科林碎玉

　　8月美国上空上演的那一场壮观的日全食，让现场观察的民众、科学家、网上看直播的观众、事后欣赏精彩照片的网友没有不啧啧称奇：太棒了！太美了！

　　“科学与美”这种话题，论者没有数，就连众多一流的科学家也对此充满兴趣，发表了不少真知灼见。著名的印度裔美籍物理学家、1983年诺贝尔物理学奖得到者钱德拉塞卡就这种专题作过屡次演讲，后来结集成《真与美：科学探讨中的美学和动机》。这本书研究了科学家和艺术家在对追求美的公路上不同的缔造形式，例如他专门对照了莎士比亚、牛顿和贝多芬的异同。

　　杨振宁男士也就此专题发表过不少精到的观点，他以为物理学存留三种美：景象之美、理论描画之美、理论构造之美。他还举了科学史上几段要紧进行历程加以阐述，此中一段从第谷谈到牛顿，可惜未深入开展。从第谷到牛顿这段近代科学革命史上高歌猛进的阶段，恰恰是这三种美淋漓尽致展现的一种典范。

　　丹麦的第谷是近代科学革命中从哥白尼到牛顿的一种要害人物，他一生的事业，便是天文观测。依照古希腊托勒密的地心体制，远在月球之上的天空是永恒不变的，可是第谷早年发觉天空显露的一颗新星就在月球之外。后来，他又观测到了彗星，居然可行在地心说以为的那一些实是上其实不存留的水晶天球间穿梭。全部这点，激发了他极大的兴趣，也对地心说发生了惨重怀疑，可行说正是奇异的“天象之美”让他走上了追随天文的“不归路”。他仿佛是为天文而生，练就了一幅好眼力，凭借本人在汶岛上精良的观测仪器，积累了大批精确的观测数据。可是未等他体系梳理，或许他终究无能力达成梳理，便在一次宴会上由于内急憋得太久而一命呜呼了。

　　好在开普勒在前一年成了他的助手，不然第谷身后的那堆天文材料将成为许多废纸。开普勒小时刻由于患过天花，视力受了作用，但上帝关上一扇门的同一时间，另一扇随之开启——第谷的海量材料正等着他发掘。他心没有旁骛地梳理、计算，结果发觉火星绕日轨道的观测值与计算值有8弧分的误差。他有理由坚信第谷的观测数据，以为误差只能来源古希腊连续到那时的圆周行星轨道。但当时不需要说计算器，就连对数运算还无发明，繁复的计算事业难度可想而知。从1600年到1609年，他冲破了行星运转圆形轨道的藩篱，揭示了一种崭新的全球，结果如晴天霹雳：行星绕日运转的轨道是椭圆，其路径在相等的时间内扫过相等的面积。又通过艰苦卓绝的10年，他发觉了行星运转的周期定律——包涵了天文学史上第一种数学公式。第谷观测到的天文景象，由开普勒做了完美描画，这即是理论的描画之美。

　　可是行星运转轨道为什么是椭圆，周期定律背后的基本原因是甚么，开普勒其实不晓得。从大约1666年牛顿最初思考苹果为什么落地最初，到1687年《当然哲学的数学原理》的发表，他达成了近代科学革命最丰硕的效果，用纯几何的方法声明了行星活动三大定律是逻辑势必，揭示了太阳系天体运转的数学构造，表现了最高阶段的理论构造之美。英国大诗人蒲柏被牛顿的成就深深震撼，他由衷地用诗句赞美道：当然及当然律被夜幕所掩/上帝说，让牛顿来/一切遂大放光明。

　　从第谷在浩瀚星空中发觉的“反常”新星，到牛顿发觉了统摄诸天体的万有引力定律；从感官体会的景象美，到平方反比定律展现的数学构造美，这不但是美之形态的升华，愈是物理理论反应、揭示真正当然方面的质的飞跃。科学认识公路上的真与美，因此同一了起来。

来自：科技日报

作者：史晓雷

编辑：童妙 实习编辑 曾映雪