科學方面的論文是怎么樣的呢？有什么樣的研究重點？下面是小編推薦給大家的科學方面的主題論文，希望大家有所收獲。

　　科學方面的主題論文一

　　摘要：

　　長期以來，藝術與科學一直被視為兩種不同甚至于相互排斥的文化。但這不是事實。檢視人類文化發展史，藝術與科學不僅不是分離與排斥的，相反，二者還存在著自然的接合性。從藝術對科學的影響這個視閾而論，無論是科學家的科學思維還是科學信念都含有藝術和審美的元素，從某種意義上甚至可以說，科學的發生、發展以及成果都離不開藝術的熏染，藝術創造了科學，科學具有藝術的氣質。

關鍵詞：

　　藝術與科學；心智游戲；科學信念；精神動力

　　人類的藝術與科學是不是毫無關系的兩種文化現象、兩種對立的人類精神活動？我們認為，“分離”乃至于“對立”說是缺乏根據的。據我們對人類文化史的考察，可以認為，科學與藝術不僅不是分離與對立的，而且還具有高度關聯性。

1科學的發生源于藝術靈感

　　什么是科學？美國著名科學哲學家MW瓦托夫斯基在《科學思想的概念基礎——科學哲學導論》一書中這樣寫道：科學是認識世界的一種方式，就如它也是一種知識體系一樣。它的特性可以描繪為一種探究的過程，一種對真理的探索。［1］17客觀地說，瓦托夫斯基的這種科學觀還是比較傳統、比較樸實的觀念，但即便如是，我們也可以從中理解科學活動的本質特征：科學不僅是對世界奧秘的探索，也是對人類智力能量的探險，或者說是人類更高級的精神游戲。“世界的探索”也好，“智力的探險”也好，它們的意義也許并非我們所想象的那樣僅是為了獲得真理，或者為了達到什么道德和社會的目的，它們本身就自成目的，即給人帶來極大的精神享受，或者說給人一種幸福感。從人類學的視角，也可以把科學理解為人類為了存在的幸福而展開的一種以探索世界奧秘為內容的智力游戲。把科學活動這樣一種“神圣”的事業詮釋為一種“智力游戲”，我們并不認為這是對科學的輕薄。相反，倒覺得“游戲”觀念恰好揭示了科學活動之所以為科學、之所以為人類的高級精神活動的本質特征。物理學家狄拉克曾經這樣說過：“將它（指物理學，也就是科學）描述成一種游戲，一種非常有趣的游戲，這種說法是很恰當的。”95化學家盧瑟福在回答別人說他總是處在事業的波峰之上時也這么說：“我自己創造了這個波，難道不是么？”94“自己創造”“有趣的游戲”，即他自己創造的精神世界，他沉迷于其中自由游戲，從中體驗到了精神的快意。也正因為如同游戲一樣全身心地投入，忘我地工作，科學家才能取得科學上的偉大創見和發現。所以說，很多心智一般的二流的科學家能夠做出一流的工作的原因，在很大程度上正是基于這種“無我”的游戲心態。如果從人類認知行為本身而觀，科學思維與藝術思維本來就并非截然對立的思維方式。在人類這個高級靈長類動物的大腦里，根本不存在屬于“科學的”和“藝術的”這樣兩種不同的意識結構。作為在高度復雜的環境中進化適應而獲得的大腦，自然法則和宇宙結構的特征以及早期人類與環境交互所形成的認知特性已經在這一種系身上烙下了深深的烙印。科學思維與藝術思維在人類大腦中是以混沌樣態存在的。曾獲得諾貝爾生物學獎的神經學家杰拉爾德埃德爾曼從神經生物學的角度探討了科學與人文之間并不存在必然分離的原理［3］53。如果按照我們上面的解釋，科學研究的目的并非都是為了獲得真理或某種道德、經濟、社會的等實效性目的，它本身就是生命或人生的樂趣，那么，科學與藝術便結下不解之緣，或者說在科學世界的建構中，藝術發揮著極為重要的精神動力學作用。

