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科學心靈的藝術探索

oeo
・2014/04/29 ・2795字 ・閱讀時間約 5 分鐘

艾雪_早鳥資訊

這個世界存在什麼?世界是規律運行的嗎?這些絕對是科學探索的核心問題!而世界知名的平面藝術家,被封為「錯覺藝術大師」、「20世紀科學與藝術合謀的奇花」的艾雪,精采神妙地運用版畫藝術進行解題與深究,帶給人們的不只有科學知識的增長,也富含科學心智的感動。有人主張,艾雪的作品是數理邏輯與平面藝術的無限結合,是心理遊戲與空間透視的趣味解謎;對外界的解讀,艾雪也曾迷惑地說:「對我來說,這些作品到底是數學?還是藝術?仍然是個疑問。」

莫里茲.柯奈利斯.艾雪(Maurits Cornelis Escher)是荷蘭的雷歐瓦登市人,生於1898年6月17日。中學時美術課是由梵得哈根(F.W. Van der Haagen)教導,奠立了他在版畫方面的技巧。21歲時進入哈爾倫建築裝飾藝術專科學校讀三年,在該校受到一位老師美斯基塔的木刻技術訓練,這位老師的強烈風格,對艾爾後來的創作影響很大。艾雪曾說:「如果我們想建構一個宇宙,不能讓他是模糊不清的抽象物,而必須是可以識別的具體形象。」這無疑是一種科學甚至科技精神的「原型」。他的代表風格是建立在對於限定平面空間的配置思考而來的,例如「規則劃分的平面」,與由此發展而來的「滑動反射」、「轉換」、「軸心分裂」原則,以及後來走入的立體規則劃分平面,甚至到更加複雜的圓形規則劃分平面。由於他作品所顯露的規律但又充滿抽象概念的內容,常使許多數學家將艾雪的版畫,與數學或幾何定則連結……2011年,巴西里約的「艾雪的魔幻世界」,成為全球最受歡迎的展覽,每日平均參觀人數9677人,近期在有心人士與團體的策展及安排下,於台北故宮博物院以同名主題「艾雪的魔幻世界」展出,原本已是一場華麗豐盛的藝術饗宴,知曉內容意涵與創作背景,更能獲得一種「藝術科學新品種」的領會!

觀賞艾雪的作品總讓人思緒澎湃,聯想的向度與層面也會如其風格般地廣闊無彊,像是觀展當日,我不禁想到:如果學子表達強烈的理工興趣與繪畫偏好,那麼社會、學校、家長和學子將如何按照現今喊得滿天嘎響所謂「適性揚才」準則加以栽培?會從「理工為主,繪畫為輔」(或反之)加以定位,或是以「理工為業,繪畫為樂」(或反之)從事輔導,還是最後無奈而「務實」地選擇「棄畫從理」(或反之)?總覺得現今「流行」的「適性揚才」當中之「性(性向?)」,很多成分上要不是指一種個人片面的「喜惡偏好」,要不就只是一種可估價、可販賣的經濟技能(將來在社會市場上能找到待遇好一點的工作),僅此而已,並非甚至無關世界的真理與良善,距離真正的生活、生命與人類「本性」也十分遙遠,探其核心思想,它仍是將人們與其發展以「分門別類」的「效率生產製造觀」!?

艾雪讓世人驚艷的這些作品並無法滿足自己,他如同科學家一樣地探索世界,認識世界萬物的極限和基本規則。因此,他創造出一派新的研究領域,稱為「進化分割」(evolutionary tiling),一種不斷變化的分割方式,而這種變化本身是唯一不變的因素。歐幾里德在「幾何原本」書中證明:在三度空間中,只有五種正多面體可以無空隙地堆疊填滿整個空間,正式所謂的「柏拉圖立體」(Platonic solids)(正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體、正二十面體)。但是我們所知道的世界,並不是一個柏拉圖立體,這也是為什麼艾雪經常運用非歐幾何學。「非歐幾何的世界呈現了豐富的可能性,因此是數學家的研究重點。但是在現實世界中,我們透過有限的感官認識它,嘗試提升二維平面也能產生新奇的見解。」

