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朱清时:如何培养自己的创新能力

更新时间:2004-03-27 19:44:45
作者: 朱清时  

  最好的例子就是居里夫人,她当初做研究生的时候,她所在的实验里有个教授叫贝克勒尔,专门研究天然矿物的放射性,他把全世界各地收集的矿物,用感光纸包起来,放在绝对黑暗的铁柜子里,放一个礼拜把它拿出来,在暗室里头冲洗,看看这些天然矿物的放射性有多强。他做了上千个样品之后,有一天做了一个样品——沥青铀矿,做出来后发现它把整个感光纸都弄黑了,他大吃一惊,很多人都看到这个现象了,都觉得好奇,但只有居里夫人的好奇心最强,她看到之后就觉得不把这个道理搞清楚,不把这个放射源找到,她就吃不好睡不好。于是就选择了这个问题做她的论文题目,经过了四年的艰苦奋斗,她终于发现了这个放射性元素,这就是好奇心趋动她开创了一个新纪元。

  

  爱因斯坦也是这样,他的回忆录里写道,当他还是一个四、五岁的小孩的时候,父亲给他看一个罗盘,他就经历过一种惊奇,这个罗盘能够以如此确定的方式活动,这个经验给他留下了持久而深刻的印象。他就一直想搞清楚它的原因,而且他还觉得这个世界有一些我们所不知道的规律在支配着,他就想把它搞清楚。

  

  要培养自己的好奇心和兴趣,最好的方法就是多了解和观察自然现象,亲手做实验。我们学校的责任就是给大家提供这样一个平台。前五年学校在211工程和985工程中,建了公共服务体系,让大家都有机会去使用它。我们学校有各种专业希望大家都去看,特别希望大家去听你非专业的东西。看得多听得多之后你就容易找到你的兴趣所在,你的好奇心就会产生出来。经常有年轻人问我一个问题:应该怎么选专业。我回答这些问题都很无奈,因为我没有办法。我告诉他们:这问题你不应该问我,你要选的专业必须是备两个条件,第一个就是你对它有兴趣、有好奇心,第二个是你有才能做好它。第一方面,如果你的专业是你有好奇心、有兴趣的,你做这个专业的工作就是享受而不是受苦,你会觉得别人花钱请你去享受这个东西。有一次我坐出租车,和司机聊起来,他说他很喜欢开车,原来是有固定工作的,他辞职了开出租车。为什么呢?他说我很喜欢开车,总想开车。现在我开出租车,别人花钱让我开,我何乐而不为呢?所以他自己正式工作不干了当出租车司机。他感觉很幸福,不管他开车我们其他人怎么看,他自己enjoy它,他觉得我是在享受。这个简单例子说明,你的专业,你要从事的事业,一定要是你有兴趣的。以前我们常说“勤奋刻苦”这个词,现在我再也不主张要求学生“刻苦”了。因为这个词会产生一种误导,只有让学生去学他不热爱的没有兴趣的东西,这个时候他才觉得是苦。从前的“头悬梁、锥刺股”,是因为过去考八股文才能当官,八股文是最让人没有兴趣的东西,但是为了要当官他只好头悬梁锥刺股地去学这个东西,所以才要刻苦。现在不一样了,我们要创造新东西,一定要学做你有兴趣的事情。希望大家在科大期间都能够找到自己的兴趣所在,把自己的好奇心都能恢复过来,这样的人才真正有可能成为有创新能力的人。

  

  另一方面,培养学生的好奇心和兴趣也是我们学校的责任,我们的教学一定要好,教学好有助于唤醒学生的好奇心,会培养他们对科学技术的兴趣。这里有一个好例子, 就是现在我们都在学的量子论的创始人普朗克,他在自传中写到自己对物理学的好奇心是怎么开始的。那是他上中学的时候,他的中学老师,讲了一堂关于功和能的课。这个老师没有照本宣科,没有光在黑板上写等式,而是讲,同学们你们想一下,现在有个工人力气很大,因为他的胳膊很粗,他正在举起一个很重的石头,奋力把这个石头顶起放在房顶上了。这个工人做的功有没有消失呢?没有消失。你怎么知道没有消失呢?放在房顶上那个石头已经不动了,已经静止了呀!他说如果若干年之后有一天,房子朽了塌了,石头落下来恰好有个人从这里走过,砸在他头上,这个人就知道功变成能量(势能)并没有消失了。这个例子使普朗克非常感兴趣,他意识到在我们周围这么多大家司空见惯了的事情之中,还有这么简单的道理在支配它。他从此之后十分关注物理学,最后就选择了物理学做他终身的事业,所以才成了量子力学创始人。

  

