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原标题:试论科学与办法的深浅融入,艺术与对头_学者笔

浏览次数:61 时间:2019-09-30

判天地之美 析万物之理 李乃胜:试论科学与艺术的深度融合

[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。

前不久,“国际科学与艺术展”在上海举行,科学与艺术融合,大师与大家交汇,一股股启迪思想的头脑风暴,一波波震撼心灵的智力脉冲,令人记忆犹新,回味无穷!

  ■ 什么是哲学?我以为哲学就是对于“道”的探索。

高倍电子显微镜下的“纳米王国”,或流动,或凝固,或纤细如丝,或粗犷如山,展现出舞蹈般的节奏,音乐般的韵律,雕塑般的造型。令人叹为观止!很难想象,微观世界如何表达出梦幻般的人文感知,科学探索怎样揭示出奇迹般的艺术内涵!

  ■ 一个人应该不断超越自己精神的狭窄性,在生活的喧闹中永远能够超然地站在无限的自然的清新空气中,思考与审视自我、生命和自然。

一堆平淡无奇的玻璃碎片,通过简单的联通组合,能够营造出复杂的色影图案,与光共舞,扑朔迷离。而且随着观看位置的变化和光源角度的不同,步移景换,奥妙无穷。体现出艺术家对光学特性的深邃理解!

  ■ 艺术有着科学技术不可取代的价值、艺术和科学是互补的;艺术及美对于提升科学家和技术专家们的创新能力、创新驱动力以及他们人性的全面发展和丰富都有着关键的意义;艺术和科学在最高境界是相互融合的。

人是万物之灵,雄踞动物界的最高端,但毕竟没有脱离动物界。然而,人除了动物本性之外,还有文化性。这就是人与动物的最根本区别!文化性中首要的是“科学与艺术”,这是一个亘古存在而又不断更新的话题。

  ■ 一个理想的教育体系应该是以 “真、善、美”为其价值基础的。

何谓科学?简单地说,就是探索自然的学问,包括“数理化天地生”各个学科领域,就是认识自然现象、揭示自然规律,就是对自然界的逻辑思维。正如英国人当年介绍牛顿时所说,“上帝创造了世界,但牛顿发现了上帝创造世界的方法”。也就是说:自然现象是客观存在的,但牛顿认识到,所有的自然现象都是有规律可循的,规律是可以把握的,而揭示自然规律正是自然科学的本质特征。因此,从牛顿开始,现代科学才有了真正的内涵。

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什么叫艺术?就是表现自然和社会的文化形式。诗歌、美术、音乐、戏曲、舞蹈、雕塑等等,都属于艺术形式,甚至可以再扩展到建筑艺术、加工艺术等若干领域。艺术是从自然现象和社会发展中凝练出的形象思维。譬如音乐,在自然界听起来就是一种天然“动静”,但形成旋律就是乐曲,从自然动静中把握节奏韵律,天籁之声就变成了艺术杰作。

  我想就以下两个方面谈一下自己的一些思考:一是谈一谈科学技术和艺术之间的关系;二是谈一谈以“真、善、美”为价值基础的教育体系。

科学与艺术作为人类文化性的最重要特征,作为人类文明进程的最重要标志,与人类探索自然的进程同步发展,与人类的劳动实践密切相关。如果追根溯源,探究其“突变式”的发展跳跃,或者勉强算作“起源”的话,应该说,始自“新石器”的开端。距今一万年左右,人类步入新石器时代,最典型的特征是由“茹毛饮血”变成了“刀耕火种”。出现了农耕、畜牧、制陶、火工,后来发展到象形文字。由此带来了最原始的科学探索与艺术形式。譬如,宁夏银川贺兰山的岩画,最早可达万年之久;山东日照天台山“日出汤谷”的太阳崇拜遗迹也可追溯至万年量级。自此以降,半坡文化、洪山文化、仰韶文化、大汶口文化、龙山文化等若干“文化层”都是科学和艺术发展的阶段性小结。

  什么是哲学?我以为哲学就是对于“道”的探索。我不认为“道”是神秘的、不可言传的。相反,“道”即是万物共同的内在本质与规律,它是可以被探索并被揭示的。可以说,“求道”对于人生是最为重要的,而“得道” 与“行道”则是人生的最高境界。一个人应该不断超越自己精神的狭窄性,在生活的喧闹中永远能够超然地站在无限的自然的清新空气中,思考与审视自我、生命和自然。只有这样,才可能成为一个丰富的、甚至伟大的生命,才可能使自己的生命获得价值。

但在人类“万年级”的发展历史上,很难找到一个具体事件作为“科学”的起源或“艺术”的发端。因此只能说:科学和艺术源于自然、源于劳动。

  科学技术和艺术之间的关系

上下四方谓之宇,古往今来谓之宙,从时空浩淼的宇宙星系到我们生活的“小小环球”,从山川河流的宏伟地貌到量子结构的微观世界,都是“大自然”的鬼斧神工,都是科学和艺术起源的前提条件。对此梁启超先生当年有一段精彩的诠释:从表面看,艺术是情感的产物,科学是理性的产物,本应互不相容,但何以这位暖和和的阿特先生,会有一位冷冰冰的赛因士兄弟呢?究其原因,在于二者有共同的母亲,就是“自然夫人”,即源于“观察自然”。

