论科学创造与非逻辑思维的关系

　　论科学创造与非逻辑思维的关系

　　作者:李振烈, 季令

　　在讨论科学创造(包括科学研究、科技发明及科技写作等,以下同)与非逻辑思维关系的问题之前,我们有必要先解释一下什么是逻辑思维和非逻辑思维?或者说,逻辑思维和非逻辑思维这两种思维形式都包含些什么内容。

　　一般认为,逻辑思维形式是指符合于形式逻辑要求的思维,其基本方面不外乎是概念、判断、推理等思维形式,比较与分类、分析与综合、抽象与概括、归纳与演绎等逻辑方法,以及符合于形式逻辑基本规律要求的确定性、无矛盾性、首尾一贯性和论证的根据性等。总而言之,就是按照逻辑规律建立概念和命题之间推理关系的形式化思维。我们知道,无论科学发现或技术发明,最终都表现为对问题的解决,没有逻辑思维的作用,是不可想象的。正如爱因斯坦所说,“作为一个科学家,他必须是一位严谨的逻辑推理者。科学的目的是要得到关于自然的逻辑上前后一致的摹写。逻辑之于他,有如比例和透视规律之于画家一样”。此话说得颇为深刻。例如,牛顿发现万有引力定律的整个过程,就是符合形式逻辑思维程式和基本规律要求的。牛顿从问题的提出(那是从伽利略对行星运动规律的研究就提出的有关运动原因的问题),到他对各种经验事实(苹果或石头落地等一系列有关物体运动的个别观察事实)进行分析、综合、抽象、概括而得出“重力”、“惯性”、“质量”、“作用与反作用”等基本概念,并采取既有归纳推理(根据观察事实,运用基本概念,归纳出运动三大定理的一般原理),又有演绎推理(以一般原理为大前提,推论出有关天上和地上整个物体运动的一系列合理性解释),还有严格的数学推导的步步深入的论证,直到问题的圆满解决(万有引力定律的确立)。这整个过程,正是逻辑思维推理的过程。当然,在这个严谨的逻辑思考过程中,牛顿还巧妙地运用了介于逻辑思维形式之间的类比方法,使得诸如联想、想象、猜测、灵感等非逻辑的思考也发挥了相当重要的作用。

　　非逻辑思维一般指直觉、灵感、想象等。心理学家研究认为,非逻辑思维在创造的关键阶段起着决定性的作用。所以,人们(特别是从事科学学研究的学者)对非逻辑思维的研究愈来愈重视。本文主要是论述科学创造与这些非逻辑思维的关系问题或非逻辑思维对科学创造活动所起的作用问题。

　　1 直觉与创造

　　什么是直觉(或直觉能力)?直觉并非人们平常所说的“直接的感觉”或“亲眼的目睹”这种简单的感知。这里我们所指的直觉有着更为深刻、更为丰富的内涵。关于直觉,爱因斯坦有过精辟的见解,他认为直觉是“对经验的共鸣的理解”。据此,有些学者认为,把“直觉”与“经验”联系起来,以及与由经验所引起并同经验达到共鸣程度的“理解”联系起来考虑,直觉的内涵就更为深刻、丰富。其主要有以下三点:(1)直觉是对问题的内在规律(即客观事物的本质联系)的深刻理解;(2)这种理解来自经验的积累; (3)它是经验积累到一定程度突然达到理性与感性产生共鸣时而表现为豁然贯通的一种顿悟式的理解。

　　还有一些学者对直觉的定义较为简单,如有的认为,直觉就是“思维的洞察力”。有的则认为,直觉就是从众多的方案中作出选择的能力。也有的认为,直觉就是“创造行为”。直觉是科学家在观察和实验所取得的经验基础上,提出代表创造成果的概念和假设,经过实践检验确定以后,就成为科学理论的出发点。

　　根据心理学的研究成果,目前尚难以给“直觉(或直觉能力)”下一个明确的定义。不过,笔者认为,不管上面的哪一种定义,其内涵都有相通之处,即都认为直觉与“经验”、“理解”、“结论”等有关,或者说,直觉内含着“经验”、“理解”、“结论”等内容组分。

