6 第六章 科技之美

“十四五”高等職業(yè)教育公共課程系列教材美育：素養(yǎng)與鑒賞能力第六章科技之美學習目標知識目標（1）理解科技之美，理解數(shù)字、數(shù)據(jù)和信息之美。（2）理解科技之美對美育的作用。能力目標熟悉科技美的發(fā)展，掌握科技之美的欣賞方法。素質目標培養(yǎng)學生尊重科學、熱愛科技、積極投身科學實踐的美好情感?！窘?jīng)典導讀】中國高鐵技術的魅力春風得意馬蹄疾，一日看盡長安花。從北京到上海，從前乘坐“綠皮車”需要22小時43分鐘；現(xiàn)在乘坐復興號列車只需4小時24分鐘，真正實現(xiàn)了上午在北京看故宮展覽，下午在上海外灘喝咖啡。讓世界見證中國速度。……第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美所謂“科學美”是指存在于人類創(chuàng)造性的科學發(fā)明和發(fā)現(xiàn)活動中的美。是在人類審美心理、審美意識達到較高發(fā)展階段，理論思維與審美意識交融、滲透的情況下，才得以產(chǎn)生?？茖W之所以存在美，其根本原因就在于：（1）科學研究的對象常常有其美的特征，如顯微鏡下的細胞構造、遺傳基因的雙螺旋結構等。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美（2）科學研究的過程常常令科學家如癡如醉，全身心地投入工作，達到一種忘我境界。（3）科學發(fā)現(xiàn)的“真”本身就是令人嘆服的美。科學家在取得研究成果后，常常會體驗到無比的喜悅。盡管與其他美有不同的表現(xiàn)，但在本質上是一致的，是人類自由創(chuàng)造的精神產(chǎn)物。主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是科學作為審美對象所具有的內(nèi)在即規(guī)律性的和諧美；二是人作為審美主體在科學活動過程中產(chǎn)生的美感。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美一、新概念的影響科學美是科學界和美學界提出的新概念，但不少人對科學美是否存在持懷疑態(tài)度。事實上，早在兩千年前，科學家們便對數(shù)學、天文學、物理學、生理學等領域的美已有所體會。他們發(fā)現(xiàn)，“哪里有數(shù)，哪里就有美”。（古希臘數(shù)學家普魯克拉斯）。他們看到，最美的比例是1∶1.618。他們深信，天體是永恒的、神圣的、完美的，整個天體就是一種和諧（見圖6-6）。他們推測，人體也類似于一個小宇宙，也是一種和諧，一種美。他們感到，勻速運動是最美、最完善的運動速度。所以，勻速圓周運動應該是運動最基本的類型。此外，在日月運行、四時變化、萬物生長之中，存在著無數(shù)的陽剛之美與陰柔之美。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美圖6-6天體第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美在近代，日心說的創(chuàng)立者哥白尼是這樣贊美天體的美的：“太陽在萬物的中心統(tǒng)馭著；在這座最美神廟里，另外還有什么更好的地點能安置這個發(fā)光體，使它能一下子照亮整個宇宙呢？……事實上，太陽是坐在寶座上率領著它周圍的星體家族……地球由于太陽而復雜，并通過太陽每年懷胎、結果。我們就是在這種布局里發(fā)現(xiàn)世界有一種美妙的和諧，和運行軌道與軌道大小之間的一種經(jīng)常的和諧關系，而這是無法用別的方式發(fā)現(xiàn)的?！钡谝还?jié)科學家發(fā)現(xiàn)美在進化論創(chuàng)始人達爾文的著作中，不時會看到植物的美麗曾使他多么驚奇，多么興奮。他動情地描述蔓腳類幼蟲的美麗：“它有六對構造精美而適于游泳的腿，一對非凡的復眼和極端復雜的觸角。”他探討生物之所以如此美麗的原因，完全是由于性選擇。在化學領域，人們還發(fā)現(xiàn)了結晶分子構造的一個重要特征——對稱性，發(fā)現(xiàn)了元素周期律的美。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美20世紀初，愛因斯坦創(chuàng)立了相對論，它的美幾乎立即使科學家們?yōu)橹畠A倒。法國物理學家德布羅意說：“這種解釋的雅致和美麗是無可爭辯的，它該作為20世紀數(shù)學物理學的一個最優(yōu)美的紀念碑而永垂不朽。”德國物理學家海森堡為此將愛因斯坦稱為“藝術領域中的達·芬奇或者貝多芬?！泵绹锢韺W家英費爾德評價：“大多數(shù)物理學家一致認為它是引力論的唯一的合理而優(yōu)美的理論。誠然，還存在另外一些（引力）理論，但是愛因斯坦的理論在優(yōu)美、深邃和邏輯的合理性這些方面遠遠地超過了它們。”第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美總之，在科學家的眼中，自然科學領域的方方面面無不具有極大的魅力，給他們以極大的美的享受：“觀察布滿星斗的天空和一滴水中的顯微生物，我們就會贊嘆不止，研究運動物質中能的奇妙作用，我們就會滿懷敬畏之情；崇拜宇宙于無所不包的實體定律的價值，我們就會肅然起敬——凡此種種，都是我們感情生活的組成部分，都與‘自然宗教’的概念相等。”（?？藸枺?。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美二、科學美的存在根據(jù)自身的實踐認為科學美是存在的。正因為存在著科學美，所以，嚴肅的、冷靜的科學研究工作才使人充滿了激情，充滿了豐富的想象力和創(chuàng)造力，充滿了誘惑和魅力。