沈致隆——《科学与艺术的联系和交融》讲稿由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“科学与艺术的交融”。
科学与艺术的联系和交融
（演讲稿）
沈致隆
我今天这个讲座的题目，似乎有点怪异。因为科学和艺术的差别是非常明显的。科学重理性，具抽象性，艺术重感性，具形象性；科学依靠归纳与推理，严谨，艺术依靠灵感与想象，浪漫；科学以逻辑思维方法为主，求真，艺术以形象思维方法为主，求美。在科学和艺术两者之间存在着明显的不同，是两类完全不同的文化意识形态，我将两者相提并论，有人不理解，我需要首先要说明理由。
一、科学与艺术话题的来源
科学与艺术并列话题的重要来源，是“钱学森之问”。
2009年11月10日，钱学森去世仅10天，安徽省10位教授在报纸上发表了一封给教育部长的公开信，提出了著名的“钱学森之问”，也就是“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”
“钱学森之问”的来龙去脉，全文刊登在人民日报上，要由2005年7月29日温家宝总理去钱学森家里看望他时说起。在总理向他汇报了航天方面的工作后，钱学森说：“您说的我都同意。但还缺一个。我要补充一个教育问题，培养具有创新能力的人才问题，一个有科学创新能力的人不但要有科学知识，还要有文化艺术修养，没有这些是不行的。小时候，我父亲就是这样对我进行教育和培养的，他让我学理科，同时又送我去学绘画和音乐，就是把科学和文化艺术结合起来，我觉得艺术上的修养对我后来的科学工作很重要，它开拓科学创新思维。”温总理听后频频点头回答：“像您这样的老一代科学家不仅科学知识渊博，文艺修养也很高，李四光先生就会谱曲，您也是一样。可能就是艺术方面的修养，使您的思想更开阔，而现在学理工的往往只钻研理工，对文学艺术懂得很少，这不利于全面发展。”
听见总理赞同自己的意见，钱学森就不客气了，一针见血，坦诚指出了中国教育的致命缺陷：“现在中国没有完全发展起来，一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式办学，没有自己独特的创新的东西，老是冒不出杰出人才。这是很大的问题。”这就是“钱学森”之问的来源！新中国成立64年了，至今没有一个人获得自然科学的诺贝尔奖！
2007年8月3日，当总理再次看望他的时候，钱学森提前两年自己回答了“钱学森之问”：
“处理好科学和艺术的关系，就能够创新，中国人就一定能赛过外国人。”答案很简单，科学教育与艺术教育结合，才能培养出具有创造力的杰出人才。钱学森从小就在父亲的督促下，学习音乐和绘画。吹着口琴一路长大的钱学森，不仅学业成绩优异，而且对艺术也很热爱，在书法、绘画、写作上尽显才艺。音乐课上贝多芬的交响曲，时时激荡着钱学森的内心。1929年，钱学森考上了上海交通大学机械工程系，课余时间经常去听音乐会，认真研讨《艺术史》、《艺术论》等论著。在沉重的学业负担重压之下，多数学生的课余时间，都被课业占去，而钱学森却参加了学校的乐队。那时学校乐队的练习和演出很频繁。他是乐队的主力圆号手，因此他既要比不参加乐队的同学多挤出一些学习时间，还要比乐队的其他人多挤出一些练习时间。钱学森平时很节俭，穿着也十分朴素。但市内有高水平的乐团演出，他往往徒步很长的路程，去欣赏音乐会，而且购买最好的票位。
他20世纪30年代读学位的时候，就是加州理工学院古根海姆航空实验室火箭研究小组的重要成员。1943年作为加州理工学院的教授，他与人合作完成的研究报告《远程火箭的评论与初步分析》，为40年代喷气推进实验室研制成功地对地导弹和探空火箭奠定了理论基础。这些导弹是后来美国采用复合推进剂火箭发动机的导弹的先驱。钱学森在超音速及跨音速空气动力学、薄壳稳定理论方面对航空工程理论有许多开创性的贡献。他和被后人誉为“航空航天时代科学奇才”的导师冯•卡门一起提出的高超音速流动理论，为飞行器克服音障和热障提供了依据，为空气动力学的发展奠定了基础。以他和冯•卡门命名的卡门—钱学森公式，被用于高亚音速飞机的气动设计。1949年他还提出了用火箭助推的滑翔机，作为洲际旅客运输火箭的设想和核火箭的设想。
二战临近结束时，钱学森已经取得了在近代力学和喷气推进方面宝贵的科研经验，对二战期间美国的火箭研究做出过重大贡献。1945年，他成为美国空军顾问组专家。战争结束后，他担任了加州理工学院喷气推进研究中心的主任。他的贡献和价值，多次得到美国军方和官方的赞扬和确认，美国专栏作家密尔顿·维奥斯成曾写道“钱是帮助美国成为世界第一流军事强国的科学家银河中的一颗明亮的星，是制定使美国空军从螺旋桨式向喷气式飞机过渡，并最后向遨游太空无人航天器过渡的长远规划的关键人物。”
钱学森无论早期在美国工作，还是后来被美国政府软禁，只要听到贝多芬的《D大调小提琴协奏曲》、《第四钢琴协奏曲》或钢琴奏鸣曲《悲怆》，他的心便会为之颤动，为之共鸣，便会受到一种崇高审美力量的激励和催动。就是在这壮美音乐的激励下，他领悟了人的尊严，人的价值和他此生的使命。所以，钱学森时常向人们提起这样的话题。
回国以后的年代里，中央乐团演奏的贝多芬《第九交响曲》，只要钱学森在北京，无论工作多忙，他都要去听。因为“贝九”所包含的巨大精神力量，他感受得最为直接，最为深刻。
