為什么一定要接觸藝術（二）

□姬炤華

諾貝爾獎獲得者李政道先生如是說

許多有識之士對此非常焦慮不安，大聲呼吁藝術的重要，其中就包括諾貝爾物理學獎獲得者李政道先生，他認為科學與藝術二者是密不可分的，經?；貒蚋鞣矫娣e極宣傳這種思想。

李政道先生說：“美蘇之爭的實質是什么？我們一直以為是軍備競賽，是工業競爭，是鋼鐵比賽，直到世紀末我們才明白，他們競爭的最深層的東西是有藝術氣質的高科技人才?！?/p>

在20 世紀50 年代美蘇空間技術競爭中，蘇聯于1957 年11 月把人類第一顆人造衛星送上了天，美國一直自認為是20 世紀科學技術第一超級大國，這一下舉國感到恥辱。各部門首先指責教育界，教育界認真反省后提出這樣的觀點：美國的科學教育是先進的，但藝術教育落后，即兩國科技人員不同的藝術素養導致了美國空間技術的落后。為此，1967 年美國哈佛大學設立“零點項目”研究，之所以用“零”命名，是表示對藝術教育認識的空白?！傲泓c項目”花費了上億美元，參加的科學家超過百名，他們在100 多個公立和私立學校做實驗，有的從幼兒園起連續追蹤20 年，出版了幾十本專著、上千篇論文。他們的研究成果導致了美國國會于1993 年3 月通過了克林頓政府提出的“2000 年目標：美國教育法”，在美國歷史上第一次將藝術與數學、歷史、語言、自然科學并列為基礎教育的核心學科，為此還制定了《美國藝術教育國家標準》，并總結出這樣的結論：缺乏基本的藝術知識和技能的教育絕不能稱為真正的教育。

為了引起國人對于藝術的重視，李政道曾在炎黃藝術館、北京醫科大學等地與國內的科學家、音樂家和畫家一道，舉辦“科學與藝術研討會”。曾赴美考察過“零點項目”的與會專家說：“美國所有的大學，藝術之普及是我們不能想象的，所有學科的學生都可選藝術課程，專業藝術教育與非專業藝術教育界限不清，常常一個化學博士又是一個著名的演奏家?！保ɡ钫老壬鼻谐珜囆g之事，可參考《中國青年報》等媒體的相關報道。）

那么，藝術和近代科學技術的大發展到底是什么關系？科技乃至經濟的繁榮真的離不開藝術嗎？

答案是肯定的。否則如何解釋文藝復興以來藝術的繁榮先于科技和經濟，而不是反之呢？我們通常認為：科技發達了，經濟就繁榮，經濟繁榮了，藝術才昌盛。但經濟起來了，藝術還趴著的情況并不鮮見。仔細觀察就會發現，這樣的地區創造力不足，其經濟發展對其他地區的依賴較多，往往是授人以柄，被他人控制，經濟繁榮無法持續和長久。

對這個問題李政道先生是怎么看的呢？他認為：“偉大藝術的美學鑒賞和偉大科學觀念的理解都需要智慧……科學和藝術是不可分割的，就像一枚硬幣的兩面，它們共同的基礎是人類的創造力?！薄皠撛炝Α边@個詞又出現了，李政道先生所說的藝術的鑒賞和科學觀念的理解都需要的“智慧”是什么呢？這種“智慧”在什么地方起作用呢？這要從一個欺騙了世人數百年的實驗說起。

（二）從騙了所有人的“伽利略比薩斜塔實驗”中尋找答案

有這樣一個廣為人知的故事：在古希臘，哲學家亞里士多德認為，物體總是趨向于它們在宇宙中的自然位置，重的物體的自然位置是趨向于地球的中心（也即宇宙的中心），也就是下落；而氣體、火焰等輕的物體自然位置是天空，所以它們往上飄。因此，越重的物體下落得越快，越輕的物體下落得越慢。到了文藝復興時期，這一觀點受到了人們的懷疑。于是有一天，著名的天文學家、物理學家伽利略來到了同樣著名的意大利比薩斜塔上，在眾目睽睽之下將一只鉛球和一只木球同時從塔上拋下，木球和鉛球同時落到了地上。于是，亞里士多德的理論被伽利略推翻了，這就是著名的“自由落體實驗”。