　　直觉在科学创造中的作用是巨大的。对于创造来说,直觉就往往成为关键。许多科学家和心理学家把科学创造思想归纳成这一个模式:经验———直觉———概念或假设———逻辑推理———理论。可见,直觉的作用是至关重要的。直觉并非一种神秘莫测的东西,高度的直觉能力来源于个人的学识和经验。归根结底,它是以实践为基础的,“实践出真知”,没有实践基础(经验积累)的“直觉”只能形同于软弱无力的“幻觉”。

　　直觉在科学创造中的作用主要表现在以下几方面:

　　1在科学创造中,科学家依靠直觉来进行选择———选择发明目标、科研方向或选择决策方案。对于这一点,我们可通过一些例子加以说明。例如,自德国的物理学家普朗克作出“能量子假说”以后,物理学就出现了严峻的选择问题:究竟是通过修改和调和来维护经典物理理论呢,还是进行革命,另创新路———新的量子物理学(创立新的量子物理学当然是一项重大的科学创造)。在大量实验事实提供的各种可能性中作出选择(按直觉的其中一种定义,此外要运用直觉的能力———“选择”了),单凭逻辑思维,即按逻辑规律进行推理是没法完成的,重要的是依靠直觉。爱因斯坦面对上述物理学的选择,从自己非凡的直觉能力选择了一条革命的道路,结果用“光量子假说”对量子论作出发重大贡献,完成了一次重大的科学创造。对此,奥地利科学家泡利认为,爱因斯坦的成功,凭借了他那非凡的直觉能力。相反,普朗克虽然首先作出了“能量子假说”这个革命性的发现,可是当面临物理学上的这一选择的时候,他由于缺乏直觉(就这个问题而言),却选择了一条相反的道路:对自己的发现由怀疑到采取调和“能量子假说”与古典物理学的矛盾。结果他对进一步发展量子理论并未多大贡献。有人认为,普朗克的这个发现,并非直觉所起的作用而是“出于无奈,所以他根本不敢去思索它的革命性意义”。如果说此话未免偏激的话,那么普朗克在对待“选择”这个问题上,至少是缺乏直觉能力的。

　　关于直觉的这一作用,我们还可以引进“微积分的计算”作为例证。学过微积分的人都知道,求导数的时候只要象加减乘除运算一样运用有关的几条规则就可以了。这里用的是逻辑思维,并不需要进行创造性活动,甚至有点“依样画葫芦”。但是,计算积分情形就大不相同了,计算积分不像求导数那样有一段的规则可循。除了一些有关手段和方法(不是规则!)的知识可运用外,全凭直觉和经验来从各种可能的解算途径中选出可行的捷径。应该说,计算积分的过程内含着人的创造性,而这种创造性(最佳地解答问题)要依靠直觉的能力。

　　总而言之,从众多的可能方案中选出最佳方案做出创造发明,这有赖于高度的直觉能力。

　　(2)直觉可帮助科学家在创造活动中作出预见。

　　科学家凭借卓越的直觉能力,能够在纷繁复杂、千头万绪的事实、材料、数据、信息和现象面前敏税地洞察某一类现象和思想所具有的重大意义,预见到将来在这方面会产生重大的科学创造和发现。人们把这种决定科学研究的发展战略的直觉称为“战略直觉”或“战略直觉能力”。

　　具有战略直觉能力的科学家是很令人敬佩的。他们凭借自己的这种战略直觉和胆识,往往做出的发现———新理论、新思想,具有重大的突破性和深远的影响。例如,具有“战略直觉能力”的英国物理学家卢瑟福(他是卡文迪许实验室的卓越领导人)在原子物理学和原子核物理学方面做出了一系列开创性的贡献。他首先发现原子核的存在,这个突破性的发现就得益于他那非凡的直觉判断;接着他又以自己的战略直觉,大胆预言原子结构的行星模型。这些科学预见后来均为实验所证实。此外,卢瑟福在创立和领导科学学派方面也表现出非凡的战略直觉能力、领导才能和胆魄。

　　在我国,也有一批具有战略直觉的科学家,例如著名物理学家钱学森就被认为是具有这种能力的人,他对我国的科技发展战略的制定及“两弹一星”的研究成功做出了卓越的贡献,在不同的时期他总是能很好地凭借自己战略直觉开创新的领域,指明方向,瞄准目标,他率先在我国创导系统工程的研究及应用也是一个例证。这是很有胆识和科学预见力的,影响也是深远的。