  艺术和科学技术都属于人类文明中最伟大的组成部分。我认为,艺术有着科学技术不可取代的价值、艺术和科学是互补的;艺术及美对于提升科学家和技术专家们的创新能力、创新驱动力以及他们人性的全面发展和丰富都有着关键的意义;艺术和科学在最高境界是相互融合的。

生命的出现,本身就是大自然沧桑演变的杰作。地球初始,天地玄黄。茫茫“泛大洋”上漂浮着一块荒芜的“泛大陆”。随着地壳不断运动,“泛大陆”裂离成两块,分别称为“劳雅”古陆和“冈瓦纳”古陆。随后地球表面逐渐出现雷鸣电闪,江海翻腾,板块运动使山脉不断隆升,地壳风化使峰顶不断降低。亿万年采天地之灵气,授日月之精华,风云雨雾中孕育出原始的有机生命。又经过千百万年的物竞天择,才出现了当今称霸世界的“万物之灵”。人类生活在地球上,当然首先是认识地球。看到每天太阳东升西落,每月月亮阴晴圆缺,每年气候寒来暑往。“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”。原来星空会变,地球在转,月亮会动!太玄妙了!太不可思议了!

  艺术有着科学技术不可取代的价值、艺术和科学是互补的。艺术的直觉和震撼是不可能仅仅用理性逻辑或语句表达的,而其对于人们精神境界升华的推动力也绝不是物质生活可比拟的。比如说我在听贝多芬的“第九交响乐”的“欢乐颂”时,总是感到仿佛所有的、原本孤独的生命终于共同聚集到了一个辉煌的圣殿中,共同地咏唱着华美激情的歌曲。这种激情的热流会使人产生一种神圣感,感悟到人类的伟大、生命的伟大、以及自然的伟大。美来源于人类潜意识与其对象之间的和谐 …… 伟大的艺术可以使时间凝固,展示出生命永恒的情感和状态。在艺术中,生命向宇宙释放出它的想象,希望和爱,并从中感悟宇宙和生命的永恒价值。艺术这种使不断流逝的时间和万物在精神中凝固和升华的能力是人类向无限的死亡和虚无挑战、在无限的自然中建立其永恒价值的最伟大力量之一,其伟大价值是不可能被科学技术所取代的。而生命通过艺术对于自然和生命的直觉和感悟,对于他判断并建立起生命在自然中的价值也是至关重要的。因此,对于生命和自然,艺术有着科学技术不可取代的核心价值。应该说,科学技术和艺术对于人类的价值是互补的:没有科学,人类将不理解物理世界的真实;没有艺术,人类将不能超越真实世界。

寂静的夜晚,皓月当空,繁星闪烁,太阳系、银河系、猎户座、处女座……茫茫宇宙,时空浩淼。偌大的地球不过是漫天星河中的一粒尘埃!斗转星移,辰宿列张,各行其道,生生不息。太宏伟了,太虚无缥缈了!

  生命一部分是物质,而另一部分是精神。没有精神文明的发展,单纯物质文明的发展只能加速人本身的“物质化”、“泡沫化”,最终导致人类文明和价值的衰落和毁灭。在科学技术已有长期积累并在快速发展的今天、在“知识爆炸”的今天,艺术的地位不应该被降低,相反,它对于人类文明发展的意义在不断地增加:在物质生活水平达到一定程度以后,人们会较少地为基本生存而担忧,而应该有更多的时间关注其发展、关注人性的丰富及价值的实现。而人们精神领域的发展(包括艺术的发展),是防止人性被物质所淹没、防止人类对真理及价值的追求被物质产品所麻木的希望所在。

珠穆朗玛高耸入云,马里亚纳深不可测;张家界怪石嶙峋,黄果树水雾遮天;太平洋波涛汹涌,昆仑山峰岭纵横;南北极的冰雪世界,热带雨林的月朗风清。太壮观了,太超出想象了!

  艺术及美对于提升科学家和技术专家们的创新能力、创新驱动力以及他们人性的全面发展和丰富有着关键的意义。我对二位历史上最伟大的科学家和技术先驱——爱因斯坦和乔布斯进行了一个比较,惊讶地发现一个共同原理驱动他们产生出了伟大的创新理论或产品,这一原理是:“简单和美丽”。爱因斯坦表达过他对自然本质的以下强烈直觉和信仰:自然是简单的、美丽的和对称的。他的伟大理论,比如质能方程图片 2,支持了他的这些信念。苹果公司的股票价值在2003年至2012年之间从一个处于危机的公司转化成了美国市值最高的公司。应该说,乔布斯的创新性眼界和思想是这令人惊叹的“凤凰涅槃”的关键原因。而指导乔布斯发明出创新性产品的主要思想也是“简单和美丽”。