哥白尼根據(jù)行星運動應該遵循簡單而和諧的關系的原則提出日心說，開普勒根據(jù)雜多中有統(tǒng)一、不協(xié)調中有協(xié)調的關系發(fā)現(xiàn)了行星運動第三定律，哈維根據(jù)“宇宙和諧”觀念提出血液循環(huán)論，伽利略根據(jù)統(tǒng)一性原理提出了相對性原理，凱庫勒從對稱性原則出發(fā)提出了芳香化合物的分子結構方式。此外，門捷列夫的元素周期律，玻爾的互補性原理，魏格納的“大陸漂移說”（見圖6-7）的提出，也與統(tǒng)一性原理有關。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美圖6-7地球板塊漂移演變?nèi)暗谝还?jié)科學家發(fā)現(xiàn)美由此可見，在科學家的研究工作中，對美的追求與憧憬成了一個不可缺少的原動力，美推動著科學家，美激勵著科學家，美誘惑著科學家，這也證明，科學領域確實存在著美。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美科學求真，科學求美?！罢妗痹V諸人的理性，“美”則訴諸人的感性。真和美之間確實存在著很大的區(qū)別。但是，這并不意味著真和美兩者是截然分離的。不真的事物不可能有美，美必須以真為前提。真是什么？真就是真實存在著的客觀物質及其運動，就是外部現(xiàn)實世界的本質規(guī)律。如果沒有這個事實存在著的客觀物質世界，又哪里會有它的美呢？這正如沒有高山就不會有高山的美一樣。如果人們違背客觀物質世界的規(guī)律，在人與物之間造成一種緊張、敵對的關系，又怎么會有美呢？總之，有真才可能有美，盡管真不是美。其次，真、善、美三者是統(tǒng)一的?？茖W求真，但為什么求真？為了人類改造、與自然和諧相處。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美因此，求真一方面是為了使人類掌握客觀的規(guī)律，這就是一種合規(guī)律性；另一方面也是為了滿足人的需要，這是一種合目的性，也就是一種善。那么，為了使事物滿足人的需要，符合人的目的，就必須對它加以改進、制作。這樣，一種新產(chǎn)品便出現(xiàn)了。在它身上凝聚著人的聰明、靈巧、情感、創(chuàng)造力，通過它人感到了自己的偉大，從而產(chǎn)生愉悅，獲得享受，這就是美?？梢?，真、善、美三者是統(tǒng)一的，人們在求真的同時，就在求善、求美?？茖W既然求真，它當然也在求善、求美。因此，在科學領域，當然會存在著科學美。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美三、科學美科學美主要研究自然科學中的美學問題，包括自然科學研究中科學家對美的追求、對科學理論的美學評價和科學研究中的形象思維等，它偏重于人類的理智美，是一種較高和較深層次的規(guī)律美，一般表現(xiàn)為理論形態(tài)，具有抽象性和穩(wěn)定性?？茖W家從事科學研究活動的目的就是要揭示自然對象的本質、特征、發(fā)展規(guī)律及其相互間的內(nèi)在關系。他們之所以能在十分艱苦的條件下孜孜不倦地從事科學研究，探索自然界的奧秘，除了科學家世界觀的決定性作用以外，在多數(shù)情況下，一個十分重要的原因就是由于科學家對美的追求，就是因為科學家在科學探索中能獲得一種精神上的滿足和美的享受。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美波蘭天文學家哥白尼從美學觀點出發(fā)，批判了古希臘天文學家的“地心說”，大膽提出了“日心說”，并用觀測到的數(shù)據(jù)驗證了“宇宙里有一種奇妙的對稱，軌道的大小與運動都有一定的和諧關系”。后來，德國天文學家開普勒深切地感受到了哥白尼“日心說”的美，毅然摒棄了“地心說”觀點。他說：“我從靈魂的最深處證明它是真實的，我以難于相信的心情去欣賞它的美。”第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美20世紀美國物理學家蓋爾曼在為基本粒子命名時，從藝術作品中發(fā)現(xiàn)了“夸克”一詞，其寓意是不同的顏色和味道，后經(jīng)發(fā)現(xiàn)其物理屬性恰與其藝術寓意相合。蘇聯(lián)科學家巴甫洛夫說：“瀏覽大自然的巨著會給智力以深深的滿足，并能發(fā)現(xiàn)特別多的美好的事物，而感知這種美的事物有賴于敏銳的藝術感覺和學者的深刻觀察，了解美并不限于觀察自然景象和發(fā)掘其意義。就是在實驗室的研究成果里，在數(shù)學公式的嚴整性里，在哲學推理的辯證唯物主義的邏輯里，也都可以感覺到，并且真正感覺到美?！钡谝还?jié)科學家發(fā)現(xiàn)美科學美是一種客觀存在，它以科學抽象的形式反映和諧統(tǒng)一的自然圖景，因此，要感受和領悟它，必須具備較深厚的科學修養(yǎng)。隨著科學技術的社會化和科學文化教育事業(yè)更快的發(fā)展，人們的文化水平和科學素養(yǎng)會不斷提高，能夠欣賞科學美的人將越來越多。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美四、技術美技術美主要研究人類生產(chǎn)勞動以及與此相關的一切技術領域里的美學問題，包括生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)過程的美化及物質產(chǎn)品的藝術設計等，它偏重于功能美，一般表現(xiàn)為物化形態(tài)，具有可感性和歷史變異性。西班牙阿拉米羅大橋的設計創(chuàng)造了一種新型的斜拉橋，用傾斜橋塔的自重來代替以往的后部鋼索，在橋塔和橋面之間建立起一種平衡的對話關系。橋的造型獨特浪漫，有創(chuàng)意，就像一個動感的雕塑作品。

