物理學(xué)的發(fā)展與物理之美的變遷

吳 晛

物理學(xué)的發(fā)展與物理之美的變遷

吳 晛

安徽大學(xué)哲學(xué)系

作為一門支撐著人類文明發(fā)展的學(xué)科，物理學(xué)始終閃耀著美感的光輝。但隨著現(xiàn)代主義思想的發(fā)展，傳統(tǒng)的物理學(xué)美受到了挑戰(zhàn)。反觀人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與美學(xué)思想的沿革，我們需要在人與自然和諧關(guān)系的回歸中尋找物理學(xué)美在現(xiàn)代的定義。

物理學(xué) 物理之美 中國傳統(tǒng)美學(xué)

“Pulchritudo splendor veritatis”（美是真理的光輝）這句拉丁格言大概是所有物理學(xué)家們都樂于贊同的，雖然無論在物理學(xué)界——甚至是科學(xué)界——的內(nèi)部還是外部，都有反對將所謂的科學(xué)美納入到美學(xué)領(lǐng)域以內(nèi)的聲音，但楊振寧先生的話是最好的回應(yīng)：“在這些領(lǐng)域內(nèi)我主張美的最終標(biāo)準(zhǔn)是人是否與它有關(guān)。”[1]正是人類無處不在的感情將所有與人有關(guān)的事物賦予了美的可能。而正是這種審美的情感，在我們所無法像理解物理定律那樣完全理解物理學(xué)家們的內(nèi)心深處，無聲地推動著他們的物理理論前進(jìn)。“我們看到指引科學(xué)家的動機(jī)從一開始就是美學(xué)沖動的顯現(xiàn)。”[2]

1 理論物理與實(shí)驗(yàn)物理對物理美之爭

復(fù)仇女神曾經(jīng)留下帶有“給最美的人”的字的蘋果，挑起了特洛伊戰(zhàn)爭，而如今這個蘋果落在了實(shí)驗(yàn)物理與理論物理之間。從法拉第和麥克斯韋那里開始，象與相的美始終無法爭出一個高低。

在實(shí)驗(yàn)物理這邊，真，這個和善一起長期作為美的伴侶的性質(zhì)，使得實(shí)驗(yàn)物理因?yàn)槠湓诂F(xiàn)實(shí)世界的可復(fù)制性而成為美的。弗朗西斯·培根站在近代哲學(xué)經(jīng)驗(yàn)論的開端上，提出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)對于人類經(jīng)驗(yàn)的重要性，而經(jīng)驗(yàn)對于審美活動而言是至關(guān)重要的。無論是牛頓用棱鏡分解的太陽光還是托馬斯·揚(yáng)應(yīng)用了雙縫演示的光的干涉實(shí)驗(yàn)，即使是沒有物理學(xué)知識的人也不得不贊嘆它們。實(shí)驗(yàn)物理是揭示物理學(xué)美的最直接也最直觀的途徑。

而在理論物理這一方，畢達(dá)哥拉斯和柏拉圖是他們自古以來的支持者。理論物理的支柱是數(shù)學(xué)。麥克斯韋用數(shù)學(xué)將法拉第的電磁理論推向了一個新的世界，狄拉克則直接在1963年的Scientific American上寫道：“使一個方程具有美感比使它去符合實(shí)驗(yàn)更重要”，這樣看來，狄拉克直接將實(shí)驗(yàn)和美對立起來了。數(shù)學(xué)所帶給我們的柏拉圖所說的“理念”世界是最具有完滿性的世界，現(xiàn)實(shí)的瑕疵在理念世界里被完全地排除了，如同古希臘的雕塑——雕塑家們通過解剖研究人體結(jié)構(gòu)，再將最完美的比例（完美到無法在現(xiàn)實(shí)世界中找到這樣的模特）賦予他們的作品。于是實(shí)驗(yàn)物理與現(xiàn)實(shí)世界自然地成為了流于表面的“表象”，甚至是柏拉圖的“幻象”。