大千世界,芸芸众生,飞禽走兽,花鸟虫鱼,无处不在,无奇不有。天上飞的、地上跑的、水里游的、土里生的,数不胜数,美不胜收。都是大自然的一分子!茫茫大自然到底孕育了多少生命?没人能给出精确的答案!根据目前的科学探索水平,粗略估算,至少有几百万种。况且,每日每时都有濒危物种消失,每日每时都有新的物种出现!相对于自然界的发展演化来说,人类的认知能力确实太低了。对陆上的生命,充其量了解百分之七、八十;而对海洋中的生命种属,人们的认知程度可能不到百分之二十。很难想象,从原始的单个细胞,如何发展演化成复杂的大脑。一只昆虫,其生命过程短短不到一年,却经历了从一颗受精卵,到幼虫、到蛹、到蝶的复杂演变过程。一只翩翩起舞的蝴蝶怎么会跟一个只会啃咬绿叶的虫子发生亲缘关系呢?一粒种子,从入土,到发芽、到长大、到开花、到结果,不过草木一秋。可生命过程如此美妙,而且“野火烧不尽,春风吹又生”。太美丽了,太难以置信了!

  一个伟大的科学家和一个伟大的技术先驱用共同的基本原理指导着他们的发明:理论或产品必须是简单和美丽的。而这一共同的基本原理提示:科学技术创新的内在灵魂不仅仅包括理性逻辑思维,也包括对世界及其规律的直觉性的“美”感。对于伟大的科学家和技术先驱来说,艺术及美不仅仅是调剂他们生活的一个佐料,而其实际上是他们在科学技术上产生伟大创新力的根本源泉之一。

电子显微镜的出现,把我们带入了一个崭新的微观世界。似乎突然间门户洞开,展现出另一幅壮丽画卷!利用扫描隧道显微镜可以观测和移动单个分子、原子;运用飞秒激光技术可以逐层逐列地将原子、分子构筑成晶体。生命的起源在细胞,小到肉眼难以分辨的细胞何以具有“创造生命”的能量?如何孕育出“创造生命”的奇迹?盖源于精美巧妙的DNA“双螺旋”结构,微米级的细胞核内储存了堪称天文数字的海量遗传密码,由此繁衍出大千世界的芸芸众生!太神秘了,太变幻莫测了!

  2003-2012年,苹果公司的快速上升及微软公司发展的相对缓慢对我们有一个重要的启示:一个产品功能的发展不再是产品价值增加的唯一因素。相反,“简单而美丽”将成为产品价值的一个新的关键因素。由于现代生活的紧张节奏以及产品功能的快速增加,人们会欲加将“简单”、“美丽”作为产品价值的关键因素,而功能对产品价值的影响将相对减小。

组成物质的微粒细小到“夸克”“中微子”量级,就连一般的物质 “晶粒”也多是微米、纳米级,但其晶格结构在介观尺度上如此对称精密,如此美妙绝伦,远远超出人们的想象!区区一个碳原子,层状结构就是“石墨”,几乎一钱不值,只能用来制作碳棒、铅笔;但共价键的八面体结构就是坚硬无比的钻石,晶莹剔透,价值连城;而单原子层的“石墨”,就是今天热炒的“石墨烯”,其强度比钢铁强几百倍。真是太离奇了,太具颠覆性了!

  从爱因斯坦、海森堡到钱学森,他们都对艺术有着强烈的热爱和领悟。为什么艺术及美能够对创新产生重大的推动作用?我认为,艺术培养人们对于世界、对于整体的敏锐直觉能力,而这种“对于整体的敏锐直觉能力”对于原创性的科学思维是十分关键的。许多艺术作品中奔放自由的情感和思想可以培养人们在科学技术研究中思想的奔放自由,同时也深刻地反映和分析着人类的情感。而这种深刻性也是科学家、技术专家们在他们领域的追索中必须感悟和具备的。艺术和美是使人们深刻地感受人类文明的伟大、对自然和生命产生深层次爱的根本原因之一。而这种对世界、生命深刻的崇敬与爱,而不是单纯的智力,正是许多科学家、技术专家们勇于克服研究中艰难困苦的精神支柱和关键动力。

由此可见,求美是艺术的真谛,但美在自然;求真是科学的精髓,但真在自然。因此,毫无疑问,科学和艺术源于自然!

  从哲学角度说,艺术对于科学技术的发展有着四个方面的重要意义:艺术是培育科学技术工作者获得创新能力的关键手段之一;艺术可以增强科学技术工作者对创新和创造的热情,而这种热情为他们克服研究中的艰辛困苦提供了精神支柱;艺术使科学技术工作者的个性及其生活获得极大的丰富和发展;“艺术性”本身将愈加成为产品的一个关键价值所在。

人与一般动物的另一个重要区别就是“劳动”。可以说劳动创造了人类,劳动创造了文明。当然,也是劳动创造了科学与艺术,劳动促进了科学与艺术的发展。

  “艺术对于科学技术的发展有重大意义”这一概念对于我们教育理念的发展可能也具有着重要的含义:我们对理工科学生艺术、美学方面的教育,不仅仅是为了使他们的日常生活更丰富,而这方面的教育是培养他们在科学技术领域获得创新能力、创新驱动力以及使他们的人性获得全面发展和丰富的关键组成部分。