圖6-8西班牙阿拉米羅大橋第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美科學美和技術美二者都是以理性為基礎的物質實踐活動，都服務于人類認識世界、改造世界的共同目的，因此統(tǒng)稱為“科技美”也是十分合理的?？萍济朗侵缚萍紤迷诋a(chǎn)品上所表現(xiàn)出來的各種美，其中包括設計美、技術美、適用美和效能美，形容產(chǎn)品在某種領域達到了一定的水平。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美作為一門獨立的現(xiàn)代美學應用學科，技術美學誕生于20世紀30年代。它開始運用于工業(yè)生產(chǎn)中，因而又稱工業(yè)美學、生產(chǎn)美學或勞動美學；后來，擴大運用于建筑、運輸、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、外貿(mào)和服務等行業(yè)。20世紀50年代，捷克設計師佩特爾·圖奇內(nèi)建議用“技術美學”這一名稱，并為國際組織所承認。技術美學這一名稱在中國具有約定俗成的性質，其中包含了工業(yè)美學、勞動美學、商品美學、建筑美學、設計美學等內(nèi)容。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美技術美學是研究物質生產(chǎn)和器物文化中有關美學問題的應用美學學科，它是隨21世紀現(xiàn)代科學技術進步產(chǎn)生的新的美學分支學科。它與文藝美學和審美教育相并列，構成了美學的三大應用學科。技術美學是美學理論在物質文化領域中的具體化，同時又是設計觀念在美學上的哲學概括。在產(chǎn)品開發(fā)中，技術美學的作用就是要把工業(yè)產(chǎn)品設計得既美觀又實用。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美技術美學是現(xiàn)代生產(chǎn)方式和商品經(jīng)濟高度發(fā)展的產(chǎn)物，是社會科學和技術科學相互滲透、相互融合的產(chǎn)物，是藝術與技術的結合。技術美學是美學原理在物質生產(chǎn)和生活領域的具體化，同時又是設計觀念在美學上的哲學概括。技術美學表現(xiàn)出高度的綜合性，它不僅涉及哲學、社會學、心理學、藝術學問題，而且涉及文化學、符號學以及各種技術科學知識。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美技術美學的內(nèi)容大致可以概括為兩個方面。一方面是生產(chǎn)中的美學問題，也就是生產(chǎn)美學、勞動美學等問題。它研究審美觀念、審美理想等主觀因素如何積極地作用于勞動者，以提高勞動質量和效率；也研究運用美學原則改善生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)條件等客觀因素如何使勞動者產(chǎn)生審美情感，以提高勞動熱情和效率。另一方面是研究勞動生產(chǎn)中與美學問題密切相關的藝術設計，即“迪扎因”（design）問題?！暗显颉笔菄H上廣泛流行的技術美學的重要術語。它是指在現(xiàn)代科學技術最新成果的基礎上，全面考慮勞動生產(chǎn)的經(jīng)濟、實用、美觀和工藝需要而進行的設計。這種設計不僅涉及現(xiàn)代科學技術的最新成果，而且涉及整個社會生活的美化。第一節(jié)科學家發(fā)現(xiàn)美對技術美學的研究不僅可以促進產(chǎn)品的審美創(chuàng)造，提高產(chǎn)品、服裝、建筑和環(huán)境設計的美學水準，而且有助于對主體——人的審美塑造。對美的產(chǎn)品的需要可以形成人的行為的內(nèi)在動機，成為人們從事審美創(chuàng)造的動力?？陀^世界的審美創(chuàng)造也是人的審美教育的前提和物質基礎。因此，技術美學的研究有助于精神文明和物質文明建設的發(fā)展，促進人的審美理想向真善美相統(tǒng)一的新的境界不斷升華。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造現(xiàn)代科學是指以社會現(xiàn)象為研究對象的科學，如政治學、經(jīng)濟學、軍事學、法學、教育學、文藝學、史學、語言學、民族學、社會學等，其任務是研究并闡述各種社會現(xiàn)象及其發(fā)展規(guī)律。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造一、現(xiàn)代科技開拓了審美新領域隨著科學技術日新月異的發(fā)展，各種新技術、新材料、新工藝、新能源廣泛應用于各個生產(chǎn)領域，人類的創(chuàng)造才能得到更充分的發(fā)揮，人類控制和改造自然取得更大自由，使人們的審美對象日益豐富，審美范圍也日益擴大，越來越多的客體或客體的某些方面逐漸進入了我們的視野，成為新的審美對象。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造我們借助于高倍數(shù)的天文望遠鏡，看到了那么多巨大的星云呈現(xiàn)著奇美的螺旋形，看到了瑰麗的雙星那迷人的、協(xié)調統(tǒng)一的色彩組合，看到了衛(wèi)星繞著行星運轉、行星繞著太陽運轉、太陽系繞著銀河系運轉，一層一層井然有序、和諧壯美的景象，還看到了遙遠的銀河系具有美麗的旋渦狀輪廓。而隨著宇航事業(yè)的發(fā)展，太空景象更真切地進入人類的審美視野。正如法國宇航員帕特里克·博德里所描繪的：“從太空望去，地球戴著深藍色的王冠，美麗無比。我至少分辨出九種不同顏色，其中有藍赭石色、橘黃色、淺紅色，以及地球表面的淡藍色……云縫中射出第一絲紅色光芒，突然又出現(xiàn)道道閃光！