楊振寧演講：美在科學與藝術中的異同

作為一位物理學家，楊振寧先生對藝術的理解絲毫不遜色于我們大多數從業者。他喜歡中國藝術、中國文化。今天這篇文章來自楊先生93歲時一場講座，語言干凈利落，簡潔優美，令人嘆服。

文字來源：2015年楊振寧在中國美術館的講座

我非常高興今天在中國美術館里跟大家談談“美在科學與藝術中的異同”。

先討論一下科學中的美。大家都知道，藝術與美有密切的關系。但也許有很多人覺得，科學跟美沒有什么關系。所以我現在就用幾分鐘的時間先給大家闡釋一下科學里為什么有美。

我是研究物理學的。物理學的發展要經過四個階段。第一個階段是實驗，或者說是與實驗有關系的一類活動；第二個階段從實驗結果抽煉出來一些理論，叫作唯象理論；唯象理論成熟了以后，如果把其中的精華抽取出來，就成了理論架構——這是第三階段；最后一個階段，理論架構要跟數學發生關系。上述四個不同的步驟里都有美，美的性質不完全相同。

我以虹和霓的現象為例，講講實驗。有人在很小的時候就看見過虹和霓，覺得漂亮極了，美極了。為什么會覺得美呢？因為覺得它們都呈圓弧狀而且有很特別的規律：虹是42度的圓弧，紅色在外邊，紫色在里邊；霓是大一點的弧，是50度的弧，其色彩排列順序與虹相反，紅色在里頭，紫色在外面。虹和霓具備這個規律，所以即使是小孩子也會覺得它們非常非常漂亮。這是一種在實驗的經驗里的美的標準的例子。

實驗階段結束后，就到了唯象理論階段。虹和霓到底是怎么一回事？了解多了以后我們就會發現，原來虹和霓是太陽光在小水珠里折射而產生的光學現象。在虹的小水珠里是一次內反射，在霓里是兩次內反射。這樣，我們就可以計算。計算的結果驗證了這樣的事實：一次或者兩次反射以后，就會出來42度或者50度的弧。一個人了解到這點以后，他對于這個很美的現象的理解又深入了一層。

趙孟頫

再進一步就到了理論架構階段，這個到19世紀才完成。19世紀中葉，一個名叫麥克斯韋的英國人寫下來了一組方程式，用這組方程式就可以徹底地解決折射現象的問題。在前面的唯象理論階段，人們是不了解折射現象的，而麥克斯韋方程式可以告訴你為什么有折射現象。這就更進一步了，也等于更上一層樓。上一層的美跟底下一層的美當然有所不同。

再上一層是數學。麥克斯韋方程式是在19世紀中葉推導出來的，一個世紀以后，到了20世紀70年代，物理學家才了解原來這個麥克斯韋方程式的結構有極美的純數學的根源，叫作纖維叢。纖維叢是一個數學觀念，這個數學觀念在發展的時候，與物理學沒有關系，與實際現象沒有關系。可是到了20世紀70年代的時候，人們忽然發現原來麥克斯韋方程式的結構就是纖維叢。這到達了一個更高的境界，使得我們知道原來世界上非常復雜、非常美麗的現象最后的根源是一組方程式，就是麥克斯韋方程式。

唐寅

事實上，如果今天你問問物理學家對于宇宙結構的了解，他們會告訴你，最后的最后就是一組方程式，包括牛頓的運動方程式、剛才講到的麥克斯韋方程式，以及愛因斯坦的狹義和廣義相對論方程式、狄拉克方程式和海森伯方程式。這七八個方程式就“住在”了我們所看見的一切一切里，它們非常復雜，有的很美妙，有的則不是那么美妙，還有的很不容易被人理解。但宇宙結構都受這些方程式的主宰。

麥克斯韋方程式，看起來很簡單，可是等到你懂了它的威力之后，會心生敬畏。為什么說這些方程式有威力呢？因為無論是星云那么大的空間還是基本粒子內部那么小的空間，無論漫長的時間還是短短的一瞬，都受著這幾個方程式控制。這是一種大美。我們也可以說這些方程式是造物者的詩篇。為什么？因為詩就是語言的精華。造物者用最濃縮的語言，掌握了世界萬物包括人的結構、人的情感，世界上的一切都在“詩人”——造物者寫下來的東西里濃縮起來了！其實這也是物理學家最后想達到的境界。

清·八大山人

這些方程式的內涵往往隨著物理學的發展而產生當初完全沒有想到的新意義。我以詩歌對于讀者的感受為例，闡述這一點。你少年時誦讀一首詩，當時就會對那首詩歌的內涵、意境等有所了解。但當你進一步成熟之后，以及你步入晚年之后，又會發現這首詩的含義遠遠比你小時候所領悟的要多得多。同樣的道理，這些方程式在不同時期被人們運用的時候，也會產生不同的新意義。

