《美在科学与艺术中的异同》阅读题及答案

（一）现代文阅读Ⅰ（本题共5小题，18分）
　　阅读下面的文字，完成下面小题。
　　材料一：
　　大家都知道，艺术与美有密切的关系。但也许有很多人觉得，科学跟美没有什么关系。我是研究物理学的。物理学的发展要经过四个阶段：第一个阶段是实验，或者说是与实验有关系的一类活动；第二个阶段从实验结果提炼出来一些理论，叫作唯象理论；唯象理论成熟了以后，如果把其中的精华抽取出来，就成了理论架构——这是第三阶段；最后一个阶段，理论架构要跟数学发生关系。其实，上述四个不同的步骤里都有美，而美的性质不完全相同。
　　大家都见过虹和霓，觉得漂亮极了，美极了。为什么会觉得美呢？因为它们都呈圆弧状而且有很特别的规律：虹是42度的圆弧，红色在外边，紫色在里边；霓是大一点的弧，是50度的弧，其色彩排列顺序与虹相反，红色在里头，紫色在外面。虹和霓具备这个规律，所以即使是小孩子也会觉得它们非常非常漂亮。这是一种在实验经验里美的标准例子。
　　实验阶段结束后，就到了唯象理论阶段。虹和霓到底是怎么一回事？原来虹和霓是太阳光在小水珠里折射而产生的光学现象。在虹的小水珠里是一次内反射，在霓里是两次内反射。计算的结果验证了这样的事实：一次或者两次反射以后，就会出来42度或者50度的弧。一个人了解到这点以后，他对于这个美的现象的理解又深入了一层。
　　再进一步就到了理论架构阶段，这个到19世纪才完成。19世纪中叶，一个名叫麦克斯韦的英国人写下来了一组方程式，用这组方程式就可以彻底地解决折射现象的问题。在前面的唯象理论阶段，人们是不了解折射现象的，而麦克斯韦方程式可以告诉你为什么有折射现象。这对美的理解就更进一步了，也等于更上一层楼。
　　再上一层是数学。麦克斯韦方程式是在19世纪中叶推导出来的，一个世纪以后，到了20世纪70年代，物理学家才了解原来这个麦克斯韦方程式的结构有极美的纯数学的根源，叫作纤维丛。纤维丛是一个数学观念，这个数学观念在刚发展的时候，与物理学没有关系，与实际现象也没有关系。可是到了20世纪70年代的时候，人们忽然发现原来麦克斯韦方程式的结构就是纤维丛。这就到达了一个更高的境界，使得我们知道原来在这一复杂、美丽的现象背后有一组数学方程式，就是麦克斯韦方程式。
　　事实上，如果今天你问物理学家对于宇宙结构的了解，他们会告诉你，最后就是一组方程式，包括牛顿的运动方程式、刚才讲到的麦克斯韦方程式，以及爱因斯坦的狭义和广义相对论方程式、狄拉克方程式和海森伯方程式。这些方程式就“住在”我们所看见的一切现象里，它们非常复杂，有的很美妙，有的则不是那么美妙，还有的很不容易被人理解。但宇宙万物的结构都受这些方程式的主宰。
　　麦克斯韦方程式，看起来很简单，可是等到你懂了它的威力之后，会心生敬畏。为什么说这些方程式有威力呢？因为无论是星云那么大的空间，还是基本粒子内部那么小的空间，无论漫长的时间，还是短短的一瞬，都受这几个方程式控制。这是一种大美。我们也可以说这些方程式是造物者的诗篇。为什么？因为诗就是语言的精华。造物者用最浓缩的语言，掌握了世界万物，包括人的结构、人的情感。世界上的一切都浓缩在“诗人”——造物者“写”下来的东西里了！其实这也是物理学家最后想达到的境界。
　　这些方程式的内涵往往随着物理学的发展而产生当初完全没有想到的新意义。这就好比你少年时诵读一首诗，当时就会对那首诗歌的内涵、意境等有所了解。但当你进一步成熟之后，以及你步入晚年之后，又会发现这首诗的含义远远比你小时候所领悟的要多得多。同样的道理，这些方程式在不同时期被人们运用的时候，也会产生新的意义。
　　诗人对于科学的美曾经有过一些描述。英国大诗人威廉·布莱克写过一首有名的诗，译成中文是：
　　一粒砂里有一个世界，
　　一朵花里有一个天堂。
　　把无穷无尽握于手掌，
　　永恒宁非是刹那时光。