2科學的探索過程蘊含著藝術品質

　　人與世界打交道，認識這個世界，最樸素地說，有三種目的：一是純粹智力游戲的樂趣；二是為這個事物所驚異、所吸引；三是認識世界的規律，使其為我所用。就一般的科學活動而言，出于純粹智力游戲的當然也有，但不普遍。第三種目的者較多，但大體上屬于應用科學。還有一部分科學家的認識活動屬于第二種情況，即被世界的存在現象所驚異，于是對其產生了濃厚的興趣，通過智力投入探索其奧秘。海德格爾曾說：驚異是哲思的開始。其實，不止是哲學，人類所有的形上之思都是源于對所思之物的驚異。驚異是人類一切精神探險活動重要的心理動力學。關于人類形而上學活動產生的這一起因，早在2000多年前，古希臘的亞里士多德就作出了樸素的闡釋。在《形而上學》一書中他這樣寫道：古往今來，人們開始哲理探索，都起于對自然萬物的驚異；他們先是驚異于種種迷惑的現象，逐漸積累一點一滴的解釋，對一些較重大的問題，例如日月與星辰的運行以及宇宙之創生，作成說明。［4］5亞里士多德所說的“哲理探索”并非專指哲學活動，而是人類的一切形而上學活動，當然包括純粹科學活動在內。不過，人們對自然萬物的驚異，并不僅像亞里士多德所理解的那樣是因為其神秘而令人不解，還在于這個世界具有一種藝術或美的特征；或者說，是因為人們看到了一個“藝術的世界”。他們為這個世界的藝術特性和美感所驚異、所感動、所誘引，于是形成了對其探索的心理動力。所謂“藝術是令人產生驚異之物”或者說“美是令人驚異的東西”，說的也正是這個道理。特別對于物理宇宙現象，如天文學、理論物理學、量子力學等的宏觀研究，科學探索的動力在很大程度上就是被宇宙的藝術品質和美感所激發起來的。1983年諾貝爾物理學獎獲得者、美籍印度天體物理學家S錢德拉賽卡在談到科學家從事科學研究時所持的藝術游戲或審美游戲心理時曾這樣說過：他在解釋他所說的“適當”的含義時指出，這就是一種藝術或美的標準。14說得直白一些，科學家的工作宗旨就是力求使他所認知的客體成為具有藝術或美的事物，也即藝術之美蘊含于科學的探索過程中。也許有人認為S錢德拉賽卡的觀點只是他個人物理學研究的體會，而不具有科學家群體的普遍性。并非如此。我們可以再看看另幾位大科學家對這個問題的表述。彭加勒這樣說道：正因為簡單和深遠兩者都是美的，所以我們特別刻意于尋求簡單和深遠的事實，我們醉心于探求恒星的巨大軌道；我們熱衷于用顯微鏡尋覓極為細小的東西，我們歡欣于在遙遠的地質年代中尋覓過去的痕跡，都是由于這些活動給我們帶來了歡樂。68—69彭加勒表述得十分清楚。科學家之所以沉醉于純粹的理論思維中，就在于他體驗到這種活動是一種藝術游戲，也就是說，他的認知行為類似于一種藝術和美的意象加工，他和它們是在游戲。也正是由于這種“藝術游戲”，使科學家的認知活動超越了“主—客”對峙或者功利主義的框架，而進入一種忘我的境界。“忘我”恰恰是科學研究取得重大成就的關鍵。這也正如邁克爾晚年在回答有人問他為什么花這么多年時間去測量光速這個問題時所說的那樣：“它太有趣了！”不是“有用”而是“有趣”。“有趣”正是藝術游戲的心態。我們發現，科學史上那些取得重大科學發現的科學家，其科學活動中，“有趣”起了重要作用28。數學家GN華生證明印度數學家拉馬努揚留下的幾百個恒等式，花費了幾年的時間。當他回憶他當時的研究過程時這樣說道：研究拉馬努揚的工作和由此提出的問題，不僅使我想起拉梅在讀埃爾米特關于模函數的文章時的評述：“令人驚心動魄。”而我無法用一句話說明我的感受，像下面的公式……給我心靈的震撼，恰如我走進美第奇教堂的圣器室，見到米開朗琪羅放在G美第奇和G美第奇墓上的名作“晝”“夜”“晨”和“暮”所引起的震撼一樣。這兩種感受是無法區分的。70正是拉馬努揚留下的恒等式的和諧、勻稱以及音樂般的節奏等藝術美感吸引了華生，使他沉醉其中而忘記一切，最后終于證明了這些恒等式。確實，正如高長江所說，沒有藝術與審美的感受，沒有游戲的趣味，科學家不顧一切地思辨某種事物，這是一種多么令人匪夷所思的心智與行為！［5］71我們再來看著名物理學家海森堡發現量子力學時的心理感受：……在短短的幾天內，我明白了在原子物理學中，只有用可觀測量才能準確取代玻爾—索末菲的量子條件……通過原子現象的外表，我看到了異常美麗的內部結構；當想到大自然如此慷慨地將珍貴的數學結構展示在我眼前時，我幾乎陶醉了。我太興奮了，以致不能入睡。天剛蒙蒙亮，我就來到這個島的南端，以前我一直向往著在這里爬上一塊突出于大海之中的巖石。我現在沒有任何困難就攀登上去了，開始等待著太陽的升起。62在這段文字中，海森堡向我們展示了科學家科學發現的心靈體驗：能量守恒原理的“異常美麗”的內部結構強烈地吸引著他，它被“陶醉”其中。在科學家那里，科學活動的過程不是與枯燥的數學公式或數字打交道，而是像藝術游戲、審美體驗一樣的激情與想象投入。“是事物的藝術和美讓人感到震撼，感到興奮”，這幾乎成為許多大科學家對自己科學活動動力的認同。用現象學的語言來表述，也就是研究對象所顯像出來的藝術美感，成為科學家科學發現之旅的內驅力［6］172。