  好的老师能够把一堂课讲得很生动,能够诱发学生的好奇心和兴趣。这样的老师是最好的了,现在我们的教学改革,最需要最缺的就是这种老师,我们正在为之奋斗,希望我们有这样好的一支老师队伍。

  

  5、直觉和洞察力是创新能力的关键因素

  

  什么是直觉和洞察力?简单说就是当一个人面对复杂事情时,不经过分析推理就能够迅速地抓住问题的关键、并且找到解决办法这种能力。我们经常都在说某某人很能干,就是他遇到复杂事情时,他总是很有办法,而且还一找就准,这个人往往说不出道理。实际上是每个人都存在直觉,只不过大多数人没有意识到它,而且应该说我们过去几十年忽略了它,没有认真去研究它更没有去强调它。

  

  2002年12月号的《科学美国人》上有一篇科普文章专门讲这个直觉,它讲每个人实际上都有两种能力同时存在。一种是理性就是逻辑推理能力,逻辑就是讲道理,一步一步推;另一种就是直觉。直觉是不讲道理,却在面对复杂问题的时候能迅速地找到办法去解决它。两种能力对一个人都必不可少。那期《科学美国人》的文章上讲了一个科幻故事,名叫《柯克船长的原则》,它说由于人是一种物质,物质可以转化为波,在未来的某一天把人变成波发射到某处后,再重新组装成物质的人,有一次组装时发生一点微小的偏差,结果把一个人的理性和直觉分开了,他变成了两个人,有理性这个人遇事非常清醒,老是在推理,但是永远做不出下不了决心,因为他总是觉得面对的事情太复杂了,不象几何学证明定理那么简单,只有一个明确的答案。你在世界上、社会上看到的往往都是复杂事物,复杂事物往往都有些复杂因素,所以复杂因素在推理时总推不完,总下不了最后决心。这个只有理性的人抱怨说他无法活下去了,因为他对任何事情都得不到结论,他需要我的另一半,就是直觉。而那个只有直觉没有理性的人,遇事非常专断,从来不考虑,完全凭感情用事。两者要结合起来,才是一个素质好的人。

  

  我现在为什么要强调直觉呢,因为我从上中学到现在认识好多学生,认识好多人,我现在才明白,为什么有好多人念书的时候能力很强,成绩很好,但毕业以后工作老是打不开局面。从事科研,他总是模仿文献上的做法,或者总是把老师教他那一套不断地做下去。我在研究所的时候有许多同事,非常勤奋,不停地学习新东西,不停地参加各种学习班,参加任何会议都很认真得做笔记,不停地看文献,但是他就拿不出一个方案来,打不开自己的研究方向这种人很多,这种人就是缺乏直觉,就是刚才说的《柯克船长中的原则》中的第一类,老是在推理老是在分析,就是无法下决心。在我的中学同学和大学同学中,有一类人,他们上学时学习成绩并不是太好,分析推理一般,但是他们遇事很果断而且往往他果断下决心做出的决定都是对的,你不能不佩服,这种人就是有很强的正确的直觉。

  

  我现在来讲两个对直觉的经典说法。一个是日本物理学家汤川秀树,他是日本第一个得诺贝尔物理奖的。他从小就受中国文化教育,日本的老一辈人都是学中国经典老子、孔子,庄子出来的。汤川秀树他是从中国文化熏陶出来的,但他后来在西方学习,用西方的分析思维方法推理。他比较了两种思维方法,他写了篇文章叫《创造力和直觉》。他认为中国式的思维方法源于老子、庄子和孟子,强调通过直觉认知真理。西方的思维方法,从希腊苏格拉底、帕拉图开始,后来被牛顿和爱因斯坦发展到高峰,强调分析推理思维方法。他说这两种方法其实都有优点,应该互补。汤川秀讲,很可惜现在世界上大家都非常重视西方的分析推理思维方法,忽略了中国先哲的直觉式的方法。

  

