美在科学与艺术中的异同

　　中国美术馆“大师讲大美”

　　4月18日，由中国美术馆主办的“大师讲大美”学术讲坛第二期讲座迎来了主讲人著名科学家、诺贝尔物理学奖得主杨振宁教授，他主讲的主题是“美在科学与艺术中的异同”。

　　讲座中，杨振宁教授分两部分阐释了科学中各层次的美和艺术中的美，并站在科学家的角度，对比阐述了美在科学与艺术中的异同。讲座结束后，中国美术馆馆长吴为山代表中国美术馆向杨振宁赠送了精致的“大师讲大美”邀请函和纪念品，并对杨振宁教授精彩的讲座表示感谢。

　　“大师讲大美”学术讲坛系列讲座是中国美术馆于2015年正式推出的高端学术类公共教育品牌，旨在从多角度切入探讨美育相关话题，强调跨界性、学术性、社会性。

　　科学中的美

　　◎ 物理方程式是造物者的诗篇。它们是科学里最终极的客观的美。

　　我是研究物理学的，物理学的发展有4个阶段：先是实验，或者是与实验有关系的一类活动。从实验里的结果提炼出来一些理论叫唯象理论，唯象理论成熟后又把其中的精华抽出来，就变成理论架构，最后理论架构要跟数学发生关系。在这4个不同步骤里都有美，美的性质当然也不完全相同。

　　实验里美的标准例子就是虹和霓现象。虹和霓美极了，为什么会觉得美呢？因为它们都是圆弧，而圆弧有很特别的规律。虹是42度的圆弧，红颜色在外边，紫颜色在里边，霓是大一点的弧，是50度的弧，是反过来红在里面紫在外面。这个规律，所有人即使是小孩看见了也会觉得非常漂亮。到了唯象理论，了解以后发现原来虹和霓是太阳光照到水珠里有折射，在虹的小水珠里是一次内反射，在霓里是两次内反射。经过这样一次或两次反射后，就会出来42度或50度的弧。一个人了解到这点后，他对于这个很美的现象认识又深入了一层，他的感受是一个更进一步的美的感受。再进一步到理论架构。19世纪中叶，一个英国人，他写下来一组方程式——麦克斯韦方程式，用这组方程式就可以彻底地从头到尾解决折射现象的根源，这更进一步了。再上一层是数学，麦克斯韦方程式是在19世纪中叶推导出来的，一个世纪后，到了20世纪70年代，物理学家才了解原来麦克斯韦方程式的结构有极美的纯数学根源纤维丛。纤维丛是数学观念，这个数学观念在发展时与物理学没有关系、与实际现象没有关系，这就又到了一个最高境界，使我们知道原来世界上非常复杂、美丽的现象最后的根源是一组方程式，就是麦克斯韦方程式。于是，发现这个的人的感受又会是一个更深层的美的感受。

　　事实上，今天如果要问物理学对于宇宙结构的了解，最后的最后就是一组方程式，是牛顿的运动方程式、麦克斯韦方程式、爱因斯坦的狭义和广义相对论方程式、狄拉克方程式和海森伯方程式，这七八个方程式主宰了我们所看见的一切一切。有的美妙，有的不那么美妙，还有的很不容易看懂，但都受这些方程式的主宰。这就如同麦克斯韦方程式，看起来好像很简单，可等你懂得它的威力时，会产生一种畏惧的感觉。

　　这些方程式为什么有威力呢？因为它把空间里大到一个星云，小到基本粒子内部，时间上长到100亿年，短到10的负28次秒，这么广阔的时空，都受这几个方程式所控制，这是一种大美。可以说这些方程式是造物者的诗篇，因为诗就是一个浓缩的语言，用了最浓缩的语言掌握了世界上人的感情、人的结构，世界上的一切都在诗人写下来的诗句里浓缩，这个就是物理学最后想达到的。

　　这些方程式的内涵往往随着物理学的发展而产生新的当初完全没有想到的意义。可以想象，诗对于人的感受，如年轻时所念的一首诗，你有一些了解，等到成熟以后、到了老年的时候就发现原来它的含义远远比小时候所了解的要多很多。这一组字在不同时期之于你产生的不同了解，与人们在运用这些方程式的时候有同样的效果。

