科学方面的论文是怎么样的呢？有什么样的研究重点？下面是小编推荐给大家的科学方面的主题论文，希望大家有所收获。
科学方面的主题论文一
摘要：
长期以来，艺术与科学一直被视为两种不同甚至于相互排斥的文化。但这不是事实。检视人类文化发展史，艺术与科学不仅不是分离与排斥的，相反，二者还存在着自然的接合性。从艺术对科学的影响这个视阈而论，无论是科学家的科学思维还是科学信念都含有艺术和审美的元素，从某种意义上甚至可以说，科学的发生、发展以及成果都离不开艺术的熏染，艺术创造了科学，科学具有艺术的气质。
关键词：
艺术与科学；心智游戏；科学信念；精神动力
人类的艺术与科学是不是毫无关系的两种文化现象、两种对立的人类精神活动？我们认为，“分离”乃至于“对立”说是缺乏根据的。据我们对人类文化史的考察，可以认为，科学与艺术不仅不是分离与对立的，而且还具有高度关联性。
1科学的发生源于艺术灵感
什么是科学？美国著名科学哲学家MW瓦托夫斯基在《科学思想的概念基础——科学哲学导论》一书中这样写道：科学是认识世界的一种方式，就如它也是一种知识体系一样。它的特性可以描绘为一种探究的过程，一种对真理的探索。［1］17客观地说，瓦托夫斯基的这种科学观还是比较传统、比较朴实的观念，但即便如是，我们也可以从中理解科学活动的本质特征：科学不仅是对世界奥秘的探索，也是对人类智力能量的探险，或者说是人类更高级的精神游戏。“世界的探索”也好，“智力的探险”也好，它们的意义也许并非我们所想象的那样仅是为了获得真理，或者为了达到什么道德和社会的目的，它们本身就自成目的，即给人带来极大的精神享受，或者说给人一种幸福感。从人类学的视角，也可以把科学理解为人类为了存在的幸福而展开的一种以探索世界奥秘为内容的智力游戏。把科学活动这样一种“神圣”的事业诠释为一种“智力游戏”，我们并不认为这是对科学的轻薄。相反，倒觉得“游戏”观念恰好揭示了科学活动之所以为科学、之所以为人类的高级精神活动的本质特征。物理学家狄拉克曾经这样说过：“将它（指物理学，也就是科学）描述成一种游戏，一种非常有趣的游戏，这种说法是很恰当的。”95化学家卢瑟福在回答别人说他总是处在事业的波峰之上时也这么说：“我自己创造了这个波，难道不是么？”94“自己创造”“有趣的游戏”，即他自己创造的精神世界，他沉迷于其中自由游戏，从中体验到了精神的快意。也正因为如同游戏一样全身心地投入，忘我地工作，科学家才能取得科学上的伟大创见和发现。所以说，很多心智一般的二流的科学家能够做出一流的工作的原因，在很大程度上正是基于这种“无我”的游戏心态。如果从人类认知行为本身而观，科学思维与艺术思维本来就并非截然对立的思维方式。在人类这个高级灵长类动物的大脑里，根本不存在属于“科学的”和“艺术的”这样两种不同的意识结构。作为在高度复杂的环境中进化适应而获得的大脑，自然法则和宇宙结构的特征以及早期人类与环境交互所形成的认知特性已经在这一种系身上烙下了深深的烙印。科学思维与艺术思维在人类大脑中是以混沌样态存在的。曾获得诺贝尔生物学奖的神经学家杰拉尔德埃德尔曼从神经生物学的角度探讨了科学与人文之间并不存在必然分离的原理［3］53。如果按照我们上面的解释，科学研究的目的并非都是为了获得真理或某种道德、经济、社会的等实效性目的，它本身就是生命或人生的乐趣，那么，科学与艺术便结下不解之缘，或者说在科学世界的建构中，艺术发挥着极为重要的精神动力学作用。
2科学的探索过程蕴含着艺术品质
人与世界打交道，认识这个世界，最朴素地说，有三种目的：一是纯粹智力游戏的乐趣；二是为这个事物所惊异、所吸引；三是认识世界的规律，使其为我所用。就一般的科学活动而言，出于纯粹智力游戏的当然也有，但不普遍。第三种目的者较多，但大体上属于应用科学。还有一部分科学家的认识活动属于第二种情况，即被世界的存在现象所惊异，于是对其产生了浓厚的兴趣，通过智力投入探索其奥秘。海德格尔曾说：惊异是哲思的开始。其实，不止是哲学，人类所有的形上之思都是源于对所思之物的惊异。惊异是人类一切精神探险活动重要的心理动力学。关于人类形而上学活动产生的这一起因，早在2000多年前，古希腊的亚里士多德就作出了朴素的阐释。在《形而上学》一书中他这样写道：古往今来，人们开始哲理探索，都起于对自然万物的惊异；他们先是惊异于种种迷惑的现象，逐渐积累一点一滴的解释，对一些较重大的问题，例如日月与星辰的运行以及宇宙之创生，作成说明。