這光芒比雪還白，比想象的還要亮。太陽就要露面了，藍天依舊，白光卻更加強烈，這真是天上奇觀……突然，太陽在2s內(nèi)噴薄而出，照得一切閃閃發(fā)亮，令人不敢仰視?！钡诙?jié)科學技術與美的創(chuàng)造浩瀚無際的宇宙原來是如此豐富多彩，美不勝收。這種從太空俯瞰地球和觀看日出的審美體驗，是只有創(chuàng)造了高科技的現(xiàn)代人才能享受到的。隨著科學技術的發(fā)展，幽深的海底與各種奇異的景物也必將逐步納入人類的審美范圍，從而使人類的審美視野更加開闊，審美對象也更加豐富。電子顯微鏡為人們展現(xiàn)了極富魅力的微觀世界，計算機控制的探測儀在人類無法到達的地區(qū)進行探索等，為人類創(chuàng)造了難以想象的美，讓人們能更加深刻地感受到科技這個第一生產(chǎn)力帶來的強烈的美感。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造二、現(xiàn)代科技為美提供新手段現(xiàn)代科技作為人類智慧的尖端體現(xiàn)，給人們的生活帶來了無盡的便捷與享受。同時，經(jīng)過了漫長的發(fā)展之后，科技也為藝術的發(fā)展提供了新的手段。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造遠古時代只有石鑿技術以紅土為顏料，所以繪制的巖畫壁畫粗獷豪放；新石器時代的制陶技術的產(chǎn)生，彩陶上面才能留下漂亮的幾何圖案和動物形花紋；冶煉技術的發(fā)明，人們才可以澆鑄出商后母戊鼎，有了金屬質地的鑿子才能雕出《大衛(wèi)》等杰作；榨油技術的產(chǎn)生使凡·愛克兄弟發(fā)明了油畫顏料，達·芬奇才可能留下蒙娜麗莎永恒的微笑；數(shù)字動畫、計算機圖形、音響合成技術、模型技術、爆破效果等先進技術的運用，使那些成本高、費時長、難度和危險性大的攝制任務和現(xiàn)實生活中并不存在的被攝對象和現(xiàn)象有了完成的可能，這也就使我們看到了一個又一個震撼的電影畫面。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造紡織術、造紙術、印刷術的發(fā)展，從最初畫在巖石上發(fā)展到畫在布上、紙上或板上；計算機技術與功能的逐漸完善，使繪畫從最初的寫生臨摹發(fā)展到計算機繪畫以及全息美術作品生動逼真、聲光電并用和三維動畫等。電子技術成功地運用到音樂中來，使電子音樂異軍突起，風靡全球。奧林匹克運動會緊張精彩的比賽場面，在20世紀50年代，人們還只能通過聽廣播去想象比賽的真實情景，而有了電視的現(xiàn)場直播，我們就能身臨其境地觀看比賽的具體過程，而且通過解說，通過慢鏡頭，我們還能欣賞到每個“細節(jié)”與“瞬間”，在某種意義上比親臨現(xiàn)場還要看得真切。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造當計算機和各種科技成為人們生活中不可缺少的工具，一些視覺藝術工作者開始以計算機和數(shù)碼科技取代紙和筆，一種被廣泛稱為新媒體藝術的新藝術形式應運而生。2008年北京奧運會的“鳥巢”和“水立方”充分展現(xiàn)了中國傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代建筑技術融合的創(chuàng)意。

圖6-9水立方第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造隨著集成電路越做越小，產(chǎn)品的功能越來越多，操作越來越方便，產(chǎn)品的外形設計的自由發(fā)揮余地也越來越大，這也使科技產(chǎn)品的設計越來越顯示出無比的魅力。凡此種種，無一不是現(xiàn)代科技為美的創(chuàng)造提供的新手段。高科技正在迅猛地改變世界，使世界變得越來越美好，使廣大民眾獲得了前所未有的提高審美水平的機會，使人們享受到越來越多的美。第二節(jié)科學技術與美的創(chuàng)造三、現(xiàn)代科技為自然美增光添彩我國在長江三峽修建三峽水電站，使本來就風光綺麗的長江三峽的自然景色更加壯麗。內(nèi)蒙古騰格里沙漠大面積飛播牧草獲得成功，使這片原來“天上飛鳥絕，地上無人煙”的不毛之地奇跡般地成為綠草如茵的牧場?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展，使人類改造自然的能力大為增強，自然界的面貌將發(fā)生更大、更快的變化?？茖W技術為自然美增添了新的內(nèi)容，使絢麗多彩的自然界變得更美了。圖6-10三峽大壩第三節(jié)科技美的特征與功能科學技術與藝術的統(tǒng)一構成了科技美。古代的工匠既是手工技術高超的技師，又是審美經(jīng)驗超群的藝術家，他們把積淀在頭腦中的科技經(jīng)驗和審美經(jīng)驗一起傾注在產(chǎn)品上，從理論上來說，就是技術與藝術的統(tǒng)一。在近代，隨著科學技術的發(fā)展，一方面使藝術（特別是像電影和電子音樂）興盛起來；另一方面科學技術產(chǎn)品又在技術要求的范圍內(nèi)發(fā)揮藝術創(chuàng)造的自由性，使藝術和科學技術相互接近，相互統(tǒng)一。愛因斯坦就被認為“是科學家，更是科學的藝術家”。第三節(jié)科技美的特征與功能一、科技美的基本特征（一）以簡潔為標志簡潔是科技美的基本屬性，科學的本質特征之一就在于能用最簡潔的語言或符號表達出最深刻廣泛的內(nèi)容。歐幾里得用為數(shù)不多的幾條公理與定義，演繹出了整個幾何學體系。最標準、最精密、最美的圓是C=2πR，這是純數(shù)學的圓，揭示了圓的周長與半徑之間本來就存在著的最簡潔、最和諧、最科學的關系?？茖W家都是用極簡明的公式表達了極為復雜的自然規(guī)律?？