隨著近代物理學(xué)與本身不斷發(fā)展著的數(shù)學(xué)結(jié)合得日益緊密，越來越多的物理學(xué)家趨向于認(rèn)為物理學(xué)的美在于其數(shù)學(xué)構(gòu)架。他們認(rèn)為，當(dāng)物理學(xué)的定律被公式化以后，物理世界的基本結(jié)構(gòu)變成了簡單、精確的數(shù)學(xué)語言，而美則恰恰就在這種簡單性與統(tǒng)一性之中。

2 現(xiàn)代美學(xué)與現(xiàn)代物理學(xué)的趨向

盡管物理學(xué)家們似乎要在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上給他們的美麗的工作一個確定的審美標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著他們的工作繼續(xù)向前推進(jìn)，上帝似乎真的擲起了骰子。

楊振寧先生曾經(jīng)將理論物理的美直接歸結(jié)為五點(diǎn)，即和諧、優(yōu)雅、一致、簡單以及整齊。這樣的歸納還停留在古希臘人的美學(xué)思想上。自從Manet作為印象派的先鋒，帶領(lǐng)著Monet、Renoir等巨匠顛覆了古典主義之后，藝術(shù)美的標(biāo)準(zhǔn)也就受到了挑戰(zhàn)：古典的恬靜被工業(yè)社會匆匆而游移的目光所打破，印象派宣稱他們畫的不是事物本來的樣子而是它們看起來的樣子，精準(zhǔn)細(xì)膩的筆法被快速的涂抹代替，但印象派卻獲得了前所未有的真實(shí)感。在現(xiàn)代主義繪畫運(yùn)動進(jìn)入到高潮、不斷改變著人們審美趣味的時候，物理學(xué)界的審美標(biāo)準(zhǔn)也接著被打破——相對論打碎了經(jīng)典物理學(xué)中被凝固的時空，量子力學(xué)的誕生宣告了精確的、決定論的、歸于簡單的經(jīng)典物理學(xué)思想的終結(jié)，系統(tǒng)科學(xué)將科學(xué)思維引向復(fù)雜性理論和混沌學(xué)。世界似乎更像一幅現(xiàn)代大師潑墨完成的畫作——晦澀而令人眼花繚亂。

如今現(xiàn)代藝術(shù)已然完成了美的標(biāo)準(zhǔn)的蛻變。Renoir的Le Bal au Moulin de la Galette（《煎餅?zāi)シ坏奈钑罚┍恍稳轂椤翱雌饋硐裎赐瓿梢粯印?，而這個特點(diǎn)恰恰體現(xiàn)了現(xiàn)代西方美學(xué)的轉(zhuǎn)向——主客統(tǒng)一，印象主義的繪畫需要觀賞者來完成，只有有人在場，審美對象才真正地存在：“這就是體驗(yàn)統(tǒng)一體，這種統(tǒng)一體本身就是意義統(tǒng)一體”[3]。有意思的是，盡管我不贊同楊振寧先生的物理學(xué)美的五個特點(diǎn)，但我們又回到了開篇時楊先生對美的標(biāo)準(zhǔn)的界定，即“美的最終標(biāo)準(zhǔn)是人是否與它有關(guān)”。

但針對現(xiàn)代物理學(xué)的審美觀點(diǎn)卻并沒有如此迅速地完成藝術(shù)界所完成的轉(zhuǎn)變，相反地，和諧與簡單的缺失卻造成了科學(xué)美岌岌可危的境況。雖然楊振寧先生對科學(xué)美的五個具體定義有一定的普遍性（大部分能夠接受科學(xué)美作為一種美學(xué)意義上的“美”的人們能夠接受的也是這樣的一種定義），但是由于現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展，系統(tǒng)科學(xué)、混沌學(xué)、復(fù)雜性思想的產(chǎn)生，以及傳統(tǒng)的微積分被能夠更精確地描述不確定性的概率論所替代，精確和統(tǒng)一之美正在離開自然科學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)然也包括物理學(xué)。“復(fù)雜性并不僅僅包含向我們的計(jì)算能力挑戰(zhàn)的組成單元的數(shù)量和相互作用的數(shù)量，它還包含著不確定性、非決定性、隨機(jī)現(xiàn)象。”[4]重新定義物理學(xué)之美成為了挽救其的唯一方法。