可惜著名歸著名，但未必就是事實。伽利略本人在著作中雖然提到過類似的實驗，但從沒說過這個實驗是自己做的，而且在伽利略之前就有人做過這樣的實驗?！氨人_斜塔實驗”這個故事出自伽利略的學生維維安尼之口，記錄在他的著作《伽利略生平的歷史故事》中，與伽利略同時代的其他人都沒有關于這次實驗的記載。

到了20 世紀，許多科學史家便對這一說法提出了質疑：16 世紀時，在還沒有高速攝影和精確計時器的情況下，伽利略怎么能得出木球和鉛球同時落地的結論呢？更不要說得出自由落體定律，算出重力加速度了。于是很多學者紛紛模仿伽利略，再現當年的實驗狀況，結果發現，不同物質構成的球體在同一高度同時落下后，由于空氣阻力和各種不可控制的干擾因素的影響下，存在著相當大的落地差。比如同樣大小的鐵球和軟橡皮球在30 米的高度同時落下，其落地差竟達7 米，也就是當鐵球落地時，軟橡皮球距離地面還有7 米，任何人用肉眼都可以看出來！“比薩斜塔實驗”就這樣被推翻了。其實，重量不同的物體不會同時落地是一個常識，如果我們在家里自己做這個實驗的話，也會得出和亞里士多德一樣的結論。

這究竟是怎么回事？不是說伽利略糾正了持續1900 多年的錯誤理論嗎？

是的，伽利略的確糾正了亞里士多德，但不是這么干的。人們之所以會相信維維安尼這個“比薩斜塔實驗”的故事，就因為這個故事符合日常經驗，怎么證明木球和鉛球是否同時落地呢？找個高的地方扔下去唄。其實哪有這么簡單，許多看似簡單的事情都復雜著呢，簡單粗線條的方法往往都行不通，因為單憑日常經驗判斷問題是不行的。

要通過做實驗得出科學可靠的結論，就要求實驗是不受任何干擾的，偶然因素起重要作用時的觀測結果不能為據，實驗者要使實驗在嚴格控制下進行，其他人在別的地方以同樣的條件和方法做這同一個實驗，也能得出相同的結果。而“比薩斜塔實驗”就是不可控的，不但空氣存在阻力，而且沒有準確的計時和測量裝置。

這可就有點麻煩了，別說鉛球，就是木球落地的速度都極快，得以“秒”計算，而伽利略生活的時代可沒有秒表。伽利略要想做成這個實驗的話，就必須獲得極其精準的時鐘，或者有20 世紀才有的高速攝影機！不可能，此路不通！那就得另尋他途，鉛球下落的速度要是能很慢就好了，必須慢下來，但鉛球仍然還得是“自由落體”（指僅受重力影響的落體），不能拿繩拽著，否則實驗就沒有意義。到了這個份兒上，伽利略的實驗看來是搞不成了。

就在這個節骨眼兒上，李政道先生所說的“智慧”出來幫忙了。伽利略自幼愛好繪畫和音樂，愛好藝術使伽利略有著超乎常人的想象力，而繪畫則使他具有很強的空間理解力和想象力。

這時，伽利略就運用他的空間想象力，想出了一個絕妙的主意，來“沖淡”地球的重力。他制作了一個儀器，這個儀器有一個可以由螺桿調節傾角的斜槽，斜槽上標有距離刻度，他用觀察小球在斜槽上的運動來代替“自由落體”，巧妙地把無法控制的垂直運動，轉化為可以控制速度的斜面運動。斜面越陡，速度就越快。當斜面幾乎被豎立起來，傾角接近90 度時，小球就自由落下，而斜面接近水平，傾角很小時，小球的速度就變得可以測量了。伽利略采用類似中國古代“銅壺滴漏”的水鐘來計時，水鐘的底部有小口，流出的水量在一定的時間內是相等的。水鐘對于高速做垂直運動的“自由落體”是沒用的，但記錄斜面上小球的運動足夠精確了。他記錄下相等的時間間隔中，即水鐘流下相同數量的水時，小球到達的位置，從其中的規律中得到了自由落體定律，算出了重力加速度的值。