本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
菲利普·鲍尔是我最喜欢的科学作家之一,他对科学中真理与美之间恒久的争论进行了深刻的思考。鲍尔认为,将美作为科学真理的指导是相当不确定和混乱的,而成功只是轶事,我倾向于同意他的观点。毫无疑问,像广义相对论这样的理论被它们的创造者和追随者称为“美丽的”,但对于科学中的许多其他概念,定义要棘手得多。鲍尔再次提出了济慈提出的问题:美即是真理吗?真理即是美吗?
首先,对我来说很清楚的是,美的定义取决于领域。例如,在物理学中,基于狄拉克方程可以写在餐巾纸上,并且可以用简洁明了的符号行解释无数现象这一事实,称其为美丽的要容易得多。但是,正如我在之前的帖子中指出的那样,欣赏化学和生物学中的美更难,因为大多数化学和生物现象都不能简化为看似简单的方程式。在之前的一篇文章中,我还指出,化学中简单的方程式看起来可能很美,但却是近似的和有限的,而复杂的方程式可能看起来很丑陋,但却是通用的,可以给出精确到小数点后六位的答案。那么,您将哪个方程式定义为更“美丽”的方程式呢?
化学家们也很清楚,在化学中,美很大程度上存在于化学结构的可视化中。分子线条图和蛋白质的 3D 表示形式被认为是美丽的,即使对于非化学家也是如此。然而,这种美可能具有欺骗性的诱惑力。例如,许多“不可能的”或高度不稳定的分子在草绘出来时看起来很漂亮,许多看起来很漂亮的蛋白质结构实际上是不完善的模型,它们建立在不确定和混乱的数据之上,并且受到其创造者的突发奇想和偏见的影响。
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我一直怀疑,“美”更像是一个占位符或某种事物的替代品,鲍尔在他的文章中引用了著名物理学家尼玛·阿卡尼-哈米德的观点来表达这个意思。这种观点听起来像是定义美的有力指导方针。
它不是时尚,也不是社会学。它不是你今天可能觉得美丽,但 10 年后就不会觉得美丽的东西。我们今天觉得美丽的东西,我们怀疑它会永远美丽。原因在于,我们所说的美实际上是其他事物的代名词。我们发现的描述自然的规律在某种程度上具有必然性。原则很少,而且一旦你足够深入地理解它们,它们就不可能以其他方式运作。这就是我们所说的“想法是美丽的”的意思。
在他的引言中,阿卡尼-哈米德暗示了物理学家和数学家特别引用的许多美的标准;简洁、普遍性、永恒性和必然性。这是一个有价值的品质清单。没有人期望广义相对论或量子力学的基本定理会在短期内被颠覆。然而,阿卡尼-哈米德的引言也让我怀疑,正是美与这些其他品质的联系,才使得只有该领域最敏锐的头脑才能理解它。例如,爱因斯坦、保罗·狄拉克和数学家赫尔曼·外尔经常被引述为传播谬论的思想家,他们宣称自己忠于美而不是真理。但另一种解释这些轶事的方式是想知道狄拉克、外尔和爱因斯坦是否正是那种卓越的头脑,他们实际上可以将美视为这些更微妙和深刻品质的体现。如果这确实是真的,那么平庸的结论将是美确实是真理,但只有当由爱因斯坦、外尔或狄拉克宣布时才是如此。
在阿卡尼-哈米德描述的那些标准中,有一个标准确实适用于我上面讨论的蛋白质的 3D 表示——永恒性。例如,诺贝尔奖已授予核糖体和钾离子通道等重要生物分子组装体的许多晶体结构。毫无疑问,更详细的探索将揭示这些结构的意想不到的细节,但这些基本分子机器的基本架构可能永远不必修改;出于多种目的,它是永恒的。
构成美的其他品质可能更具争议性。例如,鲍尔说,对称性的整个概念不仅被认为是物理学中美的伟大考验,而且还导致了该领域许多最根本的进步,但在艺术和诗歌等其他领域也是一个糟糕的指南。有许多艺术(毕加索)和诗歌(例如 T. S. 艾略特)的例子缺乏对称元素,但它们仍然被认为是重要的经典之作。但这就是鲍尔指出的,与相对论方程不同,艺术和诗歌更具主观性,因此更容易受到社会和时尚潮流变化的影响。但真的是这样吗?我们确实认为爱因斯坦的场方程是永恒的,但“荒原”呢?
最终,关于美的概念及其与真理的联系总是会是模糊的、价值不确定的,甚至是可疑的。然而,我完全同意鲍尔的观点,即科学家和艺术家不应放弃他们在自然和他们的作品中寻找美的追求,即使仅仅是因为它有助于推动思想前进并激发他们以新的方式思考。他唯一的要求是他们要明确他们的意图和思维过程。
尽管如此,我并不希望科学家放弃他们对美的谈论。任何能够激发科学思维的东西都是有价值的,如果对美的追求——一种科学特有的、与艺术无关的美的概念——能够做到这一点,那就去做吧。如果它能给他们一种与艺术家交谈的语言,而不是像 C.P. 斯诺和 F.R. 利维斯那样站在肥皂箱上互相谩骂,那就更好了。我只是希望他们能更坦率地承认,他们(就像他们习惯的那样)正在折磨一个可怜的、模糊的日常词语,以使其符合他们自己的要求。如果艺术家不是像伊恩·麦克尤恩那样接受这种统一的美的追求,而是说:“不,我们甚至不在同一页上。你们的美对我来说毫无意义。”,我会感到非常兴奋。