科學方面的主題論文
科學方面的論文是怎麼樣的呢？有什麼樣的研究重點？下面是小編推薦給大家的科學方面的主題論文，希望大家有所收穫。
科學方面的主題論文一
摘要：
長期以來，藝術與科學一直被視為兩種不同甚至於相互排斥的文化。但這不是事實。檢視人類文化發展史，藝術與科學不僅不是分離與排斥的，相反，二者還存在著自然的接合性。從藝術對科學的影響這個視閾而論，無論是科學家的科學思維還是科學信念都含有藝術和審美的元素，從某種意義上甚至可以說，科學的發生、發展以及成果都離不開藝術的薰染，藝術創造了科學，科學具有藝術的氣質。
關鍵詞：
藝術與科學；心智遊戲；科學信念；精神動力
人類的藝術與科學是不是毫無關係的兩種文化現象、兩種對立的人類精神活動？我們認為，“分離”乃至於“對立”說是缺乏根據的。據我們對人類文化史的考察，可以認為，科學與藝術不僅不是分離與對立的，而且還具有高度關聯性。
1科學的發生源於藝術靈感
什麼是科學？美國著名科學哲學家MW瓦托夫斯基在《科學思想的概念基礎——科學哲學導論》一書中這樣寫道：科學是認識世界的一種方式，就如它也是一種知識體系一樣。它的特性可以描繪為一種探究的過程，一種對真理的探索。［1］17客觀地說，瓦托夫斯基的這種科學觀還是比較傳統、比較樸實的觀念，但即便如是，我們也可以從中理解科學活動的本質特徵：科學不僅是對世界奧秘的探索，也是對人類智力能量的探險，或者說是人類更高階的精神遊戲。“世界的探索”也好，“智力的探險”也好，它們的意義也許並非我們所想象的那樣僅是為了獲得真理，或者為了達到什麼道德和社會的目的，它們本身就自成目的，即給人帶來極大的精神享受，或者說給人一種幸福感。從人類學的視角，也可以把科學理解為人類為了存在的幸福而展開的一種以探索世界奧秘為內容的智力遊戲。把科學活動這樣一種“神聖”的事業詮釋為一種“智力遊戲”，我們並不認為這是對科學的輕薄。相反，倒覺得“遊戲”觀念恰好揭示了科學活動之所以為科學、之所以為人類的高階精神活動的本質特徵。物理學家狄拉克曾經這樣說過：“將它（指物理學，也就是科學）描述成一種遊戲，一種非常有趣的遊戲，這種說法是很恰當的。”95化學家盧瑟福在回答別人說他總是處在事業的波峰之上時也這麼說：“我自己創造了這個波，難道不是麼？”94“自己創造”“有趣的遊戲”，即他自己創造的精神世界，他沉迷於其中自由遊戲，從中體驗到了精神的快意。也正因為如同遊戲一樣全身心地投入，忘我地工作，科學家才能取得科學上的偉大創見和發現。所以說，很多心智一般的二流的科學家能夠做出一流的工作的原因，在很大程度上正是基於這種“無我”的遊戲心態。如果從人類認知行為本身而觀，科學思維與藝術思維本來就並非截然對立的思維方式。在人類這個高階靈長類動物的大腦裡，根本不存在屬於“科學的”和“藝術的”這樣兩種不同的意識結構。作為在高度複雜的環境中進化適應而獲得的大腦，自然法則和宇宙結構的特徵以及早期人類與環境互動所形成的認知特性已經在這一種系身上烙下了深深的烙印。科學思維與藝術思維在人類大腦中是以混沌樣態存在的。曾獲得諾貝爾生物學獎的神經學家傑拉爾德埃德爾曼從神經生物學的角度探討了科學與人文之間並不存在必然分離的原理［3］53。如果按照我們上面的解釋，科學研究的目的並非都是為了獲得真理或某種道德、經濟、社會的等實效性目的，它本身就是生命或人生的樂趣，那麼，科學與藝術便結下不解之緣，或者說在科學世界的建構中，藝術發揮著極為重要的精神動力學作用。
