創(chuàng)新中的催化劑

——淺談科研如何創(chuàng)新

嚴(yán)加安院士曾說(shuō)：“科研創(chuàng)新猶如化學(xué)反應(yīng)，知識(shí)是載體，直覺(jué)、想象和靈感是催化劑�！蹦敲�，在認(rèn)識(shí)催化劑之前，我們首先要探究何為創(chuàng)新。

著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家C.R.Rao在他的《統(tǒng)計(jì)與真理》一書(shū)中有如下論述：“創(chuàng)新可以有不同的種類(lèi)。最高水平的創(chuàng)新是一種新思想和新理論的產(chǎn)生……另外一種不同水平的創(chuàng)新是指在一個(gè)已存在法則范圍內(nèi)的新發(fā)現(xiàn)，而這種新發(fā)現(xiàn)在某個(gè)特殊領(lǐng)域內(nèi)具有巨大的意義�！毕衽ｎD力學(xué)和愛(ài)因斯坦相對(duì)論就是最高水平的創(chuàng)新。絕大多數(shù)科研創(chuàng)新是屬于第二類(lèi)水平的。創(chuàng)新的定義是指以現(xiàn)有的思維模式提出有別于常規(guī)或常人思路的見(jiàn)解為導(dǎo)向，利用現(xiàn)有的知識(shí)和物質(zhì)，在特定的環(huán)境中,本著理想化需要或?yàn)闈M足社會(huì)需求，而改進(jìn)或創(chuàng)造新的事物、方法、元素、路徑、環(huán)境，并能獲得一定有益效果的行為。它要求人們的思維進(jìn)程具有開(kāi)拓性，思維方式要新穎，成果表達(dá)得具有創(chuàng)造性，同時(shí)思維還要具有綜合性。在這種情況下，就要求我們著眼于真正的生活，注意觀察和積累，埋頭研究，慢慢的從量變到質(zhì)變。使思維過(guò)程的簡(jiǎn)化、凝縮，最終“跳躍”，使思維得以擦出火花。

科研如何才能做到某種創(chuàng)新呢？我想，大致分為三步：知識(shí)積累，提出可能，實(shí)現(xiàn)假說(shuō)。

首先，創(chuàng)新需要有長(zhǎng)期的知識(shí)積累，這是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。積累，逐漸聚集的意思。從幼發(fā)拉底河的文明之花，到現(xiàn)今人類(lèi)文化的美麗奇葩，從刀更火種的原始社會(huì)，到信息爆炸的新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展過(guò)程，從來(lái)都是一個(gè)積累的過(guò)程。“積土成山，風(fēng)雨興焉。積水成淵，蛟龍生焉。積善成德，而神明自得，圣心備焉。故不積跬步，無(wú)以至千里;不積小流，無(wú)以成江海”講的也是積累的作用。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“創(chuàng)造一個(gè)新理論并不像是摧毀一個(gè)舊谷倉(cāng)，然后在原地建一座摩天大廈。它倒像是在攀登一座山，獲得了新的、更寬闊的視野，在我們的起點(diǎn)和它的豐富環(huán)境中發(fā)現(xiàn)意料之外的聯(lián)系。”

其次，創(chuàng)新需要發(fā)現(xiàn)可能性。關(guān)鍵是突破思維障礙機(jī)制，突破思維定勢(shì)、思維習(xí)慣、思維常規(guī)，突破原有的知識(shí)排列和組合關(guān)系，突破原有的能力結(jié)構(gòu)，這需要豐富的想象力。所謂想象力，就是頭腦中創(chuàng)造一個(gè)念頭或者畫(huà)面的能力，也就是形象思維能力。施一公表示，在人類(lèi)文明的進(jìn)程中，許多看似不合常規(guī)的“異想天開(kāi)”，為科學(xué)探索提供了鮮活的命題和無(wú)限的空間。“可以說(shuō)，想象力是社會(huì)進(jìn)步的源動(dòng)力，正是具備了超凡的想象力，人類(lèi)才有超凡的創(chuàng)舉，人類(lèi)才有今天和未來(lái)�！笔┮还�說(shuō)，大學(xué)作為人類(lèi)文明的燈塔，需要做的就是不斷拓展認(rèn)識(shí)自然的邊界，保護(hù)好人類(lèi)最原始也最寶貴的想象力。科學(xué)想象是科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造領(lǐng)域的想象，是根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)和事實(shí)，發(fā)揮高度的抽象和聯(lián)想能力，超越現(xiàn)實(shí)條件，猜測(cè)未知的客觀規(guī)律，設(shè)想未知的變化過(guò)程。150多年前，法國(guó)科幻作家儒勒·凡爾納曾在作品《從地球到月球》中，描寫(xiě)了3位探險(xiǎn)家乘坐炮彈到月球探險(xiǎn)的故事。作品問(wèn)世104年后，人類(lèi)終于首次實(shí)現(xiàn)了登月的夢(mèng)想。他在另一部作品《海底兩萬(wàn)里》中描繪了“鸚鵡螺”號(hào)潛艇縱橫海底的景象，時(shí)至今日，這些幻想中的場(chǎng)景已經(jīng)成真。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹�識(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉�！睈�(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“想象力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹�識(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉�！毕胂罅κ莿�(chuàng)造性思維不可缺少的基本素質(zhì)，它能幫助人們透過(guò)那些能被感知的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)材料去把握、探求自然現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部機(jī)制。