  汤川秀树举了个例子写在他的这本书里,题目叫《知鱼乐》,这是《庄子》中间的一篇,讲的知鱼乐的故事。原文是文言文我就不念了,翻译成现代文来说:有一天庄子和惠子在濠水桥上聊天,庄子就对惠子说,水里那条白鱼很从容地游来游去,这个时候的鱼儿是很快乐的。惠子反驳庄子说,你不是鱼,你怎么知道鱼儿现在很快乐呢?惠子代表了西方希腊式的思维方法,是实证式的。庄子代表中国式的直觉思维方法。庄子回答,问惠子说:你不是我,你怎么知道我不知道鱼儿的快乐了呢?惠子又反驳说:正因为我不是你,所以我不知道你,你也不是鱼,你也不知道鱼儿的快乐,这两者都可以肯定的。庄子又反驳说:你刚才说你怎么知道鱼儿的快乐这句话,这句话就隐含着,你已经知道我知道鱼儿的快乐了而问我,我是一上了这个桥我就知道了鱼儿很快乐。那么他们两个的辩论,实际上谁都说服不了谁,是两种截然不同的思维方式和认知方式。庄子用中国式的直觉思维,他靠直觉知道鱼儿很快乐,游来游去的;惠子是西方分析逻辑式的,实证的。你没有证据,你不是它,那么你不可能知道它。汤川秀树认为科学家的思维应该建立在两个极端之间,第一极端就是不相信任何未加证实的事物,这就是惠子,另一种是庄子的方法,不怀疑任何未加证实证明其不真实的事物,这是两个截然不同的,坚持这两个极端中的任何一个都不可能产生自然科学。但是不幸的是,现在的科教界接近惠子这种极端的人太多,而拒不承认鱼儿的快乐这种思维方式的人太多,因为世界上确实有很多永远无法被证实的事物,这就是汤川秀树的观点,他更倾向于庄子的思维方式,珍惜直觉,认为直觉可以认知事物。

  

  科学史上直觉导致重大科学发现的例子非常之多。爱因斯坦自己就这么说,爱因斯坦他就强调了直觉在科学研究中的极端重要性,科学研究是分两种过程,一种是突变,一种是渐进,突变的时候,没有逻辑推理可言,靠的就是庄子知鱼乐这种直觉思维方式,一下子抓往问题的关键;而渐变的时候才是分析推理的方式,比如像阿基米德等很多例子,由于时间关系,我在这里就不多讲了。

  

  现在我想要说的是,直觉方法有两面性,一种是导致正确的结论,正确的直觉;但有的直觉会导致错误的结论,就是直觉不一定能保证产生正确的结论。这和分析推理一样,分析推理是很严格的,结论只有一个,但是大前提正确,推理出的东西就正确,当然大前提错了推理出来东西就错了。直觉是产生大前提的这种认知。

  

  导致错误的直觉,最好的例子还是爱因斯坦本人。爱因斯坦的直觉导致了两件事,第一件事是在19世纪末迈克尔逊——莫雷实验,想验证以太的存在,结果得出了负结果,然后爱因斯坦跟其他人不一样,他看到这个结果之后,他的直觉使他马上想起了应该干脆抛弃以太的概念,以太的概念不应该成立,于是他走了正确的方向。爱因斯坦后来又靠直觉产生了一个错误,什么呢?就是波粒二相性。那个时候,爱因斯坦觉得不可能接受一个物体既是波又是粒子,所以他终身拒绝接受波粒二相性。所以直觉有两面性,有可能是正确的,有可能是错误的。所以仅仅依靠直觉是不够的。直觉需要与分析推理和实践验证结合起来才能保证得出正确的结论。

  

  下面我简单讲讲我们如何培养正确的直觉能力,这是一个创新人才最重要的素质之一。杨振宁先生曾经为这件事讲过很多。培养直觉能力的方法不是写一本书,也不是靠做报告给你讲怎么去做就行的,而是要营造一个环境,在这个环境中间让学生自己感悟出什么是直觉,诱发出你的直觉。杨振宁说他一生最重要的时期是在芝加格大学读泰勒的研究生。泰勒是二十世纪最重要的物理学家之一,美国氢弹之父,这个人才气横溢、非常聪明,但是他讲课从来不备课,因为太忙了。他在泰勒手下工作时,每天早上遇到泰勒,泰勒与他握握手,马上问你过得好吗,然后就开始跟他讲他头天他靠直觉产生的新想法,讲着讲着泰勒发现问题了,就放弃了,又去想第二个问题了。泰勒这样讲的想法十个有九个是实现不了的或错的,但是只要一个是对的就可能产生创新的结果。泰勒讲量子力学课是怎么讲呢?他从来不备课,一到课堂上就想上次讲到哪就开始讲下去,自己顺着思路往下讲,往往讲着讲着就发现误入歧途了。这时候杨振宁最感兴趣,因为泰勒这种大师误入歧途之后,可以观察他怎么解决问题。这时候他发现泰勒的脑袋就像天线一样张开了,到处找路子,很快找到一条路子,然后走出困境。于是他就感受了泰勒这种大师怎么应用直觉解决问题。所以训练和培养直觉的最好方式是和真正一流的人才接触。

  

  我们经常组织一些诺贝尔奖得主包括杨振宁先生到学校做报告,有时候付很大的代价,但是往往一个好的报告可能使一些学生的终身得到改变,一个好的报告最好的影响就是让一些学生的直觉被诱发出来。(点击此处阅读下一页)


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