credit: CC by Barbara.Doduk@flickr
credit: CC by Barbara.Doduk@flickr

前些日子品讀維克多・巴巴納克《為真實世界設計》、杰・哈爾曼《大黃蜂飛得比波音747還快》、尼爾・波斯曼的《通往未來的過去》,題材迥異,卻正巧皆對現代文明在工業革命以後結合科技專業(分門別類)的科學發展中出現的扭曲、偏差、疏漏甚至荒謬提出了擲地有聲的批判,應當也某種程度地呼應了波普對孔恩思想為主流的科學哲學觀當中成王敗寇式的「歷史主義」的嚴厲指控,都不禁讓人重新審思:現今存在、流傳下來(去)(即便透過所謂的典範轉移)、競爭勝出的科學型態與科技文明,像是學術學院領導與主宰、同儕審查、科學期刊計點制度、企業研發、團隊競爭型計畫科研、科研傾斜商業…,這些建制與形式上「贏者全拿」的狀態是否就是較好較優的?在文明的演進中,我們是不是貶抑了一些也失缺了一些其實真好真優的科學人、事、物?如果答案為是,除了重新質疑自啟蒙年代以來科技樂觀主義者所持有的「進步主義」,我們是否反而應該對未來文明的可能性懷抱更多的投入與希望?

2013年,國立臺灣師範大學數學系許志農教授及其團隊,以「遊戲中的數學,數學中的遊戲」獲得國科會科學教育發展處的補助,剖開了艾雪作品中謎踪式的構圖,將藝術作品中蘊藏的幾何規律解構出來。「艾雪生活在二十世紀藝術繁盛時期,但他不屬於任何畫派,他就是艾雪。艾雪不僅在藝術界享有盛名,影響及於當代數學、科學、心理學界,以及科幻小說、文學設計與蒙太奇藝術,他留下充滿巧思的作品,至今仍令各界神往。」除此之外,細看艾雪的魔幻世界,會發現其中對於人性與社會的關懷,以及艾雪長久以來對於不同科學問題的興趣,例如他在凹凸形體鑲嵌的研究上,有其精闢的見解,甚至促成「結晶學」這門新興學門的精進,而在其他平面分割的作品裡,「則透過圖像與背景的操弄變換,或是無限推展的手法,試圖創造出一個無限的規律。」

觀賞艾雪大力著墨的「不可能存在的事物」系列作品,例如「上下階梯」(運用在數學界頗富盛名的潘洛斯(R. Penrose)階梯)、「水瀑」,更是發人省思。「通過利用人腦的弱點和扭曲的角度來看,艾雪成功地使我們相信我們所看到各種不可能的事物,這場『騙局』是那麼有說服力,因為我們的大腦被強制輪流注意畫作不同的細節,在這些作品中的任何一個細節都是可能發生並合乎邏輯的,但所有細節整體組合起來卻是不可能發生的(例如永動機)。」這一成就與向度,無非鄭重宣告也提醒世人,就算「證據說話、眼見為憑、資訊充分」的正確方式與精準觀點,仍無法完全排除結論整體的荒謬性!

「這個世界存在什麼?世界是規律運行的嗎?艾雪雖沒有替這些問題提供明確的解答,但是他成功地琢磨問題,無論在藝術或科學上都得到了顯著的成就。艾雪透過畫作,一再探索人類如何觀察自然、理解自然,甚至預測大自然的運行法則。」這次故宮博物院「艾雪的魔幻世界」展覽,帶往欣賞的三位六、七歲小朋友,在語音導覽設備的幫助下,超出預期地用心、耐心觀賞、聆聽上百幅的重點作品,不時還交流品賞心得,這些我以為嚴肅、深奧的「事物」,他們居然展現出毫不遜色的鑑賞能力與品味興致,雖然可能又造成「局部推導整體結論的荒謬性」,但我依然對充分融合藝術與科學的新文明充滿期待與希望!

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森林學研究所畢業 曾任台大創發社幹部(臉書社團 "創發社CAIV" 召集人 ) 某屆倪匡科幻獎得主 從事教育工作 科學科幻 自然生態 文藝創意 一切"豐富生命"的愛好者...

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當你問「什麼是科學」,你就踏入了「科學哲學」的領域——《科學月刊》

科學月刊_96
・2021/08/02 ・3828字 ・閱讀時間約 7 分鐘
  • 作者 / 陳瑞麟|中正大學哲學系教授,對於理解我們生存的自然與社會世界有高度的興趣,相信理解世界最好的方式是結合哲學與科學。

什麼是「科學哲學」?哲學家心中的科學哲學,與科學家心中的科學哲學是一樣的嗎?想了解科學哲學,首要的問題就是「科學是什麼」,為此我們需要一個分類人類活動的認知理論,再建立一個科學哲學理論,才能完整地回答這個問題。而在 19 世紀前,科學和哲學尚未分家,科學就是自然哲學;到了 20 世紀後,也仍有許多科學家對哲學深感興趣,並將其科學/自然哲學思考寫入科普著作中,展現他們的科學哲學思考。

筆者是個科學哲學的專業研究者,每年都會在哲學系開設相關課程,也經常有理工與社會科學系的同學來選修。根據經驗,歷來修過這堂課程的同學大致有兩種反應:一種在課業表現上優於哲學系同學;另一種則逐漸地消失在課堂上。

我沒有機會調查後者的反應,但我猜測可能是教學內容與他們預先期待的有所落差,也許他們心目中的科學哲學不是哲學系課堂所授的模樣?

