摘 要：在科学活动中，科学审美具有巨大的心理功能、文化功能、认识论和方法论功能。科学审美是科学家从事科学探索的强大动机和动力，科学审美赋予科学以某种文化品位和价值、人性因素和人情味，科学审美是科学发明或科学发现的突破口，科学审美是科学理论评价或科学理论辩护的试金石。
关键词：审美 科学审美 科学审美的功能

Abstract: Appreciation of the beautiful has the mental function, the culture function, the epistemological and methodological function in scientific activities. Appreciation of the beautiful in science is a strong motive and power that scientist engages in scientific investigations. It gives science certain cultural grade and value, human nature and feelings. It is the breach of scientific inventions and discovers. It is the touchstone of evaluation and justification of scientific theories.
Key Words: appreciation of the beautiful, appreciation of the beautiful in science, functions of appreciation of the beautiful in science.

对科学来说，科学审美具有比人们预想的还要大的功能。从外部讲，科学审美是科学家从事科学探索的强大动机和动力，也是联结科学文化和人文文化的纽带或沟通二者的桥梁。从内部（科学理论本身）讲，科学审美是推动科学进展的必不可少的力量——科学发明的突破口和科学理论评价的试金石。
在近代科学的开端，哥白尼就把科学家对自然和科学的审美作为研究的激励：“在人类智慧所哺育的名目繁多的文化和技艺的领域中，我认为必须用最强烈的感情和极度的热忱来促进对最美好的、最值得了解的事物的研究。……难道还有什么东西比起当然包括一切美好事物的苍穹更加美丽吗？”在他看来，“天文学毫无疑义地是一切学术的顶峰和最值得让一个自由人去从事的研究。” 彭加勒对美更是情之所钟，他开门见山地申明：

科学家研究自然，并非因为它有用处；他研究它，是因为他喜欢它，他之所以喜欢它，是因为它是美的。如果自然不美，它就不值得了解；如果自然不值得了解，生命也就不值得活着。

他继而写道：“正因为简单是美的，正因为宏伟是美的，所以我们宁可寻求简单的事实，宏伟的事实；我们时而乐于追寻星球的宏伟路线；我们时而乐于用显微镜观察极其微小的东西，这也是一种宏伟；我们乐于在地质时代寻找过去的遗迹，它之所以吸引人，是因为它年代久远。”在彭加勒看来，科学美像自然美一样，也是科学家追求科学的缘由：“只有当科学向我们揭示出这种和谐时，科学才是美的，从而才值得去培育。” 他以数学为例对此做了说明：数学有三个目的，除了作为研究自然的工具和哲学的目的之外，它还有美学的目的。这就是，“数学行家能从中获得类似于绘画和音乐所给予的乐趣。他们赞美数和形的微妙的和谐；当新发现向他们打开意想不到的视野时，他们惊叹不已；他们感到美学的特征，尽管感官没有参与其中，他们难道不乐不可支吗？”因此，“为数学而培育数学是值得的，为不能应用于物理学以及其他学科而培育数学是值得的。”
对于大科学家来说，把科学审美作为科学探索的动机并非例外，而是一种十分普遍的现象。例如，皮尔逊坦言：“正是审美判断的这种连续的愉悦，才是纯粹科学追求的主要乐趣之一。” 爱因斯坦认为：“渴望看到先定的和谐，是无穷的毅力和耐心的源泉。” 希尔伯特则以诗一般的语言写道：“我们无比热爱的科学，已经把我们团结在一起。在我们面前它像一个鲜花盛开的花园。在这个花园的熟悉的小道上，你可以悠闲地观赏，尽情地享受，不需费多大力气，与彼此心领神会的伙伴同游尤其如此。但我们更喜欢寻找幽隐的小道，发现许多意想不到的令人愉悦的美景；当其中一条小道向我们显示这一美景时，我们会共同欣赏它，我们的欢乐也达到尽善尽美的境地。” 事实确实表明，科学家在从事科学创造时经常感受到美感的快乐，而这种美感的快乐照例提高人们的创作毅力，促进对真理的探索。科学审美因素在创造创作热情的气氛中起着重要的作用。 事实上，对美感愉悦的寻求，比如说一直影响和刺激数学的发展。从一大堆自相夸耀的主题或模式中，数学家有意无意之中，总是选择那些具有美感的问题。在真正的数学家的心目中，对美感的渴求比最泼辣的主妇们吵架的欲望还要强烈。
科学审美也是一种纽带或桥梁，可以使两种文化的裂痕得以弥补。科学审美赋予科学以某种文化品位和价值、人性因素和人情味。歌德早就表示：“无论在哪里，也许任何人都会同意，能够把科学和诗统一起来。他们忘记了科学起源于诗。他们没有看到看到，当事物变化时，二者能够再次作为朋友在较高的水准上相遇。”科学家像诗人一样，凭借相同的审美源泉作为他的经验的主要组分。在这种意义上，审美能够重新整合经验决定性的官能。简言之，审美维度可以是桥梁，把作为科学的客观的东西与作为人性的主观的东西统一起来，从而把两种文化的分裂和我们自己的人格分裂弥合起来。 特别是在创造性的时刻，科学和艺术之间的界限消解了。美学变得至关重要。对爱因斯坦来说，就像当年的哥白尼和伽利略一样，美学就是数据。 钱德勒（R. Chandler）以美的代表艺术和真的代表科学的关系说明这个问题：

