物理学的发展与物理美的变迁

物理学的发展与物理之美的变迁“Pulchritudosplendorveritatis（美是真”理的光芒）这句拉丁格言大概是全部物理学家们都乐于赞成的，固然无论在物理学界——甚至是科学界——的内部仍是外面，都有反对将所谓的科学美归入到美学领域之内的声音，但杨振宁先生的话是最好的回应：“在这些领域内我主张美的最后标准是人可否与它有关。”正是人类无处不在的感情将全部与人有关的事物赐予了美的可能。而正是这类审美的感情，在我们所没法像理解物理定律那样完好理解物理学家们的内心深处，无声地推进着他们的物理理论前进。“我们看到引导科学家的动机从一开始就是美学激动的展现。”理论物理与实验物理对物理美之争复仇女神从前留下带有“给最美的人”的字的苹果，挑起了特洛伊战争，而现在这个苹果落在了实验物理与理论物理之间。从法拉第和麦克斯韦那处开始，象与相的美一直没法争出一个高低。在实验物理这边，真，这个平和一起长久作为美的伴侣的性质，使得实验物理因为其在现实世界的可复制性而成为美的。弗朗西斯-培根站在近代哲学经验论的初步上，提出了科学实验对于人类经验的重要性，而经验对于审美活动而言是至关重要的。无论是牛顿用棱镜分解的太阳光仍是托马斯-扬应用了双缝演示的光的干涉实验，即便是没有物理学知识的人也不得不赞美它们。实验物理是揭穿物理学美的最直接也最直观的路子。而在理论物理这一方，毕达哥拉斯和柏拉图是他们自古以来的支持者。理论物理的支柱是数学。麦克斯韦用数学将法拉第的电磁理论推向了一个新的世界，狄拉克则直接在1963年的ScientificAmerican上写道：“使一个方程拥有美感比使它去吻合实验更重要”，这样看来，狄拉克直接将实验和美对峙起来了。数学所带给我们的柏拉图所说的“理念”世界是最拥有圆满性的世界，现实的瑕疵在理念世界里被完好地消除了，仿佛古希腊的雕塑——雕塑家们经过解剖研究人体结构，再将最圆满的比率（完美到没法在现实世界中找到这样的模特）赐予他们的作品。于是实验物理与现实世界自然地成为了流于表面的“表象”，甚至是柏拉图的“幻象”。随着近代物理学与自己不停发展着的数学结合得日趋亲密，愈来愈多的物理学家趋势于以为物理学的美在于其数学构架。他们以为，当物理学的定律被公式化今后，物理世界的基本结构变成了简单、精准的数学语言，而美则恰巧就在这类简单性与一致性之中。现代美学与现代物理学的趋势只管物理学家们忧如要在传统的数学的基础上给他们的美丽的工作一个确立的审美标准，但是随着他们的工作持续向前推进，上帝忧如真的掷起了骰子。杨振宁先生从前将理论物理的美直接归纳为五点，即友善、优雅、一致、简单以及整齐。这样的归纳还停留在古希腊人的美学思想上。自从Manet作为印象派的前锋，带领着Monet、Renoir等巨匠推翻了古典主义此后，艺术美的标准也就碰到了挑战：古典的安静被工业社会赶忙而游移的目光所打破，印象派声称他们画的不是事物原来的样子而是它们看起来的样子，精准细腻的笔法被迅速的涂抹取代，但印象派却获取了空前未有的真实感。在现代主义绘画运动进入到热潮、不停改变着人们审美兴趣的时候，物理学界的审美标准也接着被打破——相对论打碎了经典物理学中被凝固的时空，量子力学的出生宣布了精准的、决定论的、归于简单的经典物理学思想的终结，系统科学将科学思想引向复杂性理论和混沌学。世界忧如更像一幅现代大师泼墨完成的画作——晦涩而令人头晕眼花。现在现代艺术未然完成了美的标准的演变。Renoir的LeBalauMoulindelaGalette（《煎饼磨坊的舞会》）被形容为“看起来像未完成同样”，而这个特色恰巧表现了现代西方美学的转向——主客一致，印象主义的绘画需要赏析者来完成，只有有人在场，审美对象才真实地存在：“这就是体验一致体，这类一致体自己就是意义一致体”。有意思的是，只管我不赞成杨振宁先生的物理学美的五个特色，但我们又回到了开篇时杨先生对美的标准的界定，即“美的最后标准是人可否与它有关”。但针对现代物理学的审雅见解却并无这样迅速地完成艺术界所完成的转变，相反地，友善与简单的缺失却造成了科学美危如累卵的状况。固然杨振宁先生对科学美的五个详尽定义有一定的宽泛性（大部分能够接受科学美作为一种美学意义上的“美”的人们能够接受的也是这样的一种定义），但是因为现代物理学的发展，系统科学、混沌学、复杂性思想的产生，以及传统的微积分被能够更精准地描述不确立性的概率论所代替，精准和一致之美正在走开自然科学领域，自然也包含物理学。“复杂性其实不可是包含向我们的计算能力挑战的组成单元的数目和互相作用的数目，它还包含着不确立性、非决定性、随机现象。”重新定义物理学之美成为了拯救其的唯一方法。中国传统美学见解与现代科学的物理美中国古代诗人柳宗元曾有言道：“夫美不自美，因人而彰。”在中国传统绘画中，一直对于西方绘画所搜寻的与客观世界的相像——甚至一致——不甚追求，而是追求一种介于像与不像之间的风采，给人留以品尝的空间，即意象。中国传统的情形交融、不分主客的审美方式长久以来并无碰到太多改革，这一点与不断改革的西方审美理论有很大差别。相应地，中国古代的科学技术发展也更多地关注合用性而非理论。这样提及来忧如有些矛盾，既然中国人这样追求物外的意象，又为什么在科学技术方面只着眼于物呢？这还要从老子的自然观提及。“人法地，地法天，天法道，道法自然”为中国人的自然观确立了人与自然共生的理念，战胜自然与征服自然素来不是中国人发展的主题，作为一个重农的古国，适应节气才是生计之道。所以，中国古代科学技术——甚至有些学者以为古代中国只有技术的产生与发展，可是为认识决眼前的、临时性的生产问题，因为这类见解的主导，技术甚至不需要发展成一个连结而完好的系统。但正是这类“万物并作，吾以观复”、人融于自然（在艺术中则是绘画或诗歌等作品）进行审美的见解能够给西方现代科学的物理学之美指一条出路。只管混沌学带着不确立性与复杂性闯入了现代物理学，只管传统的序次忧如被打破了，但是我们应该反思，传统的物理学之美的见解给世界强加了太多人类自己的思想定式——从友善、归一的简单性思想到形而上学的机械决定论，我们用我们的理性给自然套上了桎梏，现在自然在我们眼前展现它原来的样子越多，我们就越碰到这类思想模式的困扰。这样的思想模式甚至造成了爱因斯坦在此后半生中与哥本哈根学派的不停的论战，因为他没法接受哥本哈根学派对量子力学非决定论的讲解。只有当我们跳出这类画地为牢的思想定式，将“观复”的目光投向整个物理学界、甚至是自然界，放下我们僵直的、带有“求简单图省事”意味的功利性思想，去探究物理学最根本的基础——自然现象，去采取每一种被自然界创立出来的奇观，我们才可能在最大程度上凑近物理学美定义的答案。物理学之美也不能够简单地归纳于数学美，我们应该