科學(xué)研究中的美學(xué)功能

康　蕾

提要我們通常所謂的自然科學(xué)是以追求客觀嚴(yán)謹(jǐn)為基本原則，科學(xué)與美學(xué)看似沒有聯(lián)系，但在科學(xué)研究中，美學(xué)尤其有其一定的內(nèi)在價值和作用。以地理學(xué)研究為例，美學(xué)在研究對象的選取和理論構(gòu)建上都起著積極的作用。

關(guān)鍵詞：科學(xué)；地球科學(xué)；美學(xué)；功能

中圖分類號：C3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

“美學(xué)”是一個哲學(xué)范疇內(nèi)的概念，看似與科學(xué)存在著很大的差異和距離。但在科研工作中，科學(xué)家們已經(jīng)開始意識到自己的研究內(nèi)容有著許多符合美學(xué)意義。很多科研成果和科學(xué)發(fā)現(xiàn)將藝術(shù)之美和科學(xué)之美聯(lián)系起來，讓人們漸漸認(rèn)識到科學(xué)并不僅是繁瑣的計算、枯燥的實驗、冗長的資料，它還可以帶來更多美的享受。正如《美與科學(xué)的革命》一書中所述“現(xiàn)代科學(xué)最引人注目的特征之一，就是許多科學(xué)家都相信他們的審美感覺能夠引導(dǎo)他們達(dá)到真理?！钡厍蚩茖W(xué)作為一門古老而有富有活力的科學(xué)，其美學(xué)價值的體現(xiàn)，地理學(xué)家對科學(xué)之美的追求以及美學(xué)對于地球科學(xué)研究的影響將是本文著重討論的內(nèi)容。

一、對科學(xué)美學(xué)的理解和認(rèn)識

科學(xué)美學(xué)是對自然之美和科學(xué)之美這兩大類問題進行專門性研究的一門學(xué)問?？茖W(xué)美學(xué)作為一個新興的學(xué)術(shù)研究方向，與傳統(tǒng)美學(xué)相比，缺乏相應(yīng)的研究成果作為積淀，也不如科技哲學(xué)的研究那樣形成規(guī)模有相應(yīng)的理論體系，但是其研究意義和價值并不能因此低估。所謂“天道崇美，人性好美”，對美的追求必將成為每一個科學(xué)家心中不可更改的信念?？茖W(xué)之所以有美的偏好是其本質(zhì)特征所決定的。我們從降生的那一刻起就開始了對新事物的認(rèn)識和學(xué)習(xí)，求知似乎成為自然人的一種本能。與此同時，我們對美的事物的喜好是與生俱來，從孩童時期起我們就喜歡美好和令人愉悅的事物，正如《科學(xué)與藝術(shù)》所述“審美和求知是人類自在的天性，與生俱來。當(dāng)童年的人類睜開驚奇的眼睛面對世界之時，對知識的習(xí)得和對美的感受是同步的?！鼻笾强茖W(xué)研究的源頭，審美與求知從一開始就有著密切的關(guān)系，似乎美學(xué)與科學(xué)也有著久遠(yuǎn)之前的聯(lián)系。事實的確應(yīng)該如此，只是社會分工的日益細(xì)化，讓人們漸漸忽略了科學(xué)規(guī)律之中的審美要求。

科學(xué)美與藝術(shù)美有怎樣的關(guān)系？首先兩種美有一定的差異性，主要表現(xiàn)在：（1）藝術(shù)的目的是創(chuàng)造美學(xué)的對象；科學(xué)美體現(xiàn)在對客觀存在的種種難題進行解釋，以及對新事物的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明與研究。（2）藝術(shù)美講究感官性；科學(xué)美重視客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬅?。?）藝術(shù)美的產(chǎn)生有一定突然性，講求靈感所帶來的成果；科學(xué)美需要在長期的知識積累和科學(xué)不斷進步的同時逐漸形成。（4）藝術(shù)美易于被人們所認(rèn)識、欣賞和理解；科學(xué)美專業(yè)性強，又很抽象，不容易為人們接受。

兩種美還有著密切的聯(lián)系：（1）科學(xué)和藝術(shù)有著共同的基礎(chǔ)，李政道曾解釋，科學(xué)和藝術(shù)的共同基礎(chǔ)是人類的創(chuàng)造力，他們追求的目標(biāo)都是真理的普遍性?？茖W(xué)美和藝術(shù)美都是建立在人們認(rèn)識自然、改造自然的過程不斷發(fā)揮自身創(chuàng)造力而產(chǎn)生的。（2）科學(xué)和藝術(shù)有著共同的源頭就是自然，科學(xué)美和藝術(shù)美的源頭以及所追求的終極目標(biāo)都是相同的。李政道也說過：“事實上如一個硬幣的兩面，科學(xué)和藝術(shù)源于人類活動最高尚的部分，都追求著深刻性、普遍性、永恒性和富有意義?！保?）科學(xué)和藝術(shù)間還有著微妙的關(guān)聯(lián)，藝術(shù)的不斷創(chuàng)新、進步依賴于科學(xué)的進步，如音樂、美術(shù)都是在樂器、繪畫工具等不斷進步的同時拓展著自身研究領(lǐng)域，成就了很多著名篇章。對藝術(shù)美的鑒賞也需要知識的積累，具備了一定的鑒賞力才能真正認(rèn)識藝術(shù)之美?？茖W(xué)家也需要具備審美判斷力和藝術(shù)鑒賞力，這樣可以避免經(jīng)驗主義帶來的不良影響。