首先,劳动需要对象。最原始的劳动是为了生存,高等劳动是为了创造财富。但归根结底,人类劳动最根本的对象是自然,就是改造局部自然环境。因此,有效劳动的前提是认识自然,了解自然,把握自然。这就是科学的本质!人们要耕种,首先需要了解哪些地方适宜耕作,土壤贫瘠必然造成颗粒无收,只有肥田沃土才能使植物根深叶茂;其次要了解气候变化,只有风调雨顺,冷暖适宜,才能长出好的庄稼;第三要了解植物特性,只有合适的品种在合适的季节种在合适的土壤里,才能长出期待的粮食、蔬菜、水果。人工的春耕夏锄,秋收冬藏,只不过是顺应自然、把握自然规律的补充而已!人们要畜牧、要猎狩,就需要了解动物的生态特点,了解动物的运动轨迹,了解动物的食物链条,这就是深奥的动物学知识。人们要制造锋利的工具,就需要冶炼金属,要发现矿山,要掌握用火技能,要探索合金配比,这一切就是原始的地矿学、材料学和加工锻造技术的萌芽。

  艺术和科学在最高境界是相互融合的。科学的目标是探寻自然界的真理,而艺术的目标是追求美以及人类情感的真理。因此,尽管它们运用不同的方法、依赖不同的精神能力,这两者的本质都是对真理的追求:一个是对物质世界真理的追求,而另一个是对人类情感与直觉真实状态的揭示。因此,我写过这样的话:“艺术和科学的最高境界是相互融合的:最伟大的科学必然是最华美的, 而最伟大的艺术一定充满着真理。”

第二,劳动需要工具。人类与一般动物的重要不同是制造和使用工具。个别动物靠本能会打造,甚至使用简单工具,譬如大猩猩可以用石头砸开坚果,狗熊经过训练可以骑自行车。但你无法让大象制造一台计算机,也不可能让猴子开着飞机上天,他们能做的只不过是单纯模仿人类的简单动作而已!但人类是善于创造、不断创新的。原始先民们凭借先天创造力和生存需求,能制造并使用简单工具;今天的劳动者会制造并使用复杂工具,大到汽车、轮船、飞机,快到火箭、卫星、飞船,小到纳米制造、原子薄膜、细胞工程。制造工具本身就是创造发明的实践,使用驾驭工具就是技能技术的体验。

  以“真、善、美”为价值基础的教育体系

第三,劳动需要组织。靠一个人单枪匹马能完成的劳动范畴非常有限,稍微复杂一点的工程都需要群体协作,这是人类和一般动物的又一个重要区别。原始部落的出猎需要群体配合,抗击灾害需要集体行动,今天的自动化生产线是流水作业的团队劳动,特别重大的工程甚至需要举全国全民之力。但群体活动就需要组织,就需要信息沟通,就需要统一思想。而这些需要恰恰是艺术表现的用武之地,也恰恰是艺术感召力的体现。模仿动物,表现劳动,传递信号,表达情感都是原始的艺术表现形式。早期部落族人围着篝火最原始的舞蹈狂欢,多是表现劳动狩猎的场面,最原始的歌曲多是劳动的号子,最原始的乐器多是传递信息的工具,最原始的刻画多是表达部落的图腾崇拜。因此,劳动创造了艺术,劳动促进了艺术繁荣。

  一个理想的教育体系应该是以 “真、善、美”为根本价值基础的。“真、善、美”是人类的最高价值。“真”主要由科学和哲学完成,其主要依赖于人类的理智和逻辑能力。“善”主要由哲学和宗教完成,其主要依赖于人类的情感以及理智能力。“美”主要由艺术完成,其主要依赖于人类的感觉和情感能力。“真、善、美”是人类的三大价值,它们相互不可取代,都具有根本性的意义。因此,科学、哲学与艺术也是相互不可取代的、最重要的三大文化分支。去年我写过这样的话:“生命用由科学、艺术和道德构成的火焰向无限的死亡黑洞挑战:科学构成了火焰的光芒,艺术构成了火焰的色彩,而道德构成了火焰的热量。”

科学与艺术相互依存,互为因果,相辅相成,相互促进。二者共处于同一体中。在历史进程的每一个时间节点,每一个特定的地理方位,往往是既有科学,又有艺术。任何一个国家,任何一个民族既需要科学,又需要艺术。实际上科学本身就是艺术,艺术从本质上来讲也是科学。1883年,托马斯:赫胥黎在演讲中提到:“科学与艺术乃是自然这枚圣牌的正反面,它们都是在表达事物的永恒秩序,只不过一个用情感来表达,另外一个则是用思想来表达。”

  理想的教育体系应该是以“真、善、美”为根本的价值基础。教育的一个根本目的就是为社会培养出“真、善、美”的人。教育通过对学生在科学、哲学与艺术方面的教育以培养和提高学生“求真”、“求善”、“求美”的基础和能力。正如“真、善、美”是人类相互不可取代的三大价值一样,科学、哲学与艺术教育也应该是教育中相互不可取代的关键组成部分。

同一人,既是科学巨匠又是艺术大师

  大学,特别是一流大学,是人类社会中探索真、善、美的核心区域。大学通过以下两条途径推动人类文明向更真、更善、更美的方向发展:一是,通过培养出具有创造性地推动社会向真、善、美方向发展的人才,这些人才是推动人类文明发展的先锋队员;二是,通过科研、社会服务等活动推动人类文明向真、善、美发展。