有两类真理：照亮道路的真理和温暖人心的真理。第一类真理是科学，第二类真理是艺术。无论哪一个都不独立于另一个，无论哪一个都不比另一个更重要。没有艺术，科学就会像管子工手中的一把高档钳一样无用。没有科学，艺术就会变成杂乱无章的民间传说和容易激动的自吹自擂。艺术的真理使科学避免变成非人性的，科学的真理使艺术避免变成荒谬可笑的。

的确，人的努力能够在致力于发现美中围绕真统一起来。没有科学的美学没有用处，没有美学的科学没有价值。具有美学的科学能够拥有价值。
在科学中，在像玻尔那样的人和海森伯那样的人之间存在着两分法：玻尔假定他们的起点和证实的基础是感性知觉，而海森伯相信感性知觉是不必要的限制。也能在早先的赫兹和马赫之间发现这样的对照：赫兹在他的“纯粹自然科学”中倡导纯粹理智的过程，而马赫则相信“物理学中的每一个陈述必须陈述可观察量的关系”。纯粹科学和与观察相关的科学二者都受审美判断支配。纯粹关系的美学吸引我们的心智，就像音乐通过和声关系吸引我们的心智一样。直觉和审美判断在两种科学进路中都起作用。 而且，认知模式和审美感在科学的过程的结构和风格中扮演着不可或缺的角色，审美往往是以认知模式呈现出来，特别是集中在科学概念化和模型化中使用的形式和隐喻上。 不管怎样，科学审美的功能主要还是体现在科学发明和科学评价两个方面。
科学审美在科学发明或科学发现中起着举足轻重的作用。由于科学理论的主要对象是表达在自然界中发现的和谐，因此这引诱人们把满足审美判断的东西作为科学来接受，其结果也往往不会使科学家受骗。尤其是，在新的科学概念和原理涌现的瞬间，无意识的审美鉴赏和审美选择甚至是决定性的。一句话，科学审美是科学发明或科学发现的突破口。进而言之，划时代的科学发明很可能导致科学革命，因此科学审美也与科学革命具有不解之缘 。
瑞士动物学家和文化哲学家波特南（A. Poetnann）提醒人们，与受到高度称赞的合理性思想及其对科学的分析能力——这被概括为人的“理论功能”——并肩而立，也存在“审美功能作为它的补充配对物”。审美功能与感觉印象、与感知密切相关，它能更好地为人的行为提供基础。他说：“真正的思维、多产的思维也需要直觉的东西即自发的创造性的东西起作用；审美功能、梦、醒着的梦以及一切感觉经验，都开辟了无可估量的可能性。” 菲舍尔也指出，当合理性遭遇它的限度，对开明的理性的求助不再帮助我们时，那么思维的对位型式即情感可以帮助我们。情感是通过我们的感觉释放的，情感帮助我们感知世界和辨认价值。 这里所谓的情感，主要指的就是科学审美感。
科学家对此有深切的体验。他们在谈到自己的工作和他人的工作时，常常使用赞美绘画、音乐、诗歌的用语“美”、“雅致”、“经济”，或者发出赞赏的惊叹——这伴随着发现在艺术和科学中的关联，或实现未曾料到的、但却完全正确的东西。此前未明确表达和未察觉的实在，几乎像魔法似地被捕获了。 例如，开普勒在十分庞杂的关于行星运动的观测数据中发现了新的数学形式，这种关系之美有效地引导他提出了以他名字命名的三定律。在他的《宇宙的和谐》的结尾之处，他突然欢呼起来：“感谢我主上帝，我们的创造者，您让我在您的作品中看见了美。” 麦克斯韦在研究电动力学时独具慧眼，他洞察到电动力学方程只要附加一项，就变得比较对称，而且这一项极为微小，与旧方法相比，它不会产生可观察的影响。他当时沉浸在数学对称性或数学类比的感觉之中，即沉浸在数学美之中，可是他的先验做法在20年后得到实验证实，使他在数学物理学上成就卓著。
科学审美为什么会成为科学发明的突破口呢？作为19和20世纪之交数学领袖的彭加勒以数学为对象，对这个问题做了精辟的说明。他说，数学创造并不在于在各种要素中做任意的组合，这样的组合无限多，一个人一生也做不完。数学创造在于做“有用的、为数极少的组合”，而“有用的组合恰恰是最美的组合，是最能使特殊的审美感着迷的组合”。“发明就是辨别、选择”。在有意识的自我驱动了无意识的自我之后，无意识的自我或阈下的自我往往能把距离遥远的元素组合在一起，并被审美感捕获，从而在数学创造中起到突破作用：