　　(3)直觉在科学创造中有助于提出新的理论、新的概念,即提出新的科学思想。

　　直觉对于提出新的科学思想和科学理论具有决定性的意义,这一点已为许多事实所证实。例如,爱因斯坦提出“光量子理论”及相对论都是凭借自己的直觉能力完成的,这一点我们在前面已经谈及了。

　　现在我们再举两个例子:法国气象学家魏格纳的新理论(新概念)———“大陆漂移”假说的提出及我国著名地质学家李四光的“板块说”的提出。

　　魏格纳从地图上发现非洲的西海岸和南美洲的东海岸的轮廓彼此吻合得十分巧妙。为了解释这一现象,他对两边大陆海岸的形状、生物化石、地层构造以及古气候等方面的亲缘关系进行研究,结果他凭借自己的直觉(思维洞察力)于1913年提出了“大陆漂移”假说,到了20世纪60年代初期,这一假说为科学界所公认。

　　我国著名地质学家李四光,后来也凭借自己丰富的学识、经验和非凡的直觉能力提出了“板块结构”说,这一理论也为事实所证明。它对发展我国的石油工业起到了关键的作用,具有深远的意义。

　　2 灵感与创造

　　什么是灵感?说法有多种。一说:灵感就是人们在追踪某一既定目标,在久攻不克的情况下,忽然受外界条件的启示,茅塞顿开,获得颖悟,使问题迎刃而解。二说:灵感是科学家和艺术家在创造过程中达到高潮阶段出现的一种最富有创造性的心理状态,在这种状态中,科学家会突然做出发现,文学家会突然构思出绝妙的情节、动人的诗句,等等。在这里,笔者也不妨提出一种意见:灵感就是科学家、艺术家在创造活动中,当思维活动从高度紧张状态下跌时,借助某种诱因所闪现出来的一种特有的“峰值”跳跃。

　　上面关于是灵感的几种说法或定义,在内涵上都有相通之处,就是说,灵感并非简单地指日常生活中的“灵机一动”,而是指在创造性活动中有可能带来创造成果的一种非逻辑的思维形式,它与日常的“灵机一动”现象在性态和层次上有本质的区别和差异。由于灵感与直觉在实际过程中确有彼此重合的地方,所以有时对灵感与直觉往往并不加以严格的区分,如英国剑桥大学贝佛里奇教授在其力作《科学研究的艺术》中,就是这样处理的。

　　灵感并非神秘莫测的东西。为了对灵感这种非逻辑思维及其对创造活动所起的作用有进一步的认识,让我们看一些事例:

　　十九世纪奥地利天才作曲家舒伯特,一天和几位朋友一起到维也郊外散步,在回来的路上,他们偶然走进一家洒店,谈话间看见桌上放着一本莎士比亚的诗集,舒伯特随手拿起来读了几遍。忽然,他大声嚷道:“旋律出来了!可是没有纸怎么办?”他的朋友顺手拿过桌上的菜单翻过来递给他。刹那间,舒伯特就像着了魔似地在菜单上疾书起来,似乎已经完全置身于喧闹的小酒店之外,不一会儿他就谱写完了《听哪,听哪,云雀》这首绝世诗篇的全曲。这个故事说的是一位音乐家的灵感。

　　再看两个关于科学家产生灵感的故事。一个就是阿基米德在洗澡时突然来了灵感,说的是阿基米德自从接受了后宫下达的“金冠之谜”的查实任务后,日夜为之苦思冥想,始终得不出破案的妙计。一天,他去洗澡,突然跳离浴盆,发疯似地往外跑去,边跑边嚷:“找到了,找到了!”他找到了破案的钥匙。另一个故事与前面的相类似,说的是爱因斯坦的灵感。有一次,爱因斯坦在朋友家里的饭桌旁与人讨论问题,忽然间来了灵感,便立即拿起钢笔并往衣袋里掏纸,可是没有掏到,于是他竟迫不及待地在朋友家的新桌布上写起公式来了。

