他绘制的人体解剖素描出现在后世的医学教材中，他对植物的组织结构与分类的研究成为植物学的先导。是科学的视野与情操，把达·芬奇推升到常人不可企及的艺术巅峰。

今天的人们已经习惯了为达·芬奇高超的绘画技艺所折服，但却鲜有人了解他在科学领域的作为。他思想深邃、博学多才，不但是个大画家，同时还是一位建筑师、发明家、解剖学家、雕塑家、数学家、音乐家、物理学家和机械工程师。他怀着永无休止的探索精神去研究自然和人生的一切奥秘，他把艺术和科学、理智和情感、形体和精神熔于一炉，继承和发扬了前人的人文主义思想和现实主义表现手法，把艺术推进到一个前所未有的高度，也为自然科学的发展作出了巨大贡献。大师留下的长达7000多页的手稿（现存约5000多页）至今仍在影响着科学研究，这些手稿被称为是一部真正的“15世纪科学技术百科全书”。著名科学史家丹皮尔说得好：“如果他当初发表了他的著作的话，科学一定会一下就跳到一百年以后的局面。……如果真有这种情况发生的话，人类的学术和社会的演变一定都会大不相同了。”在对这些手稿的解读中，我们能强烈感受到这位在艺术领域万众景仰的“巨擎”，在科学领域同样卓越千古。

在达·芬奇的手稿中，各种机械图占据了首要地位。这些图中既有他想象设计的机械，也有大量对当时已有机械的改进设想。达·芬奇对飞行有着深深的迷恋，能自由翱翔于天际是他最大的抱负之一。他设计过飞行器的图样，提出过坦克车的设想，还发明了降落伞、机关枪、手榴弹、坦克车、潜水艇、双层船、壳战舰、起重机等等。达·芬奇于1483在在一本记事簿上绘制了人类第一个降落伞的设计图，他在这张设计图旁边写到：“如果有人用一大幅涂上树胶的麻布，每边长12码，高12码，那么不论他从多高处跳下来，都不会受伤。”这一构思经由英国人尼古拉斯实验证明确实可行，尼古拉斯依照达·芬奇设计的方法制造了一个降落伞，由一个离地面3000米高的热气球上跳下，结果安然无恙。尼古拉斯说：“纵使500年后才验证这个构思，达·芬奇在天之灵也会感到欣慰。”

在爱因斯坦和达·芬奇心目中，艺术和科学之所以具有永恒的魅力，是因为它们是无限的、永远也没有止境的外在世界。爱因斯坦说，物理给我知识，艺术给我想象力，知识是有限的，想象力是无限的。正是艺术和科学有机融合，给了他们无限的创造力。两位巨人，分属不同的时代，他们所留下的思想改变人们对世界的看法、光耀科学与艺术的天空。科学与艺术的融合在两位巨人的身上得到最完美的体现，而科学与艺术的融合源于科学教育与艺术教育结合。

[责任编辑：汤静]