论科学品的艺术性

刘宇轩　高志远　崔碧峰

摘要：文章基于上个世纪关于薄膜材料出现艺术形象的研究和一直以来科学与美学的探讨，以异质外延GaN薄膜表面形貌为审美客体进行分析，发现科学品的艺术性源于人所赋予的内涵，并提出赋予内涵的具体步骤。在此基础上，本文认为艺术是科学与美学的一个结合点

关键词：GaN;异质外延;艺术;美学

中图分类号：TN303 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2019）05-0287-02

上个世纪80年代末是中国美学理论建设出现真正进展的时期，而我国氮化物半导体材料和电子器件方面的研究也在90年代兴起。有些薄膜材料图案使人产生美感，于是便出现了对薄膜材料的美学研究。吴全德教授在C60-TCNQ薄膜材料中发现了“龙凤对舞”的图案，并认为这是一种艺术形象。

另一方面，还有关于科学与美学结合的理论研究。有人从理论上说明美学准则可以引入科学之中起指导作用。从科学历史来看，美学上的考量确实对科学知识产生了塑造作用然而不论是薄膜材料的美学研究，还是科学与美学结合的理论研究，都没有对薄膜材料这种科学品是如何具备艺术性进行解释。

本文结合以上两种研究，发现科学品艺术性的来源与人赋予的内涵有关，并提出具体方法，对异质外延GaN材料进行实践。在此基础上，本文认为艺术是科学与美学的一个结合点。

1.科学品的艺术性源于人赋予的内涵

1.1 科学品与艺术品存在差异

现有的科学与美学结合的理论研究提出，科学品是功能性产品，而艺术品是观念性产品，需要进行转换。异质外延GaN薄膜作为科学品，人们会关注它的光学与电学性能，这是它的功能性。如果要把GaN薄膜从科学品转换为艺术品，必须要让它具有艺术品的观念性。

艺术品的观念性在不同类别的艺术形式上都有所体现。对薄膜材料的审美可以与绘画相类比，而绘画作为一种造型的艺术，便具备意味丰富这一特征，另外还包括形式变幻、色彩表现、凝固瞬间这三种特征。对于GaN薄膜材料，可以从它的形式入手进行研究。而从吴教授的研究可以发现，它的意味能通过人为手段增加，这涉及到另一种艺术形式。

1.2 “命名”是赋予科学品内涵的手段

从形式上看，是与龙和凤的形象产生了联系。这种联系是如何产生的？它产生于吴教授对其进行的命名。

薄膜图案本身不具有内涵，它形式上的特征让它能与其他对象联系起来。弯曲的线条和细长的形态是许多对象所具有的，比如叶子、尾巴、羽毛等等。在命名前，这些特征是零散的，内涵不丰富，也就是意味或观念不丰富。而吴教授观察整体特征后，把它命名为“龙凤对舞”，是将龙和凤的内涵赋予了图案。龙和凤本身就具有丰富的文化内涵。

其他观者得知名字后思维方向会出现变化。从龙凤的形象出发去与图案特征相联系，使得它像绘画一样具有了艺术性。而命名所用的工具是语言，语言艺术的特征是具有鲜明的思想情感。康德也认为语言的艺术既有人的知性，也有人的想象力参与。所以名字可以具有人的某种观念，用语言去命名能够让薄膜材料图案具有艺术品的观念性，这是一个赋予内涵的过程。

2.赋予内涵的方法与实践

通过前人研究可以发现“命名”可以赋予科学品内涵，解决了科学品与艺术品存在差异的问题。所以，科学品的艺术性源于人所赋予的内涵。

在对薄膜材料的美学研究中，赋予内涵的方式是用语言去命名。这样的方式可以提出步骤，具体步骤包括：观察图像特征、联系特征相似对象、通过命名赋予内涵。接下来对异质外延GaN薄膜進行实践。

2.1 对穿透位错腐蚀图的实践

穿透位错是在GaN外延层分布最广的缺陷，包括刃位错、螺位错、混合型位错。图1是GaN样品穿透位错腐蚀坑SEM图。首先观测图像特征，穿透位错腐蚀坑是六边形结构，这是GaN晶体结构决定的。而且每个腐蚀坑的取向一致。腐蚀坑的大小连续，分布上均匀随机。联系特征相似的对象上，极地条件生长的冰晶是六边形片状或柱状结构，其他条件下会生长成雪花。蜂巢也体现六边形结构，但蜂巢是六边形平铺，分布特点上与GaN不同。而且分布随机和大小变化的特征与水中深浅不一的漂浮物特征类似。所以选择与极地冰晶和水联系。最后在命名上，把图3命名为“极地冰晶湖”

