楊振寧：1922出生，清華大學教授。原籍安徽，1942年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學物理學系，1944年在西南聯(lián)合大學研究生畢業(yè)，1945年赴美留學，在芝加哥大學深造，獲博士學位，歷任芝加哥大學講師、普林斯頓高級研究院研究員、紐約州立大學石溪分校教授兼物理研究所所長，是美國科學院院士、英國皇家學會會員、中國科學院外籍院士。與李政道合作，提出弱相互作用中宇稱不守恒理論，共同獲得1957年諾貝爾物理學獎。

物理學四階段中的美

在講科學與美的關(guān)系之前，我要先來談?wù)勎锢韺W發(fā)展要經(jīng)過的四個階段。第一個階段是實驗，或者說是與實驗有關(guān)系的一類活動；第二個階段從實驗結(jié)果提煉出來一些理論，叫作唯象理論；唯象理論成熟了以后，如果把其中的精華抽取出來，就成了理論架構(gòu)——這是第三階段；最后一個階段，理論架構(gòu)要跟數(shù)學發(fā)生關(guān)系。上述四個不同的步驟里都有美，美的性質(zhì)不完全相同。

我以虹和霓的現(xiàn)象為例，講講實驗。有人在很小的時候就看見過虹和霓，覺得漂亮極了，美極了。為什么會覺得美呢？因為覺得它們都呈圓弧狀且有很特別的規(guī)律：虹是42度的圓弧，紅色在外邊，紫色在里邊；霓是50度的弧，其色彩排列順序與虹相反，紅色在里頭，紫色在外面。虹和霓具備這個規(guī)律，所以即使是小孩子也會覺得它們非常非常漂亮。這是一種在實驗經(jīng)驗里美的標準例子。

實驗階段結(jié)束后，就到了唯象理論階段。虹和霓到底是怎么一回事？了解多了以后我們就會發(fā)現(xiàn)，原來虹和霓是太陽光在小水珠里折射而產(chǎn)生的光學現(xiàn)象。在虹的小水珠里是一次內(nèi)反射，在霓里是兩次內(nèi)反射。這樣，我們就可以計算。計算的結(jié)果驗證了這樣的事實：一次或者兩次反射以后，就會出來42度或者50度的弧。一個人了解到這點以后，他對于這個很美的現(xiàn)象的理解又深入了一層。

再進一步就到了理論架構(gòu)階段，這個到19世紀才完成。19世紀中葉，一個名叫麥克斯韋的英國人寫下來了一組方程式，用這組方程式就可以徹底地解決折射現(xiàn)象的問題。在前面的唯象理論階段，人們是不了解折射現(xiàn)象的，而麥克斯韋方程式可以告訴你為什么有折射現(xiàn)象。這就更進一步了，也等于更上一層樓。

再上一層是數(shù)學。麥克斯韋方程式是在19世紀中葉推導出來的，一個世紀以后，到了20世紀70年代，物理學家才了解原來這個麥克斯韋方程式的結(jié)構(gòu)有極美的純數(shù)學的根源，叫作纖維叢。纖維叢是一個數(shù)學觀念，這個數(shù)學觀念在發(fā)展的時候，與物理學沒有關(guān)系，與實際現(xiàn)象沒有關(guān)系。可是到了20世紀70年代的時候，人們忽然發(fā)現(xiàn)原來麥克斯韋方程式的結(jié)構(gòu)就是纖維叢。這到達了一個更高的境界，使得我們知道原來世界上非常復雜、非常美麗的現(xiàn)象的背后是一組方程式，就是麥克斯韋方程式。

事實上，如果今天你問物理學家對于宇宙結(jié)構(gòu)的了解，他們會告訴你，最后的最后就是一組方程式，包括牛頓的運動方程式、剛才講到的麥克斯韋方程式，以及愛因斯坦的狹義和廣義相對論方程式、狄拉克方程式和海森伯方程式。這七八個方程式就“住在”我們所看見的一切一切里，它們非常復雜，有的很美妙，有的則不是那么美妙，還有的很不容易被人理解，但宇宙結(jié)構(gòu)都受這些方程式的主宰。

探尋科學中的詩意

麥克斯韋方程式看起來很簡單，可是等到你懂了它的威力之后，會心生敬畏。因為無論是星云那么大的空間還是基本粒子內(nèi)部那么小的空間，無論漫長的時間還是短短的一瞬，都受著這幾個方程式控制。這是一種大美。我們也可以說這些方程式是造物者的詩篇。為什么？因為詩就是語言的精華。造物者用最濃縮的語言，掌握了世界萬物包括人的結(jié)構(gòu)、人的情感，世界上的一切都在“詩人”——造物者寫下來的東西里濃縮起來了！其實這也是物理學家最后想達到的境界。