你覺得,什麼是科學哲學?圖/Pixabay

你心中的科學哲學是什麼?

或許科學哲學有兩種?一種是哲學家的科學哲學,另一種是科學家的科學哲學。兩者的思想並非截然不同,而是密切相關,只是關注的重點略有不同。

科學家透過測量、觀察、實驗、數學、模擬、計算等各種科學方法,發現自然的定律或機制,並建立科學假說與理論來認識與理解我們生存的世界。

然而,這些科學方法通常運作在抽象符號或數量上,它們表示什麼意義?揭示了什麼樣的世界實況 reality?科學家必須提供說明與詮釋,而他們的詮釋構成自然哲學的傳統。

哲學家一方面想認識與理解我們生存的世界,另一方面則對科學家的活動與詮釋深感好奇,雙重興趣使他們採取比較迂迴的路線。

那便是透過閱讀、分析、反思,比較過去與現在科學家的種種理論、思想、活動來了解科學,從而認識、理解並反思科學所揭示與詮釋的世界,甚至進一步建立哲學家自己的世界觀,形成了今天所謂的「科學哲學」。

哲學家的科學哲學

科學哲學的首要問題是「科學是什麼」,其反面則是「科學不是什麼」,兩者共同蘊涵了「科學與非科學」的區分。

很多科學家十分在意非科學的從業者,例如占星者或算命者,偽稱自己的行業是科學,因此如何分辨科學與偽科學就成了科學哲學的一個核心任務。

波普Karl Popper 嘗試 透過「可否證性」並來區分什麼是科學的,什麼是不科學的。圖/Wikipedia

哲學家波普Karl Popper 用「可否證性」 (falsifiability) 來定義「科學性」,主張能被否證的理論或假設才有資格成為科學。

但我們又該如何否證一個科學假設呢?只要找到一個反例就行了,例如「所有生物體都由細胞構成」的假設,會被一個「不是由細胞構成的生物體」否證。

然而,做為科學性定義的「可否證性」本身會不會有反例?就像我們似乎無法找到反例,以否證宇宙起源的大霹靂 (Big Bang) 假說?反過來說,如果現代占星家承認自己的預測可以否證,是否就可以被列入「科學」的行列之內?

事實上,我們很難透過一個簡單的定義來回答「科學是什麼」。

回答任何「 X 是什麼」的問題總是免不了分類系統的建立,例如在科學上我們想回答「現代智人 (homo sapiens) 是什麼」就得了解關於「人種、人屬、人科」的分類與相關理論。

回答「科學是什麼」的問題亦然,我們甚至需要一個「分類人類活動的認知理論」,並建立一個科學哲學理論,才能完整地回答這個問題。波普的可否證性也不是一個簡單的定義,而是一個系統性的否證論。

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「人」的定義是什麼?圖/GIPHY

科學進展到現在已經發展出一個龐大的系統,包含大量形形色色的知識,諸如假說、理論、定律、模型等,以及產生那些知識的種種方法和工具,還有建立與應用知識的活動或實作,概括了探索、說明、解釋、預測、實驗、模擬、干預、控制、改造等,並構成一個複雜而長遠的歷史,發生過革命性的變遷。

如果我們想徹底了解「科學是什麼」,就得探討上述各個主題,也就是科學知識的本質、科學方法的本質、各種科學活動的特性、科學的歷史演變等,其相應的名目就是「科學方法學」、「科學知識論」、「科學實作的哲學」、「科學史的哲學」等,這一切構成了「科學哲學」這門領域的內容。在這方面,國內已經有不少紙本書籍與線上文章能供讀者參考,可見文末的資訊欄。

進行哲學思考的科學家

在 19 世紀之前,科學和哲學尚未分家,科學就是自然哲學。

專業的科學哲學也是建立在 19 世紀末如馬赫 (Ernst Mach) 、龐加萊 (Henri Poincaré) 、杜恩 (Pierre Duhem) 等科學家手上,然後在 20 世紀上半葉發展成一門專業,至今已有 100 多年的歷史。

