當今的科學實驗裝置復雜 無數研究者對大量數據進行統計分析 科學實驗的審美價值 - 趣味新聞網

當今的科學實驗裝置復雜，無數研究者對大量數據進行統計分析，這讓科學研究蘊含著著集體智慧。從公眾理解科學方麵來說，早期的傳統科學實驗，它們更簡潔、便於演示。但無論過去還是現在，科學實驗都具有審美價值，不僅在於視覺上的感受，也在於對世界的理解。

撰文 | Milena Ivanova （劍橋大學曆史與科學哲學係）

編譯 | 兵馬

人們總是習慣性地認為科學理論的美麗與優雅是重要的，而忽視實驗研究中裝置設計的精巧，實驗設計中的美同樣值得我們關注。

人們為瞭瞭解和改變周圍的世界，創造瞭科學，包括理論、模型和實驗，它們常常獲得贊美之詞，諸如令人愉悅，或者優美。

從愛因斯坦的相對論、達爾文的進化論這些科學理論，到電子的發現、DNA復製、白光色散等科學實驗，科學發現不僅因為揭示瞭世界的真理而受贊揚，科學發現的過程同樣受到贊揚，因為它們是如此的優美、簡潔、精巧。

就像人們稱贊藝術傢具有創造新事物的想象力和纔能，人們在稱頌科學美學價值的同時也不忘稱贊科學傢們，稱贊他們有藝術傢般的創造天賦。實驗科學中同樣存在充滿吸引力的藝術空間，卻往往被人們所忽略。下麵我們將看到，科學實驗可以被當作藝術來欣賞，它們可以和藝術品一起成為公共景觀，喚起我們審美上的體驗。

著名科學實驗中的美學

迴溯實驗科學的起源，當17世紀的自然哲學傢在公眾場閤演示科學實驗的時候，實驗科學就已經被貼上瞭藝術的標簽。實驗科學，作為一種揭示自然或乾預自然的行為被文獻所記載可以追溯到1620年齣版的《新工具》(Novum Organum)，作者弗朗西斯・培根（Francis Bacon）在書中強調瞭實驗在形成關於世界假說，以及驗證假說正確性方麵的重要貢獻。

實驗成為科學研究經驗方法的核心，藉助新的實驗儀器，再加上不斷的嘗試和重復，自然哲學傢們能夠探索那些長期無人觸碰的領域，將對世界的未知變成已知。在這個時期，學者們采用新發明的氣泵研究真空；牛頓利用棱鏡分解自然光；光學器件和透鏡的進步促進瞭新儀器的發展，讓科學傢的研究之路走的更遠。一時間，這些實驗成為理解新發明以及由此産生的新發現的關鍵。

約瑟夫・賴特 (Joseph Wright) 創作於1768年的《氣泵裏鳥的實驗》

約瑟夫・賴特（Joseph Wright，常被稱為德比郡的約瑟夫・賴特）的名畫《氣泵裏的鳥實驗》（An experiment on a bird with The air pump）齣色地描繪瞭實驗本身的行為藝術特質，以及實驗在喚起觀眾審美反應的豐富形式。畫的中間是實驗操作者，但更像是一個錶演者。他不僅僅在嚮觀眾展示實驗本身，也扮演控製現場氣氛的角色，挑逗觀眾的情緒，觸發人們的敬畏感，或者讓人們覺得這是一場娛樂。當氣缸中的空氣被氣泵慢慢抽走，那隻不幸的鳥奄奄一息，觀眾豐富的錶情被生動地畫瞭下來，有著迷、敬畏、高興、也有因為這份神秘所帶來的恐懼。英國化學傢約瑟夫・普利斯特裏（Joseph Priestley）曾明確錶示，這些體驗已經超越瞭嚮公眾展示現象這個齣發點本身。他在筆記中記錄下電流實驗之後大傢的反應，在他的描述裏，“這是最令人愉快的景象”，給觀眾的感受是敬畏、興奮、愉悅。

這些科學實驗中非常重要的一點是它們的演示性，觀眾們可以馬上看到實驗結果，感受到變化。以氣泵實驗為例，觀眾們可以直觀地看到在氣泵的作用下氣體減少後的結果，這點和戲劇錶演的欣賞性類似，能夠帶給觀眾直觀的感受並給予贊賞。值得注意的是，這個時代的科學實驗的審美價值很容易被欣賞，即實驗具有能夠帶來視覺愉悅的特徵，譬如牛頓手中的棱鏡，帶給人美麗的彩虹。但是，這些特點是傳統實驗獨有的特性嗎，現代實驗是否同樣可以被欣賞呢？

