培养创新思维：实用逻辑推理技法

第五章　逻辑推理型创新技法

谁能够把成熟的庄稼捆起来，用它的种子明年播种，就是幸福的。——贝尔

创新同时又是一个自由思考与逻辑推理并存的过程。没有自由思考，创新之翼不可能飞翔蓝天;缺乏逻辑推理，创新之花难以结出果实。我们在学习应用自由思考型创新技法的同时，也应当学习逻辑推理型创新技法，如类比法、移植创新法、归纳创新法和演绎创新法。

第一节　类比创新原理

类比创新法是建立在类比推理基础上的一种创新技法。作为类比创新技法，除了比较之外，还要进行逻辑推理，从比较中找到对象之间的相似点或不同点，在同中求异和异中求同中实现创造。

18世纪中叶，奥地利首都维也纳有一位开业的医生，名叫奥恩布鲁格。有一次，他给一个病人看病，检查不出病人有什么严重疾病。可是，没多久病人却死了。解剖尸体，才发现胸腔化脓，积满浓水。奥恩布鲁格一心想找到检查这种病症的方法。一天，他看见经营酒业的父亲用手指关节敲叩盛酒的木桶，根据不同的声音估计桶中酒的藏量。奥恩布鲁格的思路豁然开朗，他想:人的胸膛不是很像酒桶吗?能不能也用叩敲的方法去诊断胸膛中是否积有脓水呢?经过多次临床实验，终于探索出胸部疾病与叩击声音变化的关系，写出《用叩诊人体胸部发现胸腔内部疾病的新方法》的医学论文，发明了“叩诊”这一医疗方法。

此外，施温发现动物细胞中的细胞核，牛顿发现万有引力，瓦特发现和改进蒸汽机，这些都和类比推理有着密切关系。所以发现行星运动定律的著名天文学家开普勒称类比推理是“自然奥秘的参与者”和自己的“最好的老师”。

一些陈旧的、不结合实际的东西，不管那些东西是洋框框，还是土框框，都要大力地把它们打破，大胆地创造新的方法、新的理论，来解决我们的问题。——李四光

在应用类比创新法时，人们常用直接类比、对称类比、拟人类比、象征类比、因果类比等类比方法进行思考。

一、直接类比

从自然界或已有的成果中寻找与创新对象相类似的东西作比较为直接类比。通过类比创造新的事物，例如用仿生原理设计的飞机和潜艇、以人体血液循环系统为启示开发的高效锅炉、从草割破手指而得到的启发发明的锯子等等。

英国医生李斯特首创的无菌手术也是通过直接类比获得的。由于过去科学技术落后，外科手术成功率极低，80%的手术者死于伤口感染。后来李斯特看到巴斯德发表的微生物引起有机物腐败的文章，他想伤口感染不也是一种有机物腐败现象吗?为了防止伤口感染手术器械必须严格消毒，经过反复试验，他终于发明了用石碳酸消毒的无菌手术法，拯救了成千上万的外科手术病人。

尼龙搭扣的发明者乔治，是一位很喜欢打猎的工程师，每次打猎归来裤腿和衣物上都黏满草籽，即使用刷子也很难刷干净，非得一个一个把它们摘下来不可。有一次，他把刚摘下来的草籽用放大镜深入细致地进行观察，竟使他大吃一惊，原来在这些小小的草籽上有一个有趣的奥秘。他看到那些草籽上有诸多小钩子。正是这些小钩子牢牢地钩住了他的衣裤。他想，难道不可以用许多带小钩子的布带来代替纽扣或拉链吗?经过多次试验和研究，他制造了一条布满尼龙小钩的带子和一条布满密密麻麻尼龙小环的带子。两条带相对一合，小钩恰好钩住小环，牢牢地固定在一起，必要时再把它们拉开。乔治依靠他深入的观察而发明的这一尼龙搭扣，获得了专利。

瑞士著名科学家Auguste Piccard利用空气和海洋的相似性，创造了世界上第一个自由行动的深潜器;武器设计师通过分析鱼鳃启闭的动作，设计成枪的自动机构;而农机师看了机枪连射发明了机枪式播种机;法国滑翔机专家奥托·利伦撤尔以《鸟类飞行——航空的基础》命名他的专著;美国飞机发明家莱特兄弟以其的“谁要飞行，谁就仿鸟”作为基础，发明了世界上第一架飞机。

