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物理学的发展与物理之美的变迁

作者：吴晛

来源：《海峡科学》2012年第08期

摘要[]作为一门支撑着人类文明发展的学科，物理学始终闪耀着美感的光辉。但随着现代

主义思想的发展，传统的物理学美受到了挑战。反观人类科学技术的发展与美学思想的沿革，

我们需要在人与自然和谐关系的回归中寻找物理学美在现代的定义。

关键词[]物理学物理之美中国传统美学

“Pulchritudosplendorveritatis”（美是真理的光辉）这句拉丁格言大概是所有物理学家们都

乐于赞同的，虽然无论在物理学界——甚至是科学界——的内部还是外部，都有反对将所谓的

科学美纳入到美学领域以内的声音，但杨振宁先生的话是最好的回应：“在这些领域内我主张

美的最终标准是人是否与它有关。”[1]正是人类无处不在的感情将所有与人有关的事物赋予了

美的可能。而正是这种审美的情感，在我们所无法像理解物理定律那样完全理解物理学家们的

内心深处，无声地推动着他们的物理理论前进。“我们看到指引科学家的动机从一开始就是美

学冲动的显现。”[2]

理论物理与1实验物理对物理美之争

复仇女神曾经留下带有“给最美的人”的字的苹果，挑起了特洛伊战争，而如今这个苹果落

在了实验物理与理论物理之间。从法拉第和麦克斯韦那里开始，象与相的美始终无法争出一个

高低。

在实验物理这边，真，这个和善一起长期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开端上，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

太阳光还是托马斯•扬应用了双缝演示的光的干涉实验，即使是没有物理学知识的人也不得不

赞叹它们。实验物理是揭示物理学美的最直接也最直观的途径。

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：“使一个方程具有美感比使它去符合实验更重要”，这样看来，狄拉

克直接将实验和美对立起来了。数学所带给我们的柏拉图所说的“理念”世界是最具有完满性的

世界，现实的瑕疵在理念世界里被完全地排除了，如同古希腊的雕塑——雕塑家们通过解剖研

究人体结构，再将最完美的比例（完美到无法在现实世界中找到这样的模特）赋予他们的作

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”。

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随着近代物理学与本身不断发展着的数学结合得日益紧密，越来越多的物理学家趋向于认

为物理学的美在于其数学构架。他们认为，当物理学的定律被公式化以后，物理世界的基本结

构变成了简单、精确的数学语言，而美则恰恰就在这种简单性与统一性之中。

现代美学与现代物理学的趋向2

尽管物理学家们似乎要在传统的数学的基础上给他们的美丽的工作一个确定的审美标准，

但是随着他们的工作继续向前推进，上帝似乎真的掷起了骰子。

杨振宁先生曾经将理论物理的美直接归结为五点，即和谐、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作为印象派的先锋，带领着Monet、

Renoir等巨匠颠覆了古典主义之后，艺术美的标准也就受到了挑战：古典的恬静被工业社会匆

匆而游移的目光所打破，印象派宣称他们画的不是事物本来的样子而是它们看起来的样子，精

准细腻的笔法被快速的涂抹代替，但印象派却获得了前所未有的真实感。在现代主义绘画运动

进入到高潮、不断改变着人们审美趣味的时候，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，量子力学的诞生宣告了精确的、决定论的、归于简单的经

典物理学思想的终结，系统科学将科学思维引向复杂性理论和混沌学。世界似乎更像一幅现代

大师泼墨完成的画作——晦涩而令人眼花缭乱。

如今现代艺术已然完成了美的标准的蜕变。Renoir的LeBalauMoulindelaGalette（《煎

饼磨坊的舞会》）被形容为“看起来像未完成一样”，而这个特点恰恰体现了现代西方美学的转

向——主客统一，印象主义的绘画需要观赏者来完成，只有有人在场，审美对象才真正地存

在：“