公众喜爱的科普图书 书评连载（五）
　　
　　主办：中国科协科普部
　　
　　《物理学之美》
　　
　　杨建邺
　　
　　北京大学出版社
　　
　　[作者简介]
　　
　　杨建邺，华中科技大学物理系教授


　　
　　[桥段]
　　
　　● 开普勒当时最感兴趣的问题是：为什么行星有6颗？(当时只发现了水星、金星、地球、火星、木星和土星6颗行星，其他行星是在他死后才发现的。)它们的轨道半径为什么恰好是8:15:20:30:115:195这样一个比例？ 这似乎纯粹是一个数字游戏，可是你可别小看它。从古到今，这种游戏总是给人巨大的美感和启迪，吸引着许多爱思考的人。
　　
　　● 开普勒开始试着用平面几何图形的组合来猜测行星轨道的谜，但失败了。在1595年7月的一天，他突然来了灵感：“啊呀，我多傻啊！行星在空间运动，我怎么在平面上画图呢？应该用立体图形。”思路一打开，很快就有了可喜的突破。

　　许多卓有成就的科学家和艺术家都相信儿童的想象力和创造力往往超出成人的预知。牛顿说过：“我不知道世人怎么看我，但我却总觉得自己是在海边玩耍的一个孩子，时不时捡起一枚比别人的更光滑的卵石，或者更美丽的贝壳，并为此感到欢快愉悦。”霍金在回答“科学如何受大众欢迎”时说：“必须引发人们的好奇心与惊异感，就如同我们还是孩子一样。”
　　
　　科学与艺术其实是相通的，如同海森伯所言：“在精密科学中，丝毫不亚于艺术，美是启发和明晰的重要源泉。”爱因斯坦也说过：“在技艺达到一个出神入化的地步后，科学和艺术就可以很好地在美学、形象和形式方面结合在一起。伟大的科学家也常常是伟大的艺术家。”
　　
　　但遗憾的是当今中国大部分科学与艺术教育仍是单行线，缺少从情感、直觉、审美的角度来认识科学，激发青少年的科学热情，这套北大出版社出版的“科学素养文库·科学之美丛书”之《物理学之美》中，我们可以看到不一样的科学，这套丛书把物理和艺术完美地结合在一起。不同思维方式的结合，对于科学研究有极其重要的意义，科学的真正主题是世界之美，而审美判断是可以建立在共同的基础上的。正是这些艺术方面的品格，决定了他们在科学研究中独特的鉴赏力。
　　
　　回溯浩瀚的物理学思想史，许多具有典型意义理论发现的过程，都涉及物理学大师如何在他们的研究中感受到模糊的美感，又如何克服重重困难，建立起审美判断，指导他们的研究，最后获得成功。但也不能无限夸大每一个审美判断的功能，事实上每一个物理学大师在利用自己的审美建立理论的时候，都无一例外地尝到过失败的痛苦。审美判断本身有一定的主观成分，它的建立与物理学大师的人生经历、性格特质等都有很大的关系。比如，当牛顿的美学标准与实验结果发生矛盾时，他会沮丧、失望，并陷入迷茫之中。
　　
　　20世纪以前，物理学家常常是根据实验或者现象，找到一个方程，再不断地经由实验证明这个方程的正确与否。现代物理学则有很大的不同，物理学家常常先扩大理论结构，并从中得到一个方程，再用实验证明这个方程是正确的。整个过程需要更多的数学知识和审美直觉，这种方法应该是指导科学研究的重要原则。1956年，狄拉克在莫斯科大学访问时题词：“物理学定律必须具有数学美”。1974年他在哈佛大学演讲时又说：“学物理的人用不着对物理方程的意义操心，只要关心物理方程的美就够了。”
　　
　　可见，从情感、直觉、审美的角度来认识科学，对激发青少年的科学热情具有独特而重要的意义。“科学素养文库·科学之美丛书”作为我国第一套以传播科学情趣、培养科学鉴赏能力、培育科学志向为使命的全彩图文科学普及读物，其目标就是引导青少年认识到科学之美，得到智慧的启迪，继而投身科学事业。对于实现这一目标我现在有理由很有信心。