1991年10月16日，在国务院、中央军委授予钱学森“国家杰出贡献科学家”的授奖仪式上，钱学森在讲话中说：“下面我还要利用这个机会表示对我爱人蒋英同志的感激。„„蒋英是干什么的？她是女高音歌唱家，专门唱最深刻的德国古典 艺术歌曲，正是她给我介绍的音乐艺术以及这些艺术里包含的诗情画意和对于人生的深刻的理解，使得我丰富了对世界的认识，学会了艺术的广阔思维方法。或者说，正因为我受到这些艺术方面的熏陶，所以我才能避免死心眼，避免机械唯物论，想问题能够更宽一点、活一点，所以在这一点上我要感谢我的爱人蒋英同志。”
“钱学森之问”使人们对于科学教育和艺术教育的重视程度进一步增强，在党的18大前后对于加快教育改革的步伐产生影响。
2014年9月3日发布的《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》(国发〔2014〕35号)在“启动高考综合改革试点”条目中，明确提出了培养复合型人才的措施，即高考“不分文理科”，即对考生“综合评价、多元录取”。
2014年12月10日发布的《教育部关于加强和改进普通高中学生综合素质评价的意见 》（教基二[2014]11号）提出：
“为贯彻落实《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》，促进学生全面发展、健康成长，现就加强和改进普通高中学生综合素质评价提出如下意见。”，明确指出了综合素质包括五个方面，即思想品德、学业水平、身心健康、艺术素养、社会实践。并要求：
“高中教师要充分利用记录材料，对学生成长过程进行科学分析，引导学生发现自我，指导学生发扬优点，克服不足，明确努力方向。”
“高中学校要将学生综合素质档案提供给高校。高等学校在招生时要根据学校办学特色和人才培养要求，„ „组织教师对档案材料进行研究分析，采取集体评议等方式做出客观评价，作为招生录取的参考。” 18大以后的一系列教育改革方针，为何偏向培养复合型人才？为何大大提高了对人才科学素养和艺术素养的要求？钱学森为什么说“有科学创新能力的人不但要有科学知识，还要有文化艺术修养”，“艺术上的修养对我后来的科学工作很重要，它开拓科学创新的思维”，特别强调文化艺术修养对于培养科学创新人才的重要性？不得不从科学与艺术的联系和交融谈起。
二、科学与艺术的内在联系
1、科学和艺术都是需要献身精神的事业。
为了说明这个观点，我准备举几个例子，两个科学家和三个艺术家的例子。第一个科学家，大家看看知道不知道我说的是谁？
这是一幅著名的美术作品，名字我已经在画上给出了——《雅典学园》，对吧？谁画的呢？拉斐尔，文艺复兴的三大巨头之一拉斐尔画的。这画里头有一个为科学献出生命的科学家，不知道你们现在能不能在画面上找到他。
在你们找到之前，我先给你们介绍这幅著名的美术作品中的人物：画面中心这个右手指天是柏拉图，而右手向前伸的这个人是亚里士多德。据说这两个人是拉斐尔分别以老年的达·芬奇和中年的米开朗琪罗为模特画出来的。我只简单的介绍几 个人物，画的左下方正在纸上写写算算的，是著名的数学家毕达哥拉斯，他的理论是“万物皆数”。连音乐也是数学，这是他的重要论述。他右边正在思考的人，是非常有名的哲学家赫拉克利特——辩证法的创始人，名言是“人不能两次踏入同一条河流”。下方中心的人物是犬儒哲学的创始人狄奥根尼，他终生只睡在一个洗澡盆里，澡盆是他的床。我给你们介绍的科学家不是以上这些人，而是在右下方的角落，一个为科学献身的伟大科学家阿基米德（也有说是欧几里得的），浮力定律的发现者，同时又是机械工程师，建筑学家，也是数学家。他的背后手托地球的，是埃及天文学家托勒密。在哥白尼以前，就是他，靠地心说统治了世界天文学1500年。
大家可能都知道阿基米德是怎么死的。罗马人进攻叙拉古王国，因为阿基米德付出了巨大的代价，原因他不但是物理学家，发现了浮力定理，还是机械工程师，建筑学家，土木建筑学家，设计了很多城防建筑和守城机械，使罗马人攻城时伤亡惨重，屡遭挫折，原计划5天破城，却费时八个月。罗马人破城以后，士兵冲进来，阿基米德不管不顾，正在专心致志研究几何图形，罗马士兵不由分说残暴地砍下了他的头颅。这就是世界历史上一位伟大的、为了科学事业献出他的毕生精力和生命的科学家，人们永远纪念他。
下面我要讲一个中国科学家。1909年出生于山东荣成县农家，从小放牛，九岁上小学，1935年北京大学物理系毕业留校，1940年赴加拿大、美国学习流体力学、航空工程，1945年获加州理工学院博士学位，后任康奈尔大学航空工程研究生院副教授、教授，1956年回国，任中科院力学所副所长，二机部九院（核武器研究院）副院长，中国科技大学化学物理系主任，负责“两弹一星”的研制和领导工作。先后主持轰爆力学、高压物态学、空气动力学、飞行力学及结构力学、核弹武器化、地对空导弹。他是山东人，世代农家出身，九岁以前还是个拾柴放牛娃的郭永怀。
郭永怀曾担任两弹一星的研制工作，先后主持过轰爆力学等等，解决一系列难题。为什么现在大家不知道郭永怀这个名字？ 1968年12月5号，郭永怀从青海实验基地回北京汇报，飞机失事殉职。飞机刚到北京机场，一头栽在离跑道只有400米的农田里爆炸起火燃烧，郭永怀以身殉职。但是国家没有忘记他，1985年“国家科技进步奖特等奖”追授给他。1999年被授予“两弹一星”功勋奖章。在1999年，江泽民主席授勋的时候，23个科学家只有他一个是烈士，没有在场。下面是一首怀念他的诗叫《永念永怀，歌功永怀》。我猜测可能是当时的国防科委副主任张爱萍上将写的：
