本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
菲利普·鮑爾是我最喜歡的科學作家之一,他對科學中真理與美之間恆久的爭論進行了深刻的思考。鮑爾認為,將美作為科學真理的指導是相當不確定和混亂的,而成功只是軼事,我傾向於同意他的觀點。毫無疑問,像廣義相對論這樣的理論被它們的創造者和追隨者稱為“美麗的”,但對於科學中的許多其他概念,定義要棘手得多。鮑爾再次提出了濟慈提出的問題:美即是真理嗎?真理即是美嗎?
首先,對我來說很清楚的是,美的定義取決於領域。例如,在物理學中,基於狄拉克方程可以寫在餐巾紙上,並且可以用簡潔明瞭的符號行解釋無數現象這一事實,稱其為美麗的要容易得多。但是,正如我在之前的帖子中指出的那樣,欣賞化學和生物學中的美更難,因為大多數化學和生物現象都不能簡化為看似簡單的方程式。在之前的一篇文章中,我還指出,化學中簡單的方程式看起來可能很美,但卻是近似的和有限的,而複雜的方程式可能看起來很醜陋,但卻是通用的,可以給出精確到小數點後六位的答案。那麼,您將哪個方程式定義為更“美麗”的方程式呢?
化學家們也很清楚,在化學中,美很大程度上存在於化學結構的視覺化中。分子線條圖和蛋白質的 3D 表示形式被認為是美麗的,即使對於非化學家也是如此。然而,這種美可能具有欺騙性的誘惑力。例如,許多“不可能的”或高度不穩定的分子在草繪出來時看起來很漂亮,許多看起來很漂亮的蛋白質結構實際上是不完善的模型,它們建立在不確定和混亂的資料之上,並且受到其創造者的突發奇想和偏見的影響。
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我一直懷疑,“美”更像是一個佔位符或某種事物的替代品,鮑爾在他的文章中引用了著名物理學家尼瑪·阿卡尼-哈米德的觀點來表達這個意思。這種觀點聽起來像是定義美的有力指導方針。
它不是時尚,也不是社會學。它不是你今天可能覺得美麗,但 10 年後就不會覺得美麗的東西。我們今天覺得美麗的東西,我們懷疑它會永遠美麗。原因在於,我們所說的美實際上是其他事物的代名詞。我們發現的描述自然的規律在某種程度上具有必然性。原則很少,而且一旦你足夠深入地理解它們,它們就不可能以其他方式運作。這就是我們所說的“想法是美麗的”的意思。
在他的引言中,阿卡尼-哈米德暗示了物理學家和數學家特別引用的許多美的標準;簡潔、普遍性、永恆性和必然性。這是一個有價值的品質清單。沒有人期望廣義相對論或量子力學的基本定理會在短期內被顛覆。然而,阿卡尼-哈米德的引言也讓我懷疑,正是美與這些其他品質的聯絡,才使得只有該領域最敏銳的頭腦才能理解它。例如,愛因斯坦、保羅·狄拉克和數學家赫爾曼·外爾經常被引述為傳播謬論的思想家,他們宣稱自己忠於美而不是真理。但另一種解釋這些軼事的方式是想知道狄拉克、外爾和愛因斯坦是否正是那種卓越的頭腦,他們實際上可以將美視為這些更微妙和深刻品質的體現。如果這確實是真的,那麼平庸的結論將是美確實是真理,但只有當由愛因斯坦、外爾或狄拉克宣佈時才是如此。
在阿卡尼-哈米德描述的那些標準中,有一個標準確實適用於我上面討論的蛋白質的 3D 表示——永恆性。例如,諾貝爾獎已授予核糖體和鉀離子通道等重要生物分子組裝體的許多晶體結構。毫無疑問,更詳細的探索將揭示這些結構的意想不到的細節,但這些基本分子機器的基本架構可能永遠不必修改;出於多種目的,它是永恆的。
構成美的其他品質可能更具爭議性。例如,鮑爾說,對稱性的整個概念不僅被認為是物理學中美的偉大考驗,而且還導致了該領域許多最根本的進步,但在藝術和詩歌等其他領域也是一個糟糕的指南。有許多藝術(畢加索)和詩歌(例如 T. S. 艾略特)的例子缺乏對稱元素,但它們仍然被認為是重要的經典之作。但這就是鮑爾指出的,與相對論方程不同,藝術和詩歌更具主觀性,因此更容易受到社會和時尚潮流變化的影響。但真的是這樣嗎?我們確實認為愛因斯坦的場方程是永恆的,但“荒原”呢?
最終,關於美的概念及其與真理的聯絡總是會是模糊的、價值不確定的,甚至是可疑的。然而,我完全同意鮑爾的觀點,即科學家和藝術家不應放棄他們在自然和他們的作品中尋找美的追求,即使僅僅是因為它有助於推動思想前進並激發他們以新的方式思考。他唯一的要求是他們要明確他們的意圖和思維過程。
儘管如此,我並不希望科學家放棄他們對美的談論。任何能夠激發科學思維的東西都是有價值的,如果對美的追求——一種科學特有的、與藝術無關的美的概念——能夠做到這一點,那就去做吧。如果它能給他們一種與藝術家交談的語言,而不是像 C.P. 斯諾和 F.R. 利維斯那樣站在肥皂箱上互相謾罵,那就更好了。我只是希望他們能更坦率地承認,他們(就像他們習慣的那樣)正在折磨一個可憐的、模糊的日常詞語,以使其符合他們自己的要求。如果藝術家不是像伊恩·麥克尤恩那樣接受這種統一的美的追求,而是說:“不,我們甚至不在同一頁上。你們的美對我來說毫無意義。”,我會感到非常興奮。