茖W研究總是追求一種最簡潔的結論，簡潔就是美的一種體現(xiàn)。第三節(jié)科技美的特征與功能技術美也要求簡潔、明快。因為技術要推廣、應用，要讓許多人掌握，當然技藝要力求簡明扼要；尤其是功能多、科技含量高的產(chǎn)品，更要力求使用方便簡單，易于被大眾所掌握。即使是產(chǎn)品的造型、色彩、線條的設計，一般也是以“明快、單純、簡潔”為好。例如。埃菲爾鐵塔完全擺脫了巴洛克建筑風格的象征性、裝飾性和雕塑性的桎梏，按照科學的靜力學原理和技術的邏輯性來設計造型，結構獨特，功能與形式達到了既簡潔又和諧的完美統(tǒng)一。簡潔是一種追求，是科技美的重要標志。第三節(jié)科技美的特征與功能（二）以效用為目的實用性是科技美的前提，沒有效用的科技美就沒有存在的價值。一般來說，科學美的效用是潛在的、滯后的、非直接的，但又有著普遍性的、基礎性的、規(guī)律性的意義，因而富有深廣、深遠的價值。科學有基礎科學與應用科學之分?；A科學猶如科學的“航母”，應用科學猶如“航母”派出的巡洋艦、驅逐艦。應用科學的發(fā)展離不開基礎科學所取得的成就，如純數(shù)學研究，看似沒有多少效用，實際上許多應用科學須臾都離不開它?，F(xiàn)代社會生活中發(fā)揮著巨大作用的計算機科學和管理科學等，都與數(shù)學研究息息相關。即使有些科研成果很難取得實用價值，也不能說沒有效用、沒有價值。衡量科學美的“效用”不能用直接的、物質的尺度。此外，有些科學研究的成果，暫時不能為人類創(chuàng)造效用和價值，并不等于它沒有效用或不能發(fā)揮效用。第三節(jié)科技美的特征與功能至于技術美的效用則是有目共睹、盡人皆知的?？茖W的某項發(fā)現(xiàn)或發(fā)明一旦被開發(fā)，應用于現(xiàn)代生活，就會給人類帶來巨大的福祉。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代人生活的改善與提高，主要不是靠體力的付出，而是科學技術賦予人類的福祉。有無潛在的或現(xiàn)實的應用價值是衡量科技美的基礎。第三節(jié)科技美的特征與功能（三）以新奇為特點不論是科學美還是技術美，都要求新穎、奇特，要為當今世界提供對于客觀世界的新認識和新產(chǎn)品，否則陳陳相因，人類的認識就只能永遠停留在原有水平上?？茖W技術活動的共同使命便是從紛繁復雜、瞬息萬變的自然現(xiàn)象中努力尋找規(guī)律，做到有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造，提供為人類世界還未曾有過的“新”的認識和“新”的東西。所以好“新”好“奇”是科學家的一種重要素質。科學源于人類與生俱來的對未知事物的好奇心。因為好奇，人們就要尋根究底，就要探索追問，就會對新奇現(xiàn)象、新鮮事物特別敏感、親和，從而產(chǎn)生追求、探索其奧秘的強烈愿望。第三節(jié)科技美的特征與功能（四）以和諧為旨歸和諧之美不僅體現(xiàn)在日常的社會生活中，而且也鮮明地反映在科學技術活動中。科學家們堅信，他們探究的對象，從人體到物體，從山川到宇宙，無一不是和諧的整體。古希臘的畢達哥拉斯學派認為，宇宙天體在本質上是數(shù)的和諧。從那以后，和諧就成了科學研究所要尋求的母題。開普勒反復計算有關行星近點、遠點的運動速度和各種比例關系，力圖證明行星運動是有節(jié)奏的和遵循聲律的，最終尋到行星運動中的音樂和諧性。愛因斯坦認為，我們生活于其中的自然界有一種神秘的和諧，他的探索就在于“為一個和諧的宇宙找到自覺而統(tǒng)一的動力學”。第三節(jié)科技美的特征與功能門捷列夫化學元素周期表是科學和諧秩序之美的范例。在門捷列夫之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)60余種化學元素，但這些元素之間究竟呈何種關系，當時的化學界認識模糊。門捷列夫認為，在已知的化學元素之間必定存在著某種秩序和規(guī)律，化學研究的目的就是要揭示這個隱匿在復雜現(xiàn)象背后的統(tǒng)一性。因此，他首先對各種元素的化學性質進行分析比較，將相似或相同性質的元素組合成元素的族類，進而再對各個不同的元素家族加以考慮，從中發(fā)現(xiàn)了元素的化學性質與元素原子量之間的內(nèi)在規(guī)律：即在同一族類的元素中，隨著原子量的增加，金屬性遞增，而非金屬性遞減。按照這一規(guī)律，門捷列夫將已知的63種元素排列成一個完整的元素周期表。這個周期表不僅具有極大的包容性，而且不論從內(nèi)容上看還是從形式上看都是對稱協(xié)調的，它的各行各列、上下左右聯(lián)系十分巧妙，顯示出驚人的和諧和秩序的美（見圖6-12）。第三節(jié)科技美的特征與功能

圖6-12門捷列夫元素周期表第三節(jié)科技美的特征與功能二、科技美的主要功能早在19世紀，法國作家福樓拜就有這樣的預言：“越往前進，藝術就越要科學化，同時科學也要藝術化。它們從底基分手，回頭又在塔尖結合?！边@個所謂的“結合”，就是科技與藝術交互融合的趨勢，它不僅拓展了美學研究的領域，而且還能在實用功能的基礎上發(fā)揮與強化科技美的多維度的綜合作用。第三節(jié)科技美的特征與功能（一）導向功能科技要求“真”，而美能導向“真”，成為尋求真理的向導。法國物理學家、諾貝爾獎獲得者W.海森伯談到量子力學的感覺時說，最初一瞬間，他簡直感到驚慌，因為通過分子現(xiàn)象的表面，他正在窺探一個異常美麗的內(nèi)部世界。正是對這個美的內(nèi)部世界的探尋，成為他不懈追求的強大動力。美國發(fā)明家富蘭克林在1752年發(fā)明了避雷針，10年后避雷針傳入英國。英王喬治三世對電學一竅不通，但他依據(jù)球形最完美的觀念，斷言避雷針的頂端不應該是尖頭的，而應該是圓球狀的。