显然,韦尔曾承认这个理论作为引力理论是不真的,但它是那么美,使他不愿放弃它。于是,为了美的缘故,他把它维持下去。而多年以后,当规范不变的形式被加进量子电动力学时,韦尔的直觉变得完全正确了。
——钱德拉萨克
科学与艺术、大自然之间有着某些共同之处,其中之一就是三者中都包含美的因素,即分别表现为科学美、艺术美和自然美。科学美同艺术美都是自然美的反映和把握。但艺术美是人类对自然美在感性和形象上的理解和映现,而科学美则是自然美在理念上的认识和观照。当然,科学美也有其美的表现形式,如,科学追求其原理、定律、公式、模型、假设、公理等在形式上的简单性、对称性、相似性及奇异性等;同时科学美又是一种理性的美、智慧的美。但科学美本质上是一种“深奥的美”。
在古希腊时期,自然哲学家对科学美的认识是朴素的。他们将科学美与自然美、艺术美合并为一。譬如,毕达戈拉斯认为“美是和谐与比例”,“整个天体就是一种和谐与一种数”。数的和谐与宇宙的美相一致,各行星与地球一定适合于某种比例数,从而奏出“天体的音乐”。
在文艺复兴时期出现了像达•芬奇这样同时在科学、艺术、自然等领域放射光芒的巨人。揭开近代科学革命的帷幕的天文学家哥白尼提出“日心说”以取代托勒密的“地心说”,其中一个重要原因就是他从美学角度考虑了宇宙的结构。他发现“地心说”的体系过于复杂和繁琐,难以反映宇宙体系的和谐、统一。他在建立“日心说”时就遵循了简单性原则、和谐性原则等。即使按哥白尼的理论计算,结果并不比托勒密的更准确。这说明,在科学探索中对和谐及美的追求有时比理论的精确性更为重要。哥白尼曾这样描述他的理论:“太阳就坐在皇帝的宝座上,管理着周围的行星家族这样,我们就发现在这种有秩序的安排下,宇宙里有一种奇妙的对称,轨道的大小与运动都有一定的和谐关系。”以后在近代科学的发展中,科学美与艺术美、自然美之间由原来的大一统状态发展为相对独立状态。科学美以新的形式出现,如逻辑的简洁性,表述的数学化,实验结果的一致性等。在现代科学中有许多理论同样闪现着美的光彩,如麦克斯韦方程组、爱因斯坦的相对论等。
科学理论的美除了形式美与内涵的真这些本身的美之外,还表现在对周围其他认识的影响中。某种科学理论的美会对其他理论的提出与建构有巨大的影响力,这一点也为科学史所证实。
-----------------------