雖然今日多數在思考、談論、教學、研究科學哲學的人是哲學家,但這並不意味科學家沒有貢獻。 20 世紀之後仍有許多科學家對哲學深感興趣,他們經常將自己的科學/自然哲學思考寫在其科普著作中,形成一個深厚的傳統,例如:

  • 海森堡 (Werner Heisenberg) 的《物理學與哲學》(Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science
  • 薛丁格 (Erwin Schrödinger) 的《生命是什麼?》(What Is Life?
  • 莫納德 (Jacques Monod) 的《偶然與必然》(Chance and Necessity: Essay on the Natural Philosophy of Modern Biology
  • 道金斯 (Richard Dawkins) 《自私的基因》(The Selfish Gene
  • 維爾澤克 (Frank Wilczek) 《萬物皆數》(A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design)和《物質之輕》(The Lightness of Being: Mass, Ether, and the Unification of Forces
  • 葛林 (Brian Greene) 的《眺望時間的盡頭》(Until the End of Time: Mind, Matter, and Our Search for Meaning in an Evolving Universe
科學哲學並不只是哲學家的天下,科學家也時常將自己對於科學哲學的思考融入自己的寫作之中。圖/Pixabay

然而對於專業科學家來說,他們更感興趣的是「世界的起源」、「物質的起源」、「生命的起源」、「心智/意識的起源」、「語言的起源」、「宗教信仰的起源」等在傳統上屬於形上學 (metaphysics)[註]的問題,他們企圖透過各個相關的科學理論推論並回答。

不管答案的依據是什麼,他們的思想和論述都超出了科學的界限,進入哲學的層次,換言之,科學家此時在作科學哲學、科學形上學。

臺灣的科學哲學

其實臺灣同樣也有科學家在進行哲學書寫,例如天下出版社「科學文化」書系的幾位策劃人林和、李國偉、周成功等寫作的科普譯書導讀,又如物理學家高涌泉的《科學人:非物理不可》與他在《科學人》雜誌中的長期專欄「形上集」,以及免疫學家楊倍昌更偏向學術性的科學哲學作品《變遷:生醫實驗室的知識拼圖》,並與臺灣的科學哲學家對話。

筆者相信這些臺灣的科學家,在「科學家的科學哲學」上,已經提供可資學習的典範,期待透過《科學月刊》的引介,臺灣未來有年輕一代的科學家走上哲思之道,持續發展本土科學家的科學哲學。

註解

  • 哲學的核心部門,研究最根本與最抽象的「存在」、「實在」、「世界」、「時空」、「範疇」、「物質」、「心智」、「個體」、「共性」等概念的哲學。

尋找更多科學哲學的資訊

筆者已經在網路上刊過一些介紹性的文章,以下分成三部分提供資訊,希望有興趣的讀者能按圖索驥,以探索更多科學哲學內容。

一、關於科學與偽科學的區分問題

  • 陳瑞麟,〈【科哲絮語】占星學的巫術性與科學性〉,《想想副刊》, 2018 年 4 月 29 日。
  • 陳瑞麟,〈【科哲絮語】怎樣才算是科學?或者,一門學問的科學性程度有多高?〉,《想想副刊》, 2018 年 11 月 4 日。
  • 陳瑞麟,〈第三問  如何寫自然哲學與科學史?科學編史方法學的問題〉,《人類怎樣質問大自然》,八旗文化, 2020 年。

二、科學哲學的理論與歷史:

  • 陳瑞麟,《科學哲學:理論與歷史》,群學, 2010 年。
  • 陳瑞麟,《科學哲學:假設的推理》,五南, 2017 年。
  • 陳瑞麟,《人類怎樣質問大自然》,八旗文化, 2020 年。
  • 陳瑞麟,〈當代科學哲學的發展〉,哲學新媒體, 2021 年。
  • 線上《華文哲學百科》「科學哲學」部分現有的每個詞條。

三、科學家的科學哲學:

  • 陳瑞麟,〈科學家的哲學思考,探討世界起源的科普書寫──《眺望時間的盡頭》〉,故事 StoryStudio , 2021 年。
  • 林義宏,〈科普能改變文化?中正陳瑞麟破解科普書籍暢銷秘訣〉,人文・島嶼, 2021 年。
  • 〈本文選自《科學月刊》2021 年 8 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

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科學月刊_96
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