究竟誰是誰非？后來美國物理學家查理·摩爾經(jīng)過16年的研究才得出結論：尖端為球狀的避雷針比尖頭狀的避雷針效果要高出1倍，并揭示了它的科學原因。在科學發(fā)明史上，有許多杰出的科學家都把美感作為向導，由此而求真，最終做出了重大的科學貢獻。第三節(jié)科技美的特征與功能（二）鑒別功能美不僅能吸引科學家去研究“真”、發(fā)現(xiàn)“真”，而且能幫助科學家去鑒別真?zhèn)危袆e是非，洞察實質。黃金分割律是人們早就從實踐中總結出來的一條“審美法則”，并用數(shù)學公式可概括為長與寬的審美比例是1∶0.618，可謂通行古今中外。但在相當長時期內(nèi)，人們只能用實踐經(jīng)驗去感受、驗證。直到20世紀60年代，蘇聯(lián)的一位建筑心理學家用實驗法揭示了個中奧秘：原來黃金分割律最符合人的視覺活動規(guī)律，此時人的眼睛的積極休息區(qū)域最大，最能節(jié)省視覺能量。可見，美能協(xié)助人們鑒別“真”，凡是美的東西，往往是與真聯(lián)袂而來的。第三節(jié)科技美的特征與功能

圖6-13無所不在的黃金分割律第三節(jié)科技美的特征與功能（三）愉悅功能如果說科學美是少數(shù)科學家才能觀賞、體驗到的美，那么技術美，尤其是產(chǎn)品造型美，則因廣泛地體現(xiàn)于社會生活實踐中而成為人人都能感受和欣賞的美。科學家孜孜以求地探索，重要動因也在于尋求美的愉悅。奠基于科學的技術美，審美愉悅功能更為鮮明、突出。幾乎所有的建筑設計和產(chǎn)品設計都不能不講完美的形式，產(chǎn)品造型設計美不美，往往成為市場競爭的重要砝碼。第四節(jié)數(shù)字與信息美數(shù)字的發(fā)明是人類社會進步的重要標志，數(shù)字也成為了現(xiàn)代科學中基石的基石?，F(xiàn)在的阿拉伯數(shù)字是印度人改良而成的，而對于數(shù)學的運算則要追溯到公元前的古希臘文明時期。雖然我們每天都與數(shù)字打交道，生活、工作都離不開它，覺得它是一種司空見慣的現(xiàn)象，但要仔細研究它，卻又覺得它是那么的陌生。數(shù)字是符號，也是萬物所有規(guī)律的載體。對數(shù)字的理解，關乎對自然科學，人文科學，以及對我們?nèi)松\的理解。第四節(jié)數(shù)字與信息美一、數(shù)字之美數(shù)字本身有深刻的美的內(nèi)容。數(shù)字和一些美好事物聯(lián)系在一起，會給人以美的享受。如十個數(shù)字：一元復始、雙喜臨門、三陽開泰、四通八達、五谷豐登、六畜興旺、七星高照、八面玲瓏、九九歸一、十全十美。第四節(jié)數(shù)字與信息美研究表明，一個成功的創(chuàng)業(yè)者也需具備對數(shù)字及其敏感的特性。這個特性會導致這些成功者會在腦海里不斷地尋找成本、效益等多維角度的控制辦法，自然而然也就容易找到正確的道路，采用正確的方案和措施來應對市場的各種不確定性。而作為一個想要改變現(xiàn)狀的人，對數(shù)字的敏感性仿佛就像一個必備的技能，是否擁有它決定能否在現(xiàn)實世界中游刃有余。第四節(jié)數(shù)字與信息美對數(shù)字的敏感同時也是對未知世界探索的一種心理活動。發(fā)現(xiàn)、靈感、創(chuàng)造往往來源于此，愛因斯坦因對時鐘上數(shù)字的跳轉，開始了對時間、空間、引力等方面的探索，最后用數(shù)學方程式完美地闡述了廣義相對論的原理。那則方程式是數(shù)字之美，也是宇宙之美。只需要把大腦的指針聚集到我們思想的某一點，讓時間在這個維度上多停留一些，解開外層的皮囊，看清事物的本質，發(fā)現(xiàn)其中的數(shù)學規(guī)律，久而久之，就能培養(yǎng)其對數(shù)字敏感的屬性，這樣也許會收獲不一樣的人生。第四節(jié)數(shù)字與信息美世間萬物都有規(guī)律的存在，這個規(guī)律通過數(shù)字展示出來，通過運算體現(xiàn)出來。天體運行的規(guī)律、哲學的理論基石，生活中所有的一切，無不是數(shù)字的集成。我們發(fā)現(xiàn)的只是極少的一部分，更廣闊的領域還得我們保持一顆對數(shù)字敏感的大腦，去勇敢地追尋與探索。第四節(jié)數(shù)字與信息美二、信息之美我們生活在一個信息爆炸的時代，時時刻刻會從電視、報紙或互聯(lián)網(wǎng)獲得信息，我們甚至都來不及思索，就已經(jīng)被這些信息淹沒。所以，我們需要一種新的方法，來發(fā)現(xiàn)信息的美和樂趣。以圖形化的表達手段，為讀者提供一種形象的、直覺的解讀信息的方式，這種方式能讓讀者以一種全新的視角透徹地理解信息的實質，其有藝術感染力的形式更加強化了讀者的認知和記憶。這樣的圖形化表達不僅是信息處理技術的變化，更是人們認識事物和傳遞信息的智慧。第四節(jié)數(shù)字與信息美信息圖形化并不是一個新的概念，而是自古至今一直廣泛應用于地圖、插圖、數(shù)據(jù)分析等領域之中的一種視覺傳達方式。人們將復雜或者難以描述的內(nèi)容或規(guī)律，通過視覺的方式呈現(xiàn)出來，用視覺的語言加以說明，使得這些難懂的信息變得易讀、易懂，從而使得人們對信息的內(nèi)容、結構和內(nèi)在規(guī)律得以更加全面的了解。因此，借助信息圖形化這個手段，人們使得信息變得更加“有用”。信息為什么是“美”的呢？因為傳統(tǒng)的信息圖形化，通常是將已有的整理好的內(nèi)容或者規(guī)律進行可視化，也就是說，其要呈現(xiàn)的核心內(nèi)容和觀點都是預先設定好的，信息圖形化所傳達的結果是比較明確的。第四節(jié)數(shù)字與信息美三、數(shù)學之美中國是一個數(shù)學大國，也是一個數(shù)學古國，早在2000多年前，我們的祖先就有“周三經(jīng)一”的思想，也就是今天人們講的圓周率π，而西方國家到了17世紀才有這樣的概念。