荒漠歌大风，昆仑勒铭功。盖世奇男子，雄踞亚洲东。蘑云腾霄九，长缨贯太空。韶华许故国，霜鬓苦关攻。星辰陨落日，夕阳映血红。思君永怀志，学道循迹踪。
“荒漠歌大风，昆仑勒铭功”，这指的是新疆和青海，因为两弹的实验场地主要 在新疆和青海。“盖世奇男子，雄踞亚洲东”，这个盖世奇男子有个说法，你们可以去查资料。“两弹一星”的这23个人里头，搞核弹的不搞导弹和卫星，钱学森是搞导弹和卫星的。因为核弹需要核物理，导弹和卫星需要空气动力学，钱学森是空气动力学家。只有郭永怀一个人“两弹一星”的工作全参加了。1960年的时候，苏联专家撤走，把所有资料带走以后，咱们国家成立了二机部核武器研究院。这个研究院有三驾马车，就是第一颗原子弹实验的时候有三个部门负责。一个部门是叫理论部，首先要突破理论，这个理论部负责人是彭桓武。然后还有一个实验部，主要是在突破理论的基础上把核武器引爆实验做出来，这个实验部的负责人叫王淦昌，都是从海外回来的。郭永怀是综合部的负责人。综合部是干什么的？就是把理论部和实验部的研究成果变成武器，而且要使普通士兵能够使用，达到核弹武器化，所以这是关键一环。然后1961年的时候，中国科学院成立“五四一”工程，就是地对空导弹，他是总设计师，在中科院力学所研究力学。半年时间一次试验成功，就是士兵肩扛着打飞机的导弹。“蘑云腾霄九”指的是核弹，“长鹰贯太空”指的是导弹。“韶华许故国，霜鬓苦关攻”。为什么叫“韶华许故国”？他本来是北京大学物理系的，留校助教，后来抗日战争时期，日军飞机狂轰滥炸我国城乡，血气方刚的他以身许国，改学航空动力学，立志为中国的空军飞行器做出他的贡献。“星辰陨落日，夕阳映血红”，是指那架飞机北京机场失事时，正好是太阳刚落山的时候。追授他为烈士是有原因的，1967年中国第一颗氢弹是飞机扔下的，1968年开始搞地下核试验的时候，他回北京汇报。当时聂荣臻元帅是国防科委主任，劝他坐火车。他说不行，火车要两天两夜，48个小时，这个事比较急还是坐飞机回来，没想到飞机失事。当时尸体都烧焦了，无法辨认。但是他1956年从美国归国的时候带了一块金表，失事飞机上其他人都没有戴金表的，所以看到戴金表的就是他的遗体。当时，发现他和警卫员两个人紧紧地搂抱在一起，脸对脸搂在一起，尸体无法分开。等到尸体打开以后，发现两人尸体胸前氢弹实验数据的公文包保存完好。周恩来总理听到这个消息失声痛哭。张爱萍将军是一位身经百战的将军，也为郭永怀的牺牲感伤不已，写下了这首感人的诗句。中国科学院力学研究所在1988年郭永怀牺牲20周年时，他立了一座塑像。他曾经担任中国科技大学的首任化学物理系主任，中国科技大学建校五十周年时，在化学物理系办公楼的前面为他立了一座塑像，以示纪念。这样一位伟大的科学家及其所体现出来的精神，我们应该永远牢记。在美国康奈尔大学航空工程研究生院当教授时，他是学校的三大台柱子之一。1953年，英国伦敦大学帝国理工学院请他去讲学，美国人都不放他走，原因是他掌握着重要的军事科学成果，怕他去了不回来了。他的归国是国家用美国朝鲜战俘换回来的。他既不想当官，也不想成名，埋头在青海、新疆做实验。还有一件事是他的警卫员说的，在第一颗原子弹实验前的几个月，他住在新疆罗布泊，指示警卫员不要给他铺褥子，原因很简单：铺了褥子，就容易睡死；不铺褥子，在钢丝床上翻身硌一下，就会醒来。这样的话，他一天只能睡三四个小时，而且保证不会睡过头。这么一个伟大的科学家牺牲了多年，很多人不知道。好，下面咱们该讲艺术家的献身精神了。
曾有过中国一所一流美术学院招生800人，有3万人报名，当时没有网上报名，必须现场领表填表。报名前夜，3万人加上他们的家长把城市的几条街都堵塞了，照片显示的就是考生和家长露宿街头的场景。每年高考，报考艺术类专业的考生超过100万，为什么对艺术这么执着追求？原因就是有些人误以为，艺术家不需要献身精神就能一夜成名。有人不认识郭永怀但认识开演唱会的歌手，人们有误解：科学家需要献身精神，默默无闻，艺术家不需献身精神，声名显赫，我不想献身，又想风光，所以我要学艺术。
当前艺术教育热，100万人报考艺术专业有三种动机：第一种动机是酷爱艺术而愿意奋斗终身，像郭永怀酷爱科学那样；第二种动机是为了提高修养、开发智力、增加情趣，这个目的也是在座各位的目的，我的目的也是为了让大学生提高修养、开发智力、增加情趣；第三种动机是各种远离艺术的狭隘功利主义，也有几种表现：一是将其当作中考和高考的敲门砖。艺术特长生高考加分，过去都加50分，后来改成加20分。但是就因为改为20分，2005年家长在南方某省教育厅门口静坐示威，家长们觉得孩子十年花了10多万元钱学钢琴，现在改成只加20分，感到投资吃亏了，所以静坐示威，但这种目的我认为是有问题的。二是为了好考好学好挣钱。有人认为艺术专业好考，要求的分低，而且看起来好学，吹拉弹唱，四年就毕业了，一边娱乐，一边还能拿到毕业证。
下面我要介绍真正是热爱艺术并且执着追求，最终取得辉煌成绩伟大艺术家。我的结论是即使是艺术，也必须有献身精神才能取得成绩。
这是梵高画的Docter Gachet（嘎歇医生），是为梵高看病大夫的画像。这就是准备我介绍的第一个画家。很多人知道，梵高从27岁画到37岁，却只卖出了一幅，这十年是靠他弟弟做木材生意供养。梵高是画自画像最多的一位画家，一生画了30多幅自画像，可能是没有人欣赏他的画。没有人买他的画那画什么？他干脆画自己，今天画，明天画，画了很多。最著名的画是他去世前不久画的，是最贫穷潦倒的时候，但是坚持他的画风不改，这幅画100后年拍卖了8250万美元，当时拍卖价是第一。虽然后来毕加索的画拍卖价赶超上来，但我相信如果今天再拍卖肯定还在世界上名列前茅。