在由阈下的自我盲目形成的大量组合中，几乎所有的都毫无兴趣、毫无用处；可是正因为如此，它们对审美感也没有什么影响。意识永远不会知道它们；只有某些组合是和谐的，从而也是有用的和美的。它们将能够触动我刚才所说的几何学家的这种特殊感情，这种感情一旦被唤起，便会把我们的注意力引向它们，从而为它们提供变成有意识的机会。……因此，正是这种特殊的审美感，起着微妙的筛选作用，这充分地说明，缺乏这种审美感的人为什么永远不会成为真正的创造者。

彭加勒的结论并非无中生有，而是从他自己发明自守函数的亲身体味中得出的——他对发明的心理过程的描述可谓绘影绘声，使人读起来若身历其境。许多科学家和学者的看法也与彭加勒的叙述和思想相通。美国数学家帕波特（S. A. Papert）把“数学的美、数学的快感、数学的直觉”都纳入数学。在他看来，“不求助于美学而仅仅在逻辑的术语中是不能理解数学活动的”，这应该成为数学创造理论的基本原理。数学研究不是沿着平坦的大道行进，很可能是在沼泽地徘徊，只有“引进美学的敏感性”，数学家才能摆脱固定的进路。 科学史家米勒认为，科学发明恰如伟大的艺术作品、音乐作品和文学作品的问世一样，也充满审美的要素。因为发明即是选择有用的组合，这样的选择靠的是审美和直觉。在创造的时刻，这些学科的界限往往就消失了。
肯定是受到彭加勒关于发明自守函数的心理过程的启发，古雪加探讨了科学创造活动的审美机制。在他看来，发明过程（科学发现）有四个阶段：准备、酝酿（成熟）、领悟（启示）和完成。第一个和第四个阶段是有意识的活动，第二个和第三个阶段是心理的无意识成分。处于意识控制之下的是健全的理性和累积的知识，它们既促进领悟，同时又妨碍领悟。促进在于使注意力集中到下述三个方面：所研究的问题，收集到的材料以及材料理解上的困难。妨碍则在于：根深蒂固的观念；既成的刻板的思维方式不知不觉地把人引向错误的方向；重蹈尽人皆知的道路，而本来的任务却是开辟新的途径。反省或发明就是打破陈见，习惯的思维方式是其大敌。一当思维的有意识成分减退或者完全消失，领悟便油然而生。这是因为，创造性思维是不用语词的形象思维，不需要像语言那样的规范化的符号，具有极大的灵活性，容易把相距很远的要素结合在一起。更重要的是，发明即是选择，进行无意识选择的正是科学的审美感。因此，研究者的心理的无意识成分和研究者思维的美学因素是密切相关的。创造乃是美的产物，任何创造性行为本质上都属于美。为了给发明即是无意识的审美的观点提供佐证，古雪加引用了一些大家的的言论。例如，莱布尼兹虽然称无意识的知觉为“渺小的知觉”，但是认为它的作用很大。正是这种知觉养成了习惯和审美力，它是我们心理活动的不易察觉的、但却是牢固的基础。康德甚至说过：“理性主要是在朦胧中起作用的；无意识是思想的助产士。”
无意识的审美为什么会在科学发明的关键时刻发挥突破性的作用呢？柏拉图的解释是：灵魂一见到美的东西就感到敬畏而战栗，因为它感到有某中东西在其中被唤起，那不是感官从外部曾经给予它的，而是早已一直安放在深沉的无意识的境域之中。 彭罗斯坦率地承认，创造性的心智“突入”柏拉图的王国而瞥见在某个方面是美的数学形式，审美在许多数学工作中能够作为指导原则。他说：“严格的论据通常是最后的一步！在此之前，人们必须做许多猜测，对于这些猜测来说，审美的确信是极其重要的。”
柏拉图以及后来汲取其思想的科学家开普勒、泡利、彭罗斯的见解尽管有先验论之嫌，但是它毕竟揭示了创造心理的隐秘之处。马斯洛的颠峰体验说，也许是打开这个迷宫之门的现代钥匙，尽管它多少也带有柏拉图思想的某种痕迹。科学家在深沉的审美体验中，往往进入颠峰体验状态，此时人们能直接直面实在本身，洞察实在统一的真面目。 在科学审美的颠峰体验中，自我与研究的对象融为一体，并在其中丧失，这显示出审美情感必定是科学创造性的最高点，因为最伟大的科学家都描述过他们在科学发明中最为难忘的同感（understanding），恰恰是主观的和客观的知识的结合。无论如何，外部的刺激必须建立扩大和纯化感知的内部共鸣。量子物理学家泡利揭示了原型（archetape）或天赋观念怎样从内部涌向科学家的心灵：

