亚威农少女，毕加索，1907
二十世纪的科学与艺术经历了令人目眩的发展，从美的角度来看，特点是远离了古典的对称与和谐，用科学的术语来说，引入的不对称和不和谐的量越来越大。经典科学受到来自非线性科学的挑战。在1957年，两位居住在美国的华裔物理学家李政道(7)和杨振宁提出一个理论说，并不是所有的对称性都被自然尊重的，例如，大自然有时并不尊重左和右的对称性。于是，在物理学中开始了一个研究对称性被破坏的新浪潮。研究的结果使得科学家对于自然中对称性的深刻的内涵又有了进一步的了解：对称性确定物体的运动方程，而对称性的破缺决定物体之间的相互作用。在这个基础上，一些物理学的基本理论--电磁现象和弱作用现象的理论，广义相对论--显示出空前的、惊人的美。在艺术领域，即便经历过从莫奈(8)到高更的冲击，但是康定斯基(9)、毕加索(10)、夏加尔(11)的作品还是使人们感到不知所措。这种惶惑不只是观众才有，艺术家也有，在画家如毕加索不断在改变自己的风格，从早期的蓝色时期、玫瑰时期到后来的立体主义、超现实主义，例如他的《亚威农少女》突破性地在二维平面上表现三维空间，在作曲家如勋伯格和斯特拉文斯基不断推出半音阶音乐、无调性、十二音体系、多调性、等等，正是在变化的急流中杰出的天才们狂热求索的记录。保罗•杰森•布拉克被称为美国的特征，其绘画特点大幅、无限，非线性，混沌，随机性，不确定性，皆为分形的体现。
1972年12月29日，美国麻省理工学院教授、混沌学开创人之一E.N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为《蝴蝶效应》的论文，提出一个貌似荒谬的论断：在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美国得克萨斯州产生一个龙卷风，并由此提出了天气的不可准确预报性。一般地，如果一个接近实际而没有内在随机性的模型仍然具有貌似随机的行为，就可以称这个真实物理系统是混沌的。一个随时间确定性变化或具有微弱随机性的变化系统，称为动力系统，它的状态可由一个或几个变量数值确定。而一些动力系统中，两个几乎完全一致的状态经过充分长时间后会变得毫无一致，恰如从长序列中随机选取的两个状态那样，这种系统被称为敏感地依赖于初始条件。而混沌、分形的现象与思想却早已出现在中国文学艺术中得到体现。早在几千年前，老子便提出“道生一，一生二，二生三，三生万物。”这与现代科学研究结果“三产生混沌”相吻合；另外《庄子•应帝王》：“南海之地为鯈（倏），北海之帝为忽，中央之地为混沌。鯈与忽时相与遇于混沌之地，浑沌待之甚善。鯈与忽谋取报混沌之德，曰：‘人皆有七窍，以视听食息，此独无有，尝试凿之。’日凿一窍，七日而混沌死。” 九方皋相马的典故体现了“提纲挈领，直面本质”的中国人的思维，宋代画家范宽评之：意足何须颜色似，前身相马九方皋。在中国书法绘画中，时常可见“重重叠叠山”，“弯弯曲曲水”，在短短几米的宣纸上展现千山万水，不经意间的留白使其意蕴深远。西方人经常将黄金分割等科学理论应用于艺术中，比如蒙娜丽莎（古典画）——画有厚度感，找某个位置用一只眼睛看，有纵深感，可及无穷远。作者达芬奇将几何光学用于艺术，任何小细节都靠计算而出，并灵活运用小孔成像原理（照相机原理）。但中国人讲究想象，缺陷美等。比方说中国古代思想龙生九子不成龙便体现了变异性。李商隐的《嫦娥》《锦瑟》朦胧的诗意堪称千古绝唱。“去年今日此门中，人面桃花相映红”（崔护《题都城南庄》）——时间的对称性被打破，体现了不可逆与对称的破缺，即对称性破缺。“年年岁岁花相似，岁岁年年人不同”（刘希夷《代悲白头翁》）与张若虚的《春江花月夜》“春江潮水连海平…共潮生……滟滟随波千万里…无月明……人生代代无穷已…望相似等，描绘了花开花落，春去春来，月生月沉的对称性破缺、周期性的破坏,既有周期性，也有周期性的破坏,堪称一绝。
《清明上河图》清乾隆摹本 局部
在回顾刚刚过去的二十世纪时，人类有理由为文明在这一百年里的突飞猛进感到自豪，但是也应当充分地认识到一个事实，就是我们解决的问题远没有我们发现的问题多，我们驰骋过的领域远没有我们未曾涉足的领域大，这就是今后艺术和科学继续发展的根据。科学和艺术在一点上有很大的差异，那就是，重大的艺术成就总是给人们带来慰藉，而重大的科学成就则并非必定如此。在二十世纪三十年代，出现了宇宙起源的大爆炸理论，而到了六十年代，科学家直接得到支持大爆炸理论的观察证据。为了说明所有目前累积起来的天文观察数据，看起来大爆炸说是最合理的。我们的宇宙在时间和空间上都不是永恒的。澄明的夜空给予人们宇宙的宁静感是一个错觉，宇宙本身就是从大混乱中诞生，也可能最终走向一个大混乱的结局。虽然这个理论从根本上背离从古典时期到浪漫主义时期关于宇宙是最完美的艺术作品的概念，要接受它有一定的难度，但这毕竟是客观实在。在深入研究宇宙的起源之后，对于眼前的世界，诺贝尔奖金得主温伯格(12)这样写道：
"很难理解这只不过是一个充满敌意的宇宙中的一小部分，更无法想象到现在的宇宙是从一个难以言传的陌生的早期状态演化而来，而又面临着无限冰冷的，或是炽热难耐的末日。宇宙越可理解，也就越索然无味。"
我国一位科幻作家刘慈欣(13)在他一部作品中也曾写到：“宇宙的最不可理解之处在于它是可理解的；宇宙的最可理解之处在于它是不可理解的。”宇宙为何可以用我们的自洽理论来解释确实是一个有待思考的问题。
回顾科学与艺术的发展，两者都经历了从“黄金分割”（绝对对称）到“混沌”（对称破缺）的巨大变化，在这种变化背后是人类对于自然的理解和思维方式的转变。科学与艺术都是人类试图解释自然的一种方式，并且已经融入到我们生活的方方面面，小到微观粒子大到宏观宇宙都存在非线性现象。科学的方法与艺术的思维在深层存在共通和一致。在当代，我们应当学习用用科学的方法欣赏艺术，用艺术的思维分析科学，打破固有的思维禁锢，学习从新的角度认识事物，提高文化素养和鉴赏能力。
结语：
在探讨了科学与艺术的发展轨迹之后，我们可以清楚地发现，两者并不是毫无关系的平行线，在表面下掩藏着共同的美与和谐。通过运用科学的方法与艺术的思维，我们可以更深层次地理解各种事物。
我的文章在欣赏这方面的描述不多，因为作为一名工科学生，我对于很多艺术作品的鉴赏存在欠缺。在查阅资料时，大多数文章提到的艺术都是视觉艺术，以后在研究科学与艺术的关系时，可以将眼光放在非视觉艺术上，比如音乐、近现代文学等等，相信可以有更多的理解和发现，对于“科学元勘”也可以提供一部分研究资料。
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