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乍看起来，物理学与美几乎就是一对冤家：无论多么美的事物，一旦变成了公式与数据，似乎就会变得支离破碎。如此推测下来，物理学家们要么是一群热爱破坏气氛的人，要么就是冷静得过了头以至于对美失去了洞察。但是物理学家们自己显然并不这么认为。比如奥地利物理学家玻尔兹曼就曾经说过，“物理学家并不会因为懂得了美丽的彩虹是因为光的散射定律，就失去了对蔚蓝色天空和紫红色落日的感动”。
如果把玻尔兹曼这段话理解为物理学家对美的体验，是物理学家与美之间的感性关联的话，那么，另一位科学家庞加莱的阐述则将物理学家对理性之美的觉察做出了精妙的概括，在他看来，“科学家研究自然并不是因为实用，而是因为自然之美使他获得愉悦。如果它不美，它就不值得被人知道，而如果自然不值得知道，人也就不值得活下去。当然，我说的并不是那种激动感官的美……我说的是各部分之间和谐有序的更深刻的美，是一个纯洁的心灵所能掌握的美。” 无论是感性还是理性，物理学家对美的眼光完全不输给任何人。以此观照，前述提到的将美的事物变得支离破碎的公式与数据似乎可以理解为一种大美：想想看，当宇宙的规律竟然可以通过几个公式得到完美的表达，这难道不是一件奇妙的事吗？ “再没有比宇宙更宏伟更广阔的了——开普勒” 尽管物理学与美之间的关系可以划分出多种层次——例如按照杨振宁先生的说法，它可以分别概括为现象之美、理论描述之美与理论结构之美，而物理学家对美也可谓感性与理性兼修。正如庞加莱所论述的，吸引物理学家们进行探索的直接动因当然是现象之美，不过，当这些现象最终变成了物理学史上最重要的理论，体现在这种由现象到理论的过程中的思考以及在其中扮演了重要角色的审美，无疑才是更能体现物理学之美的方面。
以别样视角观察物理学的历程，就会发现许多有趣而耐人寻味的细节：开普勒对宇宙和谐有着坚定的信念，他相信数学规律的存在可以证明上帝的智慧，而他的开普勒三定律正是这种信念的体现。 在开普勒那个时代，行星理论的传统目的是制作精确的星表。 正是在这个意义上，《鲁道夫星表》是开普勒一生工作的顶峰 牛顿在做色散实验时，由于棱镜质量以及其他多种原因，并不能清晰明确地确定有7种颜色，他在1669年第一次讲座时只描述了5种颜色，而另两种是后来加上去的，这是为了使颜色的总数达到7种，因为“牛顿认为光和声音应该有相似的地方，基色的数目和全音阶的7个音乐调相对应……这再一次显示他是地道的毕达哥拉斯的信徒，用音乐美感来引导他的光学研究”。
除了物理学家们在理论发展过程中的美学追求之外，更进一步地，不仅这些理论的获得与审美有关，其被接受乃至最终其在物理学史上的地位有时也关乎美。例如爱因斯坦及其理论尽管在今天几乎尽人皆知，光电效应成为铺就他走向斯德哥尔摩之路，不过当1921年他被普朗克等著名物理学家提名为诺贝尔奖候选人时，瑞典医学教授古尔斯特兰德曾极力反对，并曾私下表示说，绝对不能让爱因斯坦获奖，哪怕全世界支持他！在“19-20世纪之交科学革命的过程中，科学的审美判断发生了巨大的、革命性的变革，科学家之间发生的争议差不多到了水火不容的地步。老一派的科学家相信实验是检验一切理论的根本标准，不容动摇；而新成长起来一派年轻理论物理学家已经发现，判断真理的标准发生了变成，有了新的标准，不能死死抓住实验标准而断然否定物理学理论中的美学标准”。 位于德国波茨坦大学内的爱因斯坦塔 以美为切入点讨论物理学之发展历程，不仅为我们考察这一学科提供了另一种角度，经由这种角度书写出来的物理学史其实也是很令人回味的。既然物理学的发展与物理学家的美学追求有关，那么这也就意味着在通常看来是冷冰冰的、依一定程式而动的物理学研究其实有着很强的时代特点与个人色彩。随之而来的问题是：为什么是他们？如果不是他们，物理学的历程是否会是另一番面貌？当我联想到这些问题时，我忽然意识到，在物理学发展的旅程中曾有一些重要的时刻，促使物理学家们做出选择的要因来自对美的呼应。 作者吴燕，原载于《新发现》2011年11月号，136~137页。更多精彩内容可通过北京大学出版社出版的《物理学之美》获取。 杨振宁教授作序推荐 第六届吴大猷科学普及著作奖 2012年全国科普优秀作品奖 2012年北京市优秀科普作品奖 内容推荐：《物理学之美》从浩淼的物理学历史中，寻找最有典型意义的物理学理论发现的过程，深入浅出地分析在不同时代，物理学家对物理学之美的观点，探讨他们如何利用自己的审美判断来建构物理理论，以及他们的困惑和成功。作者杨建邺综合分析不同时代物理学之美的演变和进化，最后得到物理学之美的最高层次：数学结构美。《物理学之美》史料丰富，行文自然流畅，整体归纳性强，加上数百幅珍贵图片，给读者以美的享受和智慧的启迪。 作者简介：杨建邺，华中科技大学物理系教授，在物理学史、科学家传记和科普读物方面著译丰富，曾出版相关作品约50部（其中译著11部）。 【本期编辑：唐知涵】 http://blog.sciencenet.cn/blog-2499505-951845.html 此文来自科学网周雁翎博客，转载请注明出处。 |
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