　　所以诗人对于科学的美曾经有过一些描述。英国诗人布莱克写的一首著名的诗，译成中文是“一粒沙里有一个世界，一朵花里有一个天堂，把无穷无尽握于手掌，永恒宁非是刹那时光”，或者是陆机所写的“观古今于须臾，抚四海于一瞬”，这是用诗人的语言描写了对于宇宙结构的物理学家的了解，是一种力量的美。了解这些以后会产生巨大的影响，所以蒲伯（英国诗人），在牛顿故去后这样表述他，“自然与自然规律为黑暗隐蔽！上帝说，让牛顿来！一切遂臻光明”。人类从远古以来就知道有日月星辰的运动，这些运动有自身的规则，可是在规则里又有一些不规则的变化，这是很奇怪的现象，几千几万年来是人类想了解又不能了解的。最后牛顿来了，写下了牛顿的方程式，这就对日月循环、行星的运转，甚至对于星云，对一切天空的现象有了非常准确的描述。这是人类历史上非常重要同时也非常美的一个新发展。

　　这些诗所描述的是物理学的美，给我们的感受是这些诗人所描写的。可是如果进一步思考，这些描写还不够，他们对于美的描写是很到位，可缺少的是庄严感，是神圣感，是初窥宇宙奥秘的畏惧感，是筹建哥特式教堂的建筑师们所要歌颂的，是崇高美、灵魂美、宗教美、最终极的美。这个最终极的美是客观的，可以知道远在没有人类的时候，麦克斯韦方程式与刚才所提到的那些方程式就已经支配着宇宙间的一切，所以科学里最终极的美与人类没有关系。换句话说，这些美是客观的美，是与人类没有关系的。我想这与庄子所讲的“天地有大美而不言”是有密切关系的。

　　艺术中的美

　　◎ 艺术中的美离不开人类，与科学中的终极之美不同。科学中的美是无我的美，艺术中的美是有我的美。

　　艺术跟物理学不同，没有如物理学一般清楚的发展过程。事实上，人类对于艺术的了解远远早于人类对科学的了解，如3000多年前，商朝铸造师已经有非常美的艺术感。一个商朝的小型犀牛青铜器，现存于旧金山博物馆，被作为镇馆之宝，据说是由巴黎的一个大古董商于1940年仅以5万美金卖到美国的，现在则是无价之宝。另一个商朝青铜器，叫做觚，现存于美国华盛顿佛利尔美术馆，它是美国所有博物馆中收藏中国古文物最丰富的一个。这些青铜器的制造师不懂甲骨文，更不会有艺术理论，可是他们对美的感受已经达到了极高的境界。可以分析一下，这个小犀牛和铜觚都很美，可存在不同的美：小犀牛是童稚型的，铜觚是思考型的，小犀牛让你感觉出直觉的美，铜觚的美则是抽象型的，小犀牛的美是形似的美，铜觚是神似的美。这显示出艺术中的美离不开人类，与科学中的终极之美不同。科学中的美是无我的美，艺术中的美是有我的美，这个无我和有我在王国维的《人间词话》里有着著名的论述，他以其来描述诗词的结构，我想也可以用来分辨科学中的美和艺术中的美的基本不同。唐朝画家张璪说，“外师造化，中得心源”，这两句话概括地描述了艺术的精髓，道出人类怎么感受艺术中的美。我们看青铜犀牛，塑造它的人是外师造化，它的美是因为这个塑造家展现了一个真正的犀牛，所以这是一个写实的美。而铜觚是一个中得心源的美，它这么漂亮，因为它的曲线用几何学的语言来讲叫做双曲线，商朝的人当然不知道什么叫做双曲线，可是他直觉地知道这个抽象的美，是从心里了解到了自然界的美，所以这是一个写意的美。

　　西方艺术几千年来的发展是向写实方向发展，而东方的艺术是向写意方向发展。为什么远古就有不同的发展方向呢？这是一个非常重要的学问，应有更多的人去做这方面的研究。西方在19世纪才认识到写意的美的重要意义，从而发展出印象派。所以印象派之所以出现，简单讲起来就是因为西方人了解到原来在写实的美以外还有写意的美，便尽量向这个方向发展，发展出印象派以及19世纪后的种种新流派，也从而产生了多元的审美观。至20世纪初，毕加索和勃拉克把多元审美观更具体化，从而创建立体派，立体派的出现是艺术界的大革命。有人说他们是受到了爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论影响，这个理论很有意思，不过据我所知现在还没有成定论。从其画作显示出毕加索对于艺术的美，他看到了一个新的方向，而这个方向有着长远影响，这个革命带来了20世纪众多的新尝试。毕加索是一个天才，他既有眼光、有魄力，又有技巧，创新的尝试非常之多，可他的创新中也有怪异、不堪入眼、扭曲了美的含义的尝试。

　　我是研究科学的，科学追求的是认识和理论与理解造化，并从而于这些认识中窥见大美。我认为，艺术正向完全背离造化的方向发展，将会与美渐行渐远。