2科學的探索過程蘊含著藝術品質
人與世界打交道，認識這個世界，最樸素地說，有三種目的：一是純粹智力遊戲的樂趣；二是為這個事物所驚異、所吸引；三是認識世界的規律，使其為我所用。就一般的科學活動而言，出於純粹智力遊戲的當然也有，但不普遍。第三種目的者較多，但大體上屬於應用科學。還有一部分科學家的認識活動屬於第二種情況，即被世界的存在現象所驚異，於是對其產生了濃厚的興趣，透過智力投入探索其奧秘。海德格爾曾說：驚異是哲思的開始。其實，不止是哲學，人類所有的形上之思都是源於對所思之物的驚異。驚異是人類一切精神探險活動重要的心理動力學。關於人類形而上學活動產生的這一起因，早在2000多年前，古希臘的亞里士多德就作出了樸素的闡釋。在《形而上學》一書中他這樣寫道：古往今來，人們開始哲理探索，都起於對自然萬物的驚異；他們先是驚異於種種迷惑的現象，逐漸積累一點一滴的解釋，對一些較重大的問題，例如日月與星辰的執行以及宇宙之創生，作成說明。［4］5亞里士多德所說的“哲理探索”並非專指哲學活動，而是人類的一切形而上學活動，當然包括純粹科學活動在內。不過，人們對自然萬物的驚異，並不僅像亞里士多德所理解的那樣是因為其神秘而令人不解，還在於這個世界具有一種藝術或美的特徵；或者說，是因為人們看到了一個“藝術的世界”。他們為這個世界的藝術特性和美感所驚異、所感動、所誘引，於是形成了對其探索的心理動力。所謂“藝術是令人產生驚異之物”或者說“美是令人驚異的東西”，說的也正是這個道理。特別對於物理宇宙現象，如天文學、理論物理學、量子力學等的宏觀研究，科學探索的動力在很大程度上就是被宇宙的藝術品質和美感所激發起來的。1983年諾貝爾物理學獎獲得者、美籍印度天體物理學家S錢德拉賽卡在談到科學家從事科學研究時所持的藝術遊戲或審美遊戲心理時曾這樣說過：他在解釋他所說的“適當”的含義時指出，這就是一種藝術或美的標準。14說得直白一些，科學家的工作宗旨就是力求使他所認知的客體成為具有藝術或美的事物，也即藝術之美蘊含於科學的探索過程中。也許有人認為S錢德拉賽卡的觀點只是他個人物理學研究的體會，而不具有科學家群體的普遍性。並非如此。我們可以再看看另幾位大科學家對這個問題的表述。彭加勒這樣說道：正因為簡單和深遠兩者都是美的，所以我們特別刻意於尋求簡單和深遠的事實，我們醉心於探求恆星的巨大軌道；我們熱衷於用顯微鏡尋覓極為細小的東西，我們歡欣於在遙遠的地質年代中尋覓過去的痕跡，都是由於這些活動給我們帶來了歡樂。68—69彭加勒表述得十分清楚。科學家之所以沉醉於純粹的理論思維中，就在於他體驗到這種活動是一種藝術遊戲，也就是說，他的認知行為類似於一種藝術和美的意象加工，他和它們是在遊戲。也正是由於這種“藝術遊戲”，使科學家的認知活動超越了“主—客”對峙或者功利主義的框架，而進入一種忘我的境界。“忘我”恰恰是科學研究取得重大成就的關鍵。這也正如邁克爾晚年在回答有人問他為什麼花這麼多年時間去測量光速這個問題時所說的那樣：“它太有趣了！”不是“有用”而是“有趣”。“有趣”正是藝術遊戲的心態。我們發現，科學史上那些取得重大科學發現的科學家，其科學活動中，“有趣”起了重要作用28。數學家GN華生證明印度數學家拉馬努揚留下的幾百個恆等式，花費了幾年的時間。