二、对称类比

对称类比是指根据某一对象的属性之间存在对称关系，通过类比推知另一对象也具有相应的对称属性。自然界中许多事物存在着对称关系，如物理学上正电荷和负电荷两者除了极性相反之外其他都相同，好像人们在照镜子，内外一样。正电荷和负电荷是对称的，英国物理学家E．卢瑟福提出的“行星模型”原子结构假说是对称类比的一个杰作。在研究原子结构的过程中，卢瑟福发现原子由一个原子核和核外电子组成，原子核体积很小，却占有原子总量99%以上，这同太阳系情况十分相似。此外，原子核和电子间的电吸引力和太阳与行星间万有引力的数学公式十分相似，他由此得出结论，既然太阳系是由太阳和围绕它运行的一系列行星组成的，原子可能是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成。后来，这一假说被科学所证实。物理学家狄拉克从描述自由电子运动的方程中，得出正负对称的两个能量解。一个能量解对应着电子，那么另一个能量解对应着的是什么呢?人们都知道电荷正负的对称性，狄拉克从对称类比中，提出了存在正电子的对称解，结果也被实践证实了。

要开创新路子，最关键的是你会不会自己提出问题，能正确地提出问题就是迈开了创新的第一步。——李政道

三、拟人类比

拟人类比是指把人自身与创新对象进行类比，从中发现相似点，形成新构思。如根据人的手臂动作设计的机械手，这是部分拟人类比。模拟人的综合动作而研制的机器人能存储各种信息，能做各种动作，甚至有一定思维能力，这是整体的拟人类比。

早期西方社会学家把人类社会与生物有机体相类比，英国社会学家H．斯宾塞认为社会犹如生物有机体一样具有三个系统:营养(生产)系统负责必需产品的生产，循环(分配)系统负责社会各个部分在分工基础上的联系，神经(调节)系统保证各个部分服从社会整体。把这种复杂的人类社会简单地、机械地类比为生物各有机体虽然不足取，但它也反映了人类力图用类比思维认识自身。

拟人类比又称感情移入、角色扮演。在创造发明活动中，发明者把自己设想为创造对象的某个因素，并由此出发，设身处地作想象。例如，当我是这个因素时，在所要求的条件下会有什么感觉，或会采取什么行动。

拟人类比同样可用于科学发明，克库勒在蒙眬中想象苯分子结构时，由于感情移入，感到自己就是个苯分子，并像条蛇一样咬住了自己的尾巴，据此悟到苯分子是碳原子的环结构，而并非一般的碳原子链结构。

四、因果类比

因果类比是指根据某一或某类事物属性之间的因果关系，推知另一与其相似或相同事物的属性之间也存在类似的因果关系。例如，排放浴缸里的水时，水会形成逆时针方向的涡流，从排放口流出去。20世纪40年代，美国麻省理工学院的科学家谢皮罗，在洗澡时最先留意到了这个现象。他分析了各种原因后认为，这种现象和地球的自转有关。他发表论文推测，水形成的涡流在南半球应该是顺时针方向的，而在赤道上应该没有旋涡。谢皮罗的推测引起了各地科学家的兴趣，他们在地球上各地观察，发现谢皮罗的推测确实不错。以后这一现象被命名为谢皮罗现象。物体处于低纬度时，随地球转动具有的自西向东的线速度比较大，当物体由低纬度向高纬度运动时，仍然会保持低纬度的线速度，这个惯性就使物体向东偏。在北半球，浴缸里北边的水线速度比南边的大，就会形成旋涡，向东的惯性就会使水形成左螺旋，也就是逆时针。南半球恰好相反。飓风、龙卷风在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转，也是谢皮罗现象。同理，北半球由南向北流的河，总是东岸被水侵蚀得比较厉害。

一个具有天才的禀赋的人，绝不遵循常人的思维途径。——司汤达

五、象征类比

象征类比就是用具体的事物或符号来表示某种抽象的概念和思想感情，这种类比，可使抽象问题形象化、立体化，为创意问题的解决开辟途径。

大画家米开朗基罗受命罗马教皇以圣经故事绘制教堂壁画。他为了要用奇伟壮观的布局显示上帝创世时的景象而苦思冥想，废寝忘食，几近江郎才尽的地步，只好暂时放下工作，到深山旷野放松一下。一日清晨，暴风雨过后，云开雾散，旭日东升。他见到了两朵白云，状如勇士，从两边奔向初升的太阳，顿时大悟，立即跑回去，把所见景观作为创世纪之布局，绘成杰作。

