科学创新的发生机制探讨.docx

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1、科学创新的发生机制探讨 在科学发展的历史长河中存在着多数科学创新的鲜活案例。科学创新有没有详细的发朝气制，有无规律可循?笔者结合科技史中有关史实来探论科学创新的发朝气制。根据科学创新孕育与产生的途径可将创新的发朝气制分为以下几种类型。 一、灵感直觉型 灵感直觉型原始创新是指在科学探讨中，借助于灵感与直觉的启示，找寻到解决问题的症结，从而孕育出原创性思想的机制与方法。灵感是相识主体在偶然受到外来某种信息的刺激而突然产生的随机过程，它经常在不经意间突然而至。伴随它的往往是被称为“直觉”的特别心理体验和心理过程，使相识主体的创建力突然之间超水平发挥，一下子使感性相识升华为理性相识，从模糊感觉转化成清

2、楚认知，从而顿悟出事物的本质，获得具有独创性的相识成果。 灵感往往是在创新主体对问题苦苦思索时发生的。对科学问题的许久深思，对解决问题的热切渴望，加上肯定的学问积累是产生灵感的重要前提。美国闻名的独创家爱迪生有一句名言：“独创是一百零一分之一的灵感加上一百零一分之一一百零一零一零一的汗水。”可见，灵感是长期积累、探究的结果。通过探讨科学史中的原始创新案例，笔者总结了灵感受发的几种状况： 1梦境启发 在科学探讨过程中，借助于梦境的启发产生灵感的事例最闻名的就是凯库勒的苯环结构猜想。凯库勒在梦中看到蛇咬住自己的尾巴形成了一个环形，醒来后他头脑中出现了一个念头：苯的碳原子结构会不会是环状的?梦境的启

3、发使他做出化学直觉推断，导致了有机化学方面的重大发觉。 现代脑科学的探讨表明，脑电波存在一种被称为“西托”的状态。美国的格林博士认为，一个人身心进入似睡似醒状态时，脑电图显示出一系列长长的、频率为48周的电波，科学家称这种状态为“西托”，而在西托状态中做梦经常会迸发出创建性灵感。这种“西托”式的梦境，只有在思索的问题焦点明朗，思索惊慌，以至达到寝食担心的程度才易于出现。 2偶然事务的激发 当创新主体对探讨的问题处于一百零一思不得其解的困惑状态时，外界的偶然事务往往能起到激发灵感的作用。牛顿的万有引力思想、阿基米德的浮力定律思想的灵感都源于一些偶然事务。偶然事务在一般人眼中没有什么特殊，但却恰恰

4、触发了创新主体苦苦寻找的解题线索，从而激发了灵感。当然，偶然事务是一种机遇，可遇而不行求，灵感谢发的关键还在于对问题的长期思索。 3情境转移 灵感的触发除了艰苦的劳动外，还须要肯定的激发条件。灵感通常是在惊慌思索活动之后转入某种精神松弛状态时出现的。即做到“一张一弛”，惊慌之余适当放松调整有助于灵感的产生。许久思索一个问题而不得其解时，利用各种方式转换情境，制造安静愉悦的心境。 二、哲学助产型 哲学助产型原始创新是指在科学探讨中，借助于哲学的洞察力与批判力，发觉原有理论的缺陷与不足，通过修正、完善、重构等方式获得原创性思想的机制与方法。宏大科学家在做出重大科学原创的过程中，往往从先哲富有哲理的

5、思想中得到过深刻的启迪。日本闻名物理学家汤川秀树认为，中国先哲老子和庄子对自己物理思想的形成有着深刻的影响。爱因斯坦承认自己的相对论思想受益于马赫哲学。 哲学助产作用更多地表现在理论探讨之中，例如理论物理学与数学领域之中，这与哲学学科的抽象思辨性特点相关。详细来说，哲学对原始创新的启示主要表现在两个方面： 1以彻底的哲学批判精神反思科学理论的缺陷 在某个特定的探讨领域中，对科学权威或已经得到普遍认可的理论或方法提出质疑，对理论的前提、公理性假设及其相关背景学问进行批判性反思，发觉其中的缺陷和问题，从而对该理论进行补充、完善，甚至是彻底的决裂，最终形成新的理论或方法。以纳什在博弈论中的原始创新为

6、例。博弈论是由数学家冯诺依曼创立的一个新的数学分支，他和莫根施耐恩合作的博弈论和经济行为是博弈论的经典著作。纳什在探讨中发觉，这一闻名理论中存在两大缺陷：一是这一理论并不能胜利解决重大的经济学问题，与冯诺依曼之前提出的极大微小定理相比，也没有新的突破。二来该理论最完善的部分是两人零和博弈，而这种完全冲突的博弈在现实世界中没有太大的用途。经过几年以后，运用相关的数学、经济学原理，纳什发表了闻名的均衡定理。均衡定理可以看成冯诺依曼定理的一种扩散，但同时也是一种彻底的决裂，它引入了合作博弈和不合作博弈的区分。纳什将这一理论扩展到牵涉各种合作和竞争的博弈，胜利将博弈论应用到经济学、政治学、社会学乃至进

