漫话数学美
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三、美的层次——感性美和理性美

前面所说的美,只是笼统说法,其实“美”是有层次之分的。所谓美感,当然主要是指人们对外界事物的感知。所以美感,主要是感性之美,即人们对外界事物所看、所闻、所获得的感觉、知觉和心理反应。但是,在所见所闻之后,人们面对大好河山、美丽人物和动人诗文,必有所思所想。这便使得感性认识“入脑入心”,而产生思想上的理性认识,获得理性之美。

而理性美,在人类社会发展过程中,随着人类生活条件的改善,随着人们思维水平的提高,也在不断深化和提高。在视觉美和听觉美的催化下,人们首先产生对艺术美的追求。新的图画、新的乐曲、新的诗歌等文艺作品不断被创作出来,并且在形式和内容上,不断求新求变,追求艺术的进步和提高。与此同时,在不断追求生产工具改进、产品品质改善和产量提高的过程中,人们对科学技术的探索和追求,也在不断进步,由此而产生对于科学美的发现、欣赏和追求。而其中起基础作用的数学,则对于美的追求尤其重要,并对其他科学门类产生巨大的推动和催生作用。

但是因为数学美的抽象性,有别于其他科学门类,是更高一层的美,所以数学美的发现和欣赏,就显得更加困难,更有发掘的必要。

我们可将以上所说的美的各个层次,表述如下:

这只是大概的关系。其实,感性美和理性美之间,是不能完全分割开来的,何况是艺术和科学、科学和数学,更不能分割开来。它们的关系是“你中有我,我中有你”,互相紧密联系在一起。只是因为数学美的抽象和深奥,需要深入发掘和研究,我们才把它从科学美中突出出来作为重点。至于它们之间的关系,后面各章还将详细论述。

下面我们通过一个故事,来体会数学家、科学家和文学家思维方式的差异,以及他们审美观点的不同。

在苏格兰北部一望无际的草原上,有很多黑色的羊(这是当地特有的动物品种)。一列火车正奔驰在绿色草原上。在一节车厢里坐着三位旅客:一位文学家,一位物理学家,一位数学家。他们凭窗远望绿色大草原和黑色羊群的美丽风景,思潮起伏。于是,文学家诗兴大发,张口吟诗一首:“啊!多么美丽的苏格兰大草原,在绿色的地毯上,到处都飘浮着黑色的羊群!……”话音未落,物理学家就制止他说:“老兄,你说得不对!”文学家莫名其妙地反问他:“绿色草原和黑色羊群,都在我们眼底,我哪点说得不对?”物理学家不紧不慢地说:“你的话很不科学。根据我们科学试验测定,视力最好的人,在天气晴朗的时候,至多也只能看到20千米远的景物。而苏格兰大草原方圆几百千米,你能看到的只是几十千米的地方,你怎么能断定整个苏格兰草原到处都有黑色的羊群呢?”文学家继续反驳,二人争论不休。在一旁观战的数学家,这时开口了。他说道:“二位先生,不必再争论了。你们二位说得都不对!”这使正在争论的二人吃了一惊。同时质问道:“为什么说我们不对?那你说说应该如何说呢?”

图1-3-1 一列行驶在苏格兰草原上的火车

这位数学家幽默地反问道:“我们都坐在火车上,看到的只是羊的一面,怎么就能断定羊的全身都是黑色的呢?”文学家和物理学家都怔住了,反问道:“那依你应该怎么说呢?”数学家说:“依我看,应该这样说,在苏格兰草原上,至少有这么一群羊,其中至少有一只羊,它至少有一面是黑的。”其他二人顿时哑然!

对于同样的苏格兰草原上的美景,三个人却有三种不同的说法,究竟是何原因呢?是他们的思维模式不同、学识背景不同,以至于他们的美感不同。文学家主要运用形象思维,具有感性美,他欣赏的是自然美。物理学家具有科学的直觉思维,他认为需要经过试验证实以后真实看到的才算是真理,他所欣赏的是具有真理特征的科学美。而数学家主要依据逻辑思维,认为只有经过严密的逻辑论证所得出的结论才算是真理(不容置疑的定理),他所具有的是数学逻辑之美。

这个故事,可以看出人们美感的不同层次。当然,关于科学美和数学美,以下还要仔细论述。