科學(xué)之美——科學(xué)與全民美學(xué)素質(zhì)
美學(xué)是一門古的學(xué)問，畢達哥拉斯、柏拉圖都探討過美。經(jīng)典的西方美學(xué)著作在談到美的本質(zhì)時，往往分成了兩大類：一類從物質(zhì)和外在說明美；另一類從精神和主觀說明美。從美學(xué)本身的定義，科學(xué)作為理性的結(jié)晶就很難被早期的美學(xué)所關(guān)注，18 世紀哲學(xué)家Francis Hutcheson 的理論為科學(xué)美研究開辟了道路，他“把美這個詞看作在我們頭腦中引起的觀念，把美感看作我們獲取這一觀念的能力”?！翱茖W(xué)美”，可以從兩個方面加以討論和理解，這兩個方面其實也就是科學(xué)美的兩種涵義。其一，科學(xué)美是指科學(xué)本身的美，其二，科學(xué)美是指科學(xué)所揭示的自然之美?？茖W(xué)美是美的一種高級形態(tài)，客觀地存在于人類創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)和發(fā)明之中，它是人類在探索、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中所產(chǎn)生的成果。
科學(xué)之美
所謂科學(xué)美，是美的一種高級形式，它是在人類的審美心理、審美意識達到較高的發(fā)展階段以后，由于理論思維與審美意識的交融、滲透，在科學(xué)活動中產(chǎn)生的一種美的感受。
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科學(xué)家認識的科學(xué)美
對于科學(xué)美的探討，最早可以追溯到古希臘的畢達哥拉斯學(xué)派，他們認為美取決于數(shù)的關(guān)系，和諧的數(shù)量關(guān)系就是美的本質(zhì)，并且認為“一切立體圖形中最美的是球形，一切平面圖形中最美的是圓形”。很多著名科學(xué)家都在各自的科學(xué)實踐活動中感受、體驗和發(fā)現(xiàn)科學(xué)美的存在。歐幾里德的《幾何原本》被稱贊為“科學(xué)史上的藝術(shù)品”，英國數(shù)學(xué)家羅素可從《幾何原本》中“讀出音樂般的美妙”。哥白尼在《天體運動論》中首句就是“哺育人天賦才智多樣的科學(xué)和藝術(shù)之中，我認為應(yīng)該首先用全部的精力來研究那些和美最有關(guān)的事物”。開普勒繼承了畢達哥拉斯學(xué)派和諧宇宙美的思想，以實證方法考察了天體間的和諧關(guān)系。牛頓在1687 年出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，建立了第一個科學(xué)的力學(xué)體系，法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯可從牛頓力學(xué)中“感受到數(shù)學(xué)的完美性”?？茖W(xué)史家W·丹皮爾評論所言：“牛頓賦予世界畫面驚人的秩序與和諧所給我們美感上的滿足，超過憑借任何天真的常識觀和亞里士多德派范疇的謬誤概念或詩人們的神秘想象所見到的、萬花筒式混亂的世界?！?愛因斯坦曾稱贊波爾所提出的原子中的電子殼層模型及其定律是“思想領(lǐng)域中最高的音樂神韻”，而愛因斯坦的相對論則被前蘇聯(lián)著名物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎得主Л.Д.朗道稱為“最美麗的物理學(xué)理論”，波恩說它“像一個被人遠遠觀賞的藝術(shù)作品”。玻爾茲曼曾經(jīng)把麥克斯韋關(guān)于氣體動力學(xué)的論文當(dāng)作神奇壯美的交響樂來欣賞。德國物理學(xué)家海森堡一再談到科學(xué)美的問題，和愛因斯坦的談話中說“我被自然界向我們顯示的數(shù)學(xué)體系的簡單性和美強烈地吸引住了”。法國大數(shù)學(xué)家彭加勒在《科學(xué)與方法》中對科學(xué)美進行了界定，認為“我們特別喜好探索簡單的事實和浩瀚的事實，因為簡單和浩瀚都是美的”。德國生物學(xué)家海克爾可以從達爾文的《物種起源》中“見出生物世界無與倫比的統(tǒng)一之美”。
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科學(xué)美的特征