二、地球科學(xué)研究中的美學(xué)價值

地球科學(xué)是以地球為研究對象的綜合性學(xué)科，具體包括地球系統(tǒng)，即大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間的過程與變化及其相互作用。主要分支學(xué)科有：地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)等，其研究領(lǐng)域和時空范圍都很廣，幾乎輻射到自然科學(xué)的各個領(lǐng)域，同時還涉及到社會科學(xué)的諸多研究。如大部分自然科學(xué)一樣，地球科學(xué)研究中最基礎(chǔ)也是最主要的兩個部分就是研究對象的選取和學(xué)科理論的構(gòu)建。

（一）研究對象選取的美學(xué)意義。從研究對象而言，地球本身就是一顆美麗的星球，從大氣層到大洋底，從數(shù)億年前到今天，無時無刻不在表達(dá)著其美的存在。地球哺育著生命，描繪著色彩，沒有誰能說地球不是一個美的集合體。哥白尼在《天體運行論》開篇說：“在哺育人的天賦才智的多種多樣的文化和藝術(shù)研究中，我認(rèn)為首先應(yīng)該用全部精力來研究那些與最美的事物有關(guān)的東西?！钡厍蚩茖W(xué)的研究對象就是這個美麗的星球，其研究的美學(xué)價值也就不言而喻了。

地球科學(xué)研究的美學(xué)價值還體現(xiàn)在科學(xué)家對美的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識，推動了地球科學(xué)的革命和進步。科學(xué)革命的發(fā)生是科學(xué)家運用審美標(biāo)準(zhǔn)對理論進行估價的結(jié)果。無論事情怎樣發(fā)展，從理性主義觀點出發(fā)理解科學(xué)革命的關(guān)鍵就在于如何認(rèn)識科學(xué)家的審美偏好。著名的科學(xué)家彭加勒也說過：“科學(xué)家研究自然，并非因為有用，而是因為喜歡它，之所以喜歡它，因為它是美的。如果自然不美，就不值得了解；如果自然不值得了解，生活也就毫無意義。當(dāng)然，我在這里所說的美，不是給人感官和印象的美，也不是質(zhì)地美和表現(xiàn)美。并非我小看那種美，完全不是，而是因為這種美與科學(xué)無關(guān)。我的意思是說那種比較深奧的美，這種美在于各部分的和諧秩序，并且可用純粹的理智能夠把握它。正是這種美使物體，也可以說使結(jié)構(gòu)具有讓我們感官滿意的彩虹般的外表?！?/p>

選題是研究工作的第一步，沒有好的選題就不會有優(yōu)秀的研究成果。對于地球科學(xué)而言更是如此，這門學(xué)科綜合性極強，選擇一個出色的題目并不是一件易事。這時，需要運用一些美學(xué)的價值標(biāo)準(zhǔn)，一個符合科學(xué)美的事物是值得我們研究的，他會將我們引向成功。

（二）美學(xué)在地球科學(xué)理論構(gòu)建中的功能。理論的構(gòu)建對于任何一個學(xué)科而言都處于核心地位。是否擁有一套成熟、系統(tǒng)、健全的理論，決定了一門學(xué)科的存在和發(fā)展。如何構(gòu)建一項成功的理論對于科學(xué)家而言就是終日思考的問題，成功的理論，一定符合科學(xué)美的內(nèi)在要求，存在著相應(yīng)的美學(xué)意義。同時，科學(xué)家的審美偏好對于一個理論的成功構(gòu)建也是起著至關(guān)重要的作用。用詹姆斯·W·麥卡里斯特的話解釋，“一般來說，科學(xué)家根據(jù)自然或?qū)嶒炦M行歸納、建構(gòu)理論?？茖W(xué)理論正確與否最終要通過檢驗，但是一個理論何以是這種形式而不是那種形式，科學(xué)家憑什么作出這種而不是那種選擇？這里的確是有審美偏好的”。一個科學(xué)家不善于發(fā)現(xiàn)其所研究學(xué)科內(nèi)在的邏輯之美，又如何構(gòu)建出符合客觀規(guī)律的理論呢？“由于科學(xué)理論的首要宗旨是發(fā)現(xiàn)自然中的和諧，所以我們能夠一眼看出這些理論必定具有美學(xué)上的價值。一個科學(xué)理論成就的大小，事實上就在于它的美學(xué)價值。”

