李政道的科学与艺术融合实践（中）
李政道的科学与艺术融合实践（中）
20世纪后半叶，科学的发展让科学家从分数维形态中看到了非线性世界的结构美；从一到多的演变中看到了混沌现象的动态美。非线性科学理论使科学家对世界深层次的和谐秩序美有了新的领悟。科学家进一步认识到，自然界按照共同的统一性存在着，体现着令人惊叹的简单性和一致性。在统一的大自然中又有无穷无尽的特殊性和多样化，简单中蕴含着无限的复杂。正是因为世界呈现出非线性，世界才是多姿多彩的。非线性存在于自然科学、社会科学的诸多领域，使得非线性科学研究覆盖面广阔，并深入到各领域的交叉范畴。特别是由于非线性的存在，可以使看来十分简单的动力学系统，产生出极为复杂的千变万化的现象。同时，复杂行为背后存在着简单的规律和描述方法。重正化群的方法 用于研究非线性系统分岔混沌运动中的临界现象和标度行为，也用于研究动力学生成的分形集合的热力学理论。反复使用简单法则可产生极为复杂的输出现象，从而粗略刻画出此类现象的符号动力学，以及符号动力学与画法复杂性之间的关系。这些就使复杂性对简单性的问题成为非线性科学中一个引人入胜的重要课题。高科技中心在1996年5月举办了“复杂性对简单性”国际学术研讨会，该领域的中外科学家进行了广泛而深入的讨论。
会前几个月，政道先生打算请一位美术大师来画这个会议的主题画。政道先生对很多画家的风格都有相当的了解，他深知吴冠中先生从事油画的民族化实践，又从事水墨画的创新，兼取中西绘画特点，画风介于具体与抽象之间。注重点、线与墨块交融的韵律感。他的水墨画构思新颖、章法别致，善于将诗情、画意通过点线面的交织而表现出来。他喜欢简括对象，以半抽象的形态表现大自然音乐般的律动和相应的心理感受。既富东方传统意趣，又具时代特征。政道先生让我找了一本冠中老的画集给他，第二天他指着“画集”中一幅冠中老的树林的油画，对我说“我一直记得冠中先生的这幅画，前几天我就在想，冠中先生的风格可能是最适合我们这个会的科学内涵。昨晚又看了这画，更感到这个会的画只有请冠中先生来画才行。”政道先生还告诉我，冠中先生从清代国画大师石涛的画论得到灵感和启发，并加以应用。“山川、石物之具体：有反有正、有偏有侧、有聚有散、有近有远、有内有外、有虚有实、有断有连……”“笔与墨会，是为絪缊。絪缊不分，是为混沌。辟混沌者……自一以分万，自万以活一”。在艺术大师眼中，复杂的天地万物形态各异，运动不息，变化无穷，又互有联系，有其各自和共同的规律，映照出了“分形”“混沌”现象的神韵。
当政道先生向冠中老讲了这个学术会议的科学内涵，两位大师进行了认真讨论，十分投机。共进晚餐时还喝了不少黄酒，冠中老十分兴奋地表示，接受这个“任务”。
没多久，冠中老就把这幅题为“流光”的“简单与复杂”国际学术会议的主题画完成了。并在画上题诗曰：
点、线、面，
黑、白、灰，
红、黄、绿，
这些最基本的元素，
营造极复杂的绘画，
求证科学：简单与复杂。
抽象画，道是无题却有题：
流光——流光容易把人抛，
红了樱桃，绿了芭蕉。
吴冠中创作的“流光”主题图案
我与庞阳博士一起去冠中老家取回此大作后，政道先生看了极为兴奋，连连称赏：“好，太好了。冠中先生把如此深奥、抽象的科学命题用如此美的抽象艺术表现了出来。太妙了。”政道先生告诉我们：“冠中先生正是从石涛的‘自一以分万’的名句中凝练出‘简单与复杂’的科学内涵。他以点、线挥洒神韵，千变万化，化静为动，犹如乾旋坤转，‘墨之溅笔也以灵，笔之运墨也以神’，为会议奉献了这幅具有现代风格的中国画。”冠中先生说：“笔与墨在画面上相互结合、冲撞、纠葛，产生多种多样的效果。”石涛将这笔与墨相抱或相斥的关系称之“细谈”。这其中能给人许多启示。冠中先生为这幅“简单与复杂”的抽象画取名“流光”，赋予了更深一层意义。