凯库勒用“环形”表示苯分子结构;刻卜勒用“T2= D3”表示行星运动第三定律(T为行星公转周期，D为行星到太阳的距离);麦克斯韦用数学公式表示法拉第的电磁变化理论;马克思把“暴力”比作“孕育着新社会的旧社会的产婆”;毕加索用“鸽子”象征和平。所有这些都是用形象和符号间接地反映事物的本质。

人们建造纪念碑、纪念馆一类建筑，需要有“宏伟、庄严”之感，于是就在其高度、范围、色彩、造型等创意设计上动脑筋，以实现这种象征意义。又如，设计咖啡馆需要幽雅的格调，茶馆要有民族风格，音乐厅必须有艺术性，于是就通过具体造型、色彩、装饰等来表达这种象征的意义。

可见象征类比不仅在发明创新，而且在绘画、雕塑、电影、建筑等领域的创新上很有启发作用。

六、幻想类比(www.chuimin.cn)

幻想类比亦称空想类比或狂想类比，它是变已知为未知的主要机制，但无明确定义。

戈顿认为，为了摆脱自我和超自我的束缚，发掘潜意识的本我的优势，最好的办法是“有意识地自我欺骗”，而幻想类比就能发挥“有意识地自我欺骗”作用。简言之，就是利用幻想来启迪思路，古代神话、童话、故事中的许多幻想，在技术逐步发展之后很多已成为现实。

西方社会有个“愚人节”，在这一天里，人们可以信口开河，任意取乐。某年，有人开心地说把牛体内的基因移植到番茄上，结果咬一口通红的番茄，竟有香喷喷的牛肉味。猎奇的记者把这一“戏言”作为取悦人们的新闻报道出来。说者无意，听者有心。谁也没想到一些科学家却认为，这在理论上说得通，而且认真地进行了研究。加拿大生物学家丹·莱弗伯夫博士经过两年努力，成功地把哺乳动物体内的基因移植到植物上，跨越了动植物之间基因移植的鸿沟。

如果学习只在模仿，那么我们就不会有科学，也不会有技术。——高尔基

七、综合类比

事物属性之间的关系虽然很复杂，但可以综合它们相似的特征进行类比。例如，设计一架飞机，先做一个模型放在风洞中进行模拟飞行试验，就是综合了飞机飞行中的许多特征进行类比。同样，各领域的模拟试验，如船舶模型试验、大型机械设备的模拟试验等，都是综合类比。现在盛行的各种考试前的模拟考试也是这样，先出一张试卷，其中综合了将来正式考试中可能会出现的题型、覆盖面、题量和难度，以及考生可能出现的竞技心态，使考生对正式考试的各种情景有所了解，并能对自己准备的程度作出评价，然后有针对性地做好进一步应考的准备。

综上所述可知，在上述几种类比中，直接类比是基础，它是生活中常见的类比，在这一基础上，向仿生、拟人、象征化方向发展，就是仿生类比、拟人类比、象征类比;向对称、因果、综合方向发展，即是对称类比、因果类比、综合类比;最后，向理想、幻想、完善方向发展，就是幻想类比。这几种类比各有特点和侧重，在创意、创造活动中常常相互依存、补充、渗透和转化。

第二节　移植创新法

所谓移植法是将某个领域的原理、技术、方法，引用或渗透到其他领域，用以改造或创造新的事物。移植法也称渗透法。

从思维角度看，移植法可说是一种侧向思维方法。它通过相似联想、相似类比，力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事物或现象之间，发现它们的联系。

澳籍英国剑桥大学教授贝弗里奇说:“移植是科学发展的一种主要方法。大多数的发现都可应用于所在领域以外的领域，而应用于新领域时，往往有助于促成进一步的发现。重大的科学成果有时来自移植。”实际上，许多创造活动都可借助于移植。

在科学技术发明史上，移植创新法造就了大批“外行”发明家:液压变矩器和液压联轴节是船舶电气工程师发明的;汽油防爆添加剂四乙基铅是机械工程师发明的;现代复印技术由一位专利法律师发明;发明圆珠笔的是画家和化学家;莫尔顿式自行车发明者是航空发动机工程师，而最早的自行车是医生发明的。

