物理学的发展与物理之美的变迁

1 理论物理与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scientific american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”。WWw.11665.coM
　　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。
　　2 现代美学与现代物理学的趋向
　　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le bal au moulin de la galette（《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：“这就是体验统一体，这种统一体本身就是意义统一体” [3]。有意思的是，尽管我不赞同杨振宁先生的物理学美的五个特点，但我们又回到了开篇时杨先生对美的标准的界定，即“美的最终标准是人是否与它有关”。
　　但针对现代物理学的审美观点却并没有如此迅速地完成艺术界所完成的转变，相反地，和谐与简单的缺失却造成了科学美岌岌可危的境况。虽然杨振宁先生对科学美的五个具体定义有一定的普遍性（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），但是由于现代物理学的发展，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确地描述不确定性的概率论所替代，精确和统一之美正在离开自然科学领域，当然也包括物理学。“复杂性并不仅仅包含向我们的计算能力挑战的组成单元的数量和相互作用的数量，它还包含着不确定性、非决定性、随机现象。”[4]重新定义物理学之美成为了挽救其的唯一方法。
　　3 中国传统美学观念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，始终对于西方绘画所追寻的与客观世界的相像——甚至一致——不甚追求，而是寻求一种介于像与不像之间的韵味，给人留以品味的空间，即意象。中国传统的情景交融、不分主客的审美方式长久以来并没有受到太多变革，这一点与不断革新的西方审美理论有很大区别。
　　相应地，中国古代的科学技术发展也更多地关注实用性而非理论。这样说起来似乎有些矛盾，既然中国人如此追求物外的意象，又为何在科学技术方面只着眼于物呢？这还要从老子的自然观说起。“人法地，地法天，天法道，道法自然”为中国人的自然观奠定了人与自然共生的理念，战胜自然与征服自然从来不是中国人发展的主题，作为一个重农的古国，顺应天时才是生存之道。因此，中国古代科学技术——甚至有些学者认为古代中国只有技术的产生与发展，只是为了解决眼前的、暂时性的生产问题，由于这种观念的主导，技术甚至不需要发展成一个连贯而完整的体系。但正是这种“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）进行审美的观点可以给西方现代科学的物理学之美指一条出路。
　　尽管混沌学带着不确定性与复杂性闯入了现代物理学，尽管传统的秩序似乎被打破了，但是我们应该反思，传统的物理学之美的观点给世界强加了太多人类自己的思维定式——从和谐、归一的简单性思想到形而上学的论文联盟http://机械决定论，我们用我们的理性给自然套上了桎梏，如今自然在我们面前展现它本来的样子越多，我们就越受到这种思维模式的困扰。这样的思维模式甚至造成了爱因斯坦在其后半生中与哥本哈根学派的不断的论战，因为他无法接受哥本哈根学派对量子力学非决定论的解释。
　　只有当我们跳出这种画地为牢的思维定式，将“观复”的目光投向整个物理学界、甚至是自然界，放下我们僵硬的、带有“求简单图省事”意味的功利性思想，去探求物理学最根本的基础——自然现象，去接纳每一种被自然界创造出来的奇迹，我们才可能在最大程度上接近物理学美定义的答案。
　　物理学之美也不能简单地归结于数学美，我们应该在自然以及人类自身中寻找答案。萨特曾经说过：“多亏我们，这颗灭寂了几千年的星，这一弯新月和这条阴沉的河流得以在一个统一的风景中显示出来”，任何美，包括物理学之美，离开了客观的世界——对物理学来说即自然，都将成为南柯一梦，是没有根基的幻象，而离开了人的目光，则都将必然地失去光芒，归于沉闷与死寂[5]。