政道先生还说：“冠中先生最后用了宋代诗人蒋捷的诗句‘流光容易把人抛，红了樱桃，绿了芭蕉’来点题，他深信艺术的生命力在于不断创新，艺术的探索永无止境。艺术如此，科学亦如此，在创新中才能逐步领悟终极关怀的真谛。”政道先生越看越高兴，不但自己讲，还与我们讨论。作为政道先生的关门弟子的庞阳因得到政道先生的一些真传，还能与政道先生进行讨论，师徒俩对冠中老的“流光”边看边议，不亦乐乎。我乃科学和艺术均愚顽之人，只能在一边听，不敢随便插嘴。但我想“流光”这幅画大概是冠中老少有的，甚至是唯一的以深奥的抽象科学为命题的创作。无疑也是他老人家这次把科学内涵融合到了他艺术创作中的探索，是他艺术生命中光辉的一页，甚至也是整个美术史上的一笔重彩。
后来，政道先生将诗略加修改为：
点、线、面，
黑、白、灰，
红、黄、绿，
最简单的因素，
营造极复杂的绘画，
它们结合在一起，
光也不能留时间，
流光——流光，
流光容易把人抛，
红了樱桃，绿了芭蕉。
政道先生用很通俗的语言给冠中老讲了光在广义相对论和量子场论中的一些奇特性质，并特别指出“光也不能留时间”这句话，不但符合近代科学，更表达了艺术家的丰富想象可超越目前科学定理的范围。冠中老听后，十分兴奋，完全同意政道先生的修改。从此这两位科学和艺术的大师也成了挚友。
吴冠中创作的“对称乎，未必，且看柳与影”主题图案
自然界对称性贯穿于人类文明之中，自然界对称的美，曾使无数人为之惊奇，赞叹不已。对称的世界是美妙的，而世界的丰富多彩又常在不那么对称。除规则的晶体外，自然界大部分景观确实带有一些非对称性。政道先生曾以一幅近似左右对称的山水画，能给人一种美的享受；但如果将画的一半与它的镜像组合，形成一幅完全对称的山水画，效果就会迥然不同，来说明完全对称的画面呆板而缺少生气，与充满活力的自然景观毫无共同之处，根本无美可言。
所以，有时，对称性的某种破坏，哪怕是微小的破坏也会带来某种美妙的结果。冠中老很赞同政道先生这个观点。
政道先生还以他和杨振宁教授，并经吴健雄教授实验证明了的基本粒子在弱相互作用条件下的宇称不守恒定律，来说明自然界对称与不对称现象，竟与美学中对称与不对称的原则十分相似。冠中老对此也很有兴趣。
1995年10月，在庆贺《科技日报》发刊十周年之时，由高科技中心和《科技日报》社共同主办的第二次“科学与艺术”研讨会，主题是“镜像对称与微小不对称”。科学界和艺术界的老、中、青名人欢聚在北京友谊宾馆的友谊宫，充分探讨了这个既是科学的又是艺术的课题：是对称美，还是不对称美，还是对称中含有不对称美；对称与不对称的关系，以及它们之间的相互影响和作用。
与会美术家还都以此为题当场作画，冠中老当场挥笔在宣纸上仅几笔画了水边的柳与影，并题词：“对称乎，未必，且看柳与影，峯两侧”。画有对称，但不是绝对对称。把对称与不对称关系如此简明而深刻地表现了出来，不愧是艺术大师。在场无人不对此佳作赞赏不已。我认为冠中老此作是当天诸多画中最佳之作。