　　这是诗人用诗性的语言阐述对于宇宙结构的了解，诗句中传达出一种大美。牛顿故去以后，英国大诗人蒲柏这样表述牛顿：“自然与自然规律为黑暗隐蔽！上帝说，让牛顿来！一切逐臻光明。”人类从远古以来就知道有日月星辰的运动，这些运动有很好的规则，可是在这些规则里又有一些不规则的变化，很奇怪。这些现象是几千年、几万年以来人类想要了解又难以了解的。最后牛顿来了。牛顿的方程式对于日月循环，对于行星的运转甚至对于星云等一切天体运动的现象都有了非常准确的描述。我想，这是人类历史上非常重要也非常美的一个新的发展。
　　前面列举的诗句所描述的，是物理学的美，它们给了我们特别的感受。诗人对于美的描写很到位，可是仅有这些还不够，因为诗句里缺少庄严感、神圣感，以及初窥宇宙奥秘的畏惧感。这种庄严感、神圣感，也是哥特式教堂的建筑师们所要歌颂的东西，即崇高美、灵魂美、最终极的美。这个最终极的美是客观的。
　　我们知道，早在人类尚未出现的时候，麦克斯韦方程式以及刚才所讲的那些方程式就已经支配着宇宙间的一切，所以这些最终极的美与人类没有关系。我想，庄子所讲的“天地有大美而不言”也包含类似的意思。
　　（摘编自杨振宁《美在科学与艺术中的异同》）
　　材料二：
　　一切艺术都是美的，而科学同样具有美质。艺术之美是外在的、抽象的、形式的魅力之美；科学之美是内在的、深层的、规律的奥秘之美。艺术是通过色、形、音、字、义等传递获得心灵的感受，科学是通过自然实验现象、理论描述、理论结构之美传递思维而获得感受的。
　　任何科学都符合美学原理，或者说科学是按照美学原理创造的，它或许是不自觉地将这种美质潜存于科学之中，但独具匠心的科学家就能够发现其中的规律。一个科学家的美感是融于他所从事的研究活动之中，他的经验越多，美感越强，越能发现规律。任何科学知识都是美的，纵观科学发展的道路，都是按照美学的要求来发展的。凡是不美的东西，也就无所谓发现、创造，一个理论、规律、原理、公式如果不完善，就缺乏了美的完整性，也就存在着局限性，它就需要修正。科学（包括任何学说、技术等）的数学表达也就是美的最高形式。
　　（摘编自莫小东《科学之美与艺术之美》）
　　1．下列对材料一相关内容的理解和分析，不正确的一项是（ ）
　　A．物理学发展依次经过实验阶段、唯象理论阶段、理论架构阶段、数学阶段，在这四个阶段中，美的性质不尽相同。
　　B．随着物理学发现与研究的进展，物理学家对美的现象的理解也在不断深入，最后在数学阶段，达到最高境界。
　　C．物理学家认为，宇宙万物的结构由一组非常美妙的方程式主宰，但是这组方程式非常复杂，很难被人理解。
　　D．威廉·布莱克用诗歌对宇宙结构进行过阐述，但诗句对科学之美的描述还不够，不能传达出最终极的美。
　　2．根据材料内容，下列说法正确的一项是（ ）
　　A．材料一开头提出了一个普遍存在的问题，即人们都认为科学与美没什么关系。作者对此有不同的见解。
　　B．材料一以科学家对虹和霓的现象的研究阐释科学中存在的美，这种美与艺术中的美既有联系又有区别。
　　C．材料二认为，科学之所以美，是因为从事相关研究的科学家具有感知美的能力，能发掘出潜存于其中的美质。
　　D．材料二认为，美也体现在对科学不断修正的过程中，科学家们需要不断突破局限，使科学之美渐趋完整。
　　3．下列对材料一论证的相关分析正确的一项是（ ）
　　A．文章探讨了美在科学与艺术中的异同，剖析了科学之美的内涵和表现形式。
　　B．文章用“又深入”“更进一步”等词语，表明人们对美的认识过程，层次分明。
　　C．文章运用对比论证的手法，将科学与诗歌进行对比，使文章的观点更鲜明。
　　D．文章整体使用总分总的结构，最后以庄子的话作结，将论证推向哲学高度。
　　4．下列选项中，不能体现科学之美的一项是（ ）
　　A．黑洞的发现、暗物质的推测以及量子计算的兴起等，为我们揭示了宇宙的新奥秘，展现了科学探索的无限可能和魅力。
　　B．量子力学中的波函数和概率振幅等概念，虽然抽象，却以数学的方式精确地描述了微观世界的奇异现象。
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　　C．在粒子物理学中，强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用通过标准模型被统一起来，使物理理论更加简洁和优雅。
