科学与想象力

科学与想象力

    麻省理工大学的罗兰杰勒德博士说：“人们常常认为，在科学和艺术领域内，想象的程序是不同的。恰恰相反，我认为在这两种情况下，大脑的创造活动是一致的。”
    通用电气公司的休茨博士说：“一般来说，往往是出现的问题使发明家走上解决问题的轨道。有时，在科研失败后的几个星期，另一个突如其来的想法提供了一个解决问题的办法，这种情况我是经常遇到的。相反，我从没有碰见过像小说家们所描写的那种‘神明’的科学家。坦率地讲，我怀疑过世界上存在这样的科学家，假如有的话，我担保他永远不会作出出色的发现和创造。”
    经常见到一些最富有想象能力的科学家走上科研领导者的岗位。当然，他应该有一个坚实的技术基础。有时候，在科研组内，为了真正发挥他们的“火种”作用，他们要经常地提出一些设想，并且鼓励他身边的同事也提出一些设想。十个科研领导者同样也要发展其合作精神，这一原则在一家桥梁组织中，已引起人们的特殊注意。该公司的博尔顿博士说，人们不仅精心培养同一实验室的人员之间的合作精神，而且，还要精心培养不同部门之间的合作精神。
    还是这家桥梁公司的伊德本格博士明确地指出，科研领导者要通过各级组织积极发现一些设想。他说：“我不可能说出来自各方面设想的百分比，但是我知道有许多设想，还有许多较好的设想是由领导、生产职员和推销员们提出来的。”
    想象渗透于科学的每一个细节，有想象充斥的科学是富于活力的。

    1．组织科研的动力
    我们今天所知道的有组织进行的科学研究开始于１９０２年，那时，人们才刚刚着手建立第一个专门实验室。在这方面的真正飞跃始于１９２０年，当时，全国大约有３００个研究实验室。１９４０年共有２８４５个实验室１６５０００名实验人员，每年用于科学实验的投资经费大约１０亿美元，而现在这些数字增加一倍多。
    然而，目前尚存两种科学研究：一种是专业科学研究；另一种是基础科学研究。休斯敦电力公司的杰贝尔先生说：“专业研究的是要不断地改进商品和现有的服务，发明新的产品和以低廉价格提供的新服务。”也许桥梁公司在发明新产品方面打破了记录，这家公司大部分的现代产品在２５年以前还是毫无名气的。
    任何一个科研题目的“道路”都应该以设想作为“路基”。科学研究负责人韦恩威甘德曾经说过：“应该用一个新的、高于想象的方法来探索问题。”
    但是，桥梁公司越来越注重基础研究，菲尔德斯坦博士在１９２７年开始进行。博尔顿博士主张：“这种研究的目的在于证明和发现新的科学现象，而不是让他们直接为商业服务。”特殊的或者实用的研究当然需要想像力，而基础研究的科学家们需要有更高的创造能力，就像卡雷尔博士所说的那样：“他们的思维应该着重于那些人们认为是不可能的或者还没有认识的东西。”
    在那些最有名望的研究者中间，有许多人是从当时被视为很荒谬的设想开始进行科学研究工作的。巴斯德正是通过运用这种思维方法使自己在学术上造诣很高。他的助手也曾瞪大眼睛倾听他的那些神奇的幻想。克虏伯博士指出：“如果换另外一个人，也许就认为他的老师已经达到完全荒诞无稽的程度。”
    那些伟大的前驱者们之所以为人们所公认，正是因为他们灿烂的设想照亮了富有成效的科学研究的道路。
    发动机通用公司的凯特林博士曾经研究过一种能运行数公里的节能汽油，这在过去是不可想象的，后来，他在米奇利博士的帮助下，发明了一种防爆音的乙基汽油。