微观的粒子与宏观的宇宙及天文学研究有着十分密切的关系，而天文学在中国古代文明中有着十分重要的作用。中国在世界天文史上有着光辉的历史，但现在中国在天文学科上落后了。为重振中国的天文学，1988年6月高科技中心在南京大学召开了粒子物理和宇宙的国际学术研讨会，中外学者就早期宇宙、宇宙膨胀、暗物质、重子合成、宇宙弦及星团和星云形成及演化等进行了广泛的讨论。政道先生十分了解黄胄大师是中国画坛的传奇人物，长安画派的代表人物。他自幼学画，修成了写大意画，大笔一挥，写出意来，工笔也可得意，修养之深，达到炉火纯青。把全身心的感悟都投入在他所画之中。他的画风格粗犷、奔放，对应宇宙的浩瀚正适合。
政道先生在会前一年来国内时，就约黄胄先生就会议的学术内容作了通俗的说明，两人进行了广泛的深入探讨。政道先生讲到中国古代天文学在中华文明史上有着十分光辉的篇章，也谈到中国很多有关天体的神话，两人谈得十分投机。几天后，黄胄先生邀政道先生去他在北京郊区的别墅中一聚。饭桌上，黄胄先生说：“今天不喝茅台，请您喝二锅头。”又加了一句，“这是我收藏的几十年的陈年二锅头。”政道先生喝后说，果然是陈年的醇香。边喝边谈，上至天文，下到地理，无所不谈，十分尽兴。饭后，黄胄先生拉着政道先生去画室喝茶。画室的大画桌上已放好宣纸和笔墨。黄胄先生说，现在就画。边说边走到画桌前，黄师母忙去磨墨，我马上接过来磨墨。黄胄先生趁着酒兴，站着拿起饱含墨汁的大笔挥洒起来，政道先生站在一边看，大家屏着气看黄胄先生挥洒自如，一气呵成，只见宣纸上一匹骏马气势磅礴地向我们奔来。政道先生眼睛一亮，拍手称好，紧握黄先生双手，道谢，坐下喝茶，待画上墨干后，政道先生走到画前，卷好画作，拿在手中爱不释手。再三称好，道谢，告辞。在车上，政道先生告诉我，这匹马是他见过的国画马中最好的。不但是黄胄先生的最佳作，也是国画中马的瑰宝。恐怕黄胄先生自己也不容易再有如此佳品了。果然，后来未见黄胄先生有超过这匹马的作品。他参加画展时，常来借此画去参展。黄先生将宇宙学与中国神话中在空中奔驰的天马相融合，为会议作了“天马行空”的主题画。天马俯视着无穷天体的永恒运动，这里既有宇宙科学的寓意，又显示了真理的普遍性，也象征着中国天文学的腾飞。这幅画的神奇之处还在于从任何一个角度看，都会感觉画中的马对着你迎面飞奔过来，观者无不惊叹。
黄胄创作的“天马行空”主题图案
自古以来，人类始终不渝地探索着物质和宇宙形成的奥秘。这个探索的进展成为各时期人类文明进步的重要标志。20世纪以来，以相对论和量子力学为基础，人类的认识有了本质的飞跃。特别是近几十年，由于探索物质结构最有效的工具——加速器的发展，人们对物质的组成及其相互作用已建立了一整套理论体系。同时，人们也越来越认识到，宇宙的形成和物质最基本的结构有着极为密切的关系。为进一步推进这方面的科学研究，高科技中心于1997年5月主办了物质探索国际学术研讨会。会议就当时世界上探索物质结构的理论问题如自旋物理、格点量子色动力学等和主要工具加速器的进展情况进行了研讨。
政道先生对敦煌文化有深厚的兴趣。1970年代，他和夫人回国时，就专门要求安排去了敦煌。政道先生与常沙娜教授和她的父亲——被誉为“敦煌守护神”的杰出画家常书鸿有着很深的感情，可谓是两代世交。政道先生知道，沙娜教授儿时即随父在大漠敦煌艰苦生活，守护敦煌，并开始临摹敦煌历代壁画。1946年仅15岁的沙娜教授就与父亲在兰州举办了父女的画联展。守护敦煌文化的血脉传承不息。沙娜教授被誉为“敦煌的女儿”，具有5岁就开始在敦煌临摹的“童子功”，这使她成了“敦煌图案的解密人”。后又在美国学习艺术，有着浓厚的中西文化根底，人民大会堂等很多重要建筑装饰的设计都有她的敦煌风格元素。她还参加了很多重要标志的设计。1997年 香港 回归祖国时，中央政府赠送给 香港 人民的紫荆花雕塑就是常沙娜主持设计的。她是我国杰出的工艺美术设计大师。
