科学创造中的艺术思维

郭村荣

创新是科学和艺术的共同灵魂。在科学研究过程中潜藏着奇妙的艺术因素。科学家若具有一定的艺术素养，并能动用自身的“艺术细胞”，充分调动形象、想像、直觉等思维方式，并有意识地利用艺术美感、幻想、和谐等特有的灵智，其科研成果将会具有更多的创造性。

科学也需想象力

爱因斯坦一直认为，科学与艺术是相通的，是相互补充的，两者均以丰富的想像为心理背景，共同追求和谐之美。倘若没有诗人般的想象力，爱因斯坦又怎能以惊人的洞察力阐明深奥的相对论原理呢?实际上他自己就一再强调：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”艺术的想象力往往会激发科学所必须的想象力。

爱因斯坦几乎每天都要拉他心爱的小提琴，特别在他紧张思索光量子假说和广义相对论的日子里，当他在科研中遇到困难，他就会放下手中的笔，拿起琴弦，顿时，那优美、和谐、悦耳并充满了想象力的旋律，不仅有助于他对物理学奥妙的深思，并能引导他在数学王国里做自由、创造性的遐想，对其科学思路和创造性思想的闪光，音乐往往能起不可替代的催化作用。正是在古典音乐的神奇氛围中，人类精神最美丽的花朵——理论物理学思维，在春之阳光雨露中绽放。

形象思维与科学研究

世界上第一架飞机的发明者是美国的莱特兄弟。他们自幼幻想要像飞鸟那样翩翩起飞，他们仔细观察鸟类在飞行时如何利用双翅和尾部控制平衡，在想像中和实践中改进机翼的形状、角度和翼尖卷曲的程度，增加方向舵……第一架飞机正是通过形象思维创造出来的。卢瑟福根据粒子散射实验，想像原子内部构造像一个微观的太阳系，原子核像太阳雄踞中心，诸电子像行星在各自轨道上绕其运行。而卢氏这一思维过程正体现了形象思维的基本特征。

实际上，当人们思考一个静态概念时(三角形内角之和等于 180度)，总是把它变为动态概念(把三角形内两条边设想成为两个长度不定的指针，使它们绕半圆转动，其中一个角度的增加导致其他角度的减少，最后使两条边与底边重合)。在这个过程中，形象思维是抽象思维的活动模型，抽象思维是形象思维的某种典型状态和最后结果。两者的关系是动态与静态、整体与局部的对立统一。在人的高级思维活动中，形象因素之所以不丧失其作用，是因为概念和命题只有同感性经验相联系才能获得意义和内容。形象思维的最大优势，是它能把全部认识因素组成一幅画面，为思维提供出二、三维度的形状，比一维性语言要优越得多，这意味着能为人提供在抽象思维中意识不到的新东西。

科幻小说对科学家的启示

巴尔扎克在其小说中最早提出“激素”这一名词，小说家史特林堡在《科尔船长》中竟然提出直接从空气中制取氮气的可能性。特别是法国作家凡尔纳，在一个多世纪以前，就津津乐道地向人们描述了实际上当时并不存在的潜水艇、飞机、电动汽车、宇宙火箭、彩色摄影、有声电影和电视等。谁又能说得清这些文学创作给科学家以多少启发和灵智呢。早在一个多世纪前，俄国作家陀思妥耶夫斯基在其长篇小说《卡拉玛佐夫兄弟》中，就已写到伊万·卡拉玛佐夫同精通魔法的小鬼在谈话时，就谈到了“卫星”。小鬼说，如果把一柄斧头抛上天空，抛得很远，很远，它就会“像一颗卫星那样绕着地球飞行”。 在真正的卫星出现的一百多年前，作家竟写出这样神奇的“卫星”，能说它对百余年之后的卫星发明者没有启发作用吗?

艺术可以用不合逻辑的充满浪漫主义的精神和方法，去讲述一切新的、充满了凝固的被禁忌的思想和问题，这恰恰为“善于进行严密逻辑思维的”的科学家提供了利用艺术开发其科学灵智和创造机制的便利条件。同时从另一方面来说，艺术家的生活和创作天地的无比广阔性，也无疑能给予科学家以积极的感染和影响。

艺术美感与科学创造

哥白尼是创立“日心说”的伟大天文学家，在其1543年公布的《天体运行论》中第一句话就是：“在哺育人的天赋才智的多种多样的科学和艺术中，我们认为首先应该用全部精力来研究那些与最美的事物有关的东西”，他之所以用“日心说”代替托勒密的“地心说”，就是深信自己的体系是最完美的。

美感实质上是一种深刻的思想，它常常能从整体上一下子把握事物的本质。美感在科学创造中之所以能起这么大的作用，是因为美与真之间存在着统一性，肯定真的东西和肯定美的东西是一致的。尤其在检验创造成果时，对美的考虑的重要性有时可能是决定性的。物理学家韦尔甚至说： “我的工作总是力图把真和美统一起来，但当我必须在两者中挑选一个时，我总是选择美。”

在科学发明创造中，美感与创造性活动是密切相关的，创造发明中的先进性，也包含着合理性和完美性，而新颖性中又体现与时代审美观点的统一协调。

直觉思维与科技创新

直觉是艺术思维的主要特征，但直觉作为科学创造过程中的一种重要思维方式，早已为人们所注意。法国物理学家德布罗伊写到：“只有当科学家表现出所谓想像和直觉的能力，也就是摆脱严格推理的桎梏的能力，从而取得冒险的突进时，它才会达到辉煌的成就。”

直觉思维过程首先是依据一定的相似性检索大脑中存贮的“模块”，然后嵌入所研究的问题中。如北京航空航天大学发明沙丘驻涡火焰稳定器(获国家一等发明奖)的高歌，在谈到他的发明过程时，就肯定了直觉思维所起的重要作用。在这以前，他曾在沙漠中见到一种沙丘，它特有的形状使得不管风怎么吹都不会变形。这给他留下了深刻的印象。高歌说：“我发明沙丘驻涡火焰稳定器的过程，首先是受到沙丘的启示。”从而想到“若把火焰稳定器做成像沙丘的形状，是否能达到稳定火焰的目的呢?”这一探索性结论，事实证明了这一想法是正确的。

许多事实表明，在科学家的整个科学世界和全部科学创造过程中，艺术都在起着不可替代的巨大启迪和泽惠的作用。艺术就像一股清澈的汩汩流淌的泉水那样，昼夜不舍、永不停息地浇灌着科学园地，使之永远绿草如茵、繁花吐艳、果实累累，并永远充满着生命的激情与创造的活力。