    科学家伊德艾奇逊博士创立了一门新工业。他的最初设想是要研究“金刚石粉末”，想发明一个较锋利坚硬的磨针，使这种磨针能像金刚石、刚玉那样更加锋利。他知道，为了增加钢材的强度，人们利用煤，因为煤在结晶状况下，是最坚硬的物体。这样，他将一些胶泥在高温下浸泡在一起，便开始了他的试验工作。当第一次检查这块熔解物体的时候，他很难使这个熔解体变纯，然而，他用肉眼第一次发现了当时人类无法用肉眼看到的闪闪发光的微小的结晶体，他将这些晶体收集起来，然后放在一块玻璃板上。这时他发现这些晶体同金刚石一样也可以划玻璃，这些新产品被宝石打磨工以每克两美元的价格买去。这些晶体可起到与金刚石粉末相同的作用，而金刚石的价格要比这种新产品价格高出一倍。这样便发明了金刚砂（碳化硅）。
    在很多情况下，科学的发明并不是仅来自于某一个设想，而是同许多假设分不开的。当然对于这样的假设，人们在开始时是要经过选择的。韦恩威甘德说：“有些新的设想只有在讨论会上才能诞生。在这些设想中，人们可以提出一个或者两个解决问题的新方法，其结果取决于新方法的价值和这种方法的独创性。”这样，想像力就成为认识的跳板。

    2．实验中的想像力
    正是从想象解决问题的方法出发，人们才获得了研究探索的线索，然后通过实验进一步发展。必须指出，在每一个关键时刻，想像力仍是不可缺少的。当然，有许多不同的实验方法，通常必须使用一种新的方法。
    在实验中，为了促进必要的创造性思维，拉斐特机械工程学校的帕伊斯顿博士建议整理那些急待解决的问题。他认为，学生应该完全自由地选择和探索自己的道路。第一批科学家不仅仅发明了一些方法，同样也发明了一些设备，并将这些设备投入使用。
    在伽凡尼发现用死蛙腿的突然一跳来检测电荷以后，沃尔塔在１７９０年发明了能够更确切检测微弱电荷的仪器。由于这个仪器的发明，他可以在任何潮湿的物体上进行实验，而不仅仅用死蛙腿来完成实验工作。经过这样一系列的科学实验，沃尔塔发明了电池。
    现在，实验是比较科学的。这是因为很多设备，尤其是那些准确的量具能够使人们排除某些假设。科南特博士补充说：“在测量方面，越来越高的准确度常常会出现一些意想不到的现象。正是有了这些新的方法，研究工作可以在得到检验的基础上进行。”这主要是说可以精确地检测温度、压力、光及其他物质，尤其是微量空气和水的存在。
    具有创造能力的研究工作者应该随时运用自己的联想力。这个使人联想到那个，那个又使人想到各种各样不同的东西。科南特指出：“实验和观察产生了一些新的设想，而这些正在孕育中的设想又导致人们进行了其他的实验和观察，正是沿着这条曲折的线索，我们的科学家们最后找到了他们欲想发现的新东西。”
    科学实验绝不会变成一部人们投入一个硬币，随即就可以收到一个印有答案的美丽卡片的机器。有这类想法对一个科学家来说是很不利的。
    埃德施密斯是哈佛大学的一名督学。他在谈到获得典型发明的道路时指出其探讨解决问题的发明没有任何一点是用科学的逻辑思维观察的。然而发明者并没有放弃这种逐步地、依据逻辑科学的细致方法。
    光学是最讲逻辑的科学之一，为了制作一个直径为５米长的大透镜，研究人员通过计算确定了实现这个史无前例壮举所必须的玻璃成份。然而，他们的计划因为错误而遭致失败。第一次，这个巨大的圆状物在冷却过程中断裂了。对此，一个简单的设想使问题得到解决。而后，又浇注了另外一个巨大圆透镜，这面巨镜片的背面是暴齿状的，这是为了减少它的厚度，这样，熔化的玻璃在冷却过程中才不至于断裂。
    解决这个问题的方法没有什么科学性，很简单，这是一个创造才能的问题。几年以后，当透镜用来探测天空的时候，科学家们不知道如何将它擦净，后来，人们成功地用羊毛脂净发剂解决了这个问题。
    3．科学测试中的想像力
    富有创造性的科学研究充满了这样的一些问题：“如果试验一下这个会如何？”“如果这样，会出现什么问题呢？”“还有什么呢？”最后出现的问题是：“这个可以吗？”“是否可以投入商业性生产？”为了回答最后一个问题，人们建立了一些试验工厂。