實際上，我們每一個人天天都在跟數(shù)字打交道?，F(xiàn)代科技的進步對數(shù)學的要求越來越高，有一位著名科學家曾經(jīng)說過：“一個國家科學的進步，可以用它消耗的數(shù)學來度量?！苯?0年來獲諾貝爾經(jīng)濟學獎的專家的工作，絕大部分是因為他們在數(shù)學方面的重要成就而獲獎。有一些數(shù)字通過不同的組合，可以得到一些奇妙的排列，令人叫絕，回味無窮。第四節(jié)數(shù)字與信息美例如：1×9+2=1112×9+3=111123×9+4=11111234×9+5=1111112345×9+6=111111123456×9+7=11111111234567×9+8=1111111112345678×9+9=111111111123456789×9+10=1111111111第四節(jié)數(shù)字與信息美9×9+7=8898×9+6=888987×9+5=88889876×9+4=8888898765×9+3=888888987654×9+2=8888889876543×9+1=888888898765432×9+0=88888888第四節(jié)數(shù)字與信息美1×1=111×11=121111×111=123211111×1111=123432111111×11111=123454321111111×111111=123456543211111111×1111111=123456765432111111111×11111111=123456787654321111111111×111111111=12345678987654321第四節(jié)數(shù)字與信息美9×9=8199×99=9801999×999=9980019999×9999=9998000199999×99999=9999800001999999×999999=9999980000019999999×9999999=99999980000001第四節(jié)數(shù)字與信息美1×8+1=912×8+2=98123×8+3=9871234×8+4=987612345×8+5=98765123456×8+6=9876541234567×8+7=987654312345678×8+8=98765432123456789×8+9=987654321第四節(jié)數(shù)字與信息美數(shù)學是一門同人民大眾貼得很近的學科，它所討論的宇宙，遠比現(xiàn)實的所謂宇宙宏偉雄大。通常所說的宇宙只是三維空間，而數(shù)學則建立起了四維、五維乃至n維空間，并且，集合論的超限數(shù)的空間，遠遠超過了通常無窮大的空間，它們都遠比現(xiàn)實的宇宙更具有莊嚴美、雄偉美。數(shù)學是一座遠遠地超越了我們想象的華麗宮殿，站在這個無比莊嚴、宏偉的宇宙中的數(shù)學家們，以崇敬贊嘆的目光遠眺著它的壯觀、美妙。第五節(jié)科技美的欣賞當一種科學的創(chuàng)造與發(fā)明獲得成功，或是一個設計十分巧妙和完美，人的內(nèi)心就會產(chǎn)生出成就感；如果一件產(chǎn)品的制作工藝精細，產(chǎn)品細節(jié)完美，不僅制作者會有成功的喜悅，而且使用者也有獲得的滿足感；如果一件產(chǎn)品能夠降低人的勞動強度，使人在使用時感到輕松，人的內(nèi)心就會有愉快感……不論是成就感、滿足感，還是愉快和喜悅，都是人的美感體驗。第五節(jié)科技美的欣賞一、設計美不論是一件器物的制造、一座房子的建造，還是一個設施的建設，設計是首要的。成功的設計不僅能夠使人看到智慧之美，鼓舞和激勵人的精神，還可以使人感受到科技應用的魅力。第五節(jié)科技美的欣賞（一）蓮鶴方壺下圖所示是現(xiàn)藏于河南博物院的春秋時期的蓮鶴方壺。此器通高117cm，口長30.5cm，口寬24.9cm。1923年于河南新鄭縣（現(xiàn)新鄭市）出土。該壺造型豪華氣派，裝飾典雅華美。壺冠呈雙層盛開的蓮瓣形，中間平蓋上立一展翅欲飛之鶴；壺頸兩側用附壁回首之龍形怪獸為耳；器身滿飾蟠螭紋，腹部四角各攀附一立體小獸，圈足下有兩個側首吐舌的卷尾獸，傾其全力承托重器。其構思新穎，設計巧妙，融清新活潑和凝重神秘為一體。蓮鶴方壺之美首先在于它的設計，其次在于制作工藝。圖6-14蓮鶴方壺第五節(jié)科技美的欣賞（二）半坡遺址半地穴式房屋西安半坡遺址是一處新石器時代的文化遺址，已發(fā)掘距今6000年的45座房屋的基址。其中，有一部分是半地穴式建筑。房屋的基本設計是：建設時先從地表向下挖出一個方形或圓形的深坑，在坑中埋設立柱，然后沿坑壁用樹枝捆綁成圍墻，內(nèi)外抹上草泥，最后架設屋頂。其基本特點是：房屋的內(nèi)部空間一部分在地面以下，一部分在地面以上。

圖6-15半地穴式房屋第五節(jié)科技美的欣賞從科技的角度看，排除掉陰雨季節(jié)潮濕這一缺陷，對于西北黃土高原上的人們來講，半地穴式的房屋冬暖夏涼，十分宜居。同時，采用木骨土泥的方法構筑的墻體不僅輕便，而且可以有效地解決防風，保暖等問題。第五節(jié)科技美的欣賞（三）河姆渡干欄式建筑浙江的河姆渡遺址也是一處新石器時代的文化遺址。在這一遺址中發(fā)現(xiàn)了距今已有7000年歷史的干欄式建筑。圖6-16河姆渡遺址干欄式建筑第五節(jié)科技美的欣賞干欄式建筑的基本設計是：以大小木樁為基礎，木樁上架設大小梁，梁上鋪木地板，做成高于地面的基座，然后立柱架梁、構建人字坡屋頂，完成屋架部分的建筑，最后用葦席或樹皮做成圍護設施。其中立柱的方法一般從地面開始，是通過與樁木綁扎的辦法樹立的。第五節(jié)科技美的欣賞干欄式建筑的基本特點是房屋的內(nèi)部空間均高出地面很多、從科技的角度看，河姆渡干欄式建筑的設計有兩大亮點：一是這種建筑既可以防潮，也可以防止野獸的侵襲，還可以避免大暴雨后的水淹等，是南方地區(qū)潮濕多雨自然條件下理想的建筑形式，它的發(fā)明體現(xiàn)了長江流域遠古先民們的智慧；二是這種建筑鋪設地板采用企口和銷釘兩種木構銜接法，既是同期世界上最先進的木構建筑技術，也是影響最為深遠、生命力最強的兩項木構技術。這兩項技術至今仍在普遍使用。第五節(jié)科技美的欣賞（四）都江堰戰(zhàn)國時期，由秦國蜀郡太守李冰父子帶領民眾修筑的都江堰，是一項巧奪天工的偉大設計。都江堰是世界上迄今為止年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。其設計在2000多年的時間里一直被視為人類水利工程的范本。