當他回憶他當時的研究過程時這樣說道：研究拉馬努揚的工作和由此提出的問題，不僅使我想起拉梅在讀埃爾米特關於模函式的文章時的評述：“令人驚心動魄。”而我無法用一句話說明我的感受，像下面的公式……給我心靈的震撼，恰如我走進美第奇教堂的聖器室，見到米開朗琪羅放在G美第奇和G美第奇墓上的名作“晝”“夜”“晨”和“暮”所引起的震撼一樣。這兩種感受是無法區分的。70正是拉馬努揚留下的恆等式的和諧、勻稱以及音樂般的節奏等藝術美感吸引了華生，使他沉醉其中而忘記一切，最後終於證明了這些恆等式。確實，正如高長江所說，沒有藝術與審美的感受，沒有遊戲的趣味，科學家不顧一切地思辨某種事物，這是一種多麼令人匪夷所思的心智與行為！［5］71我們再來看著名物理學家海森堡發現量子力學時的心理感受：……在短短的幾天內，我明白了在原子物理學中，只有用可觀測量才能準確取代玻爾—索末菲的量子條件……透過原子現象的外表，我看到了異常美麗的內部結構；當想到大自然如此慷慨地將珍貴的數學結構展示在我眼前時，我幾乎陶醉了。我太興奮了，以致不能入睡。天剛矇矇亮，我就來到這個島的南端，以前我一直嚮往著在這裡爬上一塊突出於大海之中的岩石。我現在沒有任何困難就攀登上去了，開始等待著太陽的升起。62在這段文字中，海森堡向我們展示了科學家科學發現的心靈體驗：能量守恆原理的“異常美麗”的內部結構強烈地吸引著他，它被“陶醉”其中。在科學家那裡，科學活動的過程不是與枯燥的數學公式或數字打交道，而是像藝術遊戲、審美體驗一樣的激情與想象投入。“是事物的藝術和美讓人感到震撼，感到興奮”，這幾乎成為許多大科學家對自己科學活動動力的認同。用現象學的語言來表述，也就是研究物件所顯像出來的藝術美感，成為科學家科學發現之旅的內驅力［6］172。
3科學的成果彰顯藝術美感
科學研究的最終目的，是發現科學的真理，這幾乎是所有科學活動的終極訴求。不過，對於科學家而言，這個“真理”並非像很多人所理解的那樣，是由抽象的命題、冷冰冰的邏輯理論或枯燥的公式構成的，它應當是一件藝術品，具有美的屬性，比如凝練、勻稱、和諧、簡妙等。用科學家經常使用的譬喻來說，它應當像音樂、像詩歌、像繪畫一樣具有美感。沒有藝術特質，沒有美感，這個真理就不會為自己所認可，為人們所接受，甚至懷疑它的合理性。正如保羅狄拉克所說的：“讓方程式優美，比讓方程式符合實驗更重要……因為差異可能是由於未能適當地考慮一些小問題造成的，而這些小問題將會隨著理論的發展得到澄清。在我看來，假如一個人在進行研究工作時著眼於讓他的方程式優美，假如他真有正常的洞察力，那麼他就肯定會獲得進步。”［5］241在這段話中，狄拉克向我們表白了一個科學家之所以訴求科學理論審美個性的原因，科學理論如果不具備藝術或美的品性，真理性也會受到懷疑，只有具有藝術或審美洞察力，科學研究事業才能進步。也正因此，科學真理，科學發現的成果，無論是數學公式、物理定律、化學反應式還是宇宙空間模型，都應體現出藝術的意蘊。對於這一點，曾為牛頓和貝多芬等寫過優美傳記的沙利文給予了肯定。他說：由於科學理論的首要宗旨是發現自然中的和諧，所以我們能夠一眼看出這些理論必定具有美學上的價值。一個科學理論成就的大小，事實就在於它的美學價值。因為，給原本是混亂的東西帶來多少和諧，是衡量一個科學理論成就的手段之一。