現代科學實驗中的美學

盡管科學實驗在過去的幾個世紀裏發生瞭巨大的變化，但是曆史上仍然不乏偉大的實驗，即便在今天仍然值得紀念，瀝青滴漏實驗（Pitch drop experiment）就是一個很好的例證，這恐怕是曆史上曆時最久的一個實驗。瀝青滴漏的設計者來自昆士蘭大學物理係的托馬斯・帕內爾（Thomas Parnell），他將瀝青置於透明的玻璃漏鬥裏，用來展示高粘性流體的性質，看似固體的瀝青其實是流體。實驗從1927年開始持續到現在，一共滴下9滴，最新的一滴是在2014年4月，預計第10滴將在2020年代的某個時候發生 [1] 。這個實驗的設計中包含很多早期實驗的特徵，如實驗裝置的簡單性，視覺上帶給人的愉悅性，以及方便放在公眾場閤，它所要錶達的內容很容易被展示，因而容易喚起公眾的熱情提高參與度，同時欣賞到其設計的優雅。

昆士蘭大學的瀝青滴漏實驗，為瞭證明瀝青的粘度

如果說瀝青滴漏實驗身上還有很多英國皇傢學會早期實驗的影子，但是卻與當今的科學實驗相去甚遠。如今，實驗裝置看起來越來越復雜，而且對於嚮公眾開放這件事情也變得沒有以往那麼簡單。一些大型實驗裝置，以歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（Large Hadron Collider）為例，它是一個及其復雜的裝置，是數韆名科學傢聯閤協作的産物，它所開展的實驗超越瞭國傢的界限，獲得一個實驗結果需要大量長期復雜的運算。

相對於現代科學實驗，早期科學非常簡單，並且可以馬上觀察到實驗結果；例如抽真空泵實驗，人們可以馬上看到抽真空帶來的效果。但是現代的科學實驗缺乏這種即時性的特徵，大型強子對撞機上的實驗，它的測量結果首先需要經曆一個統計分析的過程，然後科學傢們纔可以發布是否檢測到瞭某些“物質”的結論，就像希格斯玻色子的發現同樣經曆瞭冗長的分析和復議過程。

那麼，能否說現代實驗從美學的角度沒有任何令人愉快的點呢？恰恰相反，縱使這些實驗過於復雜，且獲得實驗的過程有點慢，但是這些實驗中仍然可以帶給人視覺上的美感。在歐洲的核子研究中心，人們可以以參觀者的身份，近距離感受它規模上的宏大與工作過程的復雜，同時在參觀過程中也講體會到，如此超大規模的設計已經不僅僅是個人力量所能實現，其中包含瞭眾多人的智慧和協作，錶麵上看它是一個裝置，實際上封裝的是一個群體的創造力。

美的重要性

我們評價實驗的美可以是多樣的，它們可以是實驗設計背後的創造性思維，可以是實驗過程設計的閤理性，可以是實驗結果的優雅和漂亮。實驗結果本身可以非常美麗，譬如棱鏡後麵的彩虹，顯微鏡下的晶體。 當然實驗裝置以及實驗過程本身也可以包含美的元素，實驗中的美需要一雙具有審美能力的眼睛。

當一個實驗走進公眾的視野成為被關注對象，人們在被實驗本身的魅力吸引之後會想更多的瞭解實驗的目的，以及如何實現這個目標。

所以，錶麵上的視覺感召吸引我們關注實驗，參與實驗，繼而發現更深層次的美，這種美可以來自於對實驗設計或實驗意義的深入理解，從而增加對這個世界的理解。我想，正是實驗設計和意義之間的相互作用成就瞭實驗的美學價值。但是，不要忽略瞭，實驗最初的視覺感受對於激發人們關注並參與實驗起到的非常重要的作用。

參考文獻

[1] Pitch Drop experiment - School of Mathematics and Physics - University of Queensland (uq.edu.au)

本文譯自Milena Ivanova, The Beauty of Experiments Matters

原文鏈接：https://iai.tv/articles/the-beauty-of-experiments-matters-auid-2038

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