當今的科學實驗裝置複雜，無數研究者對大量資料進行統計分析，這讓科學研究蘊含着着集體智慧。從公衆了解科學方面來說，早期的傳統科學實驗，它們更簡潔、便于示範。但無論過去還是現在，科學實驗都具有審美價值，不僅在于視覺上的感受，也在于對世界的了解。
撰文 | Milena Ivanova（劍橋大學曆史與科學哲學系）
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。
人們為了了解和改變周圍的世界，創造了科學，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複制、白光色散等科學實驗，科學發現不僅因為揭示了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。
就像人們稱贊藝術家具有創造新事物的想象力和才能，人們在稱頌科學美學價值的同時也不忘稱贊科學家們，稱贊他們有藝術家般的創造天賦。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。下面我們将看到，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
回溯實驗科學的起源，當17世紀的自然哲學家在公衆場合示範科學實驗的時候，實驗科學就已經被貼上了藝術的标簽。實驗科學，作為一種揭示自然或幹預自然的行為被文獻所記載可以追溯到1620年出版的《新工具》(Novum Organum)，作者弗朗西斯·培根（Francis Bacon）在書中強調了實驗在形成關于世界假說，以及驗證假說正确性方面的重要貢獻。
實驗成為科學研究經驗方法的核心，借助新的實驗儀器，再加上不斷的嘗試和重複，自然哲學家們能夠探索那些長期無人觸碰的領域，将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了新儀器的發展，讓科學家的研究之路走的更遠。一時間，這些實驗成為了解新發明以及由此産生的新發現的關鍵。
約瑟夫·賴特 (Joseph Wright) 創作于1768年的《氣泵裡鳥的實驗》
約瑟夫·賴特（Joseph Wright，常被稱為德比郡的約瑟夫·賴特）的名畫《氣泵裡的鳥實驗》（An experiment on a bird with The air pump）出色地描繪了實驗本身的行為藝術特質，以及實驗在喚起觀衆審美反應的豐富形式。畫的中間是實驗操作者，但更像是一個表演者。他不僅僅在向觀衆展示實驗本身，也扮演控制現場氣氛的角色，挑逗觀衆的情緒，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，觀衆豐富的表情被生動地畫了下來，有着迷、敬畏、高興、也有因為這份神秘所帶來的恐懼。英國化學家約瑟夫·普利斯特裡（Joseph Priestley）曾明确表示，這些體驗已經超越了向公衆展示現象這個出發點本身。他在筆記中記錄下電流實驗之後大家的反應，在他的描述裡，“這是最令人愉快的景象”，給觀衆的感受是敬畏、興奮、愉悅。
這些科學實驗中非常重要的一點是它們的示範性，觀衆們可以馬上看到實驗結果，感受到變化。以氣泵實驗為例，觀衆們可以直覺地看到在氣泵的作用下氣體減少後的結果，這點和戲劇表演的欣賞性類似，能夠帶給觀衆直覺的感受并給予贊賞。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征，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裡發生了巨大的變化，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實體系的托馬斯·帕内爾（Thomas Parnell），他将瀝青置于透明的玻璃漏鬥裡，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滴将在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征，如實驗裝置的簡單性，視覺上帶給人的愉悅性，以及友善放在公衆場合，它所要表達的内容很容易被展示，因而容易喚起公衆的熱情提高參與度，同時欣賞到其設計的優雅。
昆士蘭大學的瀝青滴漏實驗，為了證明瀝青的粘度
如果說瀝青滴漏實驗身上還有很多英國皇家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複雜，而且對于向公衆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，它是一個及其複雜的裝置，是數千名科學家聯合協作的産物，它所開展的實驗超越了國家的界限，獲得一個實驗結果需要大量長期複雜的運算。
相對于現代科學實驗，早期科學非常簡單，并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征，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，然後科學家們才可以釋出是否檢測到了某些“物質”的結論，就像希格斯玻色子的發現同樣經曆了冗長的分析和複議過程。
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，縱使這些實驗過于複雜，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複雜，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作，其中包含了衆多人的智慧和協作，表面上看它是一個裝置，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合理性，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，譬如棱鏡後面的彩虹，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。
當一個實驗走進公衆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了解實驗的目的，以及如何實作這個目标。
是以，表面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，這種美可以來自于對實驗設計或實驗意義的深入了解，進而增加對這個世界的了解。我想，正是實驗設計和意義之間的互相作用成就了實驗的美學價值。但是，不要忽略了，實驗最初的視覺感受對于激發人們關注并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
原文連結：https://iai.tv/articles/the-beauty-of-experiments-matters-auid-2038
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