乍看起來(lái)，物理學(xué)與美幾乎就是一對(duì)冤家：無(wú)論多么美的事物，一旦變成了公式與數(shù)據(jù)，似乎就會(huì)變得支離破碎。如此推測(cè)下來(lái)，物理學(xué)家們要么是一群熱愛(ài)破壞氣氛的人，要么就是冷靜得過(guò)了頭以至于對(duì)美失去了洞察。但是物理學(xué)家們自己顯然并不這么認(rèn)為。比如奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼就曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“物理學(xué)家并不會(huì)因?yàn)槎昧嗣利惖牟屎缡且驗(yàn)楣獾纳⑸涠桑褪チ藢?duì)蔚藍(lán)色天空和紫紅色落日的感動(dòng)”。
物理學(xué)家并不會(huì)因?yàn)槎昧嗣利惖牟屎缡且驗(yàn)楣獾纳⑸涠桑褪チ藢?duì)蔚藍(lán)色天空和紫紅色落日的感動(dòng)
如果把玻爾茲曼這段話理解為物理學(xué)家對(duì)美的體驗(yàn)，是物理學(xué)家與美之間的感性關(guān)聯(lián)的話，那么，另一位科學(xué)家龐加萊的闡述則將物理學(xué)家對(duì)理性之美的覺(jué)察做出了精妙的概括，在他看來(lái)，“科學(xué)家研究自然并不是因?yàn)閷?shí)用，而是因?yàn)樽匀恢朗顾@得愉悅。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。當(dāng)然，我說(shuō)的并不是那種激動(dòng)感官的美……我說(shuō)的是各部分之間和諧有序的更深刻的美，是一個(gè)純潔的心靈所能掌握的美。”
無(wú)論是感性還是理性，物理學(xué)家對(duì)美的眼光完全不輸給任何人。以此觀照，前述提到的將美的事物變得支離破碎的公式與數(shù)據(jù)似乎可以理解為一種大美：想想看，當(dāng)宇宙的規(guī)律竟然可以通過(guò)幾個(gè)公式得到完美的表達(dá)，這難道不是一件奇妙的事嗎？
“再?zèng)]有比宇宙更宏偉更廣闊的了——開(kāi)普勒”
盡管物理學(xué)與美之間的關(guān)系可以劃分出多種層次——例如按照楊振寧先生的說(shuō)法，它可以分別概括為現(xiàn)象之美、理論描述之美與理論結(jié)構(gòu)之美，而物理學(xué)家對(duì)美也可謂感性與理性兼修。正如龐加萊所論述的，吸引物理學(xué)家們進(jìn)行探索的直接動(dòng)因當(dāng)然是現(xiàn)象之美，不過(guò)，當(dāng)這些現(xiàn)象最終變成了物理學(xué)史上最重要的理論，體現(xiàn)在這種由現(xiàn)象到理論的過(guò)程中的思考以及在其中扮演了重要角色的審美，無(wú)疑才是更能體現(xiàn)物理學(xué)之美的方面。
開(kāi)普勒用5種正多面體說(shuō)明行星的運(yùn)動(dòng)
以別樣視角觀察物理學(xué)的歷程，就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多有趣而耐人尋味的細(xì)節(jié)：開(kāi)普勒對(duì)宇宙和諧有著堅(jiān)定的信念，他相信數(shù)學(xué)規(guī)律的存在可以證明上帝的智慧，而他的開(kāi)普勒三定律正是這種信念的體現(xiàn)。
在開(kāi)普勒那個(gè)時(shí)代，行星理論的傳統(tǒng)目的是制作精確的星表。
正是在這個(gè)意義上，《魯?shù)婪蛐潜怼肥情_(kāi)普勒一生工作的頂峰
牛頓在做色散實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于棱鏡質(zhì)量以及其他多種原因，并不能清晰明確地確定有7種顏色，他在1669年第一次講座時(shí)只描述了5種顏色，而另兩種是后來(lái)加上去的，這是為了使顏色的總數(shù)達(dá)到7種，因?yàn)椤芭ｎD認(rèn)為光和聲音應(yīng)該有相似的地方，基色的數(shù)目和全音階的7個(gè)音樂(lè)調(diào)相對(duì)應(yīng)……這再一次顯示他是地道的畢達(dá)哥拉斯的信徒，用音樂(lè)美感來(lái)引導(dǎo)他的光學(xué)研究”。
兩個(gè)三棱鏡的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明白光是復(fù)合光，由7種不可再分的光（紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫）合成
