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形学家的世界


□ 曹则贤

  摘 要形学家从存在的形状、构型和形貌的角度看世界.他们用数学的语言描述大自然的结构花样,并从外在的形式出发去理解物理世界最本质的规律.“形”的美学感召是他们科学研究和艺术创造的驱动力.
  关键词形学家,生长与形式,结构花样,空间铺排,几何与拓朴
  
  The world of a philomorph
  CAOZe-|Xian 
  (Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China)
  
  AbstractA philomorph views the world from the perspective of shape, configuration or morphology of existence. He likes to describe the patterns in nature with the language of mathematics, and tries to understand the underlying essence of the world from its morphological characteristics. The aesthetical appeal of the amazing shapes, patterns, figures, structures, morphology and so forth constitutes the driving force for a polymorph devoted to scientific investigation and/or artistic exploration. 
  
  Keywordsphilomorph, growth and form, structure and pattern, space filling, geometry and topology
  
  Philomorph一词是由美国著名冶金学家C.S.Smith教授构造的[1](见图1).1965年,一群在美国麻省剑桥地区不定期凑在一起从不同学科的角度讨论各种Morph(形状、构型、形貌)问题的科学家接受其为自身的标签.Philomorph (philo+morph= 热爱+外形) 是比照 Philosopher(哲学家.来自philo+sophos=热爱+智慧,据说是毕达哥拉斯引入的)一词构造的,我将它翻译成形学家,字面上和哲学家也能较好地对应.哲者,言知言智(《诗·大雅》句云:“哲夫成城,哲妇倾城”,可见智慧的力量);形者, 因势作式.然而,事物的内涵是要表现在外边的,形学家何尝不是哲学家,如 J. Kepler, J. J. Thomson,E. Schdinger, R. Penrose等人, 他们都是物理学家、哲学家,他们也都是出色的形学家.他们对形式的热情成了他们科学成就的重要驱动力之一.之所以形状的研究能吸引到这样的科学家的贡献,是因为大自然的外在表现具有美学观感的结构,其中的规则与不规则以一种微妙的关系交织在一起[2]. Smith教授甚至明确写到:“我们的所见所知皆与结构有关!(篇首语)” 那些不同层次交织在一起的、有序与无序的结构不仅有丰富的美学内涵,描述起来需要优雅简单的数学(几何、拓朴、群论、 图论、分形等),它们的身影也贯穿于各门严格的科学分支,如晶体学、生命的形态与发育[3,4]、各种形貌的发生、 复杂性、混沌,等等.形不仅仅是事物内涵的 ......
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摘自:物理
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