专心上课学习材料九、科学思维有哪几个要素?

科学思维有哪几个要素?

　　科学史的进程表明，所有伟大的发现和发明，无一不是超思维技巧的结晶。因此，研究科学家提出问题和思考问题的过程，对于提高思维的效率很有意义。
　　1．想象是人类探索自然规律的一种重要思维形式
　　想象是在已知事实和观念的基础上，借助大脑的加工、改造而成的，它超越于经验事实。从而导致发现新的事实和新的意念。根据历史文献资料，牛顿从苹果落地这个常见的现象中展开了广阔的想象：树上的苹果为什么会落到地上而不飞上天；苹果树长得再高，苹果也会落下，因此苹果落地与树的高度无关；如果苹果树高过月球，苹果是否会从月球上落下来；月亮不是很像一只大苹果吗?为什么它不落到地球上来呢?牛顿的想象出现了暂时的中断。随着实践的扩大，他又从炮弹发射这类现象中继续设想：如果在山顶上平射一颗炮弹，发射速度的大小与落下的距离成正比；如果发射的速度非常大，那么炮弹就会绕过大半个地球；如果发射的速度再加大，炮弹就可绕着地球飞转，甚至永远不会落下来；这样的炮弹多像月亮!炮弹和月亮围绕地球旋转，离心力使它们不致落到地球的表面，可是它们又为什么不飞离地球呢”一定是它们和地球之间存在着一种互相吸引的力量。正是用想象的力量把地上的运动同天上的运动打成一片，牛顿总结出了普遍的万有引力规律。英国物理学家廷德尔因此说：“有了精确的实验和观测作为研究的依据，想象力便成为自然科学理论的设计师。”
　　2．幻想就是思维摆脱现实的束缚去塑造未知的事物
　　爱因斯坦从16岁便开始思考着一个悖论性质的问题：“如果一个人以光速追随一条光线运动，就应当看到一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。可是无论依据经验还是按照麦克斯韦方程，都不可出现这个结果。”正是从这个问题出发，继而进行创造性的探索，最后在著名的迈克尔逊——莫雷实验证实的结果上，爱因斯坦断然否定传统的以太说，紧紧把握实验中所观察到的事实，提出一条基本假设：光速不因光源的运动而变。从而建立了轰动世界的相对论。科学发现不单纯是经验的总结，它必须把探索之光，投向遥远的未来。现代著名哲学家波普尔说：“科学发现近似于试探着说谎，近似于创作神话和诗的想象。”
　　3．怀疑是一种极有价值的思维品质，对已有理论的怀疑是产生问题的摇篮
　　威廉·哈维在创立血液循环理论以前，就对盖论学说中关于人体血液只能作直线运动的观点产生了怀疑。哈维的怀疑首先集中在这个问题上：人每次心跳时，心室排出的血液大约是2英两。如果每分钟跳72次，那么每小时排出的血量则为8640英两，这个数字相当于一般人体重的三倍。这么多的血从哪里来，又流到哪里去呢?这是盖伦理论无法回答的。哈维得出结论：心脏的血液从动脉出来后，又从静脉回到了心脏。
　　4．好奇心是科学家的一种重要品格，不断强化好奇心，锲而不舍地追求，便可独辟蹊径
　　伽利略在比萨大学读书期间，经常向老师提出诸如：“行星为什么不沿着直线前进而要圆周运动”一类怪问题，老师怨他“提问过多了”。可贵的是在老师那儿碰了钉子并不能挫伤他的好奇心。一次，伽利略得知数学家利奇来比萨游历，立即准备了一大堆问题求教。这回可好了，老师诲人不倦，学生学而不厌，伽利略很快就从利奇那里学会了平面几何，立体几何，并且深入地掌握了阿基米德关于“杠杆”、“浮体比重”等理论。“打开一切科学的钥匙毫无异议的是‘?’号”，美籍中国物理学家李政道教授认为，敢问、善问是科学人才的基本思维品质之一，这对于作出创造性贡献是绝对必要的。
　　5．联想是根据事物之间的某些方面的相似，由此及彼地推测出它们在其他方面也可能相似的一种思维技巧。
　　在科学认识中，人们往往借助于活跃的联想变未知为已知，进而有所发现和发明。农民科学家吴吉昌，有一天在田里看见瓜把式在甜瓜苗刚长出两片真叶时就打顶，并且知道打顶后的两片真叶的心里很快长出两根蔓来。吴吉昌由此联想到棉花上去：如果在棉花上运用这个办法，那么棉苗是否会长出两个杆呢?经过反复试验，吴吉昌终于培育出了“一株双杆”株型，继而又培育出“多杆两层”新株型棉花。
　　6．应用类比这一思维技巧则是提出科学假设的一条重要途径
　　在科学研究中，科学工作者以陌生的对象和熟悉的对象相比较，因而启发思路，提供线索，导致成功者比比皆是。1864年，伦敦大学教授纽兰兹把元素按原子量增加的顺序由轻到重排列时，发现元素和音乐有相似之处：第八个元素会重复第一个元素的某些性质。于是，他仿八个音阶，把元素按原子量七个排，组成一个周期表，对钙以前的十七个元素安排得很恰当。“八音阶”帮他取得了这一成果。著名的德国物理学家康德说得好：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这方法往往能指引我们前进。”