3科學的成果彰顯藝術美感

　　科學研究的最終目的，是發現科學的真理，這幾乎是所有科學活動的終極訴求。不過，對于科學家而言，這個“真理”并非像很多人所理解的那樣，是由抽象的命題、冷冰冰的邏輯理論或枯燥的公式構成的，它應當是一件藝術品，具有美的屬性，比如凝練、勻稱、和諧、簡妙等。用科學家經常使用的譬喻來說，它應當像音樂、像詩歌、像繪畫一樣具有美感。沒有藝術特質，沒有美感，這個真理就不會為自己所認可，為人們所接受，甚至懷疑它的合理性。正如保羅狄拉克所說的：“讓方程式優美，比讓方程式符合實驗更重要……因為差異可能是由于未能適當地考慮一些小問題造成的，而這些小問題將會隨著理論的發展得到澄清。在我看來，假如一個人在進行研究工作時著眼于讓他的方程式優美，假如他真有正常的洞察力，那么他就肯定會獲得進步。”［5］241在這段話中，狄拉克向我們表白了一個科學家之所以訴求科學理論審美個性的原因，科學理論如果不具備藝術或美的品性，真理性也會受到懷疑，只有具有藝術或審美洞察力，科學研究事業才能進步。也正因此，科學真理，科學發現的成果，無論是數學公式、物理定律、化學反應式還是宇宙空間模型，都應體現出藝術的意蘊。對于這一點，曾為牛頓和貝多芬等寫過優美傳記的沙利文給予了肯定。他說：由于科學理論的首要宗旨是發現自然中的和諧，所以我們能夠一眼看出這些理論必定具有美學上的價值。一個科學理論成就的大小，事實就在于它的美學價值。因為，給原本是混亂的東西帶來多少和諧，是衡量一個科學理論成就的手段之一。69由于科學家的智力探險活動所要追尋的是一個藝術的世界，因而，他的研究活動就不僅僅是與毫無生氣的人工符號打交道，而且也是一種藝術知覺活動，其研究結果也應當是一個藝術或美的作品的創造。也正由于科學發現的這一藝術維度，形成了科學界對于一種科學理論和一個科學真理的評價標尺：藝術和美的尺度。缺乏美感或沒有藝術性的理論雖不能說是一種壞理論，但絕不可能是完美的理論。科學研究的重要的學術典就是：“單個陳述或者整體理論的表達方式，亦即美感與簡單性。”［7］159也正像保羅狄拉克在談到愛因斯坦的廣義相對論所以受到科學界的接受與認同時所說的那樣：“是什么使物理學家們這樣樂于接受這一理論的呢？那就是它偉大的數學美，盡管它違背了簡單性的原則。”159甚至于出現這樣的情形：當科學家面對自己提出的若干科學理論或模型而要做出最終評價標準時，通常選擇的是美的而不一定是真的。弗里曼戴森曾引用魏爾的話總結自己的研究工作說：“我的工作總是盡力把真和美統一起來；但當我必須在兩者挑選一個時，我通常是選擇美。”75戴森在介紹魏爾的引力規范理論的確定時這樣描述道：魏爾曾經承認這個理論作為一個引力理論是不真的；但它顯示出來的藝術氣質和美感又使他不愿放棄它，于是為了美的緣故，魏爾沒有拋棄這個理論。多年以后，當規范不變性應用于量子動力學時，魏爾的直覺被證明完全是正確的。這類例子在科學史上很多，如雅可比的《動力學講義》、玻爾茲曼的《氣體理論講義》、索末菲的《原子結構和光譜》、狄拉克的《量子力學原理》等，既可說是科學著作，也可說是藝術作品。對科學研究活動的最終成果即科學真理（定理、模型、理論）選擇的藝術或審美標尺，也許還不宜僅僅從美與真的內在關聯性這樣的角度來理解，盡管對一些科學家而言確出于此種心智計算。美的現象是否就一定導向真的結果，或者科學的東西只要是美的就可能為真，也許在科學認知上我們永遠也言說不清，至少在現在，人類科學史還沒有驗證這個事實（魏爾的引力規范理論由美而為真具有偶然性）。它也僅僅是一種信念，就像著名天體物理學家AS愛丁頓所說的信念一樣［8］227。它也許并不為真，但它作為一種信念，卻激活了科學家發現精神遠游的動力。“美的一定會是真的”。也正是基于這樣的信念，使得許多科學家在進行最終理論抉擇時選擇了藝術或美的形式。科學的目的就是創造一個融真、善、美為一體的世界，就是把人類心靈深處最渴望的東西、人類存在的意義最豐富的世界創造出來，以供靈魂的遨游和托命。S錢德拉賽卡曾這樣說過：科學就是通過個人努力，來檢驗所研究的對象（無論是天體世界還是生命世界，是數字世界還是量子世界）是否合適、和諧，或者說“形式”“連貫性”，如果它們還沒有達到這一點，科學家就通過進一步的探索使它們達到這個境界；或者像戴維多伊奇所說的那樣，通過在虛擬環境中的計算游戲，使得“宇宙的終結”這種“丑惡”的現象消除掉，而創造一個“永恒”的世界、和諧的世界。正是由于科學家對于真、善、美的理想世界的追求，才使得他們所創造的科學世界不僅符合真的標準，也符合美的理念；不僅是一個邏輯世界，也是一個藝術世界。