这是与梵高齐名的法国画家塞尚。塞尚的遭遇还不如梵高。他一生画了40年，一幅画都没卖出去。就这么一个人，现在被人称为“现代绘画之父”。包括西班牙的名画家毕加索，米罗这些立体主义、抽象派的画家，都承认从他那儿获得灵感。今天没有时间讲他们的作品，你们可以自己去看。
第三位画家知道的人就更少了，就是法国画家保罗·高更。他本人就是一个成功人士，什么叫成功人士呢？用现在的语言来讲，就是挣大钱娶美女。他本人是银行家，证券经纪人，在法兰西第三共和国成立以后，他的年收入是法国平均工资的几百倍。他还娶了一个比他小10岁的妻子，年轻貌美，给他生了5个儿女。但是他酷爱绘画。他中年时候正好是1879年法兰西第三共和国成立，资产阶级革命成功了。资产阶级认为现在革命成功了，就剩下享受了。高更认为在这样一个享乐的社会找不到艺术灵感，怎么办？抛弃了财产，抛弃了妻子儿女，全都不要了，脱掉西装，跑到南太平洋的荒岛上，创作了十几年，最后贫病交加，死在那里的一个岛上，却成为一个与梵高，塞尚齐名的后印象主义的代表人物。后印象主义是怎么回事呢，简单介绍一下，印象主义文艺是古典艺术的终结，现代艺术的开端。印象主义又分三个时代或者叫三个潮流。第一个就叫印象主义，代表人物就是法国的画家莫奈，另一个就是新印象主义，最后一个潮流叫后印象主义。早期印象派，也就是古典艺术的最后一个阶段，后印象主义则是现代艺术的开端，所以这三位难兄难弟也是所有现代艺术的创始人，但是他们生前都得不到理解，付出了巨大的代价，为了艺术献出了一切。
2、科学和艺术都需要创新。
科学需要创新毫无疑问，但艺术是否需要创新呢，有的人会产生误会，以为不需要，原因很简单，电视节目现在热衷于模仿秀，学赵本山、学宋丹丹、学小沈阳，层出不穷。但是很多人不看好这些模仿者，因为模仿不是艺术，你唱得再好，如果只学别人，没有人承认你。我现在给大家介绍一位具有极强创新精神的艺术家，电影表演艺术家——葛丽泰·嘉宝（Greta Garbo）。她也是贫苦家庭出生得，14岁打工，17岁演电影，20岁进入好莱坞，主演《茶花女》、《安娜·卡列尼娜》走红。1933年在影片《瑞典女皇》中，她因为“无表演的表演”，享誉全球，36岁开始激流勇退，退出影坛。她活了85岁，但是30岁以后就什么都不干了。1954年获得奥斯卡特别奖，但是她没有领，终生未婚。她的创新就在于无表演也是表演，在她之前没有人用她这种方式来展现一个艺术形象，这就牵涉到《瑞典女皇》这部电影。
瑞典女皇的英文原名叫克里斯蒂娜，认识了西班牙大使，两个人谈恋爱，一见钟情难舍难分，恋情公开后，瑞典王室勃然大怒，给女皇下最后通牒，两者只能选择一个：要么放弃王位放弃财产，放弃瑞典国籍和你的情人远走高飞；要不你就赶快断绝一切往来，把他驱逐出境。也就是要求女皇的表态，你是要江山还是要美男，瑞典女皇表示要美男。最后在码头上，江山也没有了，财产也没有了，王位也没有了，在船上等待心上人到来，结果等到的却是一具尸体，心上人被瑞典王室赐死。原因很简单，答应给你美男又没答应给你活的，反正是美男，你拿走吧。这样的痛苦如何表现，导演犯了难。嘉宝就来了一个无表演的表演，没有表情只有一个特写镜头，成为电影史上空前绝后的辉煌。人们认为成功了，艺术家们看到了巨大的悲痛，原因是神经已经都麻木了；科学家们已经看到泪腺凝固，神经系统已经不起作用了，号啕大哭，满地打滚，你至少还能指挥你身体的各个部位，她现在已经等于一个活死人，还有比这个更悲痛的吗？所以她成功了，一举成名，她停演多年后奥斯卡奖她不要还非要给她。在她以后，很多年轻貌美的女演员在表现巨大痛苦的时候，也想模仿她，因为省事啊，什么表情都不做，你们随便拍。但是所有的这些拍摄镜头全都被导演删除了，不行，只有嘉宝不表演才是表演，其他人模仿她不表演 就不是表演。
1976年诺贝尔物理学奖获得者丁肇中说“:得诺贝尔物理学奖并不难。别人说是，你说否；别人说已知，你说未知；别人说应该一个接一个地做，你说应该捆在一块做。总之与别人相反，你就有可能得诺贝尔奖。”（听众大笑）用我们北京话讲，叫“话糙理不糙”。理怎么不糙呢？意思就是说，你要搞科学就要创新，不能跟在别人后面。再看这一位老兄，德国物理学家伦琴，他就是刚才丁肇中说的那类人，他曾是诺贝尔物理学奖第一届得主。人们想将他发现的射线称作伦琴射线，但他非要叫X射线。现在咱们学物理时叫伦琴射线，到了医院都得叫X射线，就是他为了鼓励后来的科学家研究未知领域。
大家都知道爱因斯坦会拉小提琴，因此有的人就以为爱因斯坦这么聪明与拉小提琴有关。他提出相对论来和拉小提琴到底有什么关系呢？不是简单的线性关系，否则音乐学院那么多学小提琴的学生，怎么成不了科学家？但却不能不说有间接的关系。
3、科学与艺术都需要美学追求
按照美学理论，美的存在形式大致分为艺术美、科学美、社会美、自然美。庄子说：“判天地之美，析万物之理。”是因为大自然本身很美，体现在其规律简洁有序、高度概括、和谐统一，因此揭示大自然规律带有创新性质的科学原理、方程、实验，如果符合大自然的真实情况，也必定存在着以上审美要素，这是很多著名科学家的切身体会。说爱因斯坦的研究方法是美学的，主要根据是他在研究中揭示大自然规律时，力图追求理论美、方程美和实验美。获得1933年诺贝尔物理学奖的剑桥大学教授狄拉克1979年在爱因斯坦诞辰100周年纪念大会上说：“爱因斯坦推崇的思想是，凡数学上是美的，在描述物理学理论方面很可能是有价值的，这是比任何思想都更加重要的思想。”
