科学与艺术相关联：科学教育的新取向（四）
3 科学与艺术的交流——形成科学风格
毫无疑问，艺术非常讲求风格，它比任何其他文化都具有更强烈的风格色彩。可以说，没有风格就没有真正意义上的艺术，而这正是艺术创造性的一面。然而，科学同样具有风格。我们从许多科学发明和发现中可以体察到不同科学家的不同风格。
奥地利著名科学家波尔兹曼曾论述说：“既然一位音乐家能从一首乐曲的头几个音符辨认出莫扎特、贝多芬和舒伯特，那么，一位数学家也可以从一本数学著作的头几页辨认出柯西、高斯、雅可比、亥姆霍兹或克尔基霍夫的工作。法国作者表现出了非凡的优雅风度，可是英国人，特别是麦克斯韦，却表现出了引人注目的判断力。比如说，谁不知道麦克斯韦在气体动力学理论方面的论文呢？速度的变量象前奏曲，一开始就严格地展开，后来出现了两重旋律：从一边杀出状态方程，从另一边杀出了中心场的运动方程。公式的混乱有增无减。突然，我们仿佛听到了定音鼓的声音：‘令n=5’。那不祥的魔鬼V（两个分子的相对速度）隐去了；同时，低音部的一个原先还是主要的装饰音：忽然沉寂了，似乎不可克服的那些东西都被排除掉了，好象有一根魔杖一样。……这时，不用问为什么是这样的，或者是不是别样的如果你不按照这种发展走下去，那就把文章放在一边吧。麦克斯韦没有用注释的音符写标题音乐。……一个个结果接踵而来，直到最后是意外的高潮——热平衡条件和输运系数的解释同时得到，幕布也就随着落下了!”[4]186这十分精彩地道出了科学研究具有风格的特点。
由于种种原因，科学研究风格一直被人们所忽视，正如著名学者鲁齐安·布拉加所指出的那样：“这个迄今为止完全被人忽视的现象具有重大意义，因此才应从理论上对它进行深入的探讨。其他思想家从未想象到风格这一现象在人类存在，甚至在‘宇宙’中所占据的关键性地位，也从未想象到从中可以推出特殊的结论。”[4]143
然而，杨振宁先生却独具慧眼地看出了科学研究风格的重要价值。他指出：“事实上，每一个科学家的工作，确实有他自己的风格。风格在科学家工作里的重要性，并不亚于艺术家、文学家、音乐家工作里风格的重要性。”[5]472“一个初出茅庐的科学工作者经验不够，工作方向往往还未成形，所以风格常常不大明显。到经验多了以后，往往能发展出独特的风格。这跟艺术家其实是一样的：一个初出茅庐的画家，画出来的画往往还没有自成一格，等他达到炉火纯青的地步，他画的画，就有了独特的风格。”[5]844
在绘画领域，自牛顿发现白光由红橙黄绿青蓝紫七色光构成，开创光学研究的新纪元以后，也引起了艺术家的兴趣。现代西方绘画印象派的代表人物之一乔治·修拉，通过接受现代科学研究的成果，创立了独特的点彩派画法。其根据就来自牛顿的光色分解原理和法国化学家谢弗雷的色彩对比论。他把各种单纯的色彩一点点地分布在画面上，然后再通过观众的视觉作用，在视网膜上重新组成一个“光学的混合物”，从而获得画面有阳光闪烁的感觉。
在科学发展史上，具有鲜明对立风格的人是2世纪两位杰出的物理学家狄拉克和海森堡。
狄拉克一生最大的贡献是在1928年写出了狄拉克方程，它奠定了今天原子、分子精细结构的基础。物理学家们佩服之极，称狄拉克的工作是“神来之笔”，读他的文章就是一种享受。
海森堡则是另外一种风格的物理学家。他于1925年夏天写出一篇文章，引导出了量子力学的发展。38年以后，库恩访问他，谈到构思那个工作时的情景，海森堡说：“爬山的时候，你想爬某个山峰，但往往到处是雾……你有地图或别的索引之类的东西，知道你的目的地，但是仍坠入雾中。然后……忽然你模糊地，只在数秒钟的工夫，自雾中看到一些形象，你说：‘哦，这就是我要找的大石。’整个情形自此而发生了突变，因为虽然你仍不知道你能不能爬到那块大石，但是那一瞬间你说：‘我现在知道我在什么地方了。我必须爬近那块大石，然后就知道该如何前进了。’[6]
