創(chuàng)新是科學(xué)家、工程師和能工巧匠共同的事
來(lái)源：文匯報(bào) 2014-11-28 金涌
創(chuàng)新能力是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的主要體現(xiàn)，一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國(guó)防實(shí)力、民族凝聚力、綜合國(guó)力取決于科技水平，科技水平取決于人才素質(zhì)，人才素質(zhì)取決于創(chuàng)新能力，創(chuàng)新是社會(huì)內(nèi)生要素，不能靠外部的轉(zhuǎn)移。
科學(xué)發(fā)展至今，我們可以得到的經(jīng)驗(yàn)是——一流技術(shù)是市場(chǎng)換不來(lái)的，我們和大眾合資建了3個(gè)中國(guó)最好的汽車(chē)廠(chǎng)，大眾二三十年沒(méi)給中國(guó)帶來(lái)一款新型汽車(chē)。上世紀(jì)80年代我國(guó)購(gòu)買(mǎi)了120條電視生產(chǎn)線(xiàn)，彩管需要進(jìn)口，電磁箱技術(shù)要進(jìn)口，但現(xiàn)在電視已經(jīng)平板化了?？梢?jiàn)，一流技術(shù)買(mǎi)不來(lái)。
2005年，美國(guó)科學(xué)院的報(bào)告《站在風(fēng)暴之上》指出，由于高知識(shí)的全球擴(kuò)散及低成本勞動(dòng)力的出現(xiàn)，美國(guó)的偉大受到侵蝕，只有通過(guò)技術(shù)壟斷、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、環(huán)境門(mén)檻來(lái)保護(hù)其優(yōu)勢(shì)。人才競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)在是國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)的主要形式。
2010年，美國(guó)科學(xué)院、工程院、醫(yī)學(xué)科學(xué)院三院院長(zhǎng)聯(lián)署文件，再次強(qiáng)調(diào)這些觀(guān)點(diǎn)，并給國(guó)會(huì)提交報(bào)告《迎接颶風(fēng)》。
金融危機(jī)以后，美國(guó)制定了一系列政策，要重新奪回高端制造業(yè)的實(shí)體經(jīng)濟(jì)，對(duì)科技創(chuàng)新給予很大的重視。英國(guó)的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示，2013年我國(guó)專(zhuān)利60萬(wàn)件，明年將達(dá)到200萬(wàn)件，已經(jīng)是世界第一，其中80%是中國(guó)人自己申請(qǐng)的。這意味著我們已經(jīng)具備了一定的創(chuàng)新能力。
創(chuàng)新不需要昂貴設(shè)備，也不是只存在高深之處
2010年，英國(guó)的兩位教授安•海姆和康•諾沃肖洛夫因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了石墨烯而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。其實(shí)當(dāng)時(shí)，他們并沒(méi)有好的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，他們只是把膠帶粘在石墨上，然后拉開(kāi)，在反復(fù)粘貼拉開(kāi)20～30次后，形成了厚度只有300萬(wàn)分之一毫米的完美的單層石墨，也就是石墨烯。1940年，有物理學(xué)家預(yù)測(cè)有二維晶體，直到今天得到了證實(shí)，依然沒(méi)有復(fù)雜的設(shè)備。
可見(jiàn)一個(gè)人只要有創(chuàng)新意識(shí)，無(wú)論知識(shí)水平、工作條件如何，都能做出巨大的貢獻(xiàn)。中國(guó)有一句話(huà)：實(shí)際創(chuàng)新就是一層窗戶(hù)紙，捅破了便豁然開(kāi)朗。
創(chuàng)新也與年齡無(wú)關(guān)，很多諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)呤窃?0多歲和自己導(dǎo)師一起獲獎(jiǎng)的。
而工程創(chuàng)新和科學(xué)創(chuàng)新不同。自然科學(xué)創(chuàng)新中，新的發(fā)現(xiàn)與原有的發(fā)現(xiàn)是互相包容、并行不悖的。比如經(jīng)典力學(xué)沒(méi)有被量子力學(xué)否定。但工程創(chuàng)新是極端殘酷的——一個(gè)新技術(shù)會(huì)把老技術(shù)毀掉。
