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科技发现与创新的几种有效方法

目前,人类社会已进入知识爆炸时代,现代科学技术迅速发展,科技发明与创新日新月异。人人都渴望成为发明家,希望在有生之年能有所发现,有所创造,进而实现自己的人生价值。从科技发展的历史看,科技发现与创新是有规律可循的,问题的关键是我们如何掌握其规律和技巧方法,寻找到打开科技发现与创新之门的金钥匙。
  常言道:创造可小可大,大的创造能改变人类命运,小的创造可增进人的幸福。也有人说:发现问题靠智慧,解决问题靠能力。在落实胡锦涛总书记建设创新型国家的宏伟目标中,每个人都要挖掘自己的创造潜能,做一个创造性的人才。下面介绍几种常用的科技发现与创新的基本方法。
  观察对比法。世界著名的雕塑大师罗丹认为:“日常生活中并不缺少美,而是缺少发现美的眼睛。”西方一位哲人说过:“世界上没有完全相同的两片树叶。”世界上的事物即使是同一种事物无不存在着差异,人们只要通过由表及里,去粗取精,去伪存真,细致入微的观察,和由个别到一般,由一般到个别的反复对比,就能找到事物之间存在的蛛丝马迹般的差异,有新的发现。20世纪初的一天,德国气象和地质学家魏格纳因病住院,在无所事事中,他对挂在墙上的一幅世界地图发生了浓厚兴趣。通过反复观察对比,他敏锐地发现了一个人所不知的秘密:非洲西海岸的凹陷与南美洲东海岸的凸起,存在着互补性,由此大胆提出了在数亿年以前,全球大陆曾是一个整体,后来漂移分裂成为五大洲的“大陆飘移学说”,轰动了全球,这一学说成为20世纪最伟大的科技新发现,魏格纳一度成为科技界的风云人物。非凡的洞察力和鉴别能力,使魏格纳从他人司空见惯、熟视无睹的平常事物中找到了重大的科技新发现,可谓慧眼识真宝。1928年,英国细菌学家弗来明在培养葡萄球菌的器皿中意外地发现了青霉素,这完全归功于他常年累月细致观察比较的习惯。70年代中期,在华北油田,一位只读过初中的复员军人地质工,在井场岩屑地质录井中,由于仔细观察对比,在大量的来自井下的岩屑中,大海捞针般地发现了七颗油砂,由此证实了任邱古潜山高产油田的存在,这名地质工为我国石油工业的发展立了大功。由此可见,平时就养成善于观察和对比的良好习惯,培养敏锐的洞察力,对于科技发现和创新是十分重要的。
  质疑批判法。质疑是人们在认识实践的基础上,大脑处理外部客观现实与主观意识之间矛盾的一种理性思维活动。其主要特点就是从反面探索事物的客观规律和内部联系。质疑思维具有否定性、批判性、试探性、挑战性和不确定性。古人云:前辈谓学贵如疑,小疑则小进,大疑则大进。爱因斯坦说:提出问题比解决问题更为重要。马克思提出怀疑一切。质疑是现代人的一种优秀思维品质,也是科学发现和创新的一种契机,人类的整个科技发展史,也可以说是一部质疑的更迭史。世界上许多重要的重大科技新发现、新创造,无不是通过质疑而创立的。如果一个人喜欢人云亦云,不敢对权威和前人已有的结论怀疑和提出挑战,又缺乏独立思考能力,那么他就难以有新的思想和新的发现。例如:意大利科学家伽利略通过质疑,推翻了亚里士多德的错误理论,发现和创立了自由落体定律。天文学家哥白尼否定了宗教的地球中心说,建立了科学的宇宙观。因此,重视质疑,强化问题意识对于科技发现和创新来说是不可缺少的。
  逆向思维法。在日常生活中,人们往往习惯于按照一定的思维程序,并遵循由浅入深,由近及远,由简单到复杂,由事物发展演化的起点到终点的先后顺序来思索问题,这叫做正向或顺向思维。逆向思维又叫反向思维,它是与事物发展的路径相反,即从事物发展的终点向起点进行思考。在科技实践中,当人们沿着传统的思路思考遇到障碍,百思不得其解,而感到“山穷水复疑无路”时,如果敢于超越常规突破一下,作反向思考,往往会出现“柳暗花明又一村”的新境地,得到意想不到的收获。逆向思维可以摆脱习惯思维的束缚,突破思维定势的框架的约束,开辟新的解决问题的思路。许多科技新发明、新发现都是逆向思维的硕果,难怪有人把逆向思维也称作创造性思维。科学家大都喜欢用逆向思维这种“反弹琶巴”的思维方法解决科学研究中的疑难问题。
