1701600362
科学美学研究科学活动中一切与美有关的问题，它和技术美学（参见第十讲）是美学的重要分支。科学美和技术美分别是科学美学和技术美学的独立研究对象。科学美和技术美属于社会美的范畴，而且是社会美的深层的东西。为什么这么说呢？因为在科学技术高速发展的时代，科学技术是现代社会的生产力，生产力是现代社会赖以存在的基础，是人类作为本体存在的基础。在这种情况下，科学美学和技术美学不仅引起美学工作者、而且引起科技工作者的浓厚兴趣。
1701600363
1701600364
我们在第一讲中曾经谈到的希腊柏拉图的《蒂迈欧篇》和亚里士多德的《天论》，论述了宇宙的美，是宇宙学著作。李政道先生指出，屈原的《天问》也是基于几何学分析、应用了精确推理的宇宙学著作。与《蒂迈欧篇》和《天论》不同的是，《天问》是诗篇，这是艺术与科学统一的绝好例证。《天问》提了一百七十多个问题，对自然现象、神话传说和历史故事等大胆怀疑。它大都是四字句，基本上四句一组。李政道先生把其中两组诗译成英文，并进行了解析。
1701600365
1701600366
第一组诗是“九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？”九天的边际，安放何处，依托哪里？多少的角落多少弯曲，谁能弄清它们的数字？〔1〕屈原推理说：如果天空的形状是半球，地是平的，那么，天地交接处就会有许多奇怪的边边角角。什么能放在那里？它又属于什么？宇宙这种非解析的几何形状太不合理，因而不可能存在。天地不能互相交接，它们都必须是圆的。
1701600367
1701600368
第二组诗是“东西南北，其修孰多？南北顺椭，其衍几何？”屈原推测，地球的形状可能不是完美的圆球形。他问道，东西和南北哪个方向更长？如果沿着南北做椭圆弧运动，它又应当有多长？〔2〕屈原在2500年前就奇想地球可能是东西、南北不一样长的扁椭圆球体。屈原瑰丽奇特的诗篇中，包含着重要的科学假设和疑问。
1701600369
1701600370
在新时代中，科学和艺术、科学和美的交融、互动和互补，呈现出更加瑰丽的景象。
1701600371
1701600372
美学十五讲 [:1701597476]
1701600373
一 科学中的美
1701600374
1701600375
科学探索和揭示自然的奥秘，反映自然的客观规律。“自然的基本设计是美和简单的这一信念已经深入物理学家们的骨髓。”〔3〕因此，反映自然规律的科学理论、定律、公式具有美的性质。“科学美是一种反映美，是人类在探索、发现自然规律过程中所创作的成果或形式”〔4〕。
1701600376
1701600377
据邦迪回忆：“我记得最清楚的是，当我提出一个自认为有道理的设想时，爱因斯坦并不与我争辩，而只是说，‘啊，多丑！’。只要觉得一个方程是丑的，他就对之完全失去兴趣，并且不能理解为什么还会有人愿在上面花这么多的时间。他深信，美是探求理论物理学中重要结果的一个指导原则。”〔5〕当然，科学美不是我们所能见到的外在美，不是翻卷的海浪的美，也不是雨后天穹中彩虹的美，它是科学定律中支配着物质结构的深层次的美。科学美在形态上不同于自然美和艺术美。自然美和艺术美通过形象、色彩、声音等生动具体的感性形式作用于我们的感官，能够为很多人所欣赏。科学美是一种理性美，用法国数学家彭加勒的话来说，这是一种“本质上的美，它根源于自然各部分和谐的秩序，并且纯理智能够领悟”。虽然它也以某种感性形式作用于我们的感官，但并不是任何人都能够感受和理解它。领悟科学美需要特殊的科学修养和相当高的鉴赏力。
1701600378
1701600379
（一）对称
1701600380
1701600381
科学美表现在对称、和谐、简洁等性质中。我们先说科学的对称美。古希腊人认为，在各种图形如圆形、正方形、长方形中间，圆形最美。在亚里士多德看来，宇宙的球体形状是最美的，它永恒的、匀速的圆周运动也是最美的，星体以庄严肃穆的韵律在同一的圆形轨道上和所有天体一起永无止息地旋转。比亚里士多德更早的希腊哲学家巴门尼德也指出，宇宙犹如一个滚圆的球体，从中心到每一边都距离相等。巴门尼德的这句话道破了圆形和球体的美的秘诀：对称。对称的数学定义是说一个几何图形在某些操作下具有不变性。圆形在围绕它的中心旋转时是不变的，不管把它转到什么角度，这个圆都不会变。这就是旋转对称。而正方形只有绕它的中心转90°、180°、270°和360°时才保持不变。至于长方形，只有绕它的中心转180°和360°时才保持不变。在各种几何图形中，圆形具有最高的对称性，所以，古希腊人认为它最美。
1701600382
1701600383
1701600384
1701600385
1701600386
1701600387
美学十五讲
1701600388
1701600389
布克敏斯特·富乐 1967年蒙特利尔博览会美国厅 将分子结构运用到宏观建筑上，是现代科技与美学结合的典范。
1701600390
1701600391
1701600392
1701600393
1701600394
1701600395
美学十五讲
1701600396
1701600397
米开朗琪罗《晨》
1701600398
1701600399
米开朗琪罗《昏》
1701600400
1701600401
1701600402
1701600403
1701600404
1701600405
1701600406
1701600407
美学十五讲 除了旋转对称外，还有反射对称。我照镜子时在镜子里看到我的像，只是我的右手成为他的左手，我的表戴在左手上，他的表却戴在右手上。这种反射对称又称宇称。把一面镜子放在现实中所发生的现象前，如果镜子中所反映的过程没有违背自然定律，那么，支配这一过程的物理定律就是宇称守恒的。
1701600408
1701600409
宇称是左右对称。现实世界中很多事物左右对称，人体就是明显的例子。眼和耳的左右对称有利于视听的立体接受，双手的左右对称有利于劳作和身体平衡，双腿的左右对称有利于直线行走。我们周围的建筑也是左右对称的。左右不对称的事物往往使我们感到反常。
1701600410
1701600411
1994年，李政道先生参观西安博物馆，看到汉代竹简上将“左右”写成“左式”，颇受启发。他认为“式”完全是“左”字的镜像，比目前所用的“右”字要科学得多，“左式”比“左右”更符合宇称守恒。有感于此，他赋诗一首：“汉代式系镜中左，近日反而写为右；左右两字不对称，宇称守恒也不准。”