科研创新的基础：思维方式

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科研创新的基础：思维方式
彭思龙
最近关于创新体制，诺贝尔奖的讨论比较多，我也同意曹聪博主关于中国得了诺贝尔奖焦虑症的结论（http://blog.sciencenet.cn/blog-45671-739378.html）（当然在世界上任何国家，发展到一定阶段，都渴望被认可，尤其是在最高端比赛上得到好成绩。）。赵斌博主给出了一个建议，在大学养成好的学习习惯和理念（http://blog.sciencenet.cn/blog-502444-739165.html），我也大体认同，但是总感觉我们缺的不是这些东西，到底是什么让我们那么急功近利，那么追逐热门？我想并不是我们的知识欠缺，因为我们可以消化所有的资料并且能够运用到产品上。但是我们却提不出好的理论、方法和系统方案。其本质的原因到底是什么呢？我想可能更深层次来自于我们没有培养起有利于创新的思维方式，没有掌握更加科学的思维方法。尽管查了一些资料，但是都觉得没有全面的分析这个问题。当然也有一些书系统的讨论，比如怀特海的《思维方式》，以及关于各种思维方式的总结。个人以为针对中国人的思维方式，我还没有见到非常深入系统的讨论。
正如百度百科中写道：“思维方式是人们大脑活动的内在程式，它对人们的言行起决定性作用。”正是我们的思维方式导致了我们的行为结果不那么理想，未来如果我们要有所突破，也一定是在思维方式上有所提高而得到更好地结果。人并不是生来就具有思维能力，思维能力是后天的学习结果，是人和外界活动以及知识互动的结果。这样一来，人的思维方式就离不开具体环境、特定的历史时期、一定的社会教育模式以及人类的总体知识水平。这是个迄今还不能完全明确的一个课题，涉及到诸多学科，包括生理学、心理学等，现在各国关于脑计划的研究风起云涌，但是这个课题在可预期的20年内恐怕不能得到充分的解决。个人以为，创新的过程是各种思维方式的综合运用，在特定的时间空间和知识体系内发挥了综合作用，从而得到了最好的效果。
我们虽然无时无刻都在利用思维模式或者思维方法，但是我们每一个人很少在自觉地训练或者调整自己的思维方法，大多数还是属于朴素的本能的利用自己的思维能力，这就限制了我们每个人去充分的挖掘自己的潜力。下面几点关于科学研究的思维模式也许能够有所启发。
模式一、直线思维
直线思维是人们最常使用的思维方式，也是最简单和最本能的方式。这种思维的方式就是用直线去理解当前的状态。从当前点出发，用刚发生过的事情建立方向，用直线去预测结果。这种思维的好处是，人比较省力，用起来很简单，从人类节约自身体力角度看，这是最佳选择。但是这种直线思维有好处，也有很大的坏处。当未来趋向于变化尤其是剧烈变化的时候，直线思维的结果就产生很大的偏差。比如，农民种菜养猪种庄稼，一窝蜂，都是因为去年或者在过于的某个时期，某种产品的价格提高了，产生了很大的利润，因此，预测未来会继续高价格。从表面看，这是显然不对的命题，尤其是当大家都用类似的思维的时候，就产生了撞车现象。这种对于有众多思维集成得到的结果不适合直线思维。对于科研也是如此，热门的科研让人看到了效益，于是所有人都趋利性的追逐热门，自然也会产生撞车现象。但是直线思维也有其好处，就是不会产生对现实的过度解读。中国人很奇怪，很多很简单的事情反而想的复杂了，比如，关于人际关系构成的社会问题，中国人很少采用直线思维，而是充分挖掘历史，过度解读当前，形成了集体焦虑。对于社会关系来说，直线思维形成简单的契约社会，人和人之间没有复杂的心理暗示。因此，正确的使用直线思维就很重要。
模式二、逆向思维