  启示借鉴法。俗话说,他山之石,可以攻玉。人类的创造活动是从模仿开始的。自然界是物质的世界,物种繁多,形态造型各异。形状不仅把自然的信息传递给人类,而且形状启迪了人类智慧,引导人类从形状上迈出制造的第一步。仿形和变形是创造性思维的重要方法之一。仿形创造可分为心理仿形和物理仿形两种。心理仿形旨在研究物的形状与人的心理的关系,研究的目的是将物的形状仿造再现在新的人造物上,引起人的情感效应。如法国的著名服装设计师皮埃尔·卡丹仿造人脚的形状,设计出一种新型鞋,形如真脚,穿上这种鞋使人感到你没穿鞋,产生赤脚的心理感觉。还有人研制了黄瓜形电话机,手握它仿佛拿着一根新鲜的黄瓜,由于心理的作用,通起话来似乎更口齿伶俐,语言流畅。物理仿形是使物的形状通过仿形创造,移植到新的人造物上,取得预想的设计功能。例如中国古代的鲁班,受到齿形草的启示,发明了锯。现代飞机的制造源于飞鸟的启示;潜艇的制造源于海豚的启示;射电望远镜是模仿苍蝇的复眼构造。人类创造的仿生学,为创造性思维开辟了广阔的前景。
  想象超越法。著名诗人雨果说:世界上最广阔的是大海,比大海更广阔的是天空,比天空更广阔的是人们的灵魂。爱因斯坦说:想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。革命导师列宁指出:有人认为,只有诗人才需要幻想,这是没有理由的,这是愚蠢的偏见!甚至在数学上也是需要幻想的,甚至没有它也就不可能发明微积分。没有想象就没有创造和超越。在科技史上,许多重大的发现、发明都是在丰富的想象力的参与作用下诞生的。著名德国化学家凯库勒曾这样回忆他发现苯环结构的过程:“……事情进行得很不顺利,我的心想着别的事了。我把转椅转向炉边,进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动,长长的队伍,变化多姿,靠近了,连接起来了,一个个扭动回转着,像蛇一样。看,那是什么?一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前轻蔑地旋转。我如从电掣中惊醒。那晚我为这个假说的结果工作忙碌了整夜。”超人的想象力使凯库勒发现了苯分子的环形结构式。想象力是建立在已有知识经验基础上的思维活动,不是脱离现实的胡思乱想。西方一位哲人说过:人的头脑不是要被充填的容器,而是需要点燃的火把。要打开想象力的大门,就必须丰富和完善自己的知识结构,涉猎多方面的学问,培养多方面的兴趣、爱好,要多想、敢想,并善于联想、幻想,既大胆假设,又要小心求证(胡适语),既异想天开,又要实事求是(郭沫若语),努力开阔思路,让自己的知识和想象力紧密结合起来,提高创造思维的能力。
  分离与组合法。分离思维和组合思维是将思考对象的有关部分设法分开或者合并,对它们重新排列组合,以图创造出新的结构。例如:最初的化学武器是由一种化学毒剂组成,难以储藏保管。后来,人们用两种无毒的化学剂合成,试制出了新的化学武器,平时将两种化学剂分开储藏,到战时再将两种化学剂混合,既易于平时的保管,在战时又使用方便。据《大众日报》报道,聊城某聋哑学校的教师王世宏,原本是个发明创造的门外汉,1999年元旦前夕,他在教学生做贺年卡时,用分离组合法做了一张会动的贺年卡,经申请获得国家发明专利,从此一发不可收拾,不到一年竟完成十多项发明,获得多项国家发明专利,成为一个小有名气的业余发明家。在日常生活中,利用分离组合思维的方法制造出的物品很多,如带橡皮的铅笔、自来水笔、收录机等。分离思维常可以“化腐朽为神奇”,而组合思维可由结合而创造,二者在科学发现中,珠联璧合,相得益彰,有着异曲同工之妙。
  诱导灵感法。常言说得好,眉头一皱,计上心来。科技发现的火花通常是伴随着灵感的出现而诞生的。灵感是一种突发式顿悟,在出人意料的瞬间,使得难解的问题豁然开朗,茅塞顿开。著名科学家钱学森认为,灵感思维是科学研究的一种重要思维方式。灵感思维的最大特点是具有跳跃性和超越性,它能超越逻辑思维的常规,把想象力丰富,但忽东忽西,飘逸不定,频繁跳跃变换,显得杂乱无章的思绪,有机地联系并有序地排列组合起来,从而使业已中断的逻辑推理的链条衔接,久思不解的疑难问题得以解决。从本质上来讲,灵感的产生是一个人头脑中潜意识与显意识相互作用的结果。因此,科技新发现的灵感看起来是在意外情况下偶然获得的,但它绝不是无中生有,从天而降,凭空得来的,它不仅是科学工作者丰富的知识、经验的长期积累,而且是超常想象力、创造能力的结晶。不言而喻,要想产生科技发现的灵感,必须在科技实践中具有超人的想象力和智慧,付出超人的汗水与辛勤劳动的代价。
  科技发现无定法,贵在得法。科技发现和发明不是创造发明家的专利。亲爱的读者朋友,如果你对科技发明创造感兴趣的话,不妨利用自己的知识、技能和智慧去小试牛刀,尝试一番,说不定你会一鸣惊人,成为一个“藏在闺中人不知”的发明家呢。

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