德国天文学家开普勒，是行星运动三大定律的发现者。当他把哥白尼认为的行星轨道由圆形改为椭圆形，并且最终确定太阳在椭圆的一个焦点上时，他高兴地跳了起来，喊出的第一句话是：“感谢上帝，让我看到了美！”
英国剑桥大学数学教授、经典名著《数学原理》的作者、分析哲学创始人、1950年诺贝尔文学奖获得者伯特兰•罗素说：“数学包含的不仅是真理，也有无上的美，一种冷峭而严峻的美，恰像一尊雕塑。”
1905年的爱因斯坦，年仅26岁，大学本科毕业后的两年时间里，一直在瑞士伯尔尼的专利局当小职员，负责审查专利，却在八周时间里连续发表三篇震惊世界的论文《论动体的电动力学》、《分子热运动所形成的平静液体中悬浮粒子的运动》和《有关光的产生和转化的一个试探性观点》，分别揭示了狭义相对论原理、布朗运动的数学规律以及光的量子性和光量子具有的能量，如闪电划破了理论物理学的夜空，创造了人类科学史上的奇迹。他没有实验室，没有导师，怎么研究物理？他究竟靠的是什么？就是想象和联想加数学推导。他惊人的想象力和创造力，他更加惊人的 科学研究成果狭义相对论，与他自幼开始、相伴一生的音乐爱好、音乐演奏之间，到底有无关系？有关系的话有何关系？
爱因斯坦的一个助手，比尼斯·霍夫曼曾说：“爱因斯坦的方法，虽然建立在以丰富的物理学知识基础上，但主要是美学和直觉的”。首先要有丰富的物理学知识，有了知识以后他的研究方法是美学的和直觉的。“爱因斯坦除了是自牛顿以来最伟大的物理学家，也是一个科学的艺术家”，为什么？他用美学和直觉的方法和物理学的知识从事研究。这就是科学家的美学内涵和美学追求。他将艺术的求美用在科学研究上。
爱因斯坦的另一名助手说罗森说：“在构造一种理论的时候，爱因斯坦所采用的方法与艺术家所用的方法具有某种共同性。他的目的在于求解的简单性和美。对他来说美在本质上终究是简单的。”
科学对美的标志是什么呢？就是说一个科学的理论它的公式本身虽然很简单，但是概括的自然规律非常广泛，这样的科学理论和公式就是符合美学规律的。
美的探究和追求，也是让许多科学家不停钻研、不断攀登的动力之源。科学研究的过程并不是一帆风顺的。然而，为什么杰出人才能克服诸多困难？有的人认为，是因为他们拥有坚强的意志、顽强的性格。这确实是原因的一方面。但是，杰出人才对于自己去追求创新、去不断突破，有着更为高远的想法。美国科学院院士，囊括菲尔兹奖、沃尔夫奖、克拉福德奖三项世界顶级大奖的哈佛大学数学教授、美国科学院与中国科学院院士邱成桐曾说道：“数学的美和艺术的美是相通的„„真与美总是联系在一起的，这种对美的探究和追求，是让数学家不停钻研的动力。” 丘成桐22岁拿到博士学位，33岁就得了菲尔兹奖，他之所以取得这么大的成就，就是因为他发现了数学的美，追求科学中的美，才有动力取得成功。怎么就能够体会到科学之美呢？从艺术家那寻求点儿灵感。
狄拉克在获得诺贝尔物理学奖演说中的名言是：“物理学理论都应具备数学美。理论物理学家的工作，就是以漫长的一生追求美。”
这种对美的追求，不仅让科学家愿意克服现实中的种种困难，以获得最高的美的精神享受，也使他们更注重在创造活动中的精神追求，而不是各种功利的获取。想一想，当一个研究者的眼界被项目、经费包裹着的时候，当一个学生的眼界被好工作、挣大钱局限着的时候，怎么可能有杰出人才的涌现？
从这个角度说，科学与艺术更深层的相通之处在于非功利的精神气质。只有在这种状态下，产生出的科研成果和艺术作品会通常具有典范的价值。
三、科学与艺术的相互作用
下面讲科学与艺术的相互作用，科学家和艺术家怎样相互从对方那里寻求灵感和创造。
1、科学需要想象和联想
刚才说过艺术是靠想象和灵感，科学靠逻辑推理。现在反过来说，科学和艺术一样也需要想象和联想。量子力学的创始人薛定谔是奥地利物理家，曾创立薛定谔波动方程，获得了1933年诺贝尔物理学奖。他有这么一句话：“在很多情况下，逻辑思维把我们引导到某一个转折点后，就丢下我们，不管我们的死活了。”什么意思？就是仅仅依靠归纳推理，到一定程度可能就研究不下去了，需要想象和联想。
相对论自1905年诞生以后，很少人接受，直到1919年，广义相对论才获得世人的广泛认可，这时爱因斯坦说出了惊世骇俗的名言：
“我相信直觉和灵感，„„当1919年日食证明了我的推测时，我一点也不惊奇，要是这件事没有发生，我到会非常惊讶。想象比知识更重要，因为知识是有限的，想象概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”
“直觉和灵感”、“想象比知识更重要”，都是艺术构思和创新的特征，其实也是科学创新的特征。想象是科学从艺术中获取灵感的重要手段。嫦娥奔月的神话、儒勒·凡尔纳的科幻小说等，虽然过去都是艺术的想象，但今天科学的发展，已经全部成为现实。爱因斯坦还说：“这个世界可以由音乐的音符组成，也可以由数学的公式组成”，“音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的，可是被共同的目标联系着，这就是对表达未知的东西的企求。它们的反应是不同的，可是它们互相补充着。”