科學(xué)美的特征主要是簡單性、對稱性、和諧性。簡單性是科學(xué)美最重要的特征，也是科學(xué)美最根本的原則。John Locke 說：“把多余的東西去掉，就是美?！睈垡蛩固挂蔡岬健拔锢砩险胬淼臇|西一定是邏輯上簡單的東西”。法國哲學(xué)家Denis Diderot 更認為“所謂美的解答，是指一個困難復(fù)雜的問題的簡單回答”?？茖W(xué)美的第二個特征是對稱性，蘇聯(lián)物理學(xué)家米格達爾認為“科學(xué)的美在于它邏輯結(jié)構(gòu)的合理勻稱和相互聯(lián)系的豐富多彩”。科學(xué)的和諧之美更具有普遍的價值?？茖W(xué)家法國數(shù)學(xué)家彭加勒在《科學(xué)的價值》中強調(diào)“普遍和諧是眾美之源”，“內(nèi)部和諧是唯一的美”。
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科學(xué)美的形態(tài)
從科學(xué)之美的形態(tài)看，可分為科學(xué)事實美、科學(xué)理論美和科學(xué)實驗美?？茖W(xué)事實美是自然界和諧的結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律等客觀存在著的科學(xué)研究對象的美。達爾文把他所看到的熱帶植物描繪成永遠留在人們心中的“一幅雖不清晰但卻無限美麗的圖像”?？茖W(xué)理論明晰、嚴密而具有普遍深遠含義，這種理論就被認為是美的。歐幾里德幾何、愛因斯坦的相對論就是這方面的典范。科學(xué)實驗美指的是科學(xué)實驗設(shè)計及其實施過程中的科學(xué)美。德國物理學(xué)家維恩稱贊俄國科學(xué)家列別捷夫測量光壓的實驗是“極其美妙的”。
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學(xué)科中的科學(xué)美
科學(xué)之美也體現(xiàn)在了眾多的學(xué)科之中。數(shù)學(xué)美從兩方面講可以囊括在科學(xué)美之內(nèi)：數(shù)學(xué)是科學(xué)的一個分支，數(shù)學(xué)美不用說也屬于科學(xué)美；發(fā)達的科學(xué)已經(jīng)數(shù)學(xué)化或至少大量地運用數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)美當(dāng)然是該門科學(xué)的美的一個組成部分。因此，數(shù)學(xué)美不僅使數(shù)學(xué)美不勝收，也給科學(xué)美錦上添花。美籍華裔物理學(xué)家楊振寧通過歸納總結(jié)，把物理學(xué)之美分為三類，即現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美。德國化學(xué)家凱庫勒關(guān)于苯分子結(jié)構(gòu)式的想象和美國化學(xué)家Harry Kroto 等人關(guān)于C60分子結(jié)構(gòu)的想象更是一種美的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的典型例子。元素周期律理論的發(fā)現(xiàn)和周期的公布，不僅把當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)且無規(guī)律的63 種元素歸納成一個統(tǒng)一整體，而且門捷列夫?qū)Ω鞣N元素之間內(nèi)在美的強烈追求，發(fā)現(xiàn)了元素周期律，不僅把化學(xué)的研究帶入了一個系統(tǒng)化的新時代，也給人們以超前性化學(xué)美學(xué)思想的啟迪。地理科學(xué)是研究地球表層自然和人文要素的相互關(guān)系與作用的學(xué)科，其研究對象本身在一定程度上就是審美對象，即我們所面對的地球和大自然。地理學(xué)家們對全球自然帶分布規(guī)律的揭示、對全球海洋規(guī)律的歸納、對水循環(huán)和水平衡規(guī)律的描述，其中所揭示的自然秩序、自然結(jié)構(gòu)、自然規(guī)律、人與地的和諧其中所表現(xiàn)出的簡潔、凝練、理性智慧、嚴密邏輯等，都會給人以深邃雋永的美學(xué)享受。DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出標志了分子生物學(xué)的誕生，這也開創(chuàng)了從分子水平上發(fā)掘了生物界美的先河。