除了物理學(xué)家們?cè)诶碚摪l(fā)展過(guò)程中的美學(xué)追求之外，更進(jìn)一步地，不僅這些理論的獲得與審美有關(guān)，其被接受乃至最終其在物理學(xué)史上的地位有時(shí)也關(guān)乎美。例如愛(ài)因斯坦及其理論盡管在今天幾乎盡人皆知，光電效應(yīng)成為鋪就他走向斯德哥爾摩之路，不過(guò)當(dāng)1921年他被普朗克等著名物理學(xué)家提名為諾貝爾獎(jiǎng)候選人時(shí)，瑞典醫(yī)學(xué)教授古爾斯特蘭德曾極力反對(duì)，并曾私下表示說(shuō)，絕對(duì)不能讓愛(ài)因斯坦獲獎(jiǎng)，哪怕全世界支持他！在“19-20世紀(jì)之交科學(xué)革命的過(guò)程中，科學(xué)的審美判斷發(fā)生了巨大的、革命性的變革，科學(xué)家之間發(fā)生的爭(zhēng)議差不多到了水火不容的地步。老一派的科學(xué)家相信實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)一切理論的根本標(biāo)準(zhǔn)，不容動(dòng)搖；而新成長(zhǎng)起來(lái)一派年輕理論物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，判斷真理的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了變成，有了新的標(biāo)準(zhǔn)，不能死死抓住實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)而斷然否定物理學(xué)理論中的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)”。
位于德國(guó)波茨坦大學(xué)內(nèi)的愛(ài)因斯坦塔
以美為切入點(diǎn)討論物理學(xué)之發(fā)展歷程，不僅為我們考察這一學(xué)科提供了另一種角度，經(jīng)由這種角度書(shū)寫(xiě)出來(lái)的物理學(xué)史其實(shí)也是很令人回味的。既然物理學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)家的美學(xué)追求有關(guān)，那么這也就意味著在通?？磥?lái)是冷冰冰的、依一定程式而動(dòng)的物理學(xué)研究其實(shí)有著很強(qiáng)的時(shí)代特點(diǎn)與個(gè)人色彩。隨之而來(lái)的問(wèn)題是：為什么是他們？如果不是他們，物理學(xué)的歷程是否會(huì)是另一番面貌？當(dāng)我聯(lián)想到這些問(wèn)題時(shí)，我忽然意識(shí)到，在物理學(xué)發(fā)展的旅程中曾有一些重要的時(shí)刻，促使物理學(xué)家們做出選擇的要因來(lái)自對(duì)美的呼應(yīng)。
作者吳燕，原載于《新發(fā)現(xiàn)》2011年11月號(hào)，136~137頁(yè)。更多精彩內(nèi)容可通過(guò)北京大學(xué)出版社出版的《物理學(xué)之美》獲取。
楊振寧教授作序推薦
第六屆吳大猷科學(xué)普及著作獎(jiǎng)
2012年全國(guó)科普優(yōu)秀作品獎(jiǎng)
2012年北京市優(yōu)秀科普作品獎(jiǎng)
內(nèi)容推薦：《物理學(xué)之美》從浩淼的物理學(xué)歷史中，尋找最有典型意義的物理學(xué)理論發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，深入淺出地分析在不同時(shí)代，物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)之美的觀點(diǎn)，探討他們?nèi)绾卫米约旱膶徝琅袛鄟?lái)建構(gòu)物理理論，以及他們的困惑和成功。作者楊建鄴綜合分析不同時(shí)代物理學(xué)之美的演變和進(jìn)化，最后得到物理學(xué)之美的最高層次：數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)美?！段锢韺W(xué)之美》史料豐富，行文自然流暢，整體歸納性強(qiáng)，加上數(shù)百幅珍貴圖片，給讀者以美的享受和智慧的啟迪。
作者簡(jiǎn)介：楊建鄴，華中科技大學(xué)物理系教授，在物理學(xué)史、科學(xué)家傳記和科普讀物方面著譯豐富，曾出版相關(guān)作品約50部（其中譯著11部）。
【本期編輯：唐知涵】
聯(lián)系客服