　　上面这几个事例,有艺术创造中的灵感,也有科学创造中的灵感。由于创造目的和所涉及内容和达到的结果等有所不同,因此,这两类灵感现象是有区别的。然而就灵感本身而言,它们在一些基本特点上可以说至多只有程度上的差异,而并无原则上的不同。从本质上来说,它们都是人脑的一种特殊活动状态,是人们在创造过程中由于某种诱因的作用而突发的一种非逻辑的思维活动,而且这种诱因的出现机会往往与人是否较长期地处于高度紧张的创造性思维活动密切相关。我们很难设想,一个人的智力库———大脑总是处在“风平浪静”的懒散倦怠情况下,能产生“活跃”的思维,闪现智慧的火花———创造灵感。当然,并不是所有从事创造的思维达到高度紧张的人都必定产生灵感,这一点正是灵感与想象所不同的地方。据国外学者调查资料表明,有过灵感体验的科学家不在少数。例如,美国化学家Ｗ·普拉特和Ｒ·Ａ·贝克于1969年公布了一份调查材料,在他们调查的化学家中,有30%的人说经常出现灵感现象,50%的人说偶尔出现,只有17%的人说自己从未有过这种经验。

　　心理学家对灵感所作的分析研究表明,科学灵感具有以下三个突出的特点:

　　1灵感引发的随机性。所谓灵感引发的随机性是指它既不是由具有必然性的逻辑思维导出的,也不是像想象思维形式那样可能自觉地进行,它的出现完全是由创造者意想不到的偶然原因诱发的。充当这种偶然诱因的往往有以下两种情况:一是客观上不期而至的机遇,二是创造者主观上某种不确定的心理状态。所谓不确定的心理状态,就是创造暂时搁置使他困惑未解的问题,而把注意力转移到别的地方。这种主客观上的偶然性情况,有时是交织在一起,重合在一块而成为诱发灵感的直接动因。例如,达尔文偶读“人口论”而获得灵感,“人口论”观点对他的启发是一种机遇现象,同时这种启发也是他在借以“消闲”而去读它时得到的。

　　所以,心理学家认为,暂时的消闲是必要的,暂时的消闲和松驰状态是创造者转移注意、摆脱困扰的良策。许多科学家都曾使用过这种良方,他们在紧张的创造性工作之余,往往变得“天真烂漫”、“游手好闲”,他们或是到野外观光散步,或是沐浴、浇花、浏览消遣性的报刊读物,等等。在这种消闲中,往往会无意中触发灵感,这已为许多事例所证实。

　　(2)灵感显现的暂时性(或瞬时性)。由于引发灵感的直接诱因总是或然的、随机的、事先不可预料的,所以灵感总是由之引发而突然地出现。如不及时抓住,就有可能如过眼烟云,转瞬即逝。当然,我们这里指的“暂时性”或“瞬时性”,除了指时间短促、急迫外,更重要的是说,灵感这种冲刺而来的“载体”,将载着一种新设想、新观念、新理论而突然闪现在你面前,因此能否抓住突然闪现的灵感,这是至关重要的。

　　(3)灵感显现过程总是伴有强烈的情感思维作用。灵感的这一特点,在文学艺术创造中,特别在诗歌的创作中表现得尤为明显。例如,我国科学家和伟大诗人郭沫若早年在日本写作了一首激情荡漾、感人肺腑的诗歌《地球,我的母亲》。他曾深有感触地谈到创作这首诗的灵感体验,他说:“那天上午跑到福冈图书馆去看书,突然感到诗兴的袭击,便出了馆,在馆后的石子上,……赤着脚踱去,时而又索性倒在路上睡着,想真切地和“地球母亲”亲昵,去感触她的皮肤,受她的拥抱。———这在现在看起来,觉得有点发狂,然在当时却委实是感受着迫切。……那明白地表现着一种神经性的发作,那种发作大约也就是所谓的‘灵感’吧!”郭沫若在谈到自己创作另一些作品时,也表述过类似的体验。诗人在这里所指的“神经发作”就是思维活动的“峰值跳跃”,就是灵感。而这种“神经发作”是与强烈的情感思维的作用联系在一起的。此外,古今中外还有许多文学家、艺术家(如俄国诗人普希金、英国诗人雪菜,法国军队音乐家,《马赛曲》的作者德利尔以及我国著名诗人臧克家、艾青,等等)在创作过程中都有过这种“神经发作”的体验。