詩人對于科學的美曾經有過一些描述。英國大詩人W.Blake寫過一首有名的詩，譯成中文是：

一粒砂里有一個世界，

一朵花里有一個天堂。

把無窮無盡握于手掌，

永恒寧非是剎那時光。

陸機的《文賦》有這樣一句話“觀古今于須臾，撫四海于一瞬”，表達的意思類似。

上面兩個例子，都是詩人用詩性的語言闡述對于宇宙結構的了解，傳達出一種大美。牛頓故去以后，英國大詩人A.Pope這樣表述牛頓，譯成中文是“自然與自然規律為黑暗隱蔽！上帝說，讓牛頓來！一切遂臻光明。”

人類從遠古以來就知道有日月星辰的運動，這些運動有很好的規則，可是在這些規則里又有一些不規則的變化，很奇怪。我想，這些現象是幾千年、幾萬年以來人類要想了解又難以了解的。最后牛頓來了。牛頓的方程式對于日月循環，對于行星的運轉甚至對于星云等一切天體運動的現象都有了非常準確的描述。我想，這是人類歷史上非常重要也非常美的一個新的發展。

楊振寧辦公室 莫言手書 ?高遠

前面列舉的詩句所描述的，是物理學的美，它們給了我們特別的感受。詩人對于美的描寫很到位，可是僅有這些還不夠，因為詩句里缺少莊嚴感、神圣感，以及初窺宇宙奧秘的畏懼感。這種莊嚴感、神圣感，也是哥特式教堂的建筑師們所要歌頌的東西，即崇高美、靈魂美、宗教美、最終極的美。這個最終極的美是客觀的。

我們知道，早在人類尚未出現的時候，麥克斯韋方程式以及剛才所講的那些方程式就已經支配著宇宙間的一切了，所以這些最終極的美與人類沒有關系。我想，莊子所講的“天地有大美而不言”也包含類似的意思。

接下來，我們討論藝術中的美。

?小犀牛形青銅器，現存美國舊金山博物館

物理學的發展歷經了幾個明確的階段，而藝術不然。事實上人類對藝術的了解遠遠早于對科學的了解。比如說在三千多年以前，商朝的金屬鑄造師們就已經具備了非常好的藝術感。這是商朝的一個小犀牛形青銅器，現保存在美國舊金山博物館里，是鎮館之寶。據說它是由巴黎的一個大古董販子C.T.Loo于20世紀40年代賣到美國的，當時只賣了五萬美金，今天當然是無價之寶。

?青銅觚，現存美國華盛頓的Freer博物館

這是商朝的另外一個青銅器，叫做觚，現保存在于美國華盛頓的Freer博物館里。Freer是一個有錢人，他在20世紀初到北京買了很多銅器，這個觚是其中的一個。Freer博物館是美國所有博物館中收藏中國古文物最豐富的一個。

青銅器的制造師們或許不懂甲骨文，更不懂藝術理論，可是他們對美的感受已經達到了極高的境界。這個“小犀牛”和這個銅觚都很美，可是有不同的美法，讓我們分析一下。

“小犀牛”是童稚型的，銅觚是思考型的；“小犀牛”體現出直覺的美，銅觚是抽象的美；“小犀牛”的美是“形似”的美，銅觚是“神似”的美。它們顯示，藝術中的美離不開人類，這與科學中的終極的美不同。

我剛才講了，科學里的終極的美是客觀的，沒有人類的時候就已經有這些美了。可是沒有人類就沒有藝術，也就沒有藝術中的美。換句話說，科學中的美是“無我”的美，藝術中的美是“有我”的美。

大家知道，這個“無我”和“有我”的概念是王國維在《人間詞話》里提出的，很有名。王國維拿它來描述詩詞的意境，我想也可以拿來分辨科學中的美和藝術中的美的基本不同點。

藝術創作的本質是什么？唐朝的畫家張璪說是“外師造化，中得心源”。這句話概括地描述了藝術真正的精髓，道出了人類怎樣感受到美并開展藝術創作。這個犀牛形青銅器的塑造者“外師造化”，它的美來源于鑄造者所看到的一個真正的犀牛，所以這是寫實的美。而銅觚是一種“中得心源”的美，它之所以漂亮，是因為有曲線輪廓，用幾何學的術語來講叫“雙曲線”。商朝的人當然不知道什么是“雙曲線”，可是直覺告訴他這是抽象的美。這就是所謂的“中得心源”，是從心里了解到了自然界的美，因此這個銅觚的美也是一種“寫意”的美。

西方的藝術在很長一段時期里向寫實方向發展，而東方的藝術則主要向寫意方向發展。為什么會有這兩種不同的發展方向呢？這值得深思，我覺得這方面的研究還不夠。西方在19世紀才充分認識到寫意美的重要意義，從而發展出來了印象派。所以印象派之所以出現，簡單講起來就是因為西方人了解到在寫實的美以外還有寫意的美，就盡量向這個方向發展，于是就發展出來印象派以及19世紀后來的種種新流派，審美觀也因此更多元化。