這種對生命本質(zhì)的揭示從更廣泛的角度上，用極其簡單的形式描繪了生物界的多樣化、統(tǒng)一性的美。盡管大自然的運動千姿百態(tài)，甚至變化莫測，但其內(nèi)部卻充滿了美的和諧?？茖W(xué)和諧之美反映在理論中，因為科學(xué)理論本身是反映大自然的內(nèi)在規(guī)律的。中醫(yī)理論同樣具有這種科學(xué)美。中醫(yī)學(xué)以理論結(jié)構(gòu)的合理勻稱、相互聯(lián)系的豐富多彩、最簡形式的正確表達充分反映了科學(xué)之美。
科學(xué)對全民的美育作用
無論是在西方還是在中國，美育都很早就受到人們的高度重視。在國外，席勒第一次明確提出了美育的概念；在中國，蔡元培在北京大學(xué)和全國范圍內(nèi)大力提倡美育。美育是一種重要的人文教育，它的目標是發(fā)展完滿的人性。席勒認為感性沖動和理性沖動常是對立的，必須通過美育，“人就會兼有最幸福的存在和最高度的獨立自由”?？茖W(xué)作為人類文明中最為絢麗的部分，對于人類的美育有更為深刻的影響。美育是對人的一生都受用的教育，它既有助于增加人們認識的能力，更有助于形成人們較為完滿的性格。提高全民的美學(xué)素養(yǎng)是當(dāng)代世界各國的普遍認識。
構(gòu)建和諧社會同樣離不開美育。和諧本身就是美的事物，美育能促進社會的和諧、人際的和諧、環(huán)境的和諧。公民美學(xué)素質(zhì)建設(shè)是社會主義精神文明和社會主義和諧社會建設(shè)的重要內(nèi)容。要實現(xiàn)人的全面發(fā)展和社會的全面進步，必須提高全民的美學(xué)素養(yǎng)。
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培育心靈
科學(xué)美育的第一功用可以說是培養(yǎng)純美的心靈。在當(dāng)今這樣一個物欲橫流的時代，人們越來越感到物質(zhì)生活的發(fā)達，同時也享受著它的恩澤，但生活在這個時代的人們普遍感到了生活的壓力，活得很累。一方面是物質(zhì)的極大發(fā)展和占有，另一方面卻是精神和心靈上的迷茫。個人物質(zhì)欲望是不會有盡頭的，如果一個人窮其一生追求物質(zhì)的滿足，到頭他會發(fā)現(xiàn)自己其實已經(jīng)不再是個幸福、快樂的人，僅僅是個賺錢、創(chuàng)造物質(zhì)的機器，心靈會很失落。如何使得心靈和精神強大，過得幸福、快樂？科學(xué)教會了人們最重要的，就是通過科學(xué)發(fā)現(xiàn)生活中的美，了解到大自然中蘊含著的自然科學(xué)之美，體會生活的美好。通過科學(xué)的發(fā)展，我們逐漸了解了生命起源之美，從一個小小的基因能看到整個人生的發(fā)展；通過科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，我們越來越認識到宇宙的和諧之美，從每一顆璀璨的恒星能體會到社會中每個個體的重要，不論多大的光亮、輝煌，你我一樣是顆同質(zhì)的恒星。自然以她博大的魅力，揮動著她妙筆般的畫手，讓我們每一個人的每一天看起來都不同往昔，即使在同一地同一天的同一時刻，你還會發(fā)現(xiàn)夕陽海岸上那一幅僅僅屬于你的風(fēng)景畫?？茖W(xué)使得心靈得以凈化，自然科學(xué)之美使得心靈得以敬畏，這是生活在如此時代人們最為欠缺的性靈之術(shù)。
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增長智慧
創(chuàng)新是民族進步的靈魂，培養(yǎng)創(chuàng)新人才是當(dāng)前教育的重要目標?？茖W(xué)的發(fā)展需要創(chuàng)新，創(chuàng)新又改變美育。就此來說，科學(xué)美育有著自己獨特的、其他美育不可取代的功能：科學(xué)美育可以激發(fā)和強化人的創(chuàng)造沖動，培育和發(fā)展人的創(chuàng)造直覺和想象力。很多科學(xué)家都堅信，對美的追求可以把我們引向真理的發(fā)現(xiàn)，如海森堡所說“美對于發(fā)現(xiàn)真的重要意義在一切時代都得到承認和重視”，英國科學(xué)家麥卡里斯特認為“現(xiàn)代科學(xué)最引人注目的特征之一就是許多科學(xué)家都相信他們的審美感覺能夠引導(dǎo)他們到達真理”?？