當(dāng)看到可能性，那么最后一步就是提出解決方法。一個(gè)新問(wèn)題的解決沒(méi)有前人經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，直覺(jué)和靈感在這時(shí)起到重要的催化作用。

直覺(jué)思維是不以邏輯為中介，而以獨(dú)特的直覺(jué)能力從直接經(jīng)驗(yàn)中直接覺(jué)察事物本質(zhì)和規(guī)律的思維方法。直覺(jué)思維能把埋藏在潛意識(shí)中的思維成果，尤其是形象思維的成果，評(píng)價(jià)和審美體驗(yàn)的成果調(diào)動(dòng)出來(lái)，同顯意識(shí)中所要解決的問(wèn)題相溝通，從而使問(wèn)題得到突發(fā)式、頓悟式的解決。直覺(jué)思維是一種基于形象思維，而又不歸結(jié)為形象思維的一種獨(dú)特的思維形式。直覺(jué)思維是立體的，三維的或多維的。由于直覺(jué)把握對(duì)象不采取邏輯的形式，不以邏輯為中介，所以我們把它當(dāng)作非理性因素來(lái)對(duì)待。直覺(jué)是一種潛意識(shí)的思維活動(dòng)，是不被意識(shí)到的、不自覺(jué)進(jìn)行的思維活動(dòng)。但它往往能在一瞬間領(lǐng)悟和洞察事物的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的飛躍。

直覺(jué)思維不需要任何中間環(huán)節(jié)，即不通過(guò)邏輯思維，也不通過(guò)形象思維。在直覺(jué)中，認(rèn)識(shí)主體和認(rèn)識(shí)客體能夠相互過(guò)渡，相互融合，最后達(dá)到主客兩忘和主客合一的境界。正如哲學(xué)家帕格森指出的：“直覺(jué)就是一種理智的交融。這種交融使人們自己置身于對(duì)象之內(nèi)，以便與其中獨(dú)特的從而無(wú)法表達(dá)的東西相符合�！卑馗裆�的話告訴我們，直覺(jué)不會(huì)像理性那樣，只停留在世界的外部來(lái)觀察世界，它會(huì)達(dá)到同世界的真實(shí)存在融合為一的無(wú)差別的境界。正因此，直覺(jué)能反觀真實(shí)的存在。愛(ài)因斯坦的“短程線”思想實(shí)驗(yàn)就是直覺(jué)思維創(chuàng)造力的范例。有一次愛(ài)因斯坦上梯子換一幅畫(huà)，從梯子上摔下來(lái)了。全家人都急壞了。他卻雙目緊閉且不吭一聲。這時(shí)愛(ài)因斯坦在做“短程線”思想實(shí)驗(yàn)：他在直覺(jué)地觀察一個(gè)人從高處往下落的情況。他在測(cè)量下落者的軌跡，總結(jié)分析這個(gè)直覺(jué)實(shí)驗(yàn)情況。他通過(guò)直覺(jué)觀察，提出了一個(gè)絕妙的問(wèn)題：“人為什么筆直地摔下來(lái)？”他于是一骨碌從床上爬起來(lái)說(shuō)：“對(duì)了，物體總是沿著阻力最小的路徑運(yùn)動(dòng)�！薄笆挛锸前炊坛叹�運(yùn)動(dòng)的�！边@一原理為廣義相對(duì)論的創(chuàng)立作出了巨大的貢獻(xiàn)。也正因此，愛(ài)因斯坦說(shuō)：科學(xué)原理是以“直接經(jīng)驗(yàn)”為基礎(chǔ)的，原理的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有邏輯的道路，只有通過(guò)那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)。一般地可以說(shuō)，從特殊到一般的道路是直覺(jué)的，而從一般到特殊的道路是邏輯的。