可见音乐美和科学美在爱因斯坦心中是相通的，都是他的精神家园和终生为之追求的目标。在对这两种美的追求之中，爱因斯坦为科学做出了巨大的贡献。
除相对论之外，现代科技两大支柱的另一个是量子力学。从某种理论观点来看，量子学说改变了我们对物质世界的基本观念。然而量子学说带来的结果并不仅仅是世界观的变化，它在当代电子显微镜、激光器和半导体等现代仪器中，在核物理学、原子能、天文学和化学领域里，都有着重要的应用。
量子论的诞生已经过了一个多世纪，其辉煌鼎盛与广泛应用也过了半个多世纪，但是量子理论曾经引起的困惑至今仍困惑着人们，正如“量子力学教父”、丹麦物理学家尼尔斯·玻尔所言：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”
在量子力学的重要创始人中，德国的普朗克、海森堡、玻恩，法国的德·布罗意、奥地利的薛定谔、泡利和丹麦的尼尔斯·波尔，分别获得1918年、1932年、1954、1929年、1933年、1945年和1922年的诺贝尔物理学奖。尤为惊人的是，他们取得具有重大历史意义的创造性研究成果时，多数都是二三十岁的青年人。而这七位科学家，都和文学艺术有着不解之缘，其中四位能出色地演奏钢琴。
普朗克是量子力学最重要的奠基人，甚至爱因斯坦也是受普朗克量子理论的启发提出了光量子假说，从而获得1921年的诺贝尔物理学奖的。为了纪念普朗克，量子力学最基本的物理学常数就叫做普朗克常数，它乘以频率就是量子的能量。普朗克的墓在哥庭根市公墓内，一块简单的矩形石碑上面只刻着他的名字和普朗克常数 h=6.626×10－34J·s。1947年普朗克在哥廷根病逝，德国政府为了纪念这位伟大的物理学家，把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。
这位伟大的科学家，上中学时就擅长演奏钢琴、管风琴和大提琴，上过声乐课，还曾为多首歌曲和一部轻歌剧作曲，被老师建议报考音乐学院。他成为物理学家之后，每次和爱因斯坦讨论物理学问题的间隙，两人都要合奏莫扎特的奏鸣曲，爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴。虽然没有录音流传于世，但可以肯定的是，在两位物理学家演奏的美妙音乐声中，20世纪科学史上两个最伟大的理论诞生了。
得益于爱因斯坦相对论的思路而在25岁就创建矩阵力学，并进而提出“测不准原理”及矩阵理论的海森堡，是量子力学奠基人中举足轻重的人物。他获得诺贝尔物理学奖最重要的原因，就是提出了“测不准原理”。这原理被认为是自然科学中所有道理中最深奥、意义最深远的原理之一，给予人类认识自然和社会以全新的、惊世骇俗却发人深省的视角和方法。而海森堡10岁就可以用钢琴流畅地弹奏巴赫的经典作品，成年后与玻恩在两架钢琴上同时演奏，更被人们称赞为“出神入化”。尼尔斯·波尔也善于演奏钢琴。
另外三位量子力学的创始人中，泡利对德国诗人歌德的作品极有研究。德·布罗意本身曾获得历史学学士学位和文学硕士学位。薛定谔曾写出不少诗歌作品，并在研究量子力学的波动方程时，为解释量子态的叠加，假设了著名的思想实验“薛定谔的猫”，想象力无比丰富，比喻十分神奇，不能说与他对诗歌艺术的爱好没有关系。
量子力学认为物体在没有测量之前，都是几率波，测量使得物体的几率波“坍塌”（collapse）成为观测到的现实。薛定谔在提出量子力学的波动方程时，为解释量子态的叠加，假想了著名的思想实验“薛定谔的猫”。
薛定谔假设一只猫被封在一个密室里，密室里有食物也有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个装置由薛定谔所设计，所以猫便叫做“薛定谔的猫”。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期，如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。但是物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午还是下午。如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定猫或者死，或者活，这是它的两种本征态。但是如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔的猫，则只能说，她处于一种活与死的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道此猫是死是活。也就是在揭开盖子的一瞬间，描述猫的状态的波函数由叠加态立即坍塌到某一个本征态，即死态或者活态。