發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識科學(xué)及其理論之美是需要科學(xué)家提高自身的美學(xué)修養(yǎng)，對所研究的對象、內(nèi)容和方法進行審美歸納?？茖W(xué)理論的美是抽象的，是符合某種自然規(guī)律的，不像藝術(shù)和生活中的美，可以直觀地去認(rèn)識和感受。科學(xué)理論的美需要在掌握科學(xué)規(guī)律之后，并從中得到收獲相應(yīng)的知識積累，加之自身的審美培養(yǎng)，才可以理解這種美?？茖W(xué)家在科研中所說的美是理論構(gòu)造美，一種基于智力創(chuàng)造理性美和邏輯美。從簡單的外在形式而言，多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，一個好的科學(xué)理論要符合對稱、和諧和簡單的性質(zhì)，這幾乎成為構(gòu)建科學(xué)理論的“美學(xué)”標(biāo)準(zhǔn)。從以往的成功經(jīng)驗和事例中，可見地球科學(xué)的諸多重要理論都是符合這一標(biāo)準(zhǔn)，有其美學(xué)內(nèi)涵。如，克里斯泰勒的中心地模型，不僅有從高到低的等級體系，而且每個低一級中心地都按正六邊形排列在高一級中心地周圍。正六邊形是典型的蜂房結(jié)構(gòu)，是空間無縫拼結(jié)的最大正多邊形，內(nèi)接圓面積也最大；哈格斯特朗建立的時間地理學(xué)中棱柱形時空框，清晰地表明空間與時間的運動由三個方面所制約。

愛因斯坦認(rèn)為，對一個理論的審美判斷可以否決對該理論不利的經(jīng)驗判斷，其助手也總結(jié)他的科學(xué)方法，是以淵博的物理學(xué)知識為基礎(chǔ)，但本質(zhì)上是美學(xué)和直覺。科學(xué)之美是來源于實踐，研究科學(xué)美的一般規(guī)律對于指導(dǎo)科研活動有積極意義。地球科學(xué)的知識體系，包含了自然界豐富多樣的事物和現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)上又是有機的統(tǒng)一體，有著精密的秩序性。其理論的構(gòu)建要符合美學(xué)規(guī)律的原則，在科學(xué)的思維指導(dǎo)下，才能實現(xiàn)主客觀的統(tǒng)一，這樣的理論才能經(jīng)得起時間和實踐的考驗。

三、結(jié)語

地球科學(xué)的對象選取以及理論構(gòu)建都要建立在對美的發(fā)覺和理解之上，所謂“天地有大美而不言”，天、地所代表的自然界是地球科學(xué)的主要研究對象，其不言之美是需要我們不斷的實踐和學(xué)習(xí)去努力發(fā)現(xiàn)的，同時這種美的存在和對它的理解也會指引研究工作。科學(xué)家在觀察、研究自然的過程中所感受的美是不同的，正因為科學(xué)家們感受到了這樣或那樣的美才激發(fā)了科研熱情。或許沒有自然界存在的美，也許就不會有科研活動。彭加勒曾這樣總結(jié)科學(xué)之美：科學(xué)美在于各個部分的和諧秩序，是純理智能夠把握的，正是這種美使物體，或是說結(jié)構(gòu)具有讓我們感官滿意的彩繪一般的外表，如果沒有科學(xué)美的支持，所產(chǎn)生科研結(jié)果是不完美的、模糊的、甚至倏忽即逝。這樣的解釋說明了科學(xué)中的美是一種理性的、深奧的，需要科學(xué)家在不斷的科研活動中通過實施和經(jīng)驗的積累去把握的。這種美的發(fā)現(xiàn)不是人人都能感受到的，作為科學(xué)工作者需要發(fā)揮自身的想像力、理解力、邏輯思維能力和科研熱情去發(fā)覺。對科學(xué)之美理解得越透徹，越能使科研工作取得成就。從科學(xué)史上不難發(fā)現(xiàn)，那些成就很高的科學(xué)家往往都是能夠站在哲學(xué)的角度看待問題，運用美學(xué)的規(guī)律指引工作。從畢達(dá)哥拉斯學(xué)派對宇宙和諧的完美信仰到柏拉圖、亞里士多德的天文學(xué)理論以及托勒密的宇宙論體系無不包含著對科學(xué)美的追求。在某種程度上，美學(xué)已經(jīng)成為科學(xué)研究的動力。

（作者單位：陜西師范大學(xué)西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟社會發(fā)展研究中心）