化学，“美”中求“真”

今天，咱们不谈实验与论文，来讨论一些“形而上”的，比如化学研究中的美学。

毫无疑问，化学是公众心目中最具美感的科学之一。无需拿到博士学位或者在化学研究机构里工作，人们就能体验到彩色火焰的美丽，惊叹于“大象牙膏”喷涌而出时的奇异景象，震撼于“碘钟反应”的颜色瞬间转变。这样的视频在如今的互联网上或者社交媒体上可不算少，评论区还有无数人们在争论哪项实验最酷或最美。

加入各种盐类的甲醇燃烧火焰。图片来源于网络

碘钟反应。图片来源于网络

那么，化学之美，美在哪里？美学对追求真理的化学研究者有没有帮助呢？

也许，对于许多化学领域的科研工作者而言，深入研究化学之美可能是一种兴趣爱好，也可能是为了开发一种避免学生上课打瞌睡的教学工具。但对于一些哲学家来说，研究科学之美是科学哲学的一个重要领域，也是他们工作的核心内容。他们对理论、真理和审美价值之间的联系进行了广泛的研究。最近，他们的美学研究进入到另一个范畴：科学实验。

现代化学之父 Robert Boyle。图片来源于网络

从历史的维度来看，现代科学自科学革命时期出现以来，就一直具有审美价值。17、18世纪的时候，欧洲自然科学加强了实证研究。在此背景下，科研机构往往会在公众面前进行科学实验的展示，在当时，这些展示更像是让公众钦佩和敬畏科学的艺术表演。在这些科学家中，现代化学之父Robert Boyle是将自然科学研究视为美学课题的代表。科学家们相信，设计与进行美丽的实验，正是为了反映自然本身之美。正如哲学家Glenn Parsons 和 Alexander Rueger 所言，“实验如同一幅唯美画作的画框，画作描绘的是大自然的运作方式，而画框（作为人工制品）尽管本身可能很美，但它并不是观众关注的焦点。”

18世纪的化学实验室。图片来源于网络

到了19世纪，美学与科学实验之间的联系发生了变化。按照Glenn Parsons 和 Alexander Rueger的说法，基于实验奇妙的设计或令人惊叹的结果，实验本身就被认为是美的。在这种背景下，哲学家Milena Ivanova 对实验本身的美学认定，提出了两个主要评判标准。首先，美，源于实验设计本身。即，实验基本思路是否独创或优雅，实验设计者是否有创造力，实验设备是否简单易操作，实验材料的使用是否有创新……正如诺贝尔化学奖获得者laureate Dudley Herschbach曾经指出的那样：“古典音乐家尤其钦佩莫扎特，因为他善于充分利用最少的‘材料’而获得最好的效果。科学实验也是如此。”其次，美，也来自实验结果的品质和效果。正如Milena Ivanova所言，“我们经常发现科学家们会评价结果是否‘干净’和‘可靠’，这意味着‘该实验被视为一项关键性实验的典范，证实了一个假设的同时推翻了其他假设’。”

诺贝尔化学奖得主laureate Dudley Herschbach。图片来源于网络

虽然以上理论都很有趣，但并不能完全解释美学对科学进步的价值。一般认为，科学是基于实证的理性分析，美学则主观感性而易变。人与人之间、不同时代和文化之间，对美的评判并不一致。那么，我们能指望美学因素指导我们评估甚至设计科学实验吗？

问题的答案可能会让人大吃一惊。哲学家Peter Kivy认为，美学价值观虽然在艺术等领域相当不稳定，但是科学家的审美要稳定得多。这意味着科学界对美学的概念保持着一种传统的看法，这种看法在历史发展过程中似乎没有特别的改变。Milena Ivanova 解释了这种稳定性，因为我们在认知上存在先决条件，更偏好某些美学价值观（如“简洁”和“统一”）而非其他价值观。如果确实如此，那么美学价值观在科学实验中的作用可能超乎人们的想象。

评价“美”在科学中的作用是哲学中引人关注的新兴领域之一，这一领域可以从化学研究繁若星海的实验和仪器中受益匪浅。这不仅会增加我们对化学的美学欣赏，而且会增加我们对化学研究目的与方法的理解。

化学，就是在“美”中求“真”。

参考文献：

1. Finding truth in beauty

https://www.chemistryworld.com/opinion/can-aesthetics-contribute-to-chemistry/4018313.article 

2. Not a Pure Science: Chemistry in the 18th and 19th Centuries

https://www.science.org/doi/10.1126/science.1089888 

3. M Ivanova, Philosophy Compass, 2021, 16, e12730, DOI: 10.1111/phc3.12730

4. A Wragge-Morley, Aesthetic Science: Representing Nature in the Royal Society of London, 1650-1720. University of Chicago Press, 2020

5. G Parsons and A Reuger, British Journal of Aesthetics, 2000, 40, 407. DOI: 10.1093/bjaesthetics/40.4.407

（本文由天生西南供稿）