逆向思维是讨论比较多的一种思维方式，顾名思义，就是按照当前的反方向思考。其目的是否定当前的状态，向相反的方向寻找目标。这种思维在年轻人成长的过程中都会遇到，就是我们常说的叛逆期。也许当前遇到的问题或者路线是正确的，在刻意的逆向思维上也要假设为不正确。但是，一旦人过了叛逆期，逆向思维并不能持久的保留。大多数人会发现，逆向思维的结果充满了风险，从规避风险的角度看，人的所谓成熟之后，消除了逆向思维能力，就是为了降低风险。但是对于科学研究来说，逆向思维是必不可少的。当所有人肯定或者否定一个命题的时候，就形成了一种集体意识，这种集体意识的能力可以压倒绝大多数人的判断力，从而不敢用逆向思维，生怕由此产生严重不良后果。对于科学研究来说，采用逆向思维的同时，需要提前预估好风险，在可接受的情况下，采用逆向思维的结果。这就能够解释为什么早期那些大科学家都要有一个宽裕的条件，不光是为了做实验，更多的在于能够抵抗风险。穷人经不起折腾，一点点风险都可能导致生命的结束，因此在苦难中长大的人，往往逆向思维能力较弱，就是因为对于风险带来的后果更加敏感。
模式三、差异思维
差异思维类似于逆向思维，但是有所差别。差异思维强调的是，即便当前的状态或者命题是正确的，也可以另辟蹊径，寻找不同的路线。这种思维方法对于科研是非常有意义的。我们常说条条道路通罗马，就是这个意思，通往问题最终解决的技术路线肯定不止一条。就好比，通往山顶的道路很少只有一条，而不同的道路的代价是不同的。中国的学生在差异性思维方面得到的训练是很弱的，甚至是刻意规避差异思维。因为我们的考试制度规定只能有一个标准答案，其他逻辑等价的答案可能都不给分，这就导致我们的思维故意给每一个问题都只保留一个选择。我想，这是阻碍我们进行创新的致命弱点。差异性思维对于科研方向和技术路线的选择是至关重要的。
模式四、跳跃思维
跳跃性思维顾名思义，并不是按部就班的思考，而是间断性的向某个方向跳起并落下。这在科研难题的突破上是非常重要的。在很多情况下，一个难题往往不能直接看到解决方案，其原因在于解决方案离当下有一个小小的鸿沟不容易跨越，如果按部就班可能就掉入了鸿沟。但是跳跃思维可以跨过小小的鸿沟，达到新的道路。但是跳跃性思维要求人具有很强的活力，也就是大脑的活动能力较高，思维过程可以跳起来，并不是每一个人都能做到的，必须保持旺盛的精力和脑力。这种能力的外在表现就是异想天开，有时候灵，有时候不灵，但是对于科研来说，没有跳跃性思维，就只能解决一些逻辑上复杂，而思路上平凡的课题。很多中国学者都属于缺少跳跃性思维，而只能帮别人解复杂问题的科学工匠。
模式五、归纳思维
归纳思维是一种人对外界信息处理的手段。我们经常看到很多学习很刻苦的同学，学习成绩和效果并不理想，其原因就在于不善于归纳总结。同样的错误需要犯3次以上，甚至无数次（这种学生按照孔子的说法，就是不能教，需要用棒喝手段才行）。这样的同学就是缺少归纳思维。事实上，归纳思维的恰当利用，能够在短时间内对复杂的信息建立各种模式，只要熟记几个简单的模式，就达到了对无穷多个可能的事实的掌握。这种思维也并不是每一个人都具备的。很多人能够很快的学习，就是因为归纳思维运用得当。当然归纳思维也存在误区，就是过度归纳。人的经验总是有限的，未知的总是无限的，有限的思维导致有限的模式，生搬硬套式的归纳并直接应用可能导致教条主义或者经验主义。
模式六、跨跃思维
跨跃思维类似于跳跃思维，但是跳跃思维具有随机性，而跨跃思维则是能够直接看到正确的方向。在王元写的《华罗庚》书中，多次提到华罗庚具有一种直接思维能力，这种直接思维不同于直线思维，而是能够绕过中间的某些障碍，好比，能够看到山后的景色。那个超级聪明的印度数学家之所以虽然年轻，就被哈代一生印象深刻，其原因也在于超强的跨跃思维能力。这种能力还不能被人真正的了解，我们只能看到有些人具备，但是如何培养，如何提高，还不得而知。不过我们总把这种具有跨跃思维能力的人称为天才。当然，我们几乎所有人都不能是天才。