7、化生物学中。 2以坚决的哲学信念从事科学探讨 哲学信念是科学家从事科学探讨的精神伴侣。科学探讨活动与其他人类文化活动一样，是须要以一些信念作为自己的前提和基础的。这些信念是科学探讨的先决条件，它们构成了指导科学探究的总的世界观或哲学背景。客观世界的存在性与世界的可知性是自然科学家的基本哲学理念。正如爱因斯坦所说：“信任有一个离开主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。”科学家必需坚信世界的可知性，信任通过科学实践可以逐步相识自然界。这些基本的哲学信念是唯物论与辩证法的反映。在详细的科学探讨中，科学家总是依据特定的哲学信念从事工作。贝塔朗菲的一般系统论来源于20世纪20年头的机体论。在192

8、41928年，他多次发表文章，主见要把有机体当成一个整体或系统来考虑。他从哲学先驱那里吸取了很多思想，把协调、秩序、目的性等很多概念用于有机体，为形成一般系统论奠定了基础。 三、科学臻美型 科学臻美是指在科学探讨中，把对美的追求放在思维首位，通过对科学对象进行加工、修改及重构以达到使科学对象趋于完备的一种思想或方法。哥白尼说过：“在培育人的天赋才智的多种多样的科学和艺术中，我认为首先应当用全部精力来探讨那些与最美事物有关的东西。”科学美与原始创新之间亲密相关。 科学的一系列重要活动，包括科学事实的发觉、科学原理的建立、科学理论的评价，都表现为一种审美活动。爱因斯坦狭义相对论、广义相对论的建立得

9、益于从自然界蕴涵的崇高庄重和令人敬畏的秩序美、和谐美中的启示。爱因斯坦提出了理论评价的内部层次与外部层次。内部层次的评价推断依据是理论内在的概念结构，就是有关理论的“自然性”或简洁性；外部层次的评价推断依据的是该理论与阅历数据之间的关系。对科学理论“自然性”的追求事实上源于对自然美的追求。它包含对世界的秩序性、规律性、和谐性与统一性的理解，是科学审美精神的本质体现。由此可见，爱因斯坦的理论评价的内部层次 事实上是一种审美标准。 科学臻美遵循其自身的逻辑规则：审美逻辑。审美逻辑探讨意象思维形式及其规律。我们知道，概念是形式逻辑的“细胞”，推理是形式逻辑核心问题。审美逻辑与形式逻辑不同，想象是审美

10、逻辑的“细胞”，想象和直觉的冲突运动，以及在此基础上形成的审美推断、审美推理，构成了审美逻辑的主线。审美逻辑的推理结构可以用图1表示。在图中，横轴t表示时间，纵轴L表示理性高度。其中1、2、3、4表示随着时间推移想象发生的饮数。各次数之间彼此间隔是不等距的，有大有小，表示在创建中有想象频繁集中的时刻，也有想象寂静进行孕育的时刻。同次数相对应的虚线，表示否定型直觉。直觉高潮是BC，它是一个确定型直觉，用实线表示，亦即灵感产生之处。AB斜边表示推理，由低向高不断上升构成了思维的运动。 四、交叉创建型 当代科学发展呈现出高度分化与高度融合的双重特点。一大批新兴交叉学科兴起，许多原始创新都是从学科之间

11、的边缘地带产生出来的。据统计，现在已有交叉学科数目超过两千多门。如分子生物学是物理学与生物学的交叉探讨。从学科交叉中孕育新思想、新问题是科学原创产生的一个重要途径。 学科交叉是学术思想的交融，是系统辩证思维的体现。自然界现象困难多样，仅从一种视角探讨事物，往往具有很大的局限性，难以揭示其本质。因此，实行学科交叉的方式进行跨学科探讨有利于形成正确完整的相识。闻名物理学家海森伯认为，在人类思想史上“重大成果的发觉经常发生在两条不同的思维路途的交叉点上”。1953年DNA双螺旋结构的发觉就是化学家鲍林，生物学家沃森和物理学家克里克、富兰克林、威尔金斯等合作的结果。这表明在学科、理论之间发生相互作用、

12、相互渗透形成了新的科学生长点。 解恩泽教授总结了交叉科学的形成机制：单向移植、双科交融、多元综合、侧面断析等多种形式。移植是交叉产生和发展的一个有效途径。移植就是将既有的科学理论方法或手段运用于正在探究的课题中去，从而有所创新。贝弗里奇认为，把一门学科的概念扩散移植到另一领域，或许是科学探讨中最有效、最简便的方法。各学科之间通过形成机制与方法孕育出新兴的交叉科学，为原始创新开拓了新的方向与思路。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页