茖W(xué)固然能增長知識，但最為可貴的是智慧的提高，這也是對人生美育的第二大功用?？茖W(xué)使得人們的眼界開闊，在看待問題時，有自己獨特的思考?？茖W(xué)美育增長人的智慧，人們通過科學(xué)美育，了解到自然和社會科學(xué)之中蘊含的規(guī)律，思考人生之路；人們通過科學(xué)美育，體會到科學(xué)和自然和諧發(fā)展的問題，思考未來之路；人們通過科學(xué)美育，感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)和自然存在中的動人情感，思考和諧之路。
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豐富人生
人的一生都在與自然、社會接觸，時刻接受著科學(xué)對人和世界的影響。人的一生，從幼到老，不同的時期有不同的美育要求，時刻和科學(xué)方方面面得到契合。人生一世，有時就像一株參天的梧桐樹，總是在追求著什么，幻想體驗些什么，時而隨風(fēng)搖曳，時而沉如暮鐘，終了逃脫不了命運的安排。科學(xué)美育就是這株梧桐的支撐桿，它伴隨著你，幫助著你，即使有時力量弱小，但在它的引導(dǎo)下，你的人生梧桐注定是永遠向上的，縱然命運多起變化。科學(xué)對于人生美育的第三功用就是豐富人生，這樣的人生經(jīng)過科學(xué)的歷練，有了真正的靈魂?？茖W(xué)讓你的人生豐富多彩，體驗各種科技新事物，了解最新的自然之美。科學(xué)給你的人生提供了多樣的機遇，讓你把自己的夢想真正變成現(xiàn)實。
全民美學(xué)素養(yǎng)的培育
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通過現(xiàn)有的教育制度更好地提升青少年的科學(xué)美學(xué)素養(yǎng)培育
“美育”這個概念在國內(nèi)很早就已經(jīng)被人們提出了，如前所述像蔡元培、李澤厚、豐子愷、朱光潛等學(xué)者、教育家都非常重視美育。王國維和蔡元培在近代中國就開始提出美育，王國維主要從理論上提倡美育，而蔡元培率先實行美育，親身實踐。然而，從解放初期一直到“文化大革命”，美育一直未被學(xué)界、教育界所重視。到了20 世紀80 年代末，美學(xué)走上大學(xué)講壇，但授課偏重理論，沒有面對美學(xué)在教育中的實踐。如何在21 世紀的今天更好地提倡美學(xué)教育，充分發(fā)揮現(xiàn)行的教育制度就顯得很重要。因為現(xiàn)行教育制度的側(cè)重點還是在青少年的教育上，而青少年作為未來人才儲備接受美學(xué)教育對于培養(yǎng)他們多元化能力有十分重要的幫助，也很關(guān)鍵。也因上面提到的作為科學(xué)的美往往有助于科學(xué)家們的研究和發(fā)現(xiàn)，這是創(chuàng)新能力的良好體現(xiàn)。我們現(xiàn)在的基本科學(xué)教育還未能體會到這一點，而是單單強調(diào)數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物、物理等科學(xué)學(xué)科的知識性，沒有著重闡述源于這些科學(xué)中的美或是這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)本身的美。如果能夠充分體現(xiàn)這一點，我們的基礎(chǔ)科學(xué)課程也就不會如此枯燥乏味了。當(dāng)然，在基礎(chǔ)科學(xué)教育中的知識講解很重要，但我們思考一下不難發(fā)現(xiàn)在這些基礎(chǔ)科學(xué)教育中如何形成青少年的創(chuàng)新能力和審美能力才是最重要的，有了這些能力的青少年會自己去思考科學(xué)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)、掌握科學(xué)。
所以在現(xiàn)行教育制度下，充分利用基礎(chǔ)教育力量發(fā)揮科學(xué)之美的自身能力的課堂教學(xué)將會是培育具有創(chuàng)新能力的青少年的良好途徑之一。我國現(xiàn)行的學(xué)校教育制度基本為四等七級，直系旁系齊全，相互溝通銜接，已形成多種形式辦學(xué)的格局。這些教育力量都可以充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，通過多手段多方面的科學(xué)美學(xué)教育培育青少年及大學(xué)生的美學(xué)素質(zhì)乃至人文科學(xué)素養(yǎng)。這樣的科學(xué)美學(xué)教育的目的在于讓人懂得美，培養(yǎng)審美鑒賞力和科學(xué)的情操。如此的教育模式就不會僅僅停留在理論層面，而是有美的實踐，從而達到了一種心身共同教育的目的。