69由於科學家的智力探險活動所要追尋的是一個藝術的世界，因而，他的研究活動就不僅僅是與毫無生氣的人工符號打交道，而且也是一種藝術知覺活動，其研究結果也應當是一個藝術或美的作品的創造。也正由於科學發現的這一藝術維度，形成了科學界對於一種科學理論和一個科學真理的評價標尺：藝術和美的尺度。缺乏美感或沒有藝術性的理論雖不能說是一種壞理論，但絕不可能是完美的理論。科學研究的重要的學術典就是：“單個陳述或者整體理論的表達方式，亦即美感與簡單性。”［7］159也正像保羅狄拉克在談到愛因斯坦的廣義相對論所以受到科學界的接受與認同時所說的那樣：“是什麼使物理學家們這樣樂於接受這一理論的呢？那就是它偉大的數學美，儘管它違背了簡單性的原則。”159甚至於出現這樣的情形：當科學家面對自己提出的若干科學理論或模型而要做出最終評價標準時，通常選擇的是美的而不一定是真的。弗里曼戴森曾引用魏爾的話總結自己的研究工作說：“我的工作總是盡力把真和美統一起來；但當我必須在兩者挑選一個時，我通常是選擇美。”75戴森在介紹魏爾的引力規範理論的確定時這樣描述道：魏爾曾經承認這個理論作為一個引力理論是不真的；但它顯示出來的藝術氣質和美感又使他不願放棄它，於是為了美的緣故，魏爾沒有拋棄這個理論。多年以後，當規範不變性應用於量子動力學時，魏爾的直覺被證明完全是正確的。這類例子在科學史上很多，如雅可比的《動力學講義》、玻爾茲曼的《氣體理論講義》、索末菲的《原子結構和光譜》、狄拉克的《量子力學原理》等，既可說是科學著作，也可說是藝術作品。對科學研究活動的最終成果即科學真理（定理、模型、理論）選擇的藝術或審美標尺，也許還不宜僅僅從美與真的內在關聯性這樣的角度來理解，儘管對一些科學家而言確出於此種心智計算。美的現象是否就一定導向真的結果，或者科學的東西只要是美的就可能為真，也許在科學認知上我們永遠也言說不清，至少在現在，人類科學史還沒有驗證這個事實（魏爾的引力規範理論由美而為真具有偶然性）。它也僅僅是一種信念，就像著名天體物理學家AS愛丁頓所說的信念一樣［8］227。它也許並不為真，但它作為一種信念，卻激活了科學家發現精神遠遊的動力。“美的一定會是真的”。也正是基於這樣的信念，使得許多科學家在進行最終理論抉擇時選擇了藝術或美的形式。科學的目的就是創造一個融真、善、美為一體的世界，就是把人類心靈深處最渴望的東西、人類存在的意義最豐富的世界創造出來，以供靈魂的遨遊和託命。S錢德拉賽卡曾這樣說過：科學就是透過個人努力，來檢驗所研究的物件（無論是天體世界還是生命世界，是數字世界還是量子世界）是否合適、和諧，或者說“形式”“連貫性”，如果它們還沒有達到這一點，科學家就透過進一步的探索使它們達到這個境界；或者像戴維多伊奇所說的那樣，透過在虛擬環境中的計算遊戲，使得“宇宙的終結”這種“醜惡”的現象消除掉，而創造一個“永恆”的世界、和諧的世界。正是由於科學家對於真、善、美的理想世界的追求，才使得他們所創造的科學世界不僅符合真的標準，也符合美的理念；不僅是一個邏輯世界，也是一個藝術世界。
科學方面的主題論文二
摘要：
資訊圖表設計是視覺傳達領域中的重要組成部分，在當今資訊高速發展的時代背景下，資訊圖表設計在自然科學、經濟學、資訊傳播學等眾多領域中，得到廣泛應用。本文立足於資訊圖表設計相關概述，透過對視覺傳達中資訊圖表設計原則的分析，對其有效性的強化進行了探索，以供參考。
關鍵詞：
