对称元素激发绘画之美

我们的身体、树上的叶子、宇宙中的星球……人类发现自然界中很多事物都是对称的，对称观念大量应用于科学领域。而艺术与科学在一些根本的观念上是一致的，对称元素的介入也会让绘画作品产生更加诱人的美感。

对称走入科学与绘画

对称在人类思想史上占有非常重要和基本的地位，科学家在研究中自然而然地会加以运用，画家们也不例外，因为这会让画面更加美妙。在自然科学领域，对称意味着某种变换下的不变性，通常的形式有镜像对称（即左右对称或双侧对称）、平移对称、转动对称和伸缩对称等。科学中的一些守恒定律都与某种对称性相联系，如动量守恒和能量守恒定律等。

论文如同重磅炸弹，打破了世界物理学界的平衡。“宇称守恒”是当时公认的一个重要物理定律，它的基础“左右对称”一向被认为是物理的公理。要知道此前没有人对这条公理发出质疑，因为从经典物理学开始，直到近代物理学的兴起，任何学科分支都是建立在“左右對称”之上的。而李政道和杨振宁大胆地提出：在弱相互作用下宇称不守恒。

此后不久，同为华裔的女实验物理学家吴健雄设计了一个巧妙的实验，证实了弱相互作用中的宇称不守恒；同时，还有其他科学家的实验也得到同样的结论。从此，“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础理论。

三个基本概念

在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式：一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷（C）对称；一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称（P）；另一个则是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间（T）对称。

大家可能知道，许多早期应用于科学上的对称原理并没有带来很大的成果，可是它们却说明了科学家很早就对对称性产生了兴趣。

对称在科学界产生重要的影响始于19世纪。发展到近代，我们已经知道这个观念是晶体学、分子学、原子学、原子核物理学、化学、粒子物理学等众多现代科学的中心观念。接近20世纪末，对称更变成了决定物质间相互作用（力）的中心思想。单拿对称概念对20世纪物理的作用来说，就有晶体的对称、“群”与对称、守恒定律与对称、宇称守恒与左右对称以及规范对称等。

各种守恒定律，比如说动量守恒、角动量守恒以及力学中的能量守恒，几百年来在物理学中占有非常重要的地位。到了20世纪初，才有人了解，原来守恒的观念与对称性有密切的关系。从20世纪初到1930年左右，通过一系列的发展，大家才知道原来对称性与守恒定律可以说是一回事。

1956年6月，31岁的李政道和35岁的杨振宁共同撰写了《弱相互作用中的宇称守恒质疑》，这篇论文如同重磅炸弹，打破了世界物理学界的平衡。“宇称守恒”是当时公认的一个重要物理定律，它的基础“左右对称”一向被认为是物理的公理。要知道此前没有人对这条公理发出质疑，因为从经典物理学开始，直到近代物理学的兴起，任何学科分支都是建立在“左右对称”之上的。而李政道和杨振宁大胆地提出：在弱相互作用下宇称不守恒。

此后不久，同为华裔的女实验物理学家吴健雄设计了一个巧妙的实验，证实了弱相互作用中的宇称不守恒；同时，还有其他科学家的实验也得到同样的结论。从此，“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础理论。

李政道曾指出：“艺术与科学，都是对称与不对称的巧妙组合。”这无疑是正确的。对称是美，不对称也是美，对称性自发破缺也是美的——它可能是导致自然宇宙演化的动力所在。更准确而全面地说，对称与对称破缺的某种组合才是真正的大美。当然，科学与艺术都会在各自的领域、甚至在其交融的领域予以描绘。

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