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通過現(xiàn)有的社會資源、網(wǎng)絡(luò)資源更好地提升大眾的科學(xué)美學(xué)素質(zhì)
一個國家綜合素質(zhì)的體現(xiàn)不僅僅在于國家的軟硬實力上，也充分表現(xiàn)在其國民大眾的科學(xué)、人文、美學(xué)素養(yǎng)上。這種大眾國民性的科學(xué)美學(xué)素養(yǎng)在當(dāng)今的世界上表現(xiàn)得尤為突出。由于國家間的交流日益繁多、民眾間的交流不斷增加，在這些交流中大家會充分了解到彼此的優(yōu)缺點或文化差異。但更重要的是會留下一種普通民眾文化素養(yǎng)的印象，而這種印象往往又會在國家間廣泛流傳。另一方面，當(dāng)前的社會充斥了多種的文化現(xiàn)象，如何在這些現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)內(nèi)在本質(zhì)，了解美與丑的差別；充分發(fā)揮理智，摒棄不美的丑型文化的傳播，培育良好的審美訴求。這些都與大眾科學(xué)美學(xué)素養(yǎng)的培育有十分重要的聯(lián)系，充分倡導(dǎo)科學(xué)美學(xué)素質(zhì)的培育就能有效地減少現(xiàn)代社會中的墮落文化現(xiàn)象。因此，如何提高大眾的科學(xué)美學(xué)素養(yǎng)就顯得很重要。
同時，對于大眾本身來說，在當(dāng)今知識和科技急劇發(fā)展，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)急促轉(zhuǎn)型，知識型經(jīng)濟成為主流的社會中，掌握良好的科學(xué)審美能力會有助于個體在整個社會大環(huán)境下的生存和發(fā)展。通過良好的科學(xué)美學(xué)終身學(xué)習(xí)能力的培育，將會極大地促進個體的未來發(fā)展。臺灣的林振春認為，學(xué)習(xí)不應(yīng)局限于學(xué)校的教育，小區(qū)生活中的種種境遇也是學(xué)習(xí)的過程，民主的生活、綠色消費的觀念、合作的精神、運動保健的習(xí)慣、生活上美麗的新事物等，都需要抱持學(xué)習(xí)的態(tài)度去貼近和體驗，這便是終生學(xué)習(xí)的精義?？梢钥闯龃蟊娫谏钪谐浞职l(fā)現(xiàn)美，體會科學(xué)創(chuàng)造給我們帶來的美好生活，這就是一種良好的終身學(xué)習(xí)能力，也是科學(xué)美學(xué)培育的良好體現(xiàn)。通過現(xiàn)有的社會資源、網(wǎng)絡(luò)資源可以有效地提供大眾欣賞美學(xué)，發(fā)現(xiàn)美學(xué)的良好環(huán)境和空間。諸如現(xiàn)在城市中的美術(shù)館、科技館、博物館等實體空間，一些大型圖書館設(shè)立的定期講座，大學(xué)的一些開發(fā)課程等等都會是良好的實踐模式。但現(xiàn)在大眾和政府對于科學(xué)美學(xué)的認識還不是很高，現(xiàn)實生活中很少實現(xiàn)。大眾無論是對于美學(xué)，還是終身學(xué)習(xí)的認識都很不足。日本的佐藤一子在其演說中則提到：“我認為‘終生學(xué)習(xí)’應(yīng)該是人們在多元化的生活方式中，去從事廣泛范圍的活動，獲得新的生活或行為模式，以追求更好的生存之道；這就是‘學(xué)習(xí)’所扮演的角色，也是其功能目標。”可以看到我們大眾的生活本身其實就是終身學(xué)習(xí)的過程，只不過沒有一定的目的性。因此，利用我們本身終身學(xué)習(xí)的能力來拓展我們自身的科學(xué)美學(xué)素質(zhì)，培育自己的審美情趣和審美能力，這樣會使我們的生活更加美好。
本文原刊于《科普研究》，有刪減
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