政道先生请沙娜教授为这个关于物质探索的国际学术研讨会议主题画捉笔。她从中国传统神话和敦煌艺术中获得创作灵感，以擅长的敦煌飞天的笔法，为会议作了“创天”主题画，该画气势宏伟、寓意深刻，以“妙手托出星云层，艺境创天万物生”的意境来表达人类对物质和宇宙奥秘的探索。政道先生认为，这幅“创天”画与意大利画家米开朗琪罗的巨作“创世纪”中表现上帝创造人类的“亚当诞生”神话，有着异曲同工之妙。“创世纪”画面看上去是静的，特别是上帝的手，看似静而实际上充满了巨大创造力的势能，使人感到将要创造出动的东西来。而常沙娜的“创天”，双手托起漫天星云的宇宙，表现出人的智慧创造世界，画面若虚若实，极为精彩，与西方画形成强烈的对比，是一幅杰出的作品。
常沙娜创作的“创天”主题图案
1992年，北京正负电子对撞机取得了一个高能物理研究领域特别重要的成果：精确测定出轻子的质量。这一结果肯定了普遍性原理存在于所有基本粒子（包括强子和轻子两类）之中。轻子质量的精确测定被国际物理学界视为当年粒子物理的最重要发现。高科技中心于1993年5月主办了费米尺度的粒子物理国际学术研讨会，中外科学家结合当时北京正负电子对撞机上的实验成果，对这个领域的理论进行了广泛而深入的交流和讨论。同时，也作为对伟大物理学家、高能物理研究先驱费米的纪念。
常沙娜教授以敦煌石窟壁画的风格画了六座山峰，每座代表一代基本粒子。最重要的处于画中央的轻子峰是北京正负电子对撞机北京谱仪的轻子实验数据图。右上角费米的肖像是沙娜教授根据照片绘制的点描画。
欧洲核子研究中心的巨大加速器LEP和美国费米国家实验室Tevatron正负质子对撞机的建成，将高能物理研究推进到一个新的振奋人心的水平。高科技中心在1990年5月举行了TeV物理国际学术研讨会，世界一流的权威学者报告了他们的最新研究进展。常沙娜教授又以她擅长的敦煌石窟画风格，作了“雷神引高能”的画，成为高科技中心这次TeV物理国际学术研讨会的主题画。雷神是神话中呼风唤雨的主角，神话中的雷神以万钧之力擂鼓引出上天无限的能量，雷鸣电闪，在霹雳中翻腾旋转。中国神话中的雷神寓意着一个巨大能量的产生者，像静电加速器那样，以逐渐积累电荷的方式获得很高的能量。
常沙娜创作的“费米尺度的粒子”主题图案
1990年代，所有的物理理论，如强相互作用的量子色动力学、电弱作用的标准模型及万有引力的广义相对论，都基于对称性，然而绝大部分对称量子数都不守恒，“失去对称”的谜团意味着可能存在一种全新的基本相互作用——对称性破坏的力。高科技中心参与世界实验室EIoisatron计划的目的就是研究这一新的相互作用，1990年10月在北京举行了Eloisatron物理第一次国际学术研讨会。
常沙娜教授又以她擅长的敦煌壁画风格作画，再次将中国神话中的雷神比作能源，像回旋加速器那样将能量在剧烈的旋转运动中抛出。此画成为高科技中心1990年10月举行的Eloisatron物理国际学术研讨会的主题画。
经过三次为科学的国际会议创作作画，常沙娜教授对科学与艺术的关系亦有了进一步理解。她说，李政道先生如同是联结科学和艺术的纽带，他对科学课题深入浅出的说明引发了艺术家们的创作联想和灵感。
自由电子激光是20世纪后期激光技术的新领域，它具有气、液、固各种物态激光所没有的优越性。