从技术的角度来看，常见的移植方式主要有原理移植、方法移植、回采移植、功能移植等方式。

一、原理移植

无论是理论还是技术，尽管领域不同，但常可发现一些共同的基本原理。因此，可根据不同的要求和目的作移植创新。如红外辐射是一种很普通的物理过程，凡高于绝对温度零度的物体，都有红外辐射，只是温度低时辐射量极微罢了。可这一原移植到其他领域，可产生新奇的成果:有红外线探测、遥感、诊断、治疗、夜视、测距等，在军事领域则有红外线自动导引的“响尾蛇”导弹，装有红外瞄准器的枪械、火炮和坦克，红外扫描及红外伪装等等。

要创新需要一定的灵感，这灵感不是天生的，而是来自长期的积累与全身心的投入。没有积累就不会有创新。——王业宁

二、方法移植

17世纪的笛卡尔是科学方法移植的先驱。他以高度的想象力，借助曲线上“点的运动”的想象，把代数方法移植于几何领域，使代数、几何融为一体而创立解析几何;美国阿波罗Ⅱ号所使用的“月球轨道指令舱”与“登月舱”分离方法，实际上就移植于巨轮不能泊岸时用驳船靠岸的办法;现代管理方法中的行为学派是将心理学原理移植到企业管理方法中而形成的;照相技术被移植到印刷排字中便形成了先进的照相排版技术。另外在科学研究中常用的一些方法如观察法、归纳法、直觉法等都可以移植到技术创新中去。

三、回采移植

历史表明，许多被弃置不用的“陈旧”事物，只要用现代技术之神赐予的新东西(主要为材料、技术、信息控制技术)加以改造，往往会导致新的创造。

如帆船是古代船舶的标志，但又出现在20世纪80年代。至今，东西方竟有20多个海洋国家成立了“风帆研究所”。现代风帆是以计算机设计，具有最佳采风性能和推进性能。其制作材料已从尼龙发展到铝合金，帆的控制也是自动化的。所以现代帆船并非“扁舟孤帆”，而是万吨巨轮，有些帆船速度可与快艇媲美，加上节能、安全、无噪音、无污染等独特优点而深受器重。

又如，弩是古代技术的精华，它在17世纪就趋于没落，今天却又重现光辉:弓箭——箭镞是锌铬合金制成，弩装备——具有可变焦距瞄准镜。箭镞在5 0米内能洞穿一叠电话簿厚的汽车外壳;在300米内能像步枪一样准确地射杀目标，但却保留其祖先悄然无声的优点。

四、功能移植

功能移植是指把诸如激光技术、超声波技术、超导技术、光纤技术、生物工程技术以及其他信息、控制、材料、动力等一系列通用技术所具有的技术功能，以某种形式应用于其他领域。

如采用液压技术便可较好地解决远距离传动的问题，且简化机构并操作方便;电子计算机的应用则使机械加工程序化、自动化;若将遗传工程移植至机械工程则将形成更大的变革——出现生物机构;在自然界，河川中夹杂的有机物流入海洋并不会使其受污染，原来海洋中生长着能消化有机物的净化细菌，有机物经它消化后变成水和一氧化碳。环保专家将此功能移植于废水处理——引进净化细菌让它大量繁殖，以达到去污变清的目的，这就是目前污水处理的活性污泥处理法。

凡能独立工作的人，一定能对自己的工作开辟一条新的路线。——吴有训

第三节　演绎发明法

建立在演绎推理基础上的发明创新技法称为演绎发明法。演绎推理以客观事实为前提，而它也是一种合乎逻辑的必然性推理，因此结果就比较可靠。演绎发明法在创造发明领域具有极为重要的作用，体现在它是构造科学理论体系最基本的方法之一，是检验科学技术理论的最有效的理论之一，是探索发明创新规律最常用的途径之一。

一般来说先有科学理论的发现，然后才有以科学原理为基础逐渐发展起来的各种技术及其应用。当一种新的科学原理发现后，就会产生连锁反应，衍生出许多新产品、新技术和新课题，并且还可以进一步演绎出更多更好的创新发明。

如19世纪中叶法国化学家贝尔泰洛创建有机合成原理后，从该原理出发演绎出基本有机合成化工和高分子合成化工两大体系，并从这两大体系中又进一步演绎出许多具体的有机合成化工产品。

致富的秘诀，在于“大胆创新、眼光独到”八个大字。——陈玉书