視覺傳達；資訊圖示設計；視覺資訊圖表
在當今資訊化、大資料時代背景下，人們生活、生產方式發生了巨大的改變，資訊科技的發展提升了資訊資源的共享性。這在一定程度上對資訊設計提出了更高的要求。而資訊圖表設計作為視覺傳達領域中重要組成部分，實現了抽樣性資料與概念的形象化轉變，對強化資訊理解與溝通具有重要現實意義。基於此，對視覺傳達中資訊圖表設計的解讀，有利於促進設計文化的發展，提升視覺傳達有效性。
一、資訊圖表設計相關概述
從資訊傳播角度出發，在進行資訊共享時，資訊傳播者需利用一定的資訊傳播介質用以對所要傳播、共享的資訊進行編碼，並透過傳播介質基本單位元素的組合與形態變化進行自身意願、情感的體現。通常情況下，傳播介質符號與傳播介質資訊的不同，對受眾心理與行為所帶來的'影響也不同。資訊接受者只有正確理解設計者者的“編碼”才能真正意義上實現與設計者的溝通與對話，完成資訊的傳遞。而資訊圖表設計（Informationgraphicdesign）作為視覺傳達設計領域中的組成部分，則是以視覺化的形式，實現對資訊、知識以及資料的有效傳播。在此過程中，設計工作人員，藉助多元化的媒介表現方法與視覺化語言要素對複雜性的資訊、資料與知識進行深層次的剖析，並在此基礎上對其整體組織結構及其相互之間的關聯性進行綜合分析，從而藉助或形象、或直觀、或簡明、或凝練的視覺語言，進行符號、資訊的重構，用以強化與資訊接收者之間的互動，是其能夠快速、明確的認知資訊內容，並在一定程度上理解資訊蘊含情感或思維。在當今資訊化、大資料化時代背景下，視覺資訊圖表設計的應用有效滿足了人們的個性化資訊需求，並在經濟學、數學、資訊傳播學、統計學等眾多領域中得到廣泛應用。
二、視覺傳達中資訊圖表設計的原則
要想保證視覺傳達中資訊圖表設計有效性的提升，相關工作人員在進行設計時需嚴格遵循以下幾項原則進行實踐操作。
1。準確性原則視覺資訊圖表設計的宗旨在於滿足人們快節奏的資訊閱讀需求，是資訊接受者能夠及時、準確的認知並理解資訊內容。隨著近年來資訊的大規模、多元化發展，在資訊傳播過程中人們對資訊載體的需求提出了更高的要求。在此背景下，如何提升資訊傳遞的及時性、快速性、準確性已經成為設計師研究的重點問題，也是在進行資訊圖表設計中所要考慮的重點問題。通常情況下，視覺資訊圖表設計不僅在於圖表的科學設計，更側重於資訊嚴謹與細緻的梳理與整合。這就需要設計師在進行設計時，在眾多資訊中找到具有應用價值的資訊資源，並透過資訊提煉將複雜、繁瑣、抽象的知識、文字與資料進行歸納與總結，從而做到條例清晰、資訊應用準確、邏輯合理。例如，著名設計師杉蒲康平先生則善於透過對複雜性的資料與知識進行科學整合，並在資訊解析、梳理、整合中，藉助具有趣味性的視覺化語言進行資訊圖表構建。
2。便於理解性原則基於資訊圖表設計宗旨以及人們在資訊獲取與閱讀時的實踐需求，設計師在進行視覺傳達中的資訊圖表設計師需為資訊接受者提供便於認知、理解、記憶的資訊。這就需要設計師在資訊梳理時，應用統計學理念，將複雜、抽象的資訊進行整合與概況，並藉助視覺語言進行資訊重組，用以實現資訊傳遞的快速性、高效性以及便於理解與記憶性。例如，關於醫學領域中人體穴點陣圖的設計，是透過符號、圖形以及文字的科學組合進行資訊的有效傳達。而在此過程中，在保證資訊準確性（資訊圖表中的穴位位置與人體對應位置要一致）的同時，需保證資訊傳遞的“易讀性”、“易理解性”。與此同時，在大資料時代背景下，提升資訊的趣味性、靈動性已成為視覺資訊圖表設計工作者關注的重要內容，藉助視覺化語言，在轉換與重構中提升資訊趣味性、互動性，有利於加深資訊接受者的理解與記憶。