量子理论认为：如果没有揭开盖子进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，即通常所说的半死不活。这与我们的日常经验严重相违，按常规理解，黑匣子里的薛定谔的猫要么是死的，要么是活的，只能是这两种状态中的一种，与你是否去打 开黑匣子观看无关。然而，量子论却说这猫在黑匣子里是既死又活的，它是活态与死态的叠加态，那么猫到底是死的还是活的呢？量子论说要到你打开匣子进行观测那一刻才决定猫的命运，注意是“决定”，而不是“发现”。也就是说作为一个观察者，你的观察行为影响了被观测的客体，这与经典物理是相冲突的。在宏观层面，观测行为对客体的干扰可以忽略不计，你用一把尺子去量一下桌子，不会导致桌子的状态发生变化。然而在微观世界，粒子尺度非常小，运动速度非常快，你要测量它必须与它发生作用，也就改变了它的状态。这个假象实验，也就是密室中薛定谔的猫，体现了量子力学的不确定性，即对一个物理量，你不测的话你就永远不知道它的状态。猫就像是一个粒子，死或者活两个状态表示该粒子的两种本征态，由于两种态都有一定几率出现，我们在测量前只能估算这个几率的大小，不能估测猫的生死。然后只要进行测量，如打开盒子，就可以确定粒子的状态（看见猫的生死），这里伴随了波函数的坍塌，因此量子力学的物理量也就是其状态的描述，实际上只有测量的时候才能真正确定，测量之前只能得到几率的分布情况。
就这样，薛定谔用宏观世界猫的生死，说明了微观世界的混沌，进而生动地说明了量子力学的本质，使之通俗易懂，从而成为科学史上最著名的十大思想实验之一，也充分说明了想象力在科学创造发明过程中的作用。
中国科学家的文学艺术修养也不逊色。除钱学森以外，地质力学的创始人李四光，不但会拉小提琴，而且创作了中国第一首小提琴曲《行路难》，此曲曾由中国工程院院士袁隆平演奏，在中央电视台的节目中播出。华罗庚是当代享誉国内外的大数学家，有60多首令人称赞的诗歌散文作品发表并成集正式出版。
综上所述，从“钱学森之问”和钱学森、爱因斯坦、量子力学多位奠基人等中外科学家的创新理论、实际贡献和自身文化艺术修养和感悟中，我们可以看到，科学与艺术具有求美的共性，以及这些科学家从小接受的系统、正确的艺术教育，对于他们拥有惊人创造力产生的影响，以及在他们取得重大成就的研究成果中起到的作用。
十八届三中全会发布的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》对学校提出要求：“改进美育教学，提高学生审美和人文素养。”而学校中审美教育的主要途径和最具操作性的手段，就是艺术教育。因此为提高学生鉴赏美、创造美的能力，发挥学生的想象力和创造力，培养具有创造性的人才，各级各类学校对于艺术教育都应该给与足够的重视，实施正确的方法。
2、艺术需要逻辑和科学。
科学需要艺术，艺术也需要逻辑科学。中国的科技事业不能光靠科学家，要靠全民的科学素养的提高。大家都爱科学、学科学、用科学，大力普及科学，这个时候科学水平才能够上升。我举一个例子，Laser这个单词，翻译成“镭射”好，还是“激光”好？有不少大学生没有动脑筋，就说“镭射”好，laser跟镭有关系吗？镭是居里夫人发现的剧毒放射性元素，从沥青里边提炼出来的。“镭射影院，欢迎进入”，放射性元素射出放射线，你还敢进去吗？香港人和台湾人都管laser叫镭射，不少人哈港哈台，认为香港人台湾人说什么都有理，他们那么叫，我们也那么叫。这个词翻译成“激光”是钱学森亲自确定的，而且得到科学界的一致公认。现在改革开放，有人什么都学香港、学台湾，也叫镭射唱片，如果真的是“镭射”，把散发放镭射线的光盘揣在包里，你不觉得危险吗？“laser”的英文原名是“light amplification by stimulated emiion of radiation”，明明是一种特定的光light，和镭一点关系都没有，还是叫“激光”比较合理，说明了laser的特点和物理性质。
“对未来没有兴趣和想象，中国作家成为最大的科盲群众。在历届茅盾文学奖获奖作品中一半以上是反映古代和过去的题材。”这是2002年中国青年报上一篇署名文章的原话，不是我说的。大家想想，清朝12个皇帝不都被电视剧导演拍完了吗？皇帝拍完了拍皇太后，皇太后拍完后拍妃子，妃子拍完后拍宫女，现在要拍太监了。作者又说“现实主义的题材没有一部涉给中国当代生活带来深刻变化的科学技术，即没有一部科学幻想作品获奖。美国好莱坞的大片几乎将人类可能面临的灾难全部拍成了电影。我们竟连一部关于中国人类未来的作品都没有。中国作家对未来的想象在哪呢？”
哈佛大学第21任校长是艾略特，在他之前哈佛大学是一个普通的社区学院，从1869到1909，他的校长从35岁当到75岁，主政40年，哈佛大学一跃成为世界一流大学。这位校长说：“人类的希望取决于那些知识先行者的思想，他们所想的可能超过一般人几年、几代人甚至几世纪。”哈佛大学教授想的事情要超过一般人几年或者几代，不会整天“戏说林肯”、“正说华盛顿”，沉醉在古人的逸事之中；更不会厚古薄今，相信当今世界还能用“半部《论语》治天下”的神话。
3、音乐治疗和身心健康。
你们听说过音乐治疗（music therapy）这个词吗？恐怕很多人没听说过。在欧洲，有两百多年的历史，在美国八十多年的历史，在北京三十多年的历史。
下面讲音乐的心理治疗。美国“曼哈顿工程”理论部的负责人、奥地利核物理学家维克多•维斯科波夫（Victor Weikopf）说：“每当我的学生对这个世界感到沮丧时，我就对他们说：莫扎特的音乐和量子力学使我体会到生命的价值。”