靈感通常是指突然出現(xiàn)的一種具有創(chuàng)新性認(rèn)識(shí)內(nèi)容的模糊觀念，它之所以令人感到神秘，主要是因?yàn)樗�的出現(xiàn)不是事先就意料到的，而是突然到來(lái)的。是一種人們自己無(wú)法控制、創(chuàng)造力高度發(fā)揮的突發(fā)性心理過(guò)程。即文藝、科學(xué)創(chuàng)造過(guò)程中由于思想高度集中、情緒高漲、思慮成熟而突發(fā)出來(lái)的創(chuàng)造能力。靈感的產(chǎn)生是創(chuàng)造者對(duì)某個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)積累和思考探索的結(jié)果,它或是在原型的啟發(fā)下出現(xiàn),或是在注意轉(zhuǎn)移致使緊張思考的大腦得以放松的時(shí)機(jī)出現(xiàn)。德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒一日午休時(shí)夢(mèng)到一條小蛇的頭部咬住尾巴被驚醒了，然后他花了一夜時(shí)間，提出了苯環(huán)結(jié)構(gòu)假想。這就是在意識(shí)朦朧之中產(chǎn)生的靈感。

思維學(xué)、腦科學(xué)和心理學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)取得許多重要突破，可以對(duì)靈感思維做出比較科學(xué)的論斷。比如靈感思維與右腦的關(guān)系非常密切，也有學(xué)者認(rèn)為海馬神經(jīng)回路是靈感思維的神經(jīng)生理機(jī)制�？上驳氖俏覈�(guó)在該領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，中科院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員羅勁的一項(xiàng)功能性磁共振成像（fMRI）研究確認(rèn)，靈感、頓悟最初的發(fā)源地在大腦額葉的扣帶前回（ACC）。[3]可以說(shuō)，靈感的真實(shí)存在性已被證實(shí)。

但是，即使有充足的知識(shí)儲(chǔ)備，并準(zhǔn)備好“催化劑”，也不一定能夠在科研上有所創(chuàng)新。創(chuàng)新需要有一定的機(jī)遇。不過(guò)我不認(rèn)可“機(jī)遇是可遇不可求”的說(shuō)法。我認(rèn)為在一定條件下可以人為地去創(chuàng)造產(chǎn)生機(jī)遇的環(huán)境。例如，為了保持研究活力和對(duì)研究問(wèn)題有新鮮感，嚴(yán)加安院士提到，他每隔一段時(shí)期就改變一下自己的研究領(lǐng)域。他說(shuō)，“在新的研究領(lǐng)域里機(jī)遇自然會(huì)多一些。在改變研究領(lǐng)域的過(guò)渡期內(nèi)，我往往也同時(shí)研究幾個(gè)相關(guān)領(lǐng)域�！�

總之，想象力、直覺(jué)、靈感作為創(chuàng)新過(guò)程中的催化劑，能使人的思維潛力更充分地發(fā)揮出來(lái)，表現(xiàn)為人的思維的自由性、開(kāi)放性、能動(dòng)性，而思維活動(dòng)的自由性、開(kāi)放性、能動(dòng)性恰恰是挖掘、發(fā)揮人的創(chuàng)新能力所不可缺少的因素與前提。這些催化劑使人能從雜亂中找到癥結(jié)所在和解決困難的突破口，明確思維活動(dòng)的方向。同時(shí)在人類(lèi)的思維活動(dòng)中，這些思維活動(dòng)思維能排除邏輯思維過(guò)程中的一般性分析、比較、分類(lèi)等概念性活動(dòng)，溝通和接通各個(gè)要素間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)突發(fā)式的飛躍，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。在我們這個(gè)處處尋求創(chuàng)新的時(shí)代，不能忽視直覺(jué)、靈感、想象力的價(jià)值。