20年前，柯達(dá)、富士、凱樂(lè)主宰了全球的影像膠片。當(dāng)時(shí)柯達(dá)投資1美元可以賺70美元。其實(shí)，當(dāng)時(shí)柯達(dá)已經(jīng)發(fā)明了數(shù)碼相機(jī)技術(shù)，而且在這方面有1000個(gè)專(zhuān)利，但它都雪藏起來(lái)，認(rèn)為做膠片賺錢(qián)快。有富士先做了數(shù)碼相機(jī)。到2011年，膠片完全退出歷史舞臺(tái)，富士轉(zhuǎn)型成功，發(fā)展了液晶電視、制藥和新的照片技術(shù)，但柯達(dá)雖然有1000項(xiàng)數(shù)碼相機(jī)專(zhuān)利，卻因落后的思想在2012年宣布破產(chǎn)。
創(chuàng)新極端重要，工程創(chuàng)新要求更高，不但要有創(chuàng)新思維、想象力、思辨力，而且要恰到好處。不是最復(fù)雜的就是最好的，同時(shí)還要有經(jīng)濟(jì)頭腦。例如，上世紀(jì)60年代美國(guó)和前蘇聯(lián)星際爭(zhēng)霸。前蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的技術(shù)很先進(jìn)，設(shè)計(jì)了1000萬(wàn)磅推力的火箭，可是有32個(gè)噴嘴，太復(fù)雜，三次實(shí)驗(yàn)耗盡了大量的資金失敗了，因?yàn)?2個(gè)噴嘴，只要有幾個(gè)不工作就完了。而美國(guó)的設(shè)計(jì)噴嘴只有150萬(wàn)磅推力，4到6個(gè)噴嘴，于是成功了。所以，工程創(chuàng)新有自己的特點(diǎn)。
什么是創(chuàng)造力？創(chuàng)造力是藝術(shù)和智力的結(jié)合，或者說(shuō)創(chuàng)新是有結(jié)果的白日夢(mèng)。創(chuàng)造需要4個(gè)要素：我們?nèi)绾蝸?lái)培養(yǎng)創(chuàng)造力？一個(gè)人可以很有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，可以是百科全書(shū)。但是創(chuàng)造卻需要天才，智力高的人不一定有創(chuàng)造性的成果。創(chuàng)造力就是一種人格素質(zhì)，是一種能力，是想象力、聯(lián)想力、觀(guān)察力等一系列的能力。這些能力不是天生就具備的，一個(gè)高智商的人主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)分析能力、空間判斷力和邏輯分析和語(yǔ)言能力，這些能力可以后天有意識(shí)養(yǎng)成。
創(chuàng)造行為可能發(fā)端于微末之處。舉個(gè)老例子，第一次世界大戰(zhàn)，俄國(guó)制作潛艇需要光學(xué)玻璃，向英國(guó)買(mǎi)了一個(gè)專(zhuān)利，只有一張紙的內(nèi)容。關(guān)鍵就是如何去掉粘稠液體里的氣泡——就是攪拌，強(qiáng)烈的攪拌可以去掉氣泡就能得到光學(xué)玻璃。美國(guó)人為此事編了個(gè)笑話(huà)，航天局用十年時(shí)間，花費(fèi)數(shù)十億美元開(kāi)發(fā)了一種在無(wú)重力條件下不漏水的記錄筆。但是有人問(wèn)，俄國(guó)是怎么辦的呢？他們一直用鉛筆。這說(shuō)明，創(chuàng)造力不是都存在于高深的地方。
出色的邏輯演繹好歸納能力都不能培養(yǎng)出創(chuàng)新
創(chuàng)新是一個(gè)思維過(guò)程，是思維方式認(rèn)知過(guò)程，思維和認(rèn)知有三次變革。楊振寧到清華半年后，在一次教授會(huì)議上說(shuō)到，我來(lái)清華后，發(fā)現(xiàn)每個(gè)老師都知識(shí)淵博，把自己的課程用金絲編成籠子，把學(xué)生扣在里面，邏輯縝密，再調(diào)皮的學(xué)生也跳不出去。這樣好嗎？不好。這樣摧殘了人才，學(xué)生沒(méi)有思維的空間。
這種完全靠邏輯演繹的教學(xué)理論應(yīng)該是演繹法，也就是亞里士多德的演繹法，還有如培根的歸納法：從里層不斷歸納總結(jié)提高，上升到普遍規(guī)律，其中一個(gè)方法就是案例，例如做手表，我可以說(shuō)甲工廠(chǎng)、乙工廠(chǎng)和丙工廠(chǎng)手表的特點(diǎn)，在學(xué)生創(chuàng)業(yè)時(shí)，可以從三個(gè)工廠(chǎng)吸取好的再加上自己的創(chuàng)新思維，做出更好的產(chǎn)品，這就是歸納法。