　　与诗人相比,能如此细腻地描绘自己“神经发作”体验的科学家并不很多,也就是说,由情感思维作用导致的灵感,在科学创造中的表现远不如其在文学艺术创造中来得那样明显、冲动和普遍。这是什么缘故呢?原来,“这种差别是由文艺创造和科学创造各自的特殊任务所决定的。因为文艺创造者为完成一件作品,从产生创作动机到作品完成,无时不在体验着(经受着)灵感的启迪和与之伴随的强烈的情感冲动。可以说,文艺作品是情感的凝固,作家总是以激动人心的感情力量去打动读者;而要做到这一点,首先是其在创作中要把情感融化到作品中去。”因此,文学艺术家在创作过程中,常常会以“神经发作”式的激情或构思一种诱人的竟境,或塑造一个典型的人物。而科学创造则有所不同,贯穿科学创造全过程的主要是“冷静的理智和严密的、无懈可击的逻辑力量,其结果则应是对自然规律的揭示,或是以技术的形式再现自然规律。”

　　心理学研究指出,科学灵感是思维作用,还可细分为三个前后衔接一致的小阶段,即灵感潜伏期的情绪激动和不安;灵感显现刹那间的神志恍惚或迷狂;灵感颖悟时的惊喜与事后的情绪高涨。限于篇幅,这里我们对它们的诱因及相互关系就不作深入讨论了。

　　应该指出的是,灵感作为创作过程中思维活动的高潮或跳跃的产物,它首先是创造主体长期从事科学研究活动的实践经验和知识储备得以集中利用的结果。其次,它是“创造主体日积月累地针对所要解决的问题穷思竭虑后,各种思考线索凝集于一点时的集中爆发。”它是在这一爆发点上创造者全部有意识与无意识活动的大会聚。也就是说,“它既包括创造者的全部理智与才能,也包括各种逻辑的与非逻辑的思维形式,即逻辑的、经验的、意象的,以至美感鉴赏与辩证的思维形式,特别是创造性想象与情感思维的作用等的全面沟通和大融合。”

　　灵感的产生不但需要量的积累过程,而且有一定的规律。这种规律就是当创造者通过紧张的思考和研究之后,大脑皮层从紧张状态转入松驰的时刻,在尽情的休息、消闲或朦胧的梦幻状态之中,灵感常常就会成为一位“不速之客”,不知不觉地在创造者面前快速“亮相”———闪现出来(这种不知不觉的“亮相”或闪现就是不自觉意识或无意识状态下出现的灵感现象,也即在非清醒的理智状态下出现的灵感现象,所以灵感又常被看为一种具有一定程度非理智因素的现象)。正因为许多科学家都懂得灵感产生的规律,所以他们常常能自觉地去诱发灵感或为灵感的闪现创造有利的条件。譬如,当经过长期的苦思冥想与研究还未能“计上心头”时,不妨干脆把问题暂时搁置一边,去作些消闲性的活动。

　　3 想象与创造

　　想象是对记忆中的表象进行加工改造以后得到的一种形象思维,也可以说是一种创造性的形象思维。显然,这种形象思维也是非逻辑思维。

　　想象可以分为再造性想象和创造性想象。创造性想象是一种创造的综合,是把经过改造的各个成分纳入新的联系而建立起来的完整形象。正如英国诗人雪莱所说:“想象是创造力,也是一种综合性的原理。”

　　创造性的想象在科学创造中的作用也是很大的。可以这么说,科学上的许多创造(发现),技术上的发明、革新以及艺术上的创造等都是有丰富的知识、经验作基础,通过创造性的想象而成功的。有关这方面的事例也是很多的。

　　大量的事实告诉我们,一切创造性活动都离不开创造性想象。创造性想象在科学创造中的作用主要表现在以下几个方面:(1)提出科学假说、新的思想、新的理论离不开创造性的想象;(2)创造性想象在类比方法中具有特别重要的作用,例如牛顿在创立(发现)万有引力定律的过程中,关键时刻运用了类比方法,而创造性的想象则在其中起了决定性的作用;(3)创造性想象是模型方法的一种重要手段,通过想象建立模拟型。

　　4 结语

　　上面我们将非逻辑思维的三个主要组成要素(直觉、灵感、想象)与创造的关系,或者说,它们在科学创造中所起的作用,分别作了论述。最后,我们还应指出的是,直觉、灵感和想象乃是创造性思维的精华,也是创造过程中最为活跃的部分,它们的根本特点就在于具有创新作用,这种创新作用有时是它们中的一种形式实现的,但在许多情况下则是“三军”联合———三者重合地(综合地)发挥作用的结果。

　　参考文献:[1]　李振烈,季令.创造发明学[Ｍ].上海:华东理工大学出版社,1991.

　　文章来源：　科学学研究　　　第20卷　第3期　　　2002年6月