上帝粒子有美感吗?导阅《美的含义》

别误会,这不是一部艺术片!《美的含义》左右开弓,一边介绍客观科学、一边讨论主观美学的纪路片。它英文片名是 "CERN and the Sense of Beauty",顾名思义,这部纪录片把两个看似距离遥远的事物——欧洲核子研究组织(CERN)与美的感知——并置,试图突显科学与美学两者的交互与混杂。我们在片中不只能听到科学家热切期盼基本粒子的发现能够揭示自然奥秘,还能看到艺术家侃侃而谈充满着粒子的自然就是「美」的根源、甚至本身。


《美的含义》的尝试,并非无的放矢或者无病呻吟。实际上,科学与美学的距离,远比我们想像的要近得多。两者的联系,可以分为两个层面来谈,一个是在科学理论的选择上,另一个则是在科学知识的生产上。

一般认为,科学理论只分正确与否,没有什么美丑可言。能够有效解释或预测自然现象的理论,就是好的、对的,科学家们会毫不犹豫选择这个理论,而不是其他。然而,科学哲学家(如 Thomas Kuhn)告诉我们,事实并非如此。有时候,即使新的理论有更好的解释和预测力,科学家仍然可能偏好旧的——为什么?原因各式各样,除却担心换了理论就失去学术地位或工作的现实考量,其中一原因,就是美学上的坚持


例如,克卜勒(Kepler, 1571-1630)认为,行星轨道应该是椭圆形,而非圆形,因为这样可以更好的解释天文学家们观察到的各种星象运动。然而,这个如今没有人反对的学说,却是在克卜勒过世以后好几个世代,才被科学家们所承认和接受。原因在于,他的理论与主宰西方天文学近千年的亚里斯多德(Aristotle)学说严重冲突:亚里斯多德认为,「天」属于神圣领域,也就是最真最善最美之处,因此「天体」运动必定也是最完美的 —— 没有什么比圆形更毫无瑕疵的了。

换句话说,科学家乃至一般大众的美丑标准会影响科学理论的选择。从科学史的发展来看,美学偏好在理论选择上一直扮演重要角色,例如公式是否简洁、结构是否对称⋯⋯等,而我们并没有什么科学证据来说明这些美学偏好的合理性。这也是为何,在《美的含义》的后半段中,CERN 的科学家们之间冒出了一个争议:自然之美 —— 亦即是解释基本粒子的理论 —— 究竟是对称的,还是不对称的?显然,美丑标准的争议与理论选择的争议,在此合而为一。


科学与美学的另一层联系,在于生产科学知识的方式。现代的(modern)我们,视「实验」为获得科学知识主要管道,但在十七世纪以前,大多数科学家(同时也是哲学家)并不信任实验。对于这些科学家来说,不介入自然现象并从旁观察,才是发现(discover)真理最好的方式,而不是「扭住狮子的尾巴,逼它吐出大自然的奥秘」;换句话说,真理就在那里,科学家只是揭开遮挡的布幔(dis-cover)。

然而,在十七世纪科学革命以后,实验逐渐被视为获取科学知识的可靠方案,即使认真说起来,实验产生的现象一点都不「自然」—— 它们是「被造出来的」(made) 。正是在这一点上,技术扮演了非常关键的角色:我们很难把自然和技术分离开来,说「自然本来就在那里」。显微镜之于微生物如此,远红外线望远镜之于遥远天体亦然,《美的含义》中的大型强子对撞机(Large Hadron Collider)之于希格斯玻色子(Higgs boson)自不例外。


如果科学依赖实验,而实验的核心是技术,那么科学与美学的高度相关,或许就不这么令人意外。技术一词的古希腊文是 Techne,意指制造、手工、艺术,而加上 ology 则表示「关于 Techne 的知识」;直到近代,Technology 则同时包含了物品本身与相关知识。换句话说,技术本来就带有制造和艺术的双重意涵。这种关联在 art(艺术)与 artifact(人造物)这两个词汇也能看到。当科学家不再仅止于观察,而是动手动脚透过技术来做实验,进而产生科学知识,艺术家也不再只是复制或临摹眼前所见,而是使用各种材料和工具来创作,进而产生美感体验。

科学和美学从未分离,就现代科学来说更是如此。看似界线分明的科学和美学,因为技术而变得紧密、模糊、甚至重叠。自然和真理并不「在那里」(just there),而是在科学的实验过程中、艺术的创造过程里,逐渐浮现出来。理解这点,我们就更能看出《美的含义》中大量并排艺术家与科学家访谈的巧思,也更能读出其中的意义和有趣之处。

*本文(不含图片)原刊登于纪录片订阅平台 Giloo 影音紀實

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