许多科学家具有很优秀的艺术天赋,而许多艺术家表现出很强的科学认知能力。这说明科学和艺术之间有一个共同的需求,就是创新素质,表现在一个人身上就是很强的思维、好奇、质疑、理解、创造能力。

  为了教育学生获得追求“真”的能力,“求真能力教育”应该使学生获得:知识基础、逻辑思维能力、创新能力、批判性思维能力、综合能力以及表达沟通能力。

早期没有“科学家”这个名词,那些拥有科学思想,怀揣科学知识的先驱者各有各的职业。神父、医生、教授、商人,或是画家、雕塑家,没有人是职业科学家。“科学家”这个称呼,可能最早出现在剑桥大学三一学院,用来称呼法拉第之类的人物。这批人在大学工作,但不善于教学,热衷于科学研究。像法拉第发现电磁感应现象,麦克斯维建立电磁理论,引发了一个电气化新时代。这类人贡献很大,但不从事教学工作,于是这些专职从事科学研究的教授被称为“科学家”。

  当代经济已经从“以知识为核心的经济”转化成为了“以创新为核心的经济”。因此,我们的教育也需要从“以知识为核心的教育”转换成为“以创新为核心的教育”。随着时代的发展,对创新能力的培养应该成为教育中愈加重要的组成部分。

从历史上看,科学和艺术特质在一个人身上表现到极致的例子非常之多。从古希腊的“萌芽”科学家开始,好多人都展现出极高的艺术天赋,像“科学之父”泰勒斯、“数学大师”毕德哥拉斯、“物理先驱”阿基米德等都属于科学家、艺术家、哲学家的三位一体。又比如亚里士多德,几乎是百科全书式的科学家,但他本身更有名的是哲学家。俄国19世纪思想家车尔尼雪夫斯基就认为:“亚里士多德的《诗学》是第一篇最重要的美学论文,也是一切美学概念的根据。”同时,亚里士多德又把科学的观点和方法应用到文艺理论领域,最显著的是从生物学带来了有机整体的概念,从心理学带来了艺术的心理起源和心理影响的观点。

  回顾历史,以往大部分学校的教育主要关注于学生知识基础及逻辑思维能力的培养,而缺乏对学生创新能力、批判性思维能力、综合能力以及表达沟通能力的培养。因此,有必要对教育进行系统性的改革,以开展对学生六方面“求真能力”的系统性培养。

若将艺术家特有的美感、幻想、和谐等灵智以及直觉、想象、形象等思维方式,作为一种通用素养融入科学之中,那么对科学与艺术的进步必然会带来意想不到的启迪和推动。比如文艺复兴的“三杰”:米开朗基罗、达:芬奇和拉斐尔,都是天才的画家、雕塑家、建筑师、科学家,甚至是技术发明家。

  为了教育学生获得追求“善”的能力,“求善教育”应该使学生获得三种精神能力:使学生拥有为人类文明、为社会和他人服务的强烈愿望和热情;使学生拥有优秀的EQ,其包括情绪的成熟稳定性、在逆境中沉着冷静、百折不饶的精神能力;使学生在保持、发扬个性的情况下,具有很强的合作精神与能力。

特别是达:芬奇,堪称意大利文艺复兴时期最伟大的人物。他集画家、雕刻家、发明家、科学家、建筑师、音乐家于一身;他一生海量的笔记涵盖了天文学、解剖学、物理学、光学、数学等学科领域;他对人体血液循环系统的探索、对眼睛视网膜成像的探讨开辟了新的医学领域;甚至他对人工飞行、垂直升降、近代武器都有独特设想。他将艺术家眼光带入了科学范畴,成为集科学与艺术于一身的“超天才”人物。正如央视节目所述:达:芬奇的科学手稿如果及时发表的话,人类的科学事业至少能跨越200年!他的《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》等杰作,堪称人类文明史上登峰造极之经典。在艺术领域,他不仅擅长绘画、雕塑,还是一位出色的里拉琴演奏家。同时,他又是一位语言学家,谙熟拉丁文和希腊文。达:芬奇是艺术和科学集于一身的典型代表,开创了一个科学与艺术融合的新阶段。

  为了教育学生获得追求“美”的能力,“求美教育”应该对学生进行以下几方面的培养:使学生拥有欣赏、领悟艺术和美的能力;使学生拥有一定的创造“美”、开展艺术创造的能力。

同一物,既是科学精品又是艺术杰作

  以上是我对一个新的教育体系——一个以“真、善、美”为价值基础的教育体系——基本思想的一个宏观概述。这一理论的发展丰富仍需要大量的工作,其目标是成为一个依据于人类三大基本价值的一个系统性的教育理论。