那么愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是如何創(chuàng)造出來(lái)的呢？既不是演繹也不是歸納，是一種直覺(jué)頓悟，非理性的邏輯思維，非歸納，非思辨，從瞬間的感悟到領(lǐng)悟“跳躍”到事物未知部分的那種能力，這種能力就是高一等的能力。實(shí)際頓悟中國(guó)早就有，中國(guó)的佛教禪宗到6世祖便分裂了，南宗強(qiáng)調(diào)頓悟，北派強(qiáng)調(diào)漸悟。到底有沒(méi)有所謂的頓悟呢？高斯19歲便完成了2000年的難題，用圓規(guī)和直尺作圖畫(huà)出正17邊形，并要求把這種作圖方法刻在他的墓碑上。在他9歲時(shí)就做出1+2+3+……+100等于5050。認(rèn)知過(guò)程需要大家學(xué)點(diǎn)哲學(xué)，哲學(xué)思維可以幫助我們創(chuàng)新。
愛(ài)因斯坦說(shuō)：想象比知識(shí)更重要，一個(gè)人可以沒(méi)有知識(shí)，假如沒(méi)有了想象力就完了。想象力也是抽象思維能力。
第二種能力是聯(lián)想力，因?yàn)轵鸲l(fā)現(xiàn)雷達(dá)，這就是聯(lián)想。哥德巴赫猜想是怎么來(lái)的？哥德巴赫給當(dāng)時(shí)更有名的數(shù)學(xué)家寫(xiě)了一封信，認(rèn)為凡是大于5的奇數(shù)都可以拆解成三個(gè)素?cái)?shù)和。比如7可以拆解成3+3+1，17可以怎么拆……。他把這封信寫(xiě)給歐拉以后，歐拉給他回了一封信說(shuō)，我聯(lián)想到大于4的偶數(shù)都可以拆分成兩個(gè)素?cái)?shù)的和。比如6可以拆成1+5，8可以拆成3+5，那么，這樣就組合成了一個(gè)哥德巴赫猜想的命題。
聯(lián)想力也可以錯(cuò)位，那就是歪打正著。有一位科學(xué)家要發(fā)明一種強(qiáng)力膠水，研究很久后得到了一個(gè)產(chǎn)品，這種膠是很黏，可就是不干。他就扔在桌子上不管了。他的一個(gè)同事每個(gè)禮拜要去唱詩(shī)，要在歌譜上做個(gè)記號(hào)，他就拿這個(gè)膠貼了個(gè)便條，后來(lái)這個(gè)成果被美國(guó)3M公司收購(gòu)了，發(fā)明了自粘性便條紙。
要富有創(chuàng)造能力，首先要有觀(guān)察力。一個(gè)人對(duì)客觀(guān)事物沒(méi)有敏銳的觀(guān)察力，談不到創(chuàng)新。一個(gè)科學(xué)家，重大的發(fā)明家，他一定要有堅(jiān)持下去的毅力和執(zhí)行力。還有就是要有耐受力，要經(jīng)得起風(fēng)雨，經(jīng)得起挫折。
創(chuàng)新還需要能工巧匠
創(chuàng)新不僅僅是科學(xué)家、工程師的事情，它離不開(kāi)能工巧匠?，F(xiàn)在美國(guó)要振興美國(guó)的制造業(yè)，就提出要培養(yǎng)三百萬(wàn)個(gè)能工巧匠。能工巧匠在歷史上就發(fā)揮過(guò)很大的作用。
15世紀(jì)時(shí)，海上航行沒(méi)有GPS，怎么找到方向定位呢？
可以根據(jù)緯度，因?yàn)楸睒O星正對(duì)地球，只要測(cè)量地軸的夾角就可以得到所在地方的緯度。可是要知道經(jīng)度，當(dāng)時(shí)的方法就是看時(shí)差，每差15度就是一個(gè)小時(shí)，那么就要保持在出發(fā)港的經(jīng)度，然后再加上出發(fā)港的時(shí)間，航行到目的地時(shí)看表，就可以知道當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間，當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間如果是12點(diǎn)，但船上的表是11點(diǎn)，那說(shuō)明離出發(fā)港已經(jīng)走了15度。但是當(dāng)時(shí)的表在溫度、濕度、重力和不斷顛簸的情況下，很快就不準(zhǔn)了。一旦表不準(zhǔn)，那就找不到方向，就可能發(fā)生海難。英國(guó)有個(gè)非常厲害的木匠哈里森，做了一個(gè)很大的航海鐘，三個(gè)月以后，這個(gè)表只差5秒鐘。正是由于他，才成就了英國(guó)三百年的海上霸業(yè)。所以他受到女王的恩寵，當(dāng)了爵士。
其實(shí)不管是科學(xué)家、工程師還是工匠，實(shí)際上是三位一體的。德國(guó)的技術(shù)專(zhuān)家，從來(lái)都是工程師和科學(xué)家同時(shí)培養(yǎng)的，這也是我們現(xiàn)在應(yīng)該做的事情。
?。ㄗ髡呦抵袊?guó)工程院院士，清華大學(xué)教授。本文根據(jù)作者在華東理工大學(xué)演講整理而成）
