論科學品的藝術性

劉宇軒　高志遠　崔碧峰

摘要：文章基于上個世紀關于薄膜材料出現藝術形象的研究和一直以來科學與美學的探討，以異質外延GaN薄膜表面形貌為審美客體進行分析，發現科學品的藝術性源于人所賦予的內涵，并提出賦予內涵的具體步驟。在此基礎上，本文認為藝術是科學與美學的一個結合點

關鍵詞：GaN;異質外延;藝術;美學

中圖分類號：TN303 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2019）05-0287-02

上個世紀80年代末是中國美學理論建設出現真正進展的時期，而我國氮化物半導體材料和電子器件方面的研究也在90年代興起。有些薄膜材料圖案使人產生美感，于是便出現了對薄膜材料的美學研究。吳全德教授在C60-TCNQ薄膜材料中發現了“龍鳳對舞”的圖案，并認為這是一種藝術形象。

另一方面，還有關于科學與美學結合的理論研究。有人從理論上說明美學準則可以引入科學之中起指導作用。從科學歷史來看，美學上的考量確實對科學知識產生了塑造作用然而不論是薄膜材料的美學研究，還是科學與美學結合的理論研究，都沒有對薄膜材料這種科學品是如何具備藝術性進行解釋。

本文結合以上兩種研究，發現科學品藝術性的來源與人賦予的內涵有關，并提出具體方法，對異質外延GaN材料進行實踐。在此基礎上，本文認為藝術是科學與美學的一個結合點。

1.科學品的藝術性源于人賦予的內涵

1.1 科學品與藝術品存在差異

現有的科學與美學結合的理論研究提出，科學品是功能性產品，而藝術品是觀念性產品，需要進行轉換。異質外延GaN薄膜作為科學品，人們會關注它的光學與電學性能，這是它的功能性。如果要把GaN薄膜從科學品轉換為藝術品，必須要讓它具有藝術品的觀念性。

藝術品的觀念性在不同類別的藝術形式上都有所體現。對薄膜材料的審美可以與繪畫相類比，而繪畫作為一種造型的藝術，便具備意味豐富這一特征，另外還包括形式變幻、色彩表現、凝固瞬間這三種特征。對于GaN薄膜材料，可以從它的形式入手進行研究。而從吳教授的研究可以發現，它的意味能通過人為手段增加，這涉及到另一種藝術形式。

1.2 “命名”是賦予科學品內涵的手段

從形式上看，是與龍和鳳的形象產生了聯系。這種聯系是如何產生的？它產生于吳教授對其進行的命名。

薄膜圖案本身不具有內涵，它形式上的特征讓它能與其他對象聯系起來。彎曲的線條和細長的形態是許多對象所具有的，比如葉子、尾巴、羽毛等等。在命名前，這些特征是零散的，內涵不豐富，也就是意味或觀念不豐富。而吳教授觀察整體特征后，把它命名為“龍鳳對舞”，是將龍和鳳的內涵賦予了圖案。龍和鳳本身就具有豐富的文化內涵。

其他觀者得知名字后思維方向會出現變化。從龍鳳的形象出發去與圖案特征相聯系，使得它像繪畫一樣具有了藝術性。而命名所用的工具是語言，語言藝術的特征是具有鮮明的思想情感。康德也認為語言的藝術既有人的知性，也有人的想象力參與。所以名字可以具有人的某種觀念，用語言去命名能夠讓薄膜材料圖案具有藝術品的觀念性，這是一個賦予內涵的過程。

2.賦予內涵的方法與實踐

通過前人研究可以發現“命名”可以賦予科學品內涵，解決了科學品與藝術品存在差異的問題。所以，科學品的藝術性源于人所賦予的內涵。

在對薄膜材料的美學研究中，賦予內涵的方式是用語言去命名。這樣的方式可以提出步驟，具體步驟包括：觀察圖像特征、聯系特征相似對象、通過命名賦予內涵。接下來對異質外延GaN薄膜進行實踐。

2.1 對穿透位錯腐蝕圖的實踐

穿透位錯是在GaN外延層分布最廣的缺陷，包括刃位錯、螺位錯、混合型位錯。圖1是GaN樣品穿透位錯腐蝕坑SEM圖。首先觀測圖像特征，穿透位錯腐蝕坑是六邊形結構，這是GaN晶體結構決定的。而且每個腐蝕坑的取向一致。腐蝕坑的大小連續，分布上均勻隨機。聯系特征相似的對象上，極地條件生長的冰晶是六邊形片狀或柱狀結構，其他條件下會生長成雪花。蜂巢也體現六邊形結構，但蜂巢是六邊形平鋪，分布特點上與GaN不同。而且分布隨機和大小變化的特征與水中深淺不一的漂浮物特征類似。所以選擇與極地冰晶和水聯系。最后在命名上，把圖3命名為“極地冰晶湖”