這些方程式的內(nèi)涵往往隨著物理學的發(fā)展而產(chǎn)生當初完全沒有想到的新意義。我以詩歌對于讀者的感受為例，闡述這一點。你少年時誦讀一首詩，當時就會對那首詩歌的內(nèi)涵、意境等有所了解。但當你進一步成熟之后，以及你步入晚年之后，又會發(fā)現(xiàn)這首詩的含義遠遠比你小時候所領(lǐng)悟的要多得多。同樣的道理，這些方程式在不同時期被人們運用的時候，也會產(chǎn)生不同的新意義。

詩人對于科學的美曾經(jīng)有過一些描述。英國大詩人威廉·布萊克寫過一首有名的詩，譯成中文是：一粒砂里有一個世界，一朵花里有一個天堂。把無窮無盡握于手掌，永恒寧非是剎那時光。陸機的《文賦》有這樣一句話“觀古今于須臾，撫四海于一瞬”，表達的意思類似。

上面兩個例子，都是詩人用詩性的語言闡述對于宇宙結(jié)構(gòu)的了解，傳達出一種大美。

人類從遠古以來就知道有日月星辰的運動，這些運動有很好的規(guī)則，可是在這些規(guī)則里又有一些不規(guī)則的變化，很奇怪。我想，這些現(xiàn)象是幾千年、幾萬年以來人類要想了解又難以了解的。最后牛頓來了。牛頓的方程式對于日月循環(huán)，對于行星的運轉(zhuǎn)甚至對于星云等一切天體運動的現(xiàn)象都有了非常準確的描述。我想，這是人類歷史上非常重要也非常美的一個新的發(fā)展。

前面列舉的詩句描述的是物理學的美，它們給了我們特別的感受。詩人對于美的描寫很到位，可是僅有這些還不夠，因為詩句里缺少莊嚴感、神圣感，以及初窺宇宙奧秘的畏懼感。這種莊嚴感、神圣感，也是哥特式教堂的建筑師們所要歌頌的東西，即崇高美、靈魂美、宗教美、最終極的美。這個最終極的美是客觀的。

我們知道，早在人類尚未出現(xiàn)的時候，麥克斯韋方程式以及剛才所講的那些方程式就已經(jīng)支配著宇宙間的一切，所以這些最終極的美與人類沒有關(guān)系。我想，莊子所講的“天地有大美而不言”也包含類似的意思。

科學之美與藝術(shù)之美的差異

人類對藝術(shù)的了解遠遠早于對科學的了解。早在商朝，金屬鑄造師們就已經(jīng)具備了非常好的藝術(shù)感。商朝小犀牛形青銅器、青銅觚都是很好的例證。青銅器的制造師們或許不懂甲骨文，更不懂藝術(shù)理論，可是他們對美的感受已經(jīng)達到了極高的境界。

科學里終極的美是客觀的，沒有人類的時候就已經(jīng)有這些美了?？墒菦]有人類就沒有藝術(shù)，也就沒有藝術(shù)中的美。換句話說，科學中的美是“無我”的美，藝術(shù)中的美是“有我”的美。

大家知道，這個“無我”和“有我”的概念是王國維在《人間詞話》里提出的，很有名。王國維拿它來描述詩詞的意境，我想也可以拿來分辨科學中的美和藝術(shù)中的美的基本不同。

藝術(shù)創(chuàng)作的本質(zhì)是什么？唐朝的畫家張璪說是“外師造化，中得心源”。這句話概括地描述了藝術(shù)真正的精髓，道出了人類怎樣感受到美并開展藝術(shù)創(chuàng)作。犀牛形青銅器的塑造者“外師造化”，它的美來源于鑄造者所看到的一個真正的犀牛，所以這是寫實的美。而青銅觚是一種“中得心源”的美，它之所以漂亮，是因為有曲線輪廓，用幾何學的術(shù)語來講叫“雙曲線”。商朝的人當然不知道什么是“雙曲線”，可是直覺告訴他這是抽象的美。這就是所謂的“中得心源”，是從心里了解到了自然界的美，因此青銅觚的美也是一種“寫意”的美。

西方的藝術(shù)在很長一段時期里向?qū)憣嵎较虬l(fā)展，而東方的藝術(shù)則主要向?qū)懸夥较虬l(fā)展。西方在19世紀才充分認識到寫意美的重要意義，從而發(fā)展出來了印象派。

到了20世紀初，畢加索和勃拉克把多元審美觀進一步具體化，創(chuàng)建了立體派。立體派的出現(xiàn)是藝術(shù)界的大革命。有人說他們是受了愛因斯坦在1905年提出的相對論的影響，這個觀點很有意思，不過據(jù)我所知現(xiàn)在還沒有成定論。畢加索等人的探索帶來了20世紀眾多的新嘗試。畢加索是一個天才，他既有眼光和魄力，又有技巧，他關(guān)于創(chuàng)新的嘗試非常多?？墒?，他的創(chuàng)新中也有怪異的東西，扭曲了美的含義。

科學追求的是認識世界、理解造化，并從認識中窺見大美。我認為，藝術(shù)若是完全朝著背離造化的方向發(fā)展，就會與美漸行漸遠。