［4］5亚里士多德所说的“哲理探索”并非专指哲学活动，而是人类的一切形而上学活动，当然包括纯粹科学活动在内。不过，人们对自然万物的惊异，并不仅像亚里士多德所理解的那样是因为其神秘而令人不解，还在于这个世界具有一种艺术或美的特征；或者说，是因为人们看到了一个“艺术的世界”。他们为这个世界的艺术特性和美感所惊异、所感动、所诱引，于是形成了对其探索的心理动力。所谓“艺术是令人产生惊异之物”或者说“美是令人惊异的东西”，说的也正是这个道理。特别对于物理宇宙现象，如天文学、理论物理学、量子力学等的宏观研究，科学探索的动力在很大程度上就是被宇宙的艺术品质和美感所激发起来的。1983年诺贝尔物理学奖获得者、美籍印度天体物理学家S钱德拉赛卡在谈到科学家从事科学研究时所持的艺术游戏或审美游戏心理时曾这样说过：他在解释他所说的“适当”的含义时指出，这就是一种艺术或美的标准。14说得直白一些，科学家的工作宗旨就是力求使他所认知的客体成为具有艺术或美的事物，也即艺术之美蕴含于科学的探索过程中。也许有人认为S钱德拉赛卡的观点只是他个人物理学研究的体会，而不具有科学家群体的普遍性。并非如此。我们可以再看看另几位大科学家对这个问题的表述。彭加勒这样说道：正因为简单和深远两者都是美的，所以我们特别刻意于寻求简单和深远的事实，我们醉心于探求恒星的巨大轨道；我们热衷于用显微镜寻觅极为细小的东西，我们欢欣于在遥远的地质年代中寻觅过去的痕迹，都是由于这些活动给我们带来了欢乐。68—69彭加勒表述得十分清楚。科学家之所以沉醉于纯粹的理论思维中，就在于他体验到这种活动是一种艺术游戏，也就是说，他的认知行为类似于一种艺术和美的意象加工，他和它们是在游戏。也正是由于这种“艺术游戏”，使科学家的认知活动超越了“主—客”对峙或者功利主义的框架，而进入一种忘我的境界。“忘我”恰恰是科学研究取得重大成就的关键。这也正如迈克尔晚年在回答有人问他为什么花这么多年时间去测量光速这个问题时所说的那样：“它太有趣了！”不是“有用”而是“有趣”。“有趣”正是艺术游戏的心态。我们发现，科学史上那些取得重大科学发现的科学家，其科学活动中，“有趣”起了重要作用28。数学家GN华生证明印度数学家拉马努扬留下的几百个恒等式，花费了几年的时间。当他回忆他当时的研究过程时这样说道：研究拉马努扬的工作和由此提出的问题，不仅使我想起拉梅在读埃尔米特关于模函数的文章时的评述：“令人惊心动魄。”而我无法用一句话说明我的感受，像下面的公式……给我心灵的震撼，恰如我走进美第奇教堂的圣器室，见到米开朗琪罗放在G美第奇和G美第奇墓上的名作“昼”“夜”“晨”和“暮”所引起的震撼一样。这两种感受是无法区分的。70正是拉马努扬留下的恒等式的和谐、匀称以及音乐般的节奏等艺术美感吸引了华生，使他沉醉其中而忘记一切，最后终于证明了这些恒等式。确实，正如高长江所说，没有艺术与审美的感受，没有游戏的趣味，科学家不顾一切地思辨某种事物，这是一种多么令人匪夷所思的心智与行为！［5］71我们再来看著名物理学家海森堡发现量子力学时的心理感受：……在短短的几天内，我明白了在原子物理学中，只有用可观测量才能准确取代玻尔—索末菲的量子条件……通过原子现象的外表，我看到了异常美丽的内部结构；当想到大自然如此慷慨地将珍贵的数学结构展示在我眼前时，我几乎陶醉了。我太兴奋了，以致不能入睡。天刚蒙蒙亮，我就来到这个岛的南端，以前我一直向往着在这里爬上一块突出于大海之中的岩石。我现在没有任何困难就攀登上去了，开始等待着太阳的升起。62在这段文字中，海森堡向我们展示了科学家科学发现的心灵体验：能量守恒原理的“异常美丽”的内部结构强烈地吸引着他，它被“陶醉”其中。在科学家那里，科学活动的过程不是与枯燥的数学公式或数字打交道，而是像艺术游戏、审美体验一样的激情与想象投入。“是事物的艺术和美让人感到震撼，感到兴奋”，这几乎成为许多大科学家对自己科学活动动力的认同。用现象学的语言来表述，也就是研究对象所显像出来的艺术美感，成为科学家科学发现之旅的内驱力［6］172。
3科学的成果彰显艺术美感