圖6-17都江堰魚嘴分水堤第五節(jié)科技美的欣賞都江堰水利工程充分利用當?shù)匚鞅备?、東南低的地理條件，根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮。都江堰的修建以不破壞自然資源、充分利用自然資源為人類服務為前提，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調統(tǒng)一。都江堰渠首樞紐主要由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構成。三者有機配合，相互制約，協(xié)調運行，引水灌田，分洪減災，具有“分四六，平潦旱”的作用。第五節(jié)科技美的欣賞都江堰是中國古代人民智慧的結晶，是中華文明的偉大杰作，是造福人民的偉大水利工程。都江堰建成后，成都平原沃野千里，“水旱從人，不知饑饉，時無荒年，謂之天府”。其最偉大之處是建堰2000多年來經(jīng)久不衰，而且發(fā)揮著越來越大的效益。都江堰設計之科學、構思之絕妙、配套之完善，在世界水利史上首屈一指。第五節(jié)科技美的欣賞二、工藝美工藝美是指因精湛的技術和精細工藝在產(chǎn)品加工過程中的應用，使產(chǎn)品具有的外在美和使用上的得心應手等美的表現(xiàn)。從形式方面看，主要表現(xiàn)為工藝的精細；從內(nèi)涵方面看，主要表現(xiàn)為使用的順手與舒心等。第五節(jié)科技美的欣賞（一）骨制品早在距今30000年前的舊石器時代，北京由頂洞人就開始磨制骨制品，制造出了骨針等日用品。到了大約距今6000年的時候，中國南北方磨制骨制品的手工藝水平都已經(jīng)很高，磨制出的骨制品十分精細，有的甚至可以與現(xiàn)今的手工制品相媲美。下圖是半坡遺址出土的骨鏃與骨魚叉，制作工藝十分精細，特別是骨魚叉的倒刺十分鋒利。第五節(jié)科技美的欣賞（二）玉石器進入新石器時代之后，中華先民們的審美意識不斷增強，各類玉石裝飾品大量產(chǎn)生。下圖

是內(nèi)蒙古興隆洼文化遺址出土的一件玉玦，其制作年代距今8200年。從技術和工藝的角度來看，這塊玉玦打磨比較精細，不論是缺口的切割，還是各部分的打磨，制作工藝都是值得肯定的，尤其是中間環(huán)形內(nèi)孔部分給人細膩的印象。圖6-19興隆洼玉玦第五節(jié)科技美的欣賞（三）青銅器中國的青銅器制造工藝產(chǎn)生于夏代，迅速發(fā)展于商代，到西周時期已基本成熟。戰(zhàn)國時期，我國的青銅冶煉、合金和加工技術等均居于世界領先地位。圖6-20是1980年冬在秦始皇陵西側20m處、7.8m深的地下出土的兩乘大型銅車馬。銅車馬主體為青銅所鑄，一些零部件為金銀飾品。各個部件分別鑄造，然后用嵌鑄、焊接、黏結、鉚接、子母扣、紐環(huán)扣接、銷釘連接等多種機械連接工藝，將眾多的部件組裝為一體。馬為白色，通體彩繪，彩繪時所用顏料均為用膠調和的礦物顏料，利用膠的濃度塑造出立體線條。車、馬和俑的大小約相當于真車、真馬、真人的1/2。它完全仿實物精心制作，真實再現(xiàn)了秦始皇帝車駕的風采。第五節(jié)科技美的欣賞

圖6-20秦始皇陵發(fā)掘的大型銅車馬第五節(jié)科技美的欣賞兩乘車加起來不少于6000個零部件，所有零部件全部是鑄造成型。其工藝水平之高，世所罕見，其鑄造工藝堪稱古代青銅冶鑄方面了不起的奇跡。第五節(jié)科技美的欣賞（四）金銀器唐代的金銀器制造水平十分先進，各種生活器物制作工藝精細，觀之令人悅目，用之使人賞心。下圖是唐代的鎏金舞馬銜杯紋仿皮囊銀壺，1970年西安何家村窖藏出土。壺的造型采用的是我國北方游牧民族皮囊的形狀，壺身為扁圓形，一端開有豎筒狀的小口，上面置有覆蓮瓣式的壺蓋，壺頂有銀鏈和弓形的壺柄相連，這種形制，既便于外出騎獵攜帶，又便于日常生活使用，表現(xiàn)了唐代工匠在設計上的獨具匠心。銀壺的兩側采用凸紋工藝各塑造出一匹奮首鼓尾、躍然起舞的駿馬。壺上的駿馬就是唐代有名的舞馬形象。

圖6-21鎏金舞馬銜杯紋仿皮囊銀壺第五節(jié)科技美的欣賞三、適用美適用美是指一項科技發(fā)明或技術產(chǎn)品適應人們的現(xiàn)實需要，解決了人們生產(chǎn)或生活中的現(xiàn)實問題，使人們從中獲得了輕松、快意等美感享受。適用美的產(chǎn)生過程實際上就是科技發(fā)明和創(chuàng)造過程。在人類社會的發(fā)展過程中，人們不斷地遇到各種問題，每一個問題的解決都伴隨著人們的內(nèi)心喜悅和滿足感，這些美感體驗很多是由特定時代科技產(chǎn)品的適用美帶來的。第五節(jié)科技美的欣賞（一）陶甑下圖是新石器時代的陶甑。這是距今6000年前的蒸煮器，是置于鼎、釜等上面蒸食物用的。其底部有幾個透氣孔，蒸汽通過氣孔進入器內(nèi)，實現(xiàn)對食物的蒸制。從科技的角度看，早在6000年以前，中華先民就已經(jīng)掌握了蒸制食物的原理和方法。這件器物的制造適應人們飲食多樣化的需要，使人們能夠吃到比煮制食物更可口的美味，給人們增添了生活的快意。