西方寫實與東方寫意

到了20世紀初，畢加索和勃拉克把多元審美觀進一步具體化了，創建了立體派。立體派的出現是藝術界的大革命。有人說他們是受了愛因斯坦在1905年提出的相對論的影響，這個觀點很有意思，不過據我所知現在還沒有成定論。

畢加索的這張畫是在他所謂的“藍色時代”即立體派出現之前繪制的，而下面的一張畫的創作時間在立體派出現之后。其中的不同點顯示出畢加索意識到藝術美的新方向。

畢加索《生活》 (1903)

畢加索《三個音樂家》 (1921)

畢加索等人的探索，帶來了20世紀眾多的新嘗試。畢加索是一個天才，他既有眼光和魄力，又有技巧，他關于創新的嘗試非常之多。可是，他的創新中也有怪異的東西，不堪入眼，扭曲了美的含義。

科學追求的是認識世界、理解造化，并從認識中窺見大美。我認為，藝術若是完全朝著背離造化的方向發展，就會與美漸行漸遠。

楊振寧答聽眾問（節選）

提問：在講座的最后，您強調“如果藝術背離自然造化的話，就會與美漸行漸遠”。您這里說的“造化”是不是與上帝的“造物”有關?您如何認識科學和上帝之間的關系？

楊振寧：簡單地說，中國的傳統里面沒有上帝的觀念，可是中國傳統有一個造化的概念。所以，中國的造化就是西方的上帝。

提問：在現在這個信息爆炸的時代，家長培養孩子的時候怎么兼顧科學和藝術？

楊振寧：科學要發展，藝術也要發展。中國美術館邀請不同學科的人士講美，我覺得非常好，因為這深化了國民、市民對于美術的含義以及它跟人類別的活動之間的關系的理解。1945年底，我從昆明出發，歷時一個多月，輾轉多地，最后到了紐約。我們同船的二十幾個公費留學生住在同一個旅館，以后的一個禮拜，天天去看博物館。先前我們沒有見過那么大的博物館，比如說大都會博物館、MOMA近代藝術博物館，以及歷史博物館。我記得我到歷史博物館里看見櫥窗里陳列著老虎的標本，非常漂亮。

幸運的是，中國經濟目前發展到了一個較好的階段，所以我相信以后中國各個城市一定會有很多更好、更能夠對大眾發生作用的博物館出現。

提問：70年代我就聽過您在中央電視臺的演講。當時您還賦詩一首，其中有“云水風雷變幻急，物競天存爭朝夕”的句子。請您對今天所有在座的朋友們也送一句格言。謝謝！

楊振寧：根據我自己的經驗，我孩子的發展經驗，以及我所認識的很多同輩人及其孩子的發展經驗，我覺得一個小孩可以有不同的發展方向，而且不同的發展方向在不同的小孩身上是可能完全不一樣的。

對一個小孩，不管是父母也好，老師也好，要鼓勵孩子，發現自己的興趣，培養自己的興趣，發展自己的興趣。我一些朋友的孩子，非常聰明，什么都好，但恰恰要非常注意，因為這種小孩未必找到自己的興趣，最后可能不成功。

講到這里，我可以再舉一個我自己的例子。我升入中學以后，算學就很好。我父親是大學算學教授，所以最容易發生的事情就是他趕忙教我數學。現在回想起來，假如我父親在我初中一二年級的時候就教我微積分、高等分析，我會學得很好，他一定會很高興。可是我父親很明智，他不做這個事情。他的想法是，我（楊振寧）已經發展得很快，不用著急，我將來自己會發展的。我父親要做的，是彌補我的不足。所以我念完初一之后的那個夏天，我父親就在清華大學找了一個歷史系的高材生教我學《孟子》。那位先生名叫丁則良，他很會講，后來是很成功的歷史學家。他一方面教我讀了《孟子》，知道了孟子與儒家的思想；另一方面《孟子》里有很多故事，丁老師給我講了很多我在課堂里聽不到的故事。一個暑假過去了，我沒念完《孟子》，于是第二學年后又念了半個暑假。兩個暑假以后，我可以把《孟子》從頭到尾背下來。這段經歷對我的人生有決定性的影響，遠比我早早地去學一些高等分析、微積分更有用。

然而不幸的是，目前多半聰明小孩的父母都沒有我父親當年看得遠。這類父母都有一個傾向，就是盡早把孩子送到學校，提前學一些高深的課程。前些年香港許多報紙報道說有一個15歲的小孩被浸會大學接受成研究生了，宣傳得非常厲害。后來我問了浸會大學的人，他們說確實接受過這么一個孩子，孩子每天由父親陪著來上課。而現在幾年過去了，已經沒有人提這個小孩了。

我剛才講的兩個故事，值得家長和老師思考。