　　D．在医学研究中，为了验证某种治疗方法的有效性，研究者以人类胚胎或弱势群体为对象进行相关临床试验。
　　5．两则材料都谈到了科学之美，请结合材料内容谈谈你对“科学之美”的理解。

1．C 2．D 3．B 4．D
　　5．①科学之美是一种终极的客观之美，这种美并非直接呈现在我们的感官之中，而是通过实验、理论描述、理论架构、数学表达等阶段进行传递，以数学表达为最高形式，它揭示出自然界的内在规律和本质，让人类得以初步了解宇宙结构，感受到一种庄严感、神圣感和畏惧感。②科学之美是一种内在的、深层的、规律的奥秘之美，科学发展的道路符合美学的要求，也激发起我们的探索精神和创新精神，推动着我们不断向前，追求更加深入、全面、完整的科学之美。
　　【解析】1．本题考查学生对材料相关内容的理解和分析的能力。
　　C．“宇宙万物的结构由一组非常美妙的方程式主宰，但是这组方程式非常复杂，很难被人理解”错，文中说的是“它们非常复杂，有的很美妙，有的则不是那么美妙，还有的很不容易被人理解”，可见，并非所有的方程式都是非常美妙的，也不是所有的方程式都很难理解。
　　故选C
　　2．本题考查学生对材料相关内容的判断和推理的能力。
　　A．“人们都认为”错，过于绝对，文中说的是“也许有很多人觉得”。
　　B．“这种美与艺术中的美既有联系又有区别”，于文无据，文中主要以科学家对虹霓现象的研究阐释科学之美，并未借此将其与艺术之美进行比较。
　　C．“是因为从事相关研究的科学家具有感知美的能力”错，强加因果，根据材料二，科学之所以是美的，是因为“科学是按照美学原理创造的”“科学发展的道路，都是按照美学的要求来发展的”。
　　故选D。
　　3．本题考查学生分析论点、论据和论证方法的能力。
　　A．“美在科学与艺术中的异同”错，文章主要阐述了科学之美，尚未探讨美在科学与艺术中的异同。
　　C．“将科学与诗歌进行对比”错，文章虽然提到了诗歌，但依然是在探讨科学之美，并没有将科学与诗歌进行对比。
　　D．“总分总的结构”错，文章整体上是递进式结构，最后引用庄子的话，是用哲学的语言来形容科学之美，让读者从另一个角度来理解科学之美。
　　故选B。
　　4．本题考查学生理解文中重要概念的含义的能力。
　　A．“黑洞的发现、暗物质的推测以及量子计算的兴起”让人们了解到宇宙的奥秘，能够体现崇高、庄严的科学之美。
　　B．根据材料二“科学的数学表达也就是美的最高形式”可知，“量子力学中的波函数和概率振幅等概念”可以体现科学之美。
　　C．这里的“标准模型”类似于材料一中提到的方程式，体现材料二中所说的科学的理论结构之美。
　　D．这些试验只关注科学方法的实证性和有效性，可能涉及伦理和社会问题，无法获得社会的广泛认可和接受，因此也无法体现科学之美。
　　故选D。
　　5．本题考查学生理解文章内容，筛选并整合文中信息的能力。
　　（1）根据材料一中“诗句里缺少庄严感、神圣感，以及初窥宇宙奥秘的畏惧感。这种庄严感、神圣感，也是哥特式教堂的建筑师们所要歌颂的东西，即崇高美、灵魂美、最终极的美。这个最终极的美是客观的”，和材料二中“科学之美是内在的、深层的、规律的奥秘之美”“科学是通过自然实验现象、理论描述、理论结构之美传递思维而获得感受的”“科学（包括任何学说、技术等）的数学表达也就是美的最高形式”可知，科学之美是一种终极的客观之美，这种美并非直接呈现在我们的感官之中，而是通过实验、理论描述、理论架构、数学表达等阶段进行传递，以数学表达为最高形式，它揭示出自然界的内在规律和本质，让人类得以初步了解宇宙结构，感受到一种庄严感、神圣感和畏惧感。
　　（2）根据材料二“科学之美是内在的、深层的、规律的奥秘之美”“科学发展的道路，都是按照美学的要求来发展的”可知，科学之美是一种内在的、深层的、规律的奥秘之美，科学发展的道路符合美学的要求，也激发起我们的探索精神和创新精神，推动着我们不断向前，追求更加深入、全面、完整的科学之美。