2.2 對反向邊界腐蝕圖的實踐

反向邊界是在GaN生長過程中由于工藝控制不當，出現的極性相反區域，腐蝕后會形成黑色深坑。圖2是反向邊界腐蝕圖，觀察特征，腐蝕坑是不規則的多邊形，大小不連續，分布上有明顯的疏密。腐蝕坑為不規則的多邊形，但對應邊平行，以六邊形、五邊形和四邊形為主。

聯系對象，每個不規則多邊形的腐蝕坑如同碎片，整體大小差異和分布上的疏密表現出更明顯的深淺感或遠近感，如同太空。第三步命名，將其命名為“太空碎片群”。

2.3 對小角晶界的實踐

GaN生長初期是島狀結構，島長大合并形成GaN薄膜。然而每個島之間有微小的取向差，沒有完全合并，形成了小角晶界。小角晶界處存在大量位錯。

圖3是GaN外延層的g=[1011]的雙束條件截面TEM圖，最底部是襯底，衍射襯度的明暗差異說明這是兩個晶粒，GaN表面巨大的起伏是受原子束轟擊導致的。觀察特征，底部是水平的，中部有明顯的明暗變化，上部線條蜿蜒起伏，右側有大片空自。聯系對象，結構特征類似于桂林山水，底部水面是水平的，山是起伏的。在色彩上又與中國水墨畫相似，晶粒內部襯度的變化如圖水墨畫用墨的清淡，右側的空自對應水墨畫中的留自。所以將其命名為“桂林山水潑墨圖”。

通過對異質外延Gan薄膜進行實踐發現，這種賦予內涵的方法可行，且具有一定普遍性，但不是所有對象都能成功。這種方法對人的實踐水平和審美水平有一定要求。第一步觀察特征需要多角度觀察，形式上的特征和本質上的特征都要注意。第二步聯系對象上，不同的人可能會聯系不同的對象。最后命名上，文字的組織是人本身的一種自我表達。

3.藝術是科學與美學的結合點

現有研究認同科學與美學存在結合，但具體的結合點和結合方式沒有指出。在本文提出“科學品的藝術性源于人賦予的內涵”這一基礎上，本文發現藝術是科學與美學的一個結合點，結合方法是人賦予科學品內涵使其具有藝術性。GaN薄膜是科學品，對其賦予內涵后GaN薄膜發生轉換，既具有科學品的實用性，也具有了藝術品的觀念性，科學與美學兩個范疇便達到了結合。

在這一過程中，人起到了重要作用。作為科研主體，人制造出GaN材料;作為審美主體，人將GaN薄膜材料變為了一個審美客體。并且人還實現了異質外延Gan從科學品向藝術品的轉換。最后，人對藝術性還進行了檢驗，檢驗的是賦予的內涵是否能夠與圖像聯系起來，是否具有藝術性。然而針對這樣的結合方式，本文提出兩個設想。

第一，人本身是否是科學與美學的結合點？在科學品具有藝術性之后，科研活動與審美活動發生了重合，而這兩種活動都屬于人的實踐活動。那么這是否表示人本身是科學與美學的結合點？

第二，是否存在從藝術轉換為科學的逆過程？前人提出從科學品到藝術品需要轉換，本文揭示了一種轉換的方式是賦予內涵。那么是否存在逆過程，美學的某一部分能否轉換為科學的某一部分，這種轉換過程中人又起到了什么作用。

這兩個設想本文不進一步討論，留給后人進行研究。

4.結語

本文結合前人的研究基礎，以異質外延GaN為對象，解決了科學品藝術性由來的問題并提出了具體步驟，在此基礎上提出了科學與美學的一個具體結合點與結合方式。

科學品的藝術性源于人所賦予的內涵，賦予內涵可以分為三個步驟：觀察、聯系、命名。通過對GaN實踐發現，該方法具有可行性與普遍性，但不是所有對象可行，要求人具有一定實踐水平和審美能力。在此基礎之上，本文發現科學與美學在藝術有所結合，結合方式是科學品向藝術品轉換。在這一過程中，人起到了重要作用。最后，本文還提出了兩個新的設想，有待未來進一步研究。

科學與美學體現了人的兩種思維方式，一種是理性思維，一種是感性思維。曾經人們認為科學之中不存在感性因素和非理性因素的影響，但實踐證明，科學研究中也存在人的表達。這種表達既是人的一種需求，也是人認識世界的一種方式。把科學與美學結合起來可以完善人對世界的認識方式。隨著為了未來科學的不斷發展，人們應該會發現更多科學之中的美學。但現有研究缺少微觀層面對具體對象的研究，使得這種認識方式缺少實踐標準。本文對GaN材料的研究是延續前人對薄膜材料的美學研究，希望后人能將其延續與發展下去。

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作者簡介：劉宇軒，生于1996年，男，漢族，北京人，本科生，研究方向，半導體。

高志遠，生于1982年，女，漢族，北京人，博士學位，副教授，研究方向，半導體。

崔碧峰，生于1972年，女，漢族，北京人，博士學位，副教授，研究方向，激光器。