从最初无序的经验材料导向理念的桥梁，是某些早就存在于灵魂中的原始图像——开普勒的原型。这些原始图像不可能处于意识之中，或与某种特殊的、理性地阐明的观念有关。宁可说，它们是存在于人类灵魂的无意识领域的形式，是一些具有强烈情感内容的图像。这些形式或图像不是思想，而是仿佛被形象地看到的东西。在意识到新知识部分时时所感到的愉悦，正是出自这种早就存在的图像与外部对象的行为的协调一致。

简而言之，泡利信奉这样的观点：我们天生地和主观地认识的东西和我们客观地和外部地认识的东西必须结合起来产生同感。因此，科学必须同时向内部观看精神心灵和向外部观看宇宙，并在审美满足的并置中发现和谐。只有如此，我们才能理解爱因斯坦评论的重要性：“我是自然界的一个小碎屑”。普朗克的可接受的和满意的科学的标准能够用一句话概括：“只有当我说服我自己时”。为真的东西是我借助我的经验、我的存在、我自己，在与它斗争、讯问它和思索它的答案的意义之后，使我满意的东西。我变成我研究的东西，当我和它结合时，就达到同感。但是，由于同感不可避免地是私人的，因此它也是易错的。
泡利信奉的同感以及我们在讨论审美的综合性时提到的协同知觉、联觉或交叉样式知觉、综识，都在科学审美的颠峰体验中扮演重要的角色。这可以从下面的陈述一眼看出：科学理性态度使人处于主客体二分的认识关系中，审美态度则使人处于主客体物我交融的关系之中。在审美活动过程中，人的各种精神能力——感知觉、情感、想像、直觉和理智——有机地交融在一起，积极地活动起来，由此使人的审美感知成为一种特化了的知觉能力。它虽然不脱离感性领域，但同时融入了人的理智。这就使审美的感性有别于认识论意义上的感性。在审美状态中，主体处于感性和理性、知性和想像力相统一的精神整合状态。这种整合过程不是将混沌的表象上升到抽象的概念而获得某种知识，而是在审美评价中呈现出一个新世界的模式，从物我的同一化中展示出世界的可能和希望。
科学审美不仅是科学发明或科学发现的突破口，而且也是科学理论评价或科学理论辩护的试金石。实际上，这两个过程往往是交织在一起的，很难把二者截然分开。例如，在科学发明的整个过程中，对旧理论的审美评价和对新理论的审美鉴赏就参与其中。逻辑经验论肯定前者而否认后者，这是有偏见的。麦卡里斯特指出，逻辑实证论者承认审美因素会影响处于发现情境中的科学家的行为，因为他们认为任何种类的刺激都可能成为激励科学家提出假设的促动因素。但是，他们否认审美因素在辩护情境中也可以发挥作用，看起来这是因为他们无法把审美标准划归逻辑或经验标准。实际上，科学家在自己的工作中并不明确区分发现的情境和辩护的情境，科学家在提出假设和估价理论时同样诉诸审美因素。狄拉克强调，审美因素的影响既表现在作为启发性向导，也表现在作为理论评价的基础——“物理学定律应该具有数学美”。他针对广义相对论说过这样的话：“我相信，这一理论的基础比人们仅仅从实验证据支持中能够取得的要深厚。真正的基础来自于这个理论的伟大的美。……我认为，正是这一理论的本质上的美是人们相信这一理论的真正原因。” 许多著名的科学家都认为，直觉和审美判断在决定接受或拒斥特定的理论模型时是决定性的因素。还是这位狄拉克，他在评论薛定谔没有发表波动力学的第一个版本即相对论性波动方程——因为它与经验资料有冲突，但是后来证明是完全正确的——时说：

