科学发现中的创造性思维：一个浅谈哲学

2023-12-04 理论教育版权反馈

【摘要】：◇科学发现中的创造性思维在科学认识和创造中，科学家从事归纳、演绎、分析、综合等逻辑思维的同时，贯穿着非逻辑的思维，即创造性思维，如灵感、直觉、想象等。凯库勒在睡梦中获得灵感从而导致科学发现，成为科学史上广为流传的佳话。从这些思想实验中，我们可以看出爱因斯坦具有高超的创造性思维能力，而这种能力成为他做出许多重大科学发现的关键性因素。科学的创新必须通过创造性思维来实现。

◇科学发现中的创造性思维

在科学认识和创造中，科学家从事归纳、演绎、分析、综合等逻辑思维的同时，贯穿着非逻辑的思维，即创造性思维，如灵感、直觉、想象等。这些创造性思维为科学家采撷重大科学成果铺平了道路。

古希腊哲人和数学大师毕达哥拉斯，有一次走过一家打铁场时，为非常有节奏的打铁声所吸引，于是走上前去，竟意外发现铁锤的大小、重量及敲击的轻重程度，都与打铁发出的谐音有一种确定的比例关系。由此，毕达哥拉斯认识到，音乐的和谐与数学的比率可能是相关的。

一个著名的故事说，牛顿在沃尔斯索普的果园中碰巧看见一个苹果从树上掉下来，一瞬间一个念头闪过他的脑际：为什么苹果往下落，而不是往天上去呢？既然苹果往下落，那么为什么月亮不掉下来呢？由此，牛顿得出了“重力”的概念，进而发现万有引力定律。

德国化学家凯库勒在公共马车上打瞌睡时勾勒出了碳链结构式。更令人惊讶的是，在 1865年的一天晚上，他在根特的书房里写教科书，不知不觉在火炉边打起瞌睡，迷迷糊糊地睡着了。梦里他看见碳原子像炉中柴火一样闪着火星，在眼前飞舞，又突然连结起来，犹如蛇一样弯曲盘绕，咬住了自己的“尾巴”，旋转扭动。凯库勒从梦中惊醒，花了整夜的工夫整理，于是苯分子的六角环状结构诞生了。凯库勒在睡梦中获得灵感从而导致科学发现，成为科学史上广为流传的佳话。

俄国化学家门捷列夫在1869年2月17日建立了第一张元素周期表。他发现元素周期律的决定性观念是在很短的时间内完成的。这一天，门捷列夫准备动身去彼得堡。当他提着箱子要上火车时，一个天才的念头在他的脑海里突然出现：元素按原子量由小到大排列，呈周期性变化。在此之前，门捷列夫从各方面研究过元素及其化合物的相互关系，总是不得要领。这可真是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”。

法国数学家彭加勒在科学创造中也得益于灵感和直觉的闪现。据他自己回忆，一天晚上，他违反常例，偶然喝了咖啡，不能入睡，各种思想一起涌入脑海，互相冲突排挤。其中有两个想法互相联系起来。到第二天清晨，他终于弄清有一种富克斯函数存在，而且可以由超几何级数推出。后来他参加了一次地质考察旅行。一路旅行使他把数学方面的事情忘得一干二净。他到达哥当士以后，与别人一起坐公共汽车，就在脚刚踏上汽车踏板的一刹那，一个新的思想倏地涌入他的大脑：富克斯函数的定义转换式与非欧几何方面的某种转换式是相同的。

19世纪的奥地利音乐天才舒伯特，有一天与几个朋友一起散步于维也纳的郊外。在返回的路上，他们走进一家小酒店，谈话间偶尔发现桌上放着一本莎士比亚的诗集。舒伯特随手拿过来读了起来。忽然，他大声嚷道：“旋律出来了！可是没有纸怎么办？”他的朋友立刻拿过桌上的菜单翻过面来递给他。瞬间，音乐的灵感喷涌而出，不到15分钟，他便谱写完《听哪，听哪，云雀》这首著名诗篇的全部乐曲。

1896年，法国物理学家柏克莱尔发现了不同于X射线的一种新射线——铀射线，它不需要外界刺激而自发产生。这种现象激发了居里夫人强烈的好奇心，经过一系列实验，她发现铀的放射性与铀化合物的化学组成同光照、温度都没有关系。于是，居里夫人作出天才的猜测和判断：一是放射性不是化合物分子的性质，而是原子的特性；二是这种射线不一定只有铀才具备，也许别的元素也具有。确实如此，她不久发现了另一种放射性元素——钍。