从古至今,优秀的科研成果往往体现了艺术水平,精美的艺术作品往往是科技进步的结晶。中国古代商周时期的青铜器,实质上是科学技术跟艺术形式高度融合的产物。每一件青铜器都是当时高超艺术水平的展现,造型奇特、形象生动,堪称精品。迄今为止,考古发现的出土文物,几乎都是当时科学与艺术结合的精美之作。二里头出土的青铜酒具、三星堆出土的“天外来客”、河姆渡出土的单柄船桨、双王城出土的“煮海为盐”,都是精致的艺术杰作。但从本质上来讲,它们都是材料加工和艺术造型的有机结合。特别是青铜器的合金配方和冶炼锻造,完全依赖科学认识和技术进步。只有技术与艺术融合到一起,才能展现当时社会最美最妙的东西。正因为青铜器融合了当时社会的最高技术和最高艺术,才能世世代代留传下来。令国人骄傲了几千年的陶瓷制品也是技术和艺术高度融合的产物。精美的陶器首先是一件艺术品,达到了很高的艺术造诣;同时又是技术上精益求精的产品,显示了材料技术、烧制技术、上釉技术的高超水准。

  学者小传

另外,现在的创意产业、动漫产业可谓艺术和技术结合的顶尖之作。最初的漫画是手工绘制的二维图像,而在数字技术的冲击下,如今的动漫是直接在电脑软件中用鼠标或数位板绘制的,甚至能营造出3D、4D的多维效果,与当时的手绘作品已截然不同。那时偏重绘画艺术,今天则是将技术融合到了艺术之中。

  殷卫海,上海交大生物医学工程学院教授、学术带头人、副院长,是交大首批通过绿色通道全职加盟交大的高端人才之一。

由此可见,从古至今,唯有技术和艺术的巧妙融合,才能形成真正流传千古的精品之作。

  在2002-2008期间于美国加州大学旧金山分校医学院担任PI。在神经细胞死亡的研究领域中得到国内外同行的认可:作为第一作者或通讯作者在PNAS和Antioxidants & Redox Signaling等国际一流杂志发表论文,被引用超过1200次。担任神经细胞死亡研究的国际专著“Frontiers in Neurological Research”以及三本SCI杂志神经科疾病机制研究专辑的主编。受邀担任美国神经科学学会全国年会神经保护分会的主席和神经细胞死亡专题会议的特邀演讲人。曾以第一负责人的身份从NIH等机构获得了六项关于神经细胞死亡研究的科研基金,并担任美国心脏协会脑研究分部科研基金的常务评委。

同一事,既是科学创新过程又是艺术表现形式

  殷卫海回国后获得包括973项目、国家自然科学基金、浦江人才计划、上海市科委基础研究重点基金等多项国家级及省市级科研基金。研究团队在2012年的前五个月已经发表了7篇SCI杂志论文及1篇Springer脑卒中研究专著的章节。研究发现NAD+(细胞中的一个关键分子)可以通过抑制炎症、细胞自噬等机制有效防止脑缺血、脑外伤等疾病中的脑损伤,并可以减少肿瘤细胞的存活。哲学社科作品有“自然生命论”及“创新学”等,还用中英文创作多篇诗歌与杂文,拍摄了一系列“哲理性摄影”作品。

科学的灵感需要艺术启迪,艺术的提升则需要科技支撑。科学发现往往带来艺术进步,艺术升华往往又伴随着新的科技成果问世。正如李政道所言:科学和艺术的关系是同智慧和情感的二元性密切相联的。如果没有情感因素的促进,我们的智慧不能开创新的道路;而没有智慧的情感也无法达到完美的意境。

在显微技术出现之前,人们只能用肉眼观察世界。那时人们的视野集中在有限的区域自然环境。电子显微镜开拓了人们的微观视野,原来每天接触,却又一无所知的微观世界如此精美、如此微妙!人们认识到从蛹到蝶,形态特点天壤之别,但其基因组是一样的,可蛋白质组有差别。人们看到晶体结构就像活的细胞DNA一样,遵循着固定的晶格对称排列规律,由小到大不断生长。石英是斜方柱、钻石是八面体、食盐是正方体、雪花是六边形。认识的提高旋即带来了艺术的升华,人们马上创造出表现微观世界的艺术形式。圣诞节来临,世界各地表现雪花的艺术图片、雕塑,都不再是一片白色的面团,而是六次对称的层状六边形。过去表现繁星闪烁,只是白茫茫一片亮点,今天的天文望远镜使我们弄清了卫星的运转规律,看清了太阳系、银河系、甚至宇宙太空。这使表现太空的电影、动画、绘画、戏曲背景有了新的标准、注入了新的灵魂。

科学上许多重要发现和重大难题的突破,往往是在百思不得其解中突然受到形象思维启发而茅塞顿开。德国气象学家魏格纳躺在病床上百无聊赖,病房里能看到的只有墙上的世界地图,他每天对着地图无数遍地环视各大陆的轮廓。突然,他看到大西洋两侧惊人的“反对称”——西北非洲凸出来,加勒比海凹进去,几内亚湾往里缩,巴西东部往外突。如果把大西洋两岸拼合在一起,几乎可以无缝对接。原来大西洋最初并不存在!是大陆地壳沿着“反S型”大洋中脊,从中间裂开的。然后通过一系列古生物学、岩石学证据,创造了一个全新的大地构造理论——“大陆漂移”,最终导致了地学史上划时代的革命——板块构造理论的诞生。这一例证说明,形象思维可以导致逻辑思维。