自由电子激光研究发展快速，中国在这方面取得了巨大成就。当亚洲的第一束自由电子激光在中国产生后不久，高科技中心在1995年5月举行了自由电子激光的发展与应用国际学术研讨会。与会的中外科学家对自由电子激光研究中高增益自由电子激光的一维理论、利用直线加速器的自由电子激光的短脉冲效应、电子束线的设计、高亮度电子束等问题，进行了广泛讨论，对其在材料、医学等方面的应用也进行了深入研讨。
常沙娜创作的“雷神引高能”主题图案 (a)TeV物理国际学术研讨会的主题画，(b)Eloisatron物理国际学术研讨会的主题画。
中国公共艺术代表人物袁运甫教授，青年时直接受林风眠、李可染、庞薰琹等老一代美术大师的指导。他十分重视中国传统和民间艺术的色彩变化，将其注入他的画中，特别是他开拓的大型壁画中。袁运甫教授在政道先生通俗讲述过会议科学内容后，在政道先生“汉镜传讯达万里，电子激光集须弥”诗句启发下，为会议作了一幅主题画：古老的万里长城上一座座烽火台火光闪耀，中国汉代铜镜如皓月高悬，而近代激光器射出的光束直上云天，自由电子激光装置的示意图像一座桥梁连接在烽火台与激光器之间。这幅画表达了一种期待和祝愿，在古代与当代、东方与西方之间架设起一座科学桥梁，使彼此的文明相通。万里长城烽火台的火焰传递信息，堪称最古老的光通讯。汉代“照明铜镜”巧夺天工，可产生神奇的“透光”映射现象，被西方人誉为“魔镜”，是中国古代光学技术的结晶。从烽火台、铜镜到激光器的诞生，科学技术在东西方文明的交流中发展前进。自由电子激光器装置的示意图作为当代最新科技的视觉语言，揭示了画面的主题；汉代铜镜、万里长城、烽火台、自由电子激光发射装置构成了跨越时间、空间的艺术画面。
袁运甫创作的“汉镜传讯达万里，电子激光集须弥”主题图案
鉴于地球资源的日渐匮乏和环境的日益恶化，越来越严重地威胁着我们这个星球上所有生命的存在。中国北方降水量大大减少，地下水位下降，干旱现象日益加剧：西北部地区的干旱及荒漠化问题日益严重。1998年4月，中国西北地区发生了特大尘暴，几乎危害到长江以北的大部分地区，大量房屋和农田被毁，牲畜死亡，邮电线路被损，渠道淤积，河流断流时间越来越长。加之大气、水和土地等污染日益严重，生态环境受到了极大破坏，引起了人们越来越多的关注。
高科技中心在环保部门的支持下，由政道先生多次亲自组织了以环境问题为主题的研讨会。1998年11月，针对荒漠化日趋严重和黄河断流问题，组织了“从今年4.16我国北方大范围尘暴谈荒漠化防治”和“解决黄河断流和北方缺水问题的新思路”两次研讨会，邀请全国有关专家聚集一堂，就我国的荒漠化问题和北方水资源短缺问题各抒己见，并进行认真的分析讨论，提出了一些十分有意义的预防和治理建议。会议对荒漠化和水资源短缺的治理具有积极作用，对国家有关环境保护部门和专家也有重要的参考作用。
陈雅丹创作的“不朽的胡杨”主题图案
当时中年的女画家陈雅丹是中国赴南极考察的第一位女画家，十分关心生态环境，是美术圈公认的“环保先行者”。她曾两次沿着她父亲、地球物理学家陈宗器先生在1930年代极为困难条件下进入罗布泊生命禁区进行考察的足迹，深入罗布泊戈壁考察。对胡杨生长有着深刻认识，她将所画的象征坚韧、自强不息、顽强与毅力的“不朽的胡杨”献给这两次学术会议，呼唤人们对荒漠化问题的关注。
（本文作者为中国高等科学技术中心原秘书长）
本文刊载于2025年第77卷第5期《科学》杂志（P11-P16）