    例如，尼龙生产的每个阶段，包括生产中的必要设备安装都是在半工业化的范围内进行试验的。除了规模不同以外，其他的都极为精确，以至在建立第一个商业性工厂时，人们就按照试验工厂的模式进行。
    汽车制造商进行了大量的试验，以检查他们在科研实验中获取的成果。克莱斯勒进行的实验则更多，他在公路上利用大量的汽车来检验工程师们的发明。据克莱斯勒公司的人士说：“这些汽车既适于在低温下穿山越岭，也适于在繁华的城市、高速公路、布满尘土的公路以及弯弯曲曲的旅游公路上行驶。每天通过电话、电报和文件将每日的成绩传给研究室，这些情况促使我们的设计师和工程师不断地进行设计，以改进汽车。我们就是这样在公路试验这些实用领域里，不断运用创造性想象的。”
    比尔古德里奇在５０多年以前首先发明了一种没有内胎的轮胎。大约３０年后，他们公司试验了一种内胎直接固定在轮缘上的轮胎。这种无内胎的轮胎一直沿用到第二次世界大战。那时，军队需要有一种即使在泄气之后仍能将装载的东西运出１００多公里以外的轮胎。为了满足这种需求，由古德里奇发明的战车轮胎就是无内胎的轮胎。直到科学试验和在公路上的科学验证证明了这种轮胎的价值以后，人们才开始进一步改进这种类型的轮胎。但这不是令人满意的。在投入国家市场以前，人们用试验的形式把这种轮胎装配在许多特殊的汽车上，例如出租汽车和警车等。
    同样，必须运用创造性想象来找到做试验的最佳方法。什么试验都是如此。负责做试验的科学家应该是专心致志地投身于实验工作而不要回答这样的问题：“这能行得通吗？”当然，应当承认他们的批评判断和分析能力是同时起作用的。他们不能停下来说：“这是行不通的。”他们的目的在于寻找另一些问题的答案：“如果这样会出现什么情况呢？”“还有其他什么？”他们的目的是要解决在实验中明显出现的问题。
    在任何一个科学研究中，创造性的想象自始至终都起着重要的作用。
    4．科研力量中的想象
    在麻省理工学院基利安博士要求认真改进对工程师的培训，目的是使科研工作有更多的创造性。强调这个问题对我们尤为重要。他指出，在技术发明方面，这个民族有失去领先地位的危险，这是因为各民族之间科学技术力量的对比可能会发生变化。他证实，在诺贝尔奖分配方面，我们是明显落后的。
    最初十年奖金情况如下：德国占３３％；法国占２１％；英国占４％；美国４％；俄国４％；其他的一些国家占２１％。
    从１９５０年到１９６０年，诺贝尔奖的分配情况如下：美国４７％；英国２０％；俄国１３％；法国１０％；其他一些国家占１３％。
    从１９１０年到１９５０年，俄国没有获得诺贝尔奖，最近十年的数字不足以说明问题吗？至于我们在未来的成就，将取决于发展学生创造能力的科学教育方法。
    同样，在科学技术革新方面的地位也取决于对学生的选择，应给那些具有天赋才能的学生以特殊的深造机会，而最近，这种选择是以智力商数和教师的偏爱为基础的。科学研究已经揭穿了这种选择的缺陷，特别是明尼苏达大学的埃德曼托兰斯和芝加哥大学的彼得杰克逊这两位博士的科学研究已经完全地证实了这个可怕的结论。如果我们以智力商数或者教师的偏爱作为选择学生的出发点，那么，这个国家将失去一大批具有天赋的、将来有可能会成为科学家的宝贵人才。
    在这方面比较有影响的心理学家是泰勒博士。《纽约时报》非常重视他的意见并发表了他的一篇文章。在这篇文章中，他指出：政府制定的许多计划有助于非创造性的方法，以至于人们习惯于简单地去完成那些没有创造性的工作。
    目前，人们着重强调高等教育文凭的价值。奖金协会研究中心主任杰布霍兰博士说：“每年１亿美元的助学金大部分都让那些‘考试能手’而又缺少创造才能的学生得去了。”霍兰博士指出：“一般地说，这种选择对于预见在学校的成功是合适的，但是，同人们所受教育的经历没有多大关系。”