苯是由六个碳原子和六个氢原子组成的,可是如何理解这一结构在当时是一个难题。凯库勒睡梦中恍惚看到一条蛇,扭动着长长的身体,最终咬住了自己的尾巴,变成了一个环。他恍然大悟,马上想到从“环”上入手,结果苯的结构一下子被突破,出现了“苯环”这个重要概念。这一发现使人类对有机化学结构的认识向前推进了一大步。而实际上,凯库勒之所以梦见环状的蛇,是日有所思的结果,是形象思维的结晶。这就是艺术形态促成了科学发现。

门捷列夫被称为近代化学之父,在拉瓦锡的研究基础上,他已经掌握了60多种元素。但这些元素结构有没有规律可循?元素之间有什么内部联系?门捷列夫不断探索着这些问题,却苦于没有办法。有一天迷迷糊糊中,脑子里面突然显示出一个漂亮的表格,看着很精美而且闪闪发光。他灵机一动,也许这些元素可以用表格有规律地排列出来。就这样,经过不断努力,门捷列夫终于发现了元素周期律。这张元素周期表实际上也是一种直观的艺术形式。

曾有人问爱因斯坦:“死亡意味着什么?”爱因斯坦答:“死亡就是再也听不到莫扎特的音乐了!”可见,科学巨匠的精神世界多么需要艺术滋养。

科技进步需要艺术表现。如果科学技术仅仅是几个科学家手中的游戏玩偶,满口深奥的科学道理,通篇苦涩的专业术语,很难变成生产力。爱因斯坦的狭义相对论,其学问之深奥,大概当时世界上只有几个人能看懂;法拉第的电磁感应现象,浅显易懂、司空见惯,却迅速带来了全人类的电气化时代。因此,科学技术只有为人民大众所掌握,才能变成改变社会、改变世界的物质力量。而深入浅出的语言表述,通俗易懂的名词概念,引人入胜的艺术形式,才能为广大人民群众所理解、所接受,才能提高广大人民群众的科学素质,才能从根本上提高生产力的发展水平。

艺术提升离不开科技支撑,今天舞台上集声光电色、自动化、程序化于一体的多媒体背景与过去人工画板的舞台风格已有天壤之别。表演中三维模式的风雨交加、雷鸣电闪,几乎可以乱真。一会儿大雪纷飞,令人不寒而栗;一会儿艳阳高照,使人汗流浃背;一会儿惊涛骇浪,令人毛骨悚然;一会儿微波荡漾,使人心旷神怡。这一切都是科学技术的杰作。

科学与艺术始终结伴同行,并驾齐驱。二者相互依存、相互促进、相互转化。科学求真,艺术求美,但是真和美之间的联系是什么?是大自然!科学和艺术之间的纽带是什么?是认识自然的创新思维!

求真是在自然现象中调查、探索,发现自然规律,去揭开大自然的神秘面纱。这就是科学探索的真谛。

求美是在观察自然中升华,真美在自然,大美在自然。在自然中发现美、攫取美,这就是艺术的灵魂。

试想夜深人静,万籁俱寂,迎着中天明月,漫步在湿润海边,听海浪拍打沙滩,哗啦哗啦的舒缓节奏,令人物我两忘,思绪万千。这是真美,可能比任何音乐都美。人类活动产生的美丽只不过是模仿自然的侧影。

实际上真和美在深层次上是一致的,从根上是一母双胎的两个方面。也就是说科学探求自然,艺术表现社会,反映的都是自然界的真和美。所以科学与艺术在改变人类文明进程中必然会并驾齐驱。

当今世纪,科学技术突飞猛进,知识经济初露端倪。新理论、新发现铺天盖地;新技术、新工艺层出不穷。可以说,科学技术正在以巨大的历史力量,以人们难以想象的速度改变着人类文明进程。关于当前科学技术,发展速度之快,涵盖内容之多,超出了人们的接受能力。短短几十年时间,人类实现了上天、入地、下海、登极,中国人做到了“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”。眼下我们正进一步走向深空、深海、深地、深蓝。如果用几句话简单地概括当前科技进展的话,可以说:科学探索挑战极限领域;物质研究进军粒子世界;生命科学达到分子水平;材料技术跨入智能阶段;信息网络创造数字社会;能源开发迈进“后油”时代。

伴随着“数字化”社会的时代脚步,艺术进步日新月异。以网络为核心的“新媒体”大大拓展了艺术发展空间,以动漫为中心的信息技术创造了一个新的艺术世界。可以说,自动化、智能化不仅创造了新的艺术形式,而且是给艺术带来了新的生命。艺术的发展已大踏步迈入了“技术的春天”。

走创新之路,求卓越之本

人类发展永无止境,解放思想永无止境。人类文明进程中,因探索方式不同,路径不同,产生了不同的科学领域与艺术形式。科学和艺术在各自发展的道路上又形成了自身的独立性,但科学和艺术在本质上是高度一致的,拥有一个共同的灵魂,就是“创新”。

