杨振宁谈科学与艺术之美

    大家都知道，艺术与美有密切的关系。但有很多人觉得，科学跟美没有什么关系。我现在就给大家阐释科学的美。

    我是研究物理学的。物理学的发展要经过四个阶段。第一个阶段是实验；第二个阶段从实验结果提炼出来一些理论，叫作唯象理论；唯象理论成熟了以后，把其中的精华抽取出来，就成了理论架构；最后一个阶段，理论架构要跟数学产生关系。上述四个不同的步骤里都有美，美的性质不完全相同。我以虹和霓的现象为例，讲讲实验。

    有人在很小的时候就看见过虹和霓，觉得美极了。为什么会觉得美呢？因为觉得它们都呈圆弧状而且有很特别的规律：虹是42度的圆弧，红色在外边，紫色在里边；霓是大一点的弧，是50度的弧，其色彩排列顺序与虹相反，红色在里头，紫色在外面。这是一种在实验经验里美的标准例子。

    实验阶段结束后，就到了唯象理论阶段。虹和霓到底是怎么一回事？我们发现，原来虹和霓是太阳光在小水珠里折射而产生的光学现象。在虹的小水珠里是一次内反射，在霓里是两次内反射。计算的结果验证了这样的事实：一次或者两次反射以后，就会出来42度或者50度的弧。一个人了解到这点以后，他对于这个很美的现象的理解又深入了一层。

    再进一步就到了理论架构阶段。19世纪中叶，一个名叫麦克斯韦的英国人写下来了一组方程式，用这组方程式就可以彻底地解决折射现象的问题。麦克斯韦方程式是在19世纪中叶推导出来的，一个世纪以后，物理学家才了解原来这个麦克斯韦方程式的结构有极美的纯数学的根源，叫作纤维丛，麦克斯韦方程式的结构就是纤维丛。这使得我们知道原来世界上非常美丽的现象的背后是一组方程式。无论是星云那么大的空间还是基本粒子内部那么小的空间，无论漫长的时间还是短短的一瞬，都受着几个方程式控制。这是一种大美。我们也可以说这些方程式是造物者的诗篇。

    人类对艺术的了解远远早于对科学的了解。比如说在三千多年以前，商朝的金属铸造师们就已经具备了非常好的艺术感。青铜器的制造师们或许不懂甲骨文，更不懂艺术理论，可是他们对美的感受已经达到了极高的境界。商朝的一个小犀牛形青铜器和一个叫“觚”的青铜器都很美，可是有不同的美法。

    艺术创作的本质是什么？唐朝的画家张璪说是“外师造化，中得心源”。这个犀牛形青铜器的塑造者“外师造化”，它的美来源于铸造者所看到的一个真正的犀牛，所以这是写实的美。而铜觚是一种“中得心源”的美，它之所以漂亮，是因为有曲线轮廓，用几何学的术语来讲叫“双曲线”。商朝的人当然不知道什么是“双曲线”，可是直觉告诉他这是抽象的美。这就是所谓的“中得心源”，是从心里了解到了自然界的美，因此这个铜觚的美也是一种“写意”的美。

    科学追求的是认识世界、理解造化，并从认识中窥见大美。我认为，艺术若是完全朝着背离造化的方向发展，就会与美渐行渐远。

    （《光明日报》2.12 杨振宁）