2000年的时候，世界就有超过100万人自杀身亡。跟1979年相比，年轻人的自杀率已经增长50﹪。2003年开始，每年的9月10日被联合国防止自杀联合会确定为“世界防止自杀日”。一开始我也不相信，怎么还有个世界防止自杀联合会，但是你们看他们的会标，是不是世界防止自杀联合会？一点都没错。你看2004年一期《北京晨报》，我在这里只念两行：“自杀已经成为20岁至30岁青年死亡的第一原因”，然后左边我画红笔的：“大学生的自杀死亡人数呈上升趋势，其中大学生高于一般青年，重点大学高于一般大学，研究生高于本科生”。报上说“某某师范大学新学期开始开设防止自杀课，昨天就有四百名大学生参加一场预防自杀演习，学术报告厅过道上都坐满了学生”，说明了他们有心理问题。没有问题你跑那参加预防自杀演习干 什么？某大学有个“郁闷墙”，就是因为现在北京的大学生想心理咨询不容易，在有的大学要等一个月，就是预约一个月后老师才跟你谈。那大家想想，他要能熬过一个月他还用去咨询吗？最后怎么办，学生自己想办法。在校园里自己搞心理咨询，弄面墙到那去贴帖子。
出事情的很多是重点大学的研究生，北京某名牌大学2005年一个学期就有三个学生跳楼自杀身亡，4月20日和5月7日，半个多月的时间，同一个楼同一层先后跳下去两个人，落点都在同一个地方。还一个心理学系大四的男生，学完四年心理学要毕业了跳下去了。还有，北京某某大学的学生公寓，2005年有一个人在这里不幸跳楼身亡，到了2006年，又有一个人跳下去，没死，却把一个行人砸成高位截瘫。
我刚才说北京某名牌大学2005年上半年轻生的几个同学，其中有中文系三年级一个女生﹑数学学院三年级一个男性博士研究生。中文系女生三年级时是因为情感问题跳楼自杀的，光懂艺术，太浪漫了，缺少理性思维，有危险。数学系的博士研究生三年级，是男的，不浪漫但太死板，不擅长发散思维，因为学业问题轻生，到了三年级觉得论文答辩有通不过的危险，单纯逻辑分析，想不出别的路可走，也轻生了。所以说，科学与艺术少了哪一块，思维单一，都有问题。
他是谁？对，贝多芬！他这个名字怎么解释？我看网上有人讲贝多芬就是“背多分”，书背多了就多得分了，这个不对。我的解释有两个：第一个是因为他一生太悲惨了，所以多愤怒，也就是“悲多愤”；第二个呢，他因为人生悲惨，不但不轻生，而且更要奋斗，所以也叫“悲多奋”。贝多芬四岁开始被父亲逼迫学钢琴，就没有欢乐的童年，为什么？他父亲每天揍他啊，让他弹钢琴，老想培养个天才，望子成龙。他爸爸每天喝得烂醉，是个酒鬼，贝多芬一不弹钢琴就挨打。贝多芬十一岁开始挣钱养家，靠弹钢琴，十七岁就养活全家。一天小学都没上过，没有学问，悲惨的童年，大器晚成。莫扎特八岁就写第一交响曲，贝多芬三十岁才写第一交响曲，写出来耳朵就听不见了。用现在的话说，他既没有江山又没有美人。耳朵听不见了，一个音乐家，前途就没有了，临死的时候没有一个亲人在。而且大家只知道他耳朵聋，不知道他一身的病。你看贝多芬的书信集，有胃病，经常两天吃不了东西，胃疼，同时还有肝炎。他死于肝硬化，肝腹水，肝也不好同时还有关节炎。他有自杀的理由，但没有这样做。还有一个音乐家也有理由自杀，柴科夫斯基。他虽然结了婚，但是结婚没几天就离婚了，跳湖都跳到湖中间了，叫他弟弟给拽上来了。柴科夫斯基自己的首场音乐会演出，他穿的衣服还是借的。莫扎特也活得很艰难。他曾穷到什么程度？就是因为冬天太冷，靠跳舞取暖。虽然有个夫人，但是冻得不行，没有钱取暖怎么办呢？跳舞。冻得不行，爬起来跳，跳到太阳出来暖和了再睡觉。这一个伟大的天才，给了全人类几百年的欢乐，生前社会怎么对待他？他为什么不死啊？就是音乐的力量。如果热爱贝多芬，热爱贝多芬和莫扎特的音乐，就不会走这条路。死亡意味着什么？看爱因斯坦怎么说:“死亡意味着再也听不到莫扎特的音乐了”。他能死吗？贝多芬在创作第三交响曲之前写下了遗嘱，已经写了遗嘱，准备死了，最后没死，决心活下去，才写了降E大调第三交响曲（英雄）。他说“谁能参透我音乐的意义，就能超脱常人难以振拔的苦难”。他要把自己的一生告诉全人类。他的一生是什么样的一生呢？与命运抗争，与社会抗争，用自己痛苦铸就人类欢乐的人，他就是这么一个人。“穿越苦难走向光明”、“通过斗争获得胜利”，这是他的音乐主题，对人类的斗争精神，有鼓舞作用，对人的心理健康，有很好的保护和治疗作用。
结束语
1、科学和艺术都是人类的精神家园
2、为德智体美全面发展，成为复合型人才，发挥自身的想象力和创造力，奠定幸福人生的基础，科学教育和艺术教育同等重要
注：本讲稿根据先后在北京大学、南京大学、北京理工大学、天津大学等高校讲座时的录音稿整理而成，曾正式发表于以下参考资料之[1]、[2]、[4]、[7]中，于2015年9月现增补了有关十八大后教育改革的有关政策等新内容。
参考资料
[1]任定成，北大“赛先生”讲坛，上海科技教育出版社，2005 [2]康尔，八方高论——南京大学人文艺术系列讲座讲稿集萃，南京大学出版社，2006 [3]沈致隆 齐东海，音乐文化与音乐人生，北京：北京大学出版社，2007 [4]《北洋大讲堂》编委会，北洋大讲堂——天津大学《北洋大讲堂》系列讲实
录，第一辑。天津：天津大学出版社，2010 [5]霍华德·加德纳（美），大师的创造力——解读弗洛伊德、爱因斯坦、毕加索、斯特拉文斯基、艾略特、格莱姆、甘地的创造力。沈致隆等译，北京：中国人民大学出版社，2012 [6]霍华德·加德纳（美），重塑真善美，沈致隆、杨彦捷译，北京：中国人民大 学
出版社，2012 [7]胡海岩，科学与艺术演讲录，北京：国防工业出版社，2013
沈致隆教授讲座总结 时间飞快，2个半小时就这么不经意地过去了，我相信大家都还意犹未尽呢。刚才沈教授用轻松幽默的的语言，鲜活灵动的理念，发人深省的事例，结合自己丰富的阅历，深入......
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