海森堡所有的文章都有一个共同特点：朦胧、不清楚、有渣滓。即使是杨振宁也想不出用什么诗句可以描述其特点。总的来说，在科学研究中存在风格的原因在于：第一，与艺术创造一样，科学研究的领域是十分广阔的，不同领域的研究或同一领域不同层面的研究，就会显示不同的特点，从而形成不同的风格。以狄拉克和海森堡为例，为什么他们的风格如此不同呢？主要原因是两人喜好的、注意的方向不同，因而形成不同的风格。象海森堡，他从实验和唯象理论出发，由于这两者是五光十色，错综复杂的，所以他要摸索、要犹豫，要尝试了再尝试，因此他的文章也就给读者不清楚、有渣滓的感觉。狄拉克则从数学出发，因为数学的最高境界是简洁的逻辑美，因此他的文章也就呈现出“秋水文章不染尘”的特点。其次，与艺术活动一样，科学也是人类历史的创造性活动，因而科学成果不仅留下时代的印记，而且也不可避免地留下创造者个人的风格。事实上，即使解决同一个问题，科学家们的灵感、思路和智慧也是完全不同的。所以，科学存在风格等因素，在某种意义上正是体现了科学创造性的一面，而创造既是艺术的灵魂，同时也是科学的灵魂。
那么，科学教育如何使学生形成自己的风格呢？对此，杨振宁以物理学的学习为例，提出了发人深思的观点。
杨振宁认为：“一个人在刚接触物理学的时候，他所接触的方向及其思考的方法，与他自己过去的训练和他的个性结合在一起，会造成一个英文叫做taste，这对他将来的工作会有十分重要的影响，也许可以说是有决定性的影响，而这个taste的成长基本上是在早年，这个很有意思的问题，至今我还没有看见心理学家或生理学家对它进行过分析。taste的形成比style要稍微早一点，一个人的taste肯定要影响到他后来的工作。”[5]474
杨振宁认为taste是非常重要的，并且通过一个例子阐述了这个思想。
1982年，有一位15岁的少年天才到美国纽约州立大学石溪分校，要求进研究院做研究生。杨振宁在面试时问了几个量子力学问题，他都能回答。杨振宁进一步问：“这些量子力学问题，哪一个你觉得是妙的？”他却回答不出来。
对此，杨振宁的评价是：“尽管他吸收了很多东西，可是他没有发展成一个taste。他只是学了很多可以参加考试得很好分数的知识，他没有把问题里面基本的价值掌握住，这不是真正做学问的精神。”[5]407
杨振宁的评价虽然是对少年天才而言的，但这何尝不是我国科学教育状况的折射。前不久，来自台湾的物理学教授程曜，有感于在清华讲授物理课程的体会，发出了“救救这些只会考试的孩子们”的呼吁。他说：“这些清华的大学生像是会考试的文盲，除了考试，他们不会推理，不敢提问题，不愿动手，课本里没有的他们不会，他们不会将上课的知识应用到日常生活上，因为这些知识只是用来考试的。我必须呼吁大家来救救这些孩子，把他们的思想紧箍咒拿掉，让他们开始思考。”[7]在物理教育界乃至全社会引起了强烈反响。
在科学教育中，科学风格不仅影响学生的学习，而且也会影响教师的教学效果。我们知道，教学过程既是一个知识传授过程，又是一个情感活动过程。因为教学必须符合教学规律，同时又要适应学生个性发展，是一个艺术创造的过程。所以在教学过程中，教师的风格因素是很重要的。这种风格一方面来自教师对职业的真正认识，另一方面来自对所教学科美的感受。一个缺乏风格的教师，其教学必定是对知识的机械重复，使学生感到单调乏味，进而产生厌学情绪。相反，一个具有风格的教师，必定会努力挖掘教材中所包含的科学美和艺术美，恰当选择教学方法，精心设计教学过程，其教学犹如表演艺术家对艺术美的追求一样，永无止境。当学生在学习中被教师教学所展现的风格所感染时，教学才会产生最佳效果。
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