从诺贝尔奖谈创新能力的养成（2）

那么有哪些启发式的方法呢？第一种是亚里士多德的演绎法，这种方法从形式逻辑的“三段论法”演绎而来，其特点是能够给知识以普遍的理论基础。第二种是培根的归纳法，即科学研究从观察和实践出发，逐级登攀，从特殊事例上升到较低公理，多级归纳，最后上升至普遍公理。第三种是爱因斯坦的直觉法，他认为从特殊到一般是直觉性的，从一般到特殊是逻辑性的，单纯的推演和归纳发现不了重大的科学原理，只有将演绎、归纳、直觉综合运用，才能实现原创性的科学发现。比如爱因斯坦的相对论，它既不是归纳出来的，也不是逻辑推导出来的，它就是一种直觉的顿悟。直觉悟性是一种非理性的、非归纳性的逻辑思辨，它是从瞬间感悟到领悟，从而“跳跃”到事物未知部分的能力。

我们还应该学会辩证法，用辩证法的思维方式来解决问题。比如从量变到质变、一分为二、合二为一等原理。这些思想都是被科学家奉为指导思想的，所以有人说哲学是科学家的科学，我觉得确实如此，这些思想会指导科学研究。

二、创造力以及创造者应具备的人格素质

我前面讲的是简单的铺垫，下面我着重讲一讲创造力以及创造者应该具备哪些素质。

（一）什么是创造力

创造力是艺术的、智力的发明能力，它是根据一定目的、任务，在脑中创造出新技术、新产品、新形象，并使之实现的过程。可以说，创造力就是有目的、有结果的白日梦。心理学家雷尔达夫认为，创造力是人产生任何一种形式的思维结果的能力，这些结果是新颖的，是产生他们的人事先所未能预料的。

（二）创造的P4要素

心理学家总结出创造有四个关联因素。第一个是创造者（Person），着重强调创造者的人格特质。第二个是创造历程（Process），着重强调创造者的心理历程。国学大师王国维曾经说过，文学创新的境界可以用三句宋词来概括：第一句是“独上高楼”，就是这个人进入沉思状态，在思考，在构思。第二句是“为伊消得人憔悴”，就是他不断努力，渐渐憔悴。第三句是“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”，这就是一个顿悟过程。实际上对科技创新来说，顿悟之后还要做系统研究，做出数学模型来分析所有相关因素。第三个是创造产品（Product），着重强调创造者的作品。第四个是创造环境的影响（Press），着重强调个人与环境的交互作用。今天我们时间有限，只讲创造者。

（三）创造者应具备的人格素质

创造者对于我们教育工作者非常重要，我们的主要目标就是培养学生具有富于创新的人格特质。培养学生不再限于“传道授业解惑”，因为知识是无限的，现在老师对于知识的传授已经退居第二位，关键在于培养学生的创新能力，这才是当今教育工作者的首要责任。现在提出来的“新工程教育”，就是以创新作为教育的主要手段，不光要抽象地讲一些理论，还要通过传授知识的过程，给学生渗透创新的历程、创新的方法，让学生在毕业以后具备独立创新的能力。

创造力人人皆有，“创造性”行为却并非人人具备。善于创造之人的人格素质包括：想象力、联想力、变通力、交叉与组合力、观察力、耐受力等。这些能力不是人天生就具备的，需要自己后天养成，所以我们现在要培养学生拥有这些能力。下面我结合诺贝尔奖获得者取得成功的故事，来逐一谈谈创造者应具备的人格素质。

第一，想象力。

想象力是科技创新最根本的源泉。爱因斯坦曾说想象比知识更重要。知识是有限的，想象是无穷的。我们以地球半径第一次被测算出来的故事举例。公元前3世纪，亚历山大图书馆的馆长埃拉托色尼选择在夏至日那天观察在同一子午线上的阿斯旺小镇与亚历山大市的太阳光射线角度，并运用泰勒斯的数学定律，即一条射线穿过两条平行线时它们的对角相等，第一次计算出了地球半径是6378千米。

想象力也可以是无中生有的。这里就讲到我们学校的化工系，我们当时想到塑料很有用，但是它千百年都不能被降解，会造成严重的环境污染，例如农业种植中使用的塑料薄膜，这种塑料制成的薄膜可以保证植物的温度和湿度，是高寒地区农作物种植所必需的材料，那么我们就打算以此入手，研发一种可降解的塑料薄膜。我们首先做的是在塑料中添加很多淀粉，虽然塑料不会分化，但淀粉会被微生物吃掉，那么塑料薄膜就会破碎。后来我们采用发酵法，生产出乳酸，再用化学法将其聚合为乳酸塑料，如此一来，塑料薄膜可以在阳光下被细菌分解，那么它一年之内就被降解了。我们觉得还不够，能不能研发出一种可以跟人体融合、被人体吸收的塑料？我们的这种想法就是一种想象力。后来我们与生物系合作，研制细胞内合成聚羟基丁酸酯（PHB）塑料，这种塑料可以应用于人造器官。我们的这项发明得了国家级大奖，已经投入生产。

