科學創造中的藝術思維

郭村榮

創新是科學和藝術的共同靈魂。在科學研究過程中潛藏著奇妙的藝術因素。科學家若具有一定的藝術素養，并能動用自身的“藝術細胞”，充分調動形象、想像、直覺等思維方式，并有意識地利用藝術美感、幻想、和諧等特有的靈智，其科研成果將會具有更多的創造性。

科學也需想象力

愛因斯坦一直認為，科學與藝術是相通的，是相互補充的，兩者均以豐富的想像為心理背景，共同追求和諧之美。倘若沒有詩人般的想象力，愛因斯坦又怎能以驚人的洞察力闡明深奧的相對論原理呢?實際上他自己就一再強調：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。”藝術的想象力往往會激發科學所必須的想象力。

愛因斯坦幾乎每天都要拉他心愛的小提琴，特別在他緊張思索光量子假說和廣義相對論的日子里，當他在科研中遇到困難，他就會放下手中的筆，拿起琴弦，頓時，那優美、和諧、悅耳并充滿了想象力的旋律，不僅有助于他對物理學奧妙的深思，并能引導他在數學王國里做自由、創造性的遐想，對其科學思路和創造性思想的閃光，音樂往往能起不可替代的催化作用。正是在古典音樂的神奇氛圍中，人類精神最美麗的花朵——理論物理學思維，在春之陽光雨露中綻放。

形象思維與科學研究

世界上第一架飛機的發明者是美國的萊特兄弟。他們自幼幻想要像飛鳥那樣翩翩起飛，他們仔細觀察鳥類在飛行時如何利用雙翅和尾部控制平衡，在想像中和實踐中改進機翼的形狀、角度和翼尖卷曲的程度，增加方向舵……第一架飛機正是通過形象思維創造出來的。盧瑟福根據粒子散射實驗，想像原子內部構造像一個微觀的太陽系，原子核像太陽雄踞中心，諸電子像行星在各自軌道上繞其運行。而盧氏這一思維過程正體現了形象思維的基本特征。

實際上，當人們思考一個靜態概念時(三角形內角之和等于 180度)，總是把它變為動態概念(把三角形內兩條邊設想成為兩個長度不定的指針，使它們繞半圓轉動，其中一個角度的增加導致其他角度的減少，最后使兩條邊與底邊重合)。在這個過程中，形象思維是抽象思維的活動模型，抽象思維是形象思維的某種典型狀態和最后結果。兩者的關系是動態與靜態、整體與局部的對立統一。在人的高級思維活動中，形象因素之所以不喪失其作用，是因為概念和命題只有同感性經驗相聯系才能獲得意義和內容。形象思維的最大優勢，是它能把全部認識因素組成一幅畫面，為思維提供出二、三維度的形狀，比一維性語言要優越得多，這意味著能為人提供在抽象思維中意識不到的新東西。

科幻小說對科學家的啟示

巴爾扎克在其小說中最早提出“激素”這一名詞，小說家史特林堡在《科爾船長》中竟然提出直接從空氣中制取氮氣的可能性。特別是法國作家凡爾納，在一個多世紀以前，就津津樂道地向人們描述了實際上當時并不存在的潛水艇、飛機、電動汽車、宇宙火箭、彩色攝影、有聲電影和電視等。誰又能說得清這些文學創作給科學家以多少啟發和靈智呢。早在一個多世紀前，俄國作家陀思妥耶夫斯基在其長篇小說《卡拉瑪佐夫兄弟》中，就已寫到伊萬·卡拉瑪佐夫同精通魔法的小鬼在談話時，就談到了“衛星”。小鬼說，如果把一柄斧頭拋上天空，拋得很遠，很遠，它就會“像一顆衛星那樣繞著地球飛行”。 在真正的衛星出現的一百多年前，作家竟寫出這樣神奇的“衛星”，能說它對百余年之后的衛星發明者沒有啟發作用嗎?

藝術可以用不合邏輯的充滿浪漫主義的精神和方法，去講述一切新的、充滿了凝固的被禁忌的思想和問題，這恰恰為“善于進行嚴密邏輯思維的”的科學家提供了利用藝術開發其科學靈智和創造機制的便利條件。同時從另一方面來說，藝術家的生活和創作天地的無比廣闊性，也無疑能給予科學家以積極的感染和影響。

藝術美感與科學創造

哥白尼是創立“日心說”的偉大天文學家，在其1543年公布的《天體運行論》中第一句話就是：“在哺育人的天賦才智的多種多樣的科學和藝術中，我們認為首先應該用全部精力來研究那些與最美的事物有關的東西”，他之所以用“日心說”代替托勒密的“地心說”，就是深信自己的體系是最完美的。

美感實質上是一種深刻的思想，它常常能從整體上一下子把握事物的本質。美感在科學創造中之所以能起這么大的作用，是因為美與真之間存在著統一性，肯定真的東西和肯定美的東西是一致的。尤其在檢驗創造成果時，對美的考慮的重要性有時可能是決定性的。物理學家韋爾甚至說： “我的工作總是力圖把真和美統一起來，但當我必須在兩者中挑選一個時，我總是選擇美。”

在科學發明創造中，美感與創造性活動是密切相關的，創造發明中的先進性，也包含著合理性和完美性，而新穎性中又體現與時代審美觀點的統一協調。

直覺思維與科技創新

直覺是藝術思維的主要特征，但直覺作為科學創造過程中的一種重要思維方式，早已為人們所注意。法國物理學家德布羅伊寫到：“只有當科學家表現出所謂想像和直覺的能力，也就是擺脫嚴格推理的桎梏的能力，從而取得冒險的突進時，它才會達到輝煌的成就。”

直覺思維過程首先是依據一定的相似性檢索大腦中存貯的“模塊”，然后嵌入所研究的問題中。如北京航空航天大學發明沙丘駐渦火焰穩定器(獲國家一等發明獎)的高歌，在談到他的發明過程時，就肯定了直覺思維所起的重要作用。在這以前，他曾在沙漠中見到一種沙丘，它特有的形狀使得不管風怎么吹都不會變形。這給他留下了深刻的印象。高歌說：“我發明沙丘駐渦火焰穩定器的過程，首先是受到沙丘的啟示。”從而想到“若把火焰穩定器做成像沙丘的形狀，是否能達到穩定火焰的目的呢?”這一探索性結論，事實證明了這一想法是正確的。

許多事實表明，在科學家的整個科學世界和全部科學創造過程中，藝術都在起著不可替代的巨大啟迪和澤惠的作用。藝術就像一股清澈的汩汩流淌的泉水那樣，晝夜不舍、永不停息地澆灌著科學園地，使之永遠綠草如茵、繁花吐艷、果實累累，并永遠充滿著生命的激情與創造的活力。