什么是科学美？跟自然美有什么关系？
1.科学美的意义
科学美感是指具有科学美的事物作用于审美者。唤起他内心世界的喜悦、愉悦等特殊心理感受。
科学美感能在科学理解和讨论中被唤起，这对科学家来说是不言而喻的。法国数学家庞加莱说:“科学家研究自然不是因为它有用。他学习它是因为他能从中得到乐趣。他可以玩得开心，因为它很美。”爱因斯坦在分析自己的科学感受时说:“照亮我的道路，不断给我新的勇气，让我愉快地正视生活的理想，那就是真、善、美。”
科学美的客观存在是毋庸置疑的，大多数科学家都有科学美的审美感受。因此，科学学习不仅是一种科学认知活动，也是一种审美感知过程。如果在科学学习中能把知识和审美结合起来，美学就会激发学习兴趣，减轻学习负担，增长才干，提高学习效率。
2.科学美的内涵
科学之美也叫科学理论之美，包括科学实验之美。自然科学研究的是自然界的客观规律，科学理论是物质运动客观规律的反映和总结。所以，理解科学美，要从两个方面来理解:科学美之间的联系和人们在科学认知活动中产生的美感。
科学理论是科学家头脑对自然内容之美的反映。科学理论的发现过程就是科学家对自然的内容美的审美感受过程。科学美是客观存在的，正如现代物理学家杨振宁教授所说:“科学中有美，所有的科学家都有这种感觉。”一旦科学家创造性地发现了自然的内在规律，理解了自然内部结构的惊人的有序、统一与和谐，这种有机统一的自然图景在与审美者对自然和科学的热爱相交融时，就会产生科学之美。正如科学家巴斯德所说，“当你终于明白一件事的时候，你感受到的幸福，就是人类所能感受到的最大的幸福。”这种快乐指的是科学美感。从这个意义上说，一个学生经过努力学习和实践，能够掌握科学知识和规律，提高学习兴趣，体现了科学之美。
3.科学美的特征
前面我们已经讨论了各个学科的科学美内容以及现代科学家对科学美的体验和探讨。科学美的基本特征可以概括为四个方面，即和谐、简约、对称和新奇。
①科学美的和谐方面。大多数美学家主张美是和谐的。科学理论之美是自然界的和谐在人们意识中的反映。它是理论内部和谐结构和外部和谐功能的有机统一。前者意味着理论的逻辑结构合理、对称，使概念清晰、简洁、美观；后者说明它能正确反映客观世界，符合观察实验事实等正确理论的检验。如物质守恒定律，能量守恒定律等。，这些理论本身是一致的，并且与各个学科有着广泛的联系。任何理论的普遍适应性越广，其美学坐标就越高。
自然界的长期演化表明，它本质上是最优的、最和谐的、平衡的、统一的。所有能表达自然固有特征的理论都具有和谐美。比如，解析几何的美学价值在于它的代数和几何、逻辑的有机统一；牛顿力学的美学价值在于它是宏观运动的统一；元素周期律有序地统一了物质世界的元素；生物进化理论统一了数百万物种的起源。
和谐是指事物的各个部分都很协调、平衡、舒适，多样性是统一的。科学理论能否反映自然的和谐是其审美价值的重要标准之一。
②科学美的简单方面。爱因斯坦认为，评价一个理论之美的标准是原则上的简单性。这里的简单性是指科学理论、定理和公式的简单形式与其深刻内涵的统一。这两个方面必须放在一起理解，即从尽可能少的假设或公理出发，通过逻辑演绎总结尽可能多的经验事实。因为，“理论的前提越简单，涉及的事物种类就越多，适用范围就越广，美感就越深。”需要注意的是，这里的简单并不是说学习这个理论的难度最小，而是说这个理论所依据的独立假设或公式最少。比如爱因斯坦的质能关系E = mc2，深刻揭示了自然界微观、宏观、宇宙学中无数质能关系变化的规律，但其形式非常简洁，具有很强的美学价值。这个简单的公式印在中国出版的纪念爱因斯坦的邮票上，代表了这位伟大科学家对人类贡献的精髓。
③科学美的对称性。科学理论的对称性来源于自然物质形态及其运动画面的广泛对称性。凯库勒的苯分子结构理论之所以美，不仅因为它与实验事实相符，还因为它采用了双轴对称的几何图形，给人以美的魅力。自然界中的原子、分子和生物结构都具有这种对称美。这种平衡和稳定给人一种美感。所以，凡是能反映自然界这一特征的理论也都是美的，如平衡论、对称论、对偶论、稳定论等，都具有很高的审美价值。在科学理论中，对称的美学概念引起了许多科学家的兴趣。如空间对称、时间对称、性格对称、守恒对称(各种守恒定律)，一旦被发现，科学家们往往会兴奋地看到自然界奇特而美丽的内部。生物的遗传和变异，同化和异化；化学合成和分解、氧化和还原；物理电场和磁场、波粒二象性、负电子和正电子都因其美丽的对称形式而受到赞赏。数学上，一个完美命题的充要条件就是这个命题的对称美。为了数学的发展，很多数学家为了追求命题的对称美，耗尽了研究生的精力。
(4)科学美的新颖性。培根说:“没有什么极其美丽的东西是与对称中的某种奇异性无关的。”科学理论美的新奇来自于科学思想的独创性和科学方法的新颖性。独创性是科学理论的生命力和美学价值。新奇与和谐是对立统一的，新奇的内容必须具有和谐性，才能展现科学理论的新奇美。
原则上，科学理论为人们提供了关于自然的新知识。如果科学理论阐明了人类知识背景中所没有的知识，提出了意想不到的科学假说，在前人可靠的科学成果基础上取得了新颖的成果，这种重大的新颖理论将引发科学革命，推动科学向更高层次发展，其美学价值将更大。爱因斯坦的相对论就是这种新奇美的典型。
新颖性被认为是科学美的一个重要特征，因为它体现了科学理论发现中的艺术因素。新颖的科学思想可以在观察或实验中得到启发和萌发，但本质上是创造性思维的结晶。无论在简单的观察和实验中积累了多少数据，都无法直接、必然地推导出独到的见解。例如，在生物学史上，18世纪的生物学家林奈一生致力于生物的调查和分类，积累了大量关于生物特征的材料，但他得出的结论是:一个物种是不变的。19世纪，达尔文考察了不同生物性状与环境的关系，产生了生物进化的科学思想。在化学史上，同样的氧化还原反应实验研究被英国化学家Priest用来修补旧的燃素理论。然而，法国人拉瓦锡从实验中认识到了一种新的氧化理论。
总之，科学美的特点是和谐、简约、对称、新奇，和谐、简约是科学美最基本的因素。