2.2 对反向边界腐蚀图的实践

反向边界是在GaN生长过程中由于工艺控制不当，出现的极性相反区域，腐蚀后会形成黑色深坑。图2是反向边界腐蚀图，观察特征，腐蚀坑是不规则的多边形，大小不连续，分布上有明显的疏密。腐蚀坑为不规则的多边形，但对应边平行，以六边形、五边形和四边形为主。

联系对象，每个不规则多边形的腐蚀坑如同碎片，整体大小差异和分布上的疏密表现出更明显的深浅感或远近感，如同太空。第三步命名，将其命名为“太空碎片群”。

2.3 对小角晶界的实践

GaN生长初期是岛状结构，岛长大合并形成GaN薄膜。然而每个岛之间有微小的取向差，没有完全合并，形成了小角晶界。小角晶界处存在大量位错。

图3是GaN外延层的g=[1011]的双束条件截面TEM图，最底部是衬底，衍射衬度的明暗差异说明这是两个晶粒，GaN表面巨大的起伏是受原子束轰击导致的。观察特征，底部是水平的，中部有明显的明暗变化，上部线条蜿蜒起伏，右侧有大片空自。联系对象，结构特征类似于桂林山水，底部水面是水平的，山是起伏的。在色彩上又与中国水墨画相似，晶粒内部衬度的变化如图水墨画用墨的清淡，右侧的空自对应水墨画中的留自。所以将其命名为“桂林山水泼墨图”。

通过对异质外延Gan薄膜进行实践发现，这种赋予内涵的方法可行，且具有一定普遍性，但不是所有对象都能成功。这种方法对人的实践水平和审美水平有一定要求。第一步观察特征需要多角度观察，形式上的特征和本质上的特征都要注意。第二步联系对象上，不同的人可能会联系不同的对象。最后命名上，文字的组织是人本身的一种自我表达。

3.艺术是科学与美学的结合点

现有研究认同科学与美学存在结合，但具体的结合点和结合方式没有指出。在本文提出“科学品的艺术性源于人赋予的内涵”这一基础上，本文发现艺术是科学与美学的一个结合点，结合方法是人赋予科学品内涵使其具有艺术性。GaN薄膜是科学品，对其赋予内涵后GaN薄膜发生转换，既具有科学品的实用性，也具有了艺术品的观念性，科学与美学两个范畴便达到了结合。

在这一过程中，人起到了重要作用。作为科研主体，人制造出GaN材料;作为审美主体，人将GaN薄膜材料变为了一个审美客体。并且人还实现了异质外延Gan从科学品向艺术品的转换。最后，人对艺术性还进行了检验，检验的是赋予的内涵是否能够与图像联系起来，是否具有艺术性。然而针对这样的结合方式，本文提出两个设想。

第一，人本身是否是科学与美学的结合点？在科学品具有艺术性之后，科研活动与审美活动发生了重合，而这两种活动都属于人的实践活动。那么这是否表示人本身是科学与美学的结合点？

第二，是否存在从艺术转换为科学的逆过程？前人提出从科学品到艺术品需要转换，本文揭示了一种转换的方式是赋予内涵。那么是否存在逆过程，美学的某一部分能否转换为科学的某一部分，这种转换过程中人又起到了什么作用。

这两个设想本文不进一步讨论，留给后人进行研究。

4.结语

本文结合前人的研究基础，以异质外延GaN为对象，解决了科学品艺术性由来的问题并提出了具体步骤，在此基础上提出了科学与美学的一个具体结合点与结合方式。

科学品的艺术性源于人所赋予的内涵，赋予内涵可以分为三个步骤：观察、联系、命名。通过对GaN实践发现，该方法具有可行性与普遍性，但不是所有对象可行，要求人具有一定实践水平和审美能力。在此基础之上，本文发现科学与美学在艺术有所结合，结合方式是科学品向艺术品转换。在这一过程中，人起到了重要作用。最后，本文还提出了两个新的设想，有待未来进一步研究。

科学与美学体现了人的两种思维方式，一种是理性思维，一种是感性思维。曾经人们认为科学之中不存在感性因素和非理性因素的影响，但实践证明，科学研究中也存在人的表达。这种表达既是人的一种需求，也是人认识世界的一种方式。把科学与美学结合起来可以完善人对世界的认识方式。随着为了未来科学的不断发展，人们应该会发现更多科学之中的美学。但现有研究缺少微观层面对具体对象的研究，使得这种认识方式缺少实践标准。本文对GaN材料的研究是延續前人对薄膜材料的美学研究，希望后人能将其延续与发展下去。

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作者简介：刘宇轩，生于1996年，男，汉族，北京人，本科生，研究方向，半导体。

高志远，生于1982年，女，汉族，北京人，博士学位，副教授，研究方向，半导体。

崔碧峰，生于1972年，女，汉族，北京人，博士学位，副教授，研究方向，激光器。