我认为，这个故事的存在寓意着，一个方程具有美比使它符合实验更重要。……情况似乎是，如果人们正在出于获得一个方程中的美的观点而工作，如果人们实际上拥有健全的观点，那么人们便走在进步的可靠的路线上。如果在人们的结果和实验之间不存在完全的一致，那么人们不应该容许自己太泄气了，因为差异完全可能是由于未被恰当考虑的和随着理论进一步发展将得以清除的微小特征引起的。

科学家怎样用科学审美评价理论呢？前述的科学美标准都是科学家评价理论的工具。在这里，我们仅列举两位有代表性的科学家的做法。赫兹借助三个标准构成选择理论图像的法则。除了逻辑一致性和经验适当性（appropriateness）或与现象符合（correspondance）之外，还有简单性和独特性（distinctness）。他说：“相同外部对象的两个可容许的和正确的图像还可以在适当性方面不同。在同一对象的两个图像中，描绘了对象的更多的基本关系的那一个是更适当的——我们可以说这个图像是更独特的。在同样独特性的两个图像中，更适当的图像是除了基本特征外，包含较少数目的多余的或空洞的关系那一个图像更简单。”这样一来，关于简单性和独特性的可理解的多样性导致在不同的、但却在经验上等价、大体具有相同适当性的理论中选择的不充分决定性（underdetermination），这反过来又引入了对科学审美判断的需要——赫兹的第三个标准就是选择理论图像的审美标准。 爱因斯坦使用双标尺评价科学理论 ——外部的确认（external confirmation）和内部的完美（inner perfection）。其中，后者就是一个美学标准，即理论的前提（基本概念和基本关系）的“自然性”和“逻辑简单性”。 贾丁则引入审美的质（qualities）表示审美效能（aesthetic virtues），罗列了科学家的审美评价的三种类型。这就是：把审美效能直接归因于理论或假设，因为理论或假设具有某些审美效能；把审美效能归因于借助理论或假设观看的现象，因为理论或假设在它们说明的现象中显示出某些审美效能；把审美效能归因于现象的描述（摹写、阐明、图解、绘图等），因为理论或假设在它们说明的现象的描述中显示出审美效能。
既然经验标准是科学理论能否立足的最终根据和终极标准，那么为什么要用美学标准评价呢？我曾经在两篇论文中分析了价值评价——审美评价自然位居其中——之所以不可缺席的理由 ，此处仅仅针对审美评价略说一二。
运用审美评价的显而易见的理由是，科学家必须在多个同样满足经验标准的理论之间做出选择——从中挑选出美的理论。而且，这些不同的理论确实具有审美上的差异，并非仅仅是琐细的差别。不错，逻辑经验论正确地指出，在相同的等价类别的理论之间存在差异，这些差异是完全琐细的且与理论的经验内容无关：记号的差异、语言的差异、公式化的差异、描述的差异等等。但是，他们的这样一个观点却是成问题的：所有非经验的差异与在不同的理论之间的选择无关。如果说上述差异是“风格”差异的话，那么它并没有穷竭在经验上等价的理论之间的差异。除了风格的差异外，也存在其他差异，像赫兹所谓的简单性和独特性，这是与在不同的（可是在经验上等价的）理论之间选择有关的，可以称这些非风格的差异为“审美的”差异。 事实上，人们总是能够造出一种理论乃至许多理论去解释已知的事实，间或地甚至能预言一些新的事实。在这种情况下，对理论的审视标准只能是审美的。