3。藝術性原則視覺資訊圖表設計不僅在於資訊資源的整合與傳遞，也富有設計者的情感與思維。著名設計師烏爾曼曾說過：關於圖形的設計，不僅僅是單純的對資訊資料進行分析與整理，而是基於文化傳播下對資訊、知識、資料等的理解，是透過設計實現內心情感與思維的一種傳達，需存在具有知性的藝術創作[4]。這就需要在視覺資訊圖表設計過程中，實現藝術的滲透，使其有表面裝飾富有內涵與意義。即在相互理解與溝通基礎上，藉助視覺語言，如文字、色彩、空間、符號、圖形等，進行理性與感性相結合的創作，給予設計者發展空間，給予資訊接收者情感體驗（圖1創意視覺資訊圖表設計）。在關於資訊圖形設計是否具有吸引性問題的相關研究中發現，“特異”與“新穎”是引發人們視覺注意力，激發人們資訊閱讀興趣的關鍵因素。就特異性而言，在規則的叢集中，當某一點發展改變時都會在一定程度上引發人們的關注；就新穎性而言，人強大的好奇心、求知慾決定了自身對新鮮、奇特、個性等事物的關注與探究。因此，在進行視覺資訊圖表設計時，需堅持藝術性原則進行實踐操作。
三、視覺傳達中資訊圖表設計的有效性解讀
由上述分析可知，在資訊圖表設計過程中，設計師需遵循準確性、藝術性以及便於理解性的原則用以實現其資訊傳遞的視覺化、資訊化以及藝術化，增強設計有效性。對此，關於資訊傳達中的資訊圖表設計，其有效性的實現需做到以下幾點：
第一，注重資訊編碼的有效性。即，設計師在進行資訊資料分析、梳理與整合的過程中，要做到資訊源的準確判定並採用科學、合理的方式與方法進行準確的資訊編碼。
第二，注重資訊傳達的有效性。即，在資訊圖表設計過程中，要保證各項資訊編碼所用視覺（非視覺）語言元素的準確性，提升資訊吸引力。
第三，注重資訊解碼的有效性。即資訊接受者在接受到設計者傳達的資訊後，能夠將自己的意識滲透到資訊中，並感知資訊設計者所要傳達的資訊與意願。可以說，資訊解碼的有效性是評定受眾資訊理解性的重要指標。此外，關於詩句傳達中的資訊圖表設計有效性，從資訊傳播學層面出發需注重組織結構與邏輯思維上資訊的負載量。通常情況下，要想透過合理應用視覺元素增強資訊傳達效率與質量，則需依據資訊接受者心理與生理的審美特性與規律進行視覺元素的準確定位、規範化分佈與系統化組合。因此，在進行資訊圖表設計過程中，需針對不同資訊資源從不同層面進行綜合分析，並以創新思維為指導跳出固定模式，在學科與文化的不斷跨越下進行設計構思。在此過程中需保證資訊的準確性、便於理解性以及視覺傳達藝術性，並在此基礎上進行資訊價值的挖掘與提煉，剔除非本質元素，並依據視覺語言應用原理，採用可行性方法進行視覺語言應用價值與意義的延伸，營造秩序性、系統性、規範性的審美效果，並提升圖表資訊傳播的吸引力，使受眾能夠清晰、準確、快速、及時的接收資訊。總而言之，資訊圖表設計是視覺傳達領域視覺形態設計得重要表現，以其獨特的優勢在各領域中得到廣泛的應用，有效滿足的大資料、資訊化時代背景下人們的視覺需求，成為視覺傳達領域中資訊設計不可或缺的存在。因此，解讀資訊圖表設計，加強對其的認知與理解，對資訊圖表設計潛力的發揮與價值的實現具有重要意義。