我们知道动物都有自我愈合的能力，比如我的手被划破后，皮肤很快就会结痂，然后慢慢愈合。那么在太空中飞行的航天器，它们被小流星划伤后，能不能像动物一样具有自我修复功能？这个设想经过科研人员的努力最终实现了。我们将航天器的外壳用碳纤维缠绕，在碳纤维材料内加入一定体积的小胶囊，胶囊内装有强力树脂，胶囊外还有固化剂。那么当设备本体被划破时，小胶囊也会被划破，强力树脂就会溢出，并固化变硬，这样就起到了航天器自我修复的效果。所以看起来不可能完成的事情，假如有想象力，再经过不断努力，就有可能取得成功。

想象力是一种抽象思维的能力。我们从小学一年级开始学数学，其目的并不是为了算账，而是要培养自身抽象思维的能力。我们举一个实例，1971年加州大学伯克利分校蔡少棠教授推断，在电阻、电容、电感器之外，应该还有一种器件能够体现出电荷与磁通量之间的关系，但它只存在于数学模型中。这一超前想象沉寂了37年之久。时间到了2008年，美国惠普公司给蔡少棠打电话，说他推断的器件找到了。原来，惠普公司的斯坦利·威廉姆斯团队发现，把一块极薄的二氧化钛夹在两个电极中间，这块二氧化钛又被分成两个部分，一半是正常的二氧化钛，另一半进行了“掺杂”，少了几个氧原子。“掺杂”的那一半二氧化钛带正电，电流通过时电阻比较小。而且当电流从“掺杂”的一边通向正常的一边时，在电场的影响之下缺氧的“掺杂物”会逐渐往正常的一侧游移，使整块材料中“掺杂”的部分占比较高的比重，整体的电阻就会降低。当中断电流时，氧原子就会保持不动，这就体现了记忆的功能。反之，当电流从正常的一侧流向“掺杂”的一侧时，电场会把缺氧的“掺杂物”向回推，电阻就会跟着增加。因此，整个器件就相当于一个忆阻器。2010年惠普公司认为理论上可以用忆阻器完全代替现有的数字逻辑电路，而以前的冯·诺依曼理论认为，数字计算机的“0”和“1”的体系结构决定了它不可能像人类大脑一样工作，“存储”和“处理”不可能同时进行。惠普公司构建的二维交叉阵列忆阻器，模拟了人类大脑的一个层面，抛开了“0”和“1”的逻辑结构，代之以明暗不同的所有灰色状态，可以进行决策、判断、学习、脸部识别等计算，它的运行速度比数字式计算机要快几百万倍。

第二，联想力。

联想行为出自某种记忆、印象，进而引发了另一种观念或思想的产生，它与想象有着明显的不同。

我们都听说过哥德巴赫猜想，那么哥德巴赫猜想到底是怎么回事呢？哥德巴赫是一个德国数学家，1742年他写了一封信给另外一位数学家欧拉。信中说凡是大于5的奇数都可拆解为三个素数之和。比如说7可以拆成3+3+1，其中3和1都是素数，都是不能被任何数除尽的数；77可以拆成53+17+7；461可以拆成449+7+5。那么假如这个奇数是无限大的，是不是还可以拆成三个素数之和？欧拉很快给他回信说，您的这个问题太难了，我一时半会儿回答不了，可是根据您的题目，我联想到凡是大于4的偶数都可分解为两个素数之和，比如说6可以拆成1+5，8可以拆成3+5。可是到无穷大是不是还这样，我也不知道。这两个人的猜想就构成了哥德巴赫猜想。哥德巴赫猜想就是要证明这两个现象在数字无穷大的时候依然成立，可是到目前为止还没有答案。

在这个例子中，哥德巴赫是想象，而欧拉则是联想，是根据别人的想法继续延伸的联想。联想的作用非常大，比如雷达就是参考蝙蝠通过回声反射原理而研制的。另外在化工领域，我们分离一个物体，比如酒精，需要蒸馏、萃取，能耗就很大。可人体内很多分离过程就不需要高温，不耗能，为什么？是因为有膜。我们的肺泡能够让空气里的氧气渗进去，让二氧化碳渗出来。还有我们的肠胃、肾脏等都是通过膜来分离物质的。那我们能不能研制出一种膜用来分离物体呢？现在我们研制出的膜就可以使海水淡化，海水通过膜会变为淡水。所以膜分离技术是一种仿生学，运用的就是联想能力。