3 中國傳統(tǒng)美學(xué)觀念與現(xiàn)代科學(xué)的物理美

中國古代詩人柳宗元曾有言道：“夫美不自美，因人而彰?！痹谥袊鴤鹘y(tǒng)繪畫中，始終對于西方繪畫所追尋的與客觀世界的相像——甚至一致——不甚追求，而是尋求一種介于像與不像之間的韻味，給人留以品味的空間，即意象。中國傳統(tǒng)的情景交融、不分主客的審美方式長久以來并沒有受到太多變革，這一點(diǎn)與不斷革新的西方審美理論有很大區(qū)別。

相應(yīng)地，中國古代的科學(xué)技術(shù)發(fā)展也更多地關(guān)注實(shí)用性而非理論。這樣說起來似乎有些矛盾，既然中國人如此追求物外的意象，又為何在科學(xué)技術(shù)方面只著眼于物呢？這還要從老子的自然觀說起?！叭朔ǖ?，地法天，天法道，道法自然”為中國人的自然觀奠定了人與自然共生的理念，戰(zhàn)勝自然與征服自然從來不是中國人發(fā)展的主題，作為一個重農(nóng)的古國，順應(yīng)天時才是生存之道。因此，中國古代科學(xué)技術(shù)——甚至有些學(xué)者認(rèn)為古代中國只有技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，只是為了解決眼前的、暫時性的生產(chǎn)問題，由于這種觀念的主導(dǎo)，技術(shù)甚至不需要發(fā)展成一個連貫而完整的體系。但正是這種“萬物并作，吾以觀復(fù)”、人融于自然（在藝術(shù)中則是繪畫或詩歌等作品）進(jìn)行審美的觀點(diǎn)可以給西方現(xiàn)代科學(xué)的物理學(xué)之美指一條出路。

盡管混沌學(xué)帶著不確定性與復(fù)雜性闖入了現(xiàn)代物理學(xué)，盡管傳統(tǒng)的秩序似乎被打破了，但是我們應(yīng)該反思，傳統(tǒng)的物理學(xué)之美的觀點(diǎn)給世界強(qiáng)加了太多人類自己的思維定式——從和諧、歸一的簡單性思想到形而上學(xué)的機(jī)械決定論，我們用我們的理性給自然套上了桎梏，如今自然在我們面前展現(xiàn)它本來的樣子越多，我們就越受到這種思維模式的困擾。這樣的思維模式甚至造成了愛因斯坦在其后半生中與哥本哈根學(xué)派的不斷的論戰(zhàn)，因?yàn)樗麩o法接受哥本哈根學(xué)派對量子力學(xué)非決定論的解釋。

只有當(dāng)我們跳出這種畫地為牢的思維定式，將“觀復(fù)”的目光投向整個物理學(xué)界、甚至是自然界，放下我們僵硬的、帶有“求簡單圖省事”意味的功利性思想，去探求物理學(xué)最根本的基礎(chǔ)——自然現(xiàn)象，去接納每一種被自然界創(chuàng)造出來的奇跡，我們才可能在最大程度上接近物理學(xué)美定義的答案。

物理學(xué)之美也不能簡單地歸結(jié)于數(shù)學(xué)美，我們應(yīng)該在自然以及人類自身中尋找答案。薩特曾經(jīng)說過：“多虧我們，這顆滅寂了幾千年的星，這一彎新月和這條陰沉的河流得以在一個統(tǒng)一的風(fēng)景中顯示出來”，任何美，包括物理學(xué)之美，離開了客觀的世界——對物理學(xué)來說即自然，都將成為南柯一夢，是沒有根基的幻象，而離開了人的目光，則都將必然地失去光芒，歸于沉悶與死寂[5]。

[1] 楊振寧.美和理論物理學(xué)[J]. 哲學(xué)動態(tài)，1988（5）：16.

[2] 錢德拉塞卡,朱志芳.追求科學(xué)的美[J]. 物理教學(xué)探討:高中學(xué)生版，2009（9）：1.

[3] 伽達(dá)默爾.真理與方法[M]. 上海：上海譯文出版社，1999.

[4] 埃德加·莫蘭.復(fù)雜性思想導(dǎo)論[M]. 上海：華東師范大學(xué)出版社，2008.

[5] 柳九鳴.薩特研究[M].北京：中國社會科學(xué)出版社，1981.