1898年7月，在对铀沥青矿的继续研究中，她又发现了一种放射性元素，并命名为“钋”，以纪念自己的祖国波兰。同年12月，她又发现一种放射强度比以前发现的所有放射性元素大得多的放射性现象。这时，居里夫人直觉地判断：这又是一种新的放射性元素。居里夫人在给她姐姐布罗妮雅的信中说：“我不能解释那种放射作用，是一种不知道的化学元素产生的……这种元素一定存在，只要去找出来就行了！……我深信实验没有错。”这展示了她对自己直觉力的信任。这位被爱因斯坦称为具有“大胆直觉”的人，经过研究，确定了这种元素的存在，并命名为“镭”。(www.chuimin.cn)

爱因斯坦在建构相对论的过程中，做过多种具有创造性思维的“思想实验”。比如，他进行了“跟踪光速”的思想实验。他说：“倘使一个人以光速跟着光波跑，那么他就处在一个不随时间而改变的波场之中。但看来不会有这种事情！这是同狭义相对论有关的第一个朴素的思想实验。狭义相对论这一发现决不是逻辑思维的成就，尽管最终的结果同逻辑形式有关。”

据爱因斯坦自己说，他在建立广义相对论的过程中做了如下思想实验：有一天，他坐在伯恩专利局的一把椅子上，忽发奇想：如果一个人自由下落，就不会感觉到自己的重量。这个简单的思想实验对他有深刻的影响，把他引向引力理论。爱因斯坦继续思考：一个下落的人被加速，那么他的感觉和判断就都发生在加速的参考系中。他决定把相对论扩展到有加速度的参考系，认为这样做就有可能同时解决引力问题。一个正在下落的人感觉不到自己的重量，因为在他的加速度参考系中有一个新的引力场，它抵消了地球的引力场……

从这些思想实验中，我们可以看出爱因斯坦具有高超的创造性思维能力，而这种能力成为他做出许多重大科学发现的关键性因素。

创造性思维虽然往往突然发生，但它并非无源之水，无本之木。创造性思维，如灵感、直觉、想象等是与逻辑思维、数学推导结合在一起发挥作用的，同时又与做出科学发现的科学家本人具有丰富的知识和对研究问题的深入思考密切相关。毕达哥拉斯若没有对数学的研究和崇拜，发现音乐的和谐与数学的比率的相关性几乎是不可能的；凯库勒、门捷列夫若没有丰富的化学知识作为基础，及对各自问题的长期探究和思考，他们也难以有灵感闪现。

彭加勒指出：“直觉的命题是从多少经过提炼的经验的概念中引出来的。”爱因斯坦也认为，灵感、直觉、想象等必须以对经验的共鸣的理解为基础。

科学的创新必须通过创造性思维来实现。逻辑思维只能按部就班，循规蹈矩，局限于原来的知识构架。而创造性思维就是冲破樊篱，斩断羁绊，开拓新径。在逻辑思维与创造性思维之间就存在着这种张力，正是这种张力驱使科学不断地进步。

从生理学和心理学的研究结果来看，人体的大脑分左右两个半球，中间连结着约2万条神经通路的胼肌体。通常，两半球分工不同，但又互相配合。左半球主要具有言语的、分析的、抽象的、算术的功能等；右半球主要有非言语的、综合的、直观具体的、识别几何图形的功能等。前者是收敛性的、因果的思维，后者是发散性的、非因果的思维。因此，灵感、直觉、想象大致是右半球的功能，当然也需要左半球的配合。

通常，某科学家在冥思苦想时，往往左半球的神经元处于极度紧张状态，兴奋之后便是疲惫，同时右半球的神经元则处于人为抑制状态。但这一阶段并非毫无意义，它将该论题研究之焦点作为一个显明的记忆因子存入大脑，进入潜意识阶段。当该科学家处于自然、轻松、自由状态时，右半球的神经元的发散性非因果思维就恰遇良机，一旦受到某事物的刺激，就像电火花迸发并接通电路一样，右半球神经元相互联结、发生作用。结果则是灵感突发，直觉闪现，浮想联翩，使百思不得其解的问题瞬间明晰化，找到解决问题的突破口，思想如决堤之水，一泻千里而不可收。

最后还要强调的是，创造性思维需要人们付出艰苦的脑力劳动。一项创造性思维成果的取得，往往要经过长期的探索、刻苦的钻研、甚至多次的挫折之后才能取得，而创造性思维能力也要经过长期的知识积累、素质磨砺才能具备。至于创造性思维的过程，则离不开繁多的推理、想象、联想、直觉等思维活动。

科学发现中的创造性思维：一个浅谈哲学

相关推荐