科学探索讲究创新,一千个亚军顶不了一个冠军,因为冠军是原始性创新,亚军只是跟踪模仿。2013年诺贝尔物理学奖授予了彼得:希格斯,几十年前他关于玻色子的论述只是猜想,而发现之路则由后来的科学家呕心沥血去实现。寻找希格斯玻色子的工作早在上世纪90年代的LEP对撞机上就开始了,后来是美国费米实验室的Tevatron对撞机,最后真正获得成功的是欧洲的LHC对撞机。但是,原创性思想属于希格斯,所以获奖者非他莫属。

艺术的本质也是创新。艺术以美的形式来表达人们的情感体验,艺术品既有艺术家对客观世界的认识和反映,也有艺术家本人的情感、理想和价值观等主体性因素。人类艺术的历史,是美的创造者们不断探索不断创新的历史。即便是同一个艺术家,随着时代变更、地域变化,创作也会出现不同的风格。例如毕加索的艺术创作有蓝色时期,也有玫瑰色时期。徐悲鸿、吴冠中等大师从西方学习归国后,走上了中西合璧的创作道路,这都说明艺术的生命力在于不断创新。

既然创新是科学的灵魂,也是艺术的灵魂。如何通过“创新驱动”,来引领科学发展、引领艺术进步,就成为未来科学和艺术发展的共同主题。

借电脑之虚,成人脑之实

人是万物之灵,大脑支配人的一切生命活动。科学家、艺术家都是脑力劳动者,逻辑思维、形象思维都是大脑的生物活动。但大脑的结构非常复杂,正如奥巴马所说:“我们能够确定以光年计的遥远星系,研究小于一个原子的颗粒,但我们仍然没有解开介于我们两耳之间的三磅重的物质的秘密。”大脑结构中细微处的复杂程度超出人们的想象。人的生命体、大脑和思维过程是不可分割的统一体。人脑的情感功能、联想功能、创新功能都是计算机不具备的。各种智能模型迄今还不能圆满地对大脑思维活动进行模拟,人们还不了解信息在大脑中的存在形式和编码方法,特别是对概念、意识、情感和创造性思维过程的研究还根本无从着手。但是“脑科学时代”已经到来,大脑结构及运行规律的解析、大脑思维的解读和数字化、思维量子存在的物质基础及模拟人类的思维规律,已经成为生命科学、信息科学和量子物理学研究的热点。脑科学研究的进展必然会带来科学与艺术的巨大飞跃。

基于电脑、网络的信息技术已大大改变了人类的文明进程。智能机器人已逐渐代替人类劳动。人类文明继农业革命、工业革命之后迎来了新的“智业革命”,以深度网络化、智能化为特色的第四次工业革命已经在敲门。智慧地球、智慧城市、智慧生活等应用技术不断拓展,信息网络无处不在、无时不在。量子计算机、第五代移动通信技术有望成为未来数字化地球、数字化社会、数字化生存的“大脑”和“神经”。

可以预测,在理解大脑的结构、功能和工作原理后,人脑和电脑之间很有可能实现双向、无创性对接,实现人类智力传到计算机上,计算机成为人类智力的直接扩展,不但会成百上千倍地增强人脑的功能,同时电脑与人脑可能会实现一定意义上的真正融合。

脑认知和人工智能密切相关又同步发展。智能化正在渗透到生活的各个方面。在可预见的未来,人工智能将全面超越人类,自然人与机器人的分界线将越来越模糊。智能机器人是集计算技术、控制论、信息学和传感技术、人工智能、仿生技术为一体的技术集群。未来机器人技术正朝着自然科学类、仿真动物类、虚拟技术类、人体科学类等机电一体化多元方向发展。

站在新一轮科技革命的门槛上,可以预见科学与艺术将更迅猛地改变人们的生活、工作和思维方式。智能化、自动化、信息化技术不仅为科学与艺术的发展提供了新的技术支撑,增添了新的智能工具;而且为科学和艺术的发展开辟了新的途径,拓展了新的空间,建立了新的平台,创造了新的速度。

探两极之巅,达融合之峰

法国文学大师福楼拜说:“越往前走,艺术越科学化,科学也越艺术化。两者在山麓分手,回头又在顶峰汇聚。”李政道先生曾说:“艺术和科学的共同基础是人类的创造力,它们追求的目标都是真理的普遍性。”

求真求美,止于至善,是科学和艺术的真谛,也是科学和艺术的高峰。科学技术创新、进步、发展的最终目的是惠及人民群众,增进人民福祉。文化艺术源于生活、高于生活,最终服务人民大众。所以说科技进步与艺术提升的目的是共同的。纵观人类伟大的文化成就,几乎都是科学与艺术的共同结晶。人类历史上伟大的科学家或艺术家,无不是人格高尚的楷模,他们的研究成果也是真善美的完美结合。爱因斯坦说过,如果一个方程看上去不美的话,那理论一定有问题。在《要使科学造福于人类,而不成为祸害》这一著名演讲中,他又说道:“关心人的本身,应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标;关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题,用以保证我们科学思想的成果会造福于人类,而不致成为祸害。”

真与美是人性的两个方面,人最终追求的不是技术地活着,而是艺术地活着。没有艺术的生活是违背人性的,生活的真谛是田园风光而不是高楼大厦。因此,科学和艺术的未来是求真求美,最终归为求善。

(作者系青岛国家海洋科学研究中心主任)

《中国科学报》 (2015-11-06 第10版 专题)

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