科学研究的最终目的，是发现科学的真理，这几乎是所有科学活动的终极诉求。不过，对于科学家而言，这个“真理”并非像很多人所理解的那样，是由抽象的命题、冷冰冰的逻辑理论或枯燥的公式构成的，它应当是一件艺术品，具有美的属性，比如凝练、匀称、和谐、简妙等。用科学家经常使用的譬喻来说，它应当像音乐、像诗歌、像绘画一样具有美感。没有艺术特质，没有美感，这个真理就不会为自己所认可，为人们所接受，甚至怀疑它的合理性。正如保罗狄拉克所说的：“让方程式优美，比让方程式符合实验更重要……因为差异可能是由于未能适当地考虑一些小问题造成的，而这些小问题将会随着理论的发展得到澄清。在我看来，假如一个人在进行研究工作时着眼于让他的方程式优美，假如他真有正常的洞察力，那么他就肯定会获得进步。”［5］241在这段话中，狄拉克向我们表白了一个科学家之所以诉求科学理论审美个性的原因，科学理论如果不具备艺术或美的品性，真理性也会受到怀疑，只有具有艺术或审美洞察力，科学研究事业才能进步。也正因此，科学真理，科学发现的成果，无论是数学公式、物理定律、化学反应式还是宇宙空间模型，都应体现出艺术的意蕴。对于这一点，曾为牛顿和贝多芬等写过优美传记的沙利文给予了肯定。他说：由于科学理论的首要宗旨是发现自然中的和谐，所以我们能够一眼看出这些理论必定具有美学上的价值。一个科学理论成就的大小，事实就在于它的美学价值。因为，给原本是混乱的东西带来多少和谐，是衡量一个科学理论成就的手段之一。69由于科学家的智力探险活动所要追寻的是一个艺术的世界，因而，他的研究活动就不仅仅是与毫无生气的人工符号打交道，而且也是一种艺术知觉活动，其研究结果也应当是一个艺术或美的作品的创造。也正由于科学发现的这一艺术维度，形成了科学界对于一种科学理论和一个科学真理的评价标尺：艺术和美的尺度。缺乏美感或没有艺术性的理论虽不能说是一种坏理论，但绝不可能是完美的理论。科学研究的重要的学术典就是：“单个陈述或者整体理论的表达方式，亦即美感与简单性。”［7］159也正像保罗狄拉克在谈到爱因斯坦的广义相对论所以受到科学界的接受与认同时所说的那样：“是什么使物理学家们这样乐于接受这一理论的呢？那就是它伟大的数学美，尽管它违背了简单性的原则。”159甚至于出现这样的情形：当科学家面对自己提出的若干科学理论或模型而要做出最终评价标准时，通常选择的是美的而不一定是真的。弗里曼戴森曾引用魏尔的话总结自己的研究工作说：“我的工作总是尽力把真和美统一起来；但当我必须在两者挑选一个时，我通常是选择美。”75戴森在介绍魏尔的引力规范理论的确定时这样描述道：魏尔曾经承认这个理论作为一个引力理论是不真的；但它显示出来的艺术气质和美感又使他不愿放弃它，于是为了美的缘故，魏尔没有抛弃这个理论。多年以后，当规范不变性应用于量子动力学时，魏尔的直觉被证明完全是正确的。这类例子在科学史上很多，如雅可比的《动力学讲义》、玻尔兹曼的《气体理论讲义》、索末菲的《原子结构和光谱》、狄拉克的《量子力学原理》等，既可说是科学著作，也可说是艺术作品。对科学研究活动的最终成果即科学真理（定理、模型、理论）选择的艺术或审美标尺，也许还不宜仅仅从美与真的内在关联性这样的角度来理解，尽管对一些科学家而言确出于此种心智计算。美的现象是否就一定导向真的结果，或者科学的东西只要是美的就可能为真，也许在科学认知上我们永远也言说不清，至少在现在，人类科学史还没有验证这个事实（魏尔的引力规范理论由美而为真具有偶然性）。它也仅仅是一种信念，就像著名天体物理学家AS爱丁顿所说的信念一样［8］227。它也许并不为真，但它作为一种信念，却激活了科学家发现精神远游的动力。“美的一定会是真的”。也正是基于这样的信念，使得许多科学家在进行最终理论抉择时选择了艺术或美的形式。科学的目的就是创造一个融真、善、美为一体的世界，就是把人类心灵深处最渴望的东西、人类存在的意义最丰富的世界创造出来，以供灵魂的遨游和托命。S钱德拉赛卡曾这样说过：科学就是通过个人努力，来检验所研究的对象（无论是天体世界还是生命世界，是数字世界还是量子世界）是否合适、和谐，或者说“形式”“连贯性”，如果它们还没有达到这一点，科学家就通过进一步的探索使它们达到这个境界；或者像戴维多伊奇所说的那样，通过在虚拟环境中的计算游戏，使得“宇宙的终结”这种“丑恶”的现象消除掉，而创造一个“永恒”的世界、和谐的世界。正是由于科学家对于真、善、美的理想世界的追求，才使得他们所创造的科学世界不仅符合真的标准，也符合美的理念；不仅是一个逻辑世界，也是一个艺术世界。