那么有哪些啟發(fā)式的方法呢？第一種是亞里士多德的演繹法，這種方法從形式邏輯的“三段論法”演繹而來，其特點(diǎn)是能夠給知識以普遍的理論基礎(chǔ)。第二種是培根的歸納法，即科學(xué)研究從觀察和實(shí)踐出發(fā)，逐級登攀，從特殊事例上升到較低公理，多級歸納，最后上升至普遍公理。第三種是愛因斯坦的直覺法，他認(rèn)為從特殊到一般是直覺性的，從一般到特殊是邏輯性的，單純的推演和歸納發(fā)現(xiàn)不了重大的科學(xué)原理，只有將演繹、歸納、直覺綜合運(yùn)用，才能實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。比如愛因斯坦的相對論，它既不是歸納出來的，也不是邏輯推導(dǎo)出來的，它就是一種直覺的頓悟。直覺悟性是一種非理性的、非歸納性的邏輯思辨，它是從瞬間感悟到領(lǐng)悟，從而“跳躍”到事物未知部分的能力。

我們還應(yīng)該學(xué)會辯證法，用辯證法的思維方式來解決問題。比如從量變到質(zhì)變、一分為二、合二為一等原理。這些思想都是被科學(xué)家奉為指導(dǎo)思想的，所以有人說哲學(xué)是科學(xué)家的科學(xué)，我覺得確實(shí)如此，這些思想會指導(dǎo)科學(xué)研究。

二、創(chuàng)造力以及創(chuàng)造者應(yīng)具備的人格素質(zhì)

我前面講的是簡單的鋪墊，下面我著重講一講創(chuàng)造力以及創(chuàng)造者應(yīng)該具備哪些素質(zhì)。

（一）什么是創(chuàng)造力

創(chuàng)造力是藝術(shù)的、智力的發(fā)明能力，它是根據(jù)一定目的、任務(wù)，在腦中創(chuàng)造出新技術(shù)、新產(chǎn)品、新形象，并使之實(shí)現(xiàn)的過程?？梢哉f，創(chuàng)造力就是有目的、有結(jié)果的白日夢。心理學(xué)家雷爾達(dá)夫認(rèn)為，創(chuàng)造力是人產(chǎn)生任何一種形式的思維結(jié)果的能力，這些結(jié)果是新穎的，是產(chǎn)生他們的人事先所未能預(yù)料的。

（二）創(chuàng)造的P4要素

心理學(xué)家總結(jié)出創(chuàng)造有四個關(guān)聯(lián)因素。第一個是創(chuàng)造者（Person），著重強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造者的人格特質(zhì)。第二個是創(chuàng)造歷程（Process），著重強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造者的心理歷程。國學(xué)大師王國維曾經(jīng)說過，文學(xué)創(chuàng)新的境界可以用三句宋詞來概括：第一句是“獨(dú)上高樓”，就是這個人進(jìn)入沉思狀態(tài)，在思考，在構(gòu)思。第二句是“為伊消得人憔悴”，就是他不斷努力，漸漸憔悴。第三句是“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處”，這就是一個頓悟過程。實(shí)際上對科技創(chuàng)新來說，頓悟之后還要做系統(tǒng)研究，做出數(shù)學(xué)模型來分析所有相關(guān)因素。第三個是創(chuàng)造產(chǎn)品（Product），著重強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造者的作品。第四個是創(chuàng)造環(huán)境的影響（Press），著重強(qiáng)調(diào)個人與環(huán)境的交互作用。今天我們時間有限，只講創(chuàng)造者。

（三）創(chuàng)造者應(yīng)具備的人格素質(zhì)

創(chuàng)造者對于我們教育工作者非常重要，我們的主要目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生具有富于創(chuàng)新的人格特質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生不再限于“傳道授業(yè)解惑”，因?yàn)橹R是無限的，現(xiàn)在老師對于知識的傳授已經(jīng)退居第二位，關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這才是當(dāng)今教育工作者的首要責(zé)任?，F(xiàn)在提出來的“新工程教育”，就是以創(chuàng)新作為教育的主要手段，不光要抽象地講一些理論，還要通過傳授知識的過程，給學(xué)生滲透創(chuàng)新的歷程、創(chuàng)新的方法，讓學(xué)生在畢業(yè)以后具備獨(dú)立創(chuàng)新的能力。

創(chuàng)造力人人皆有，“創(chuàng)造性”行為卻并非人人具備。善于創(chuàng)造之人的人格素質(zhì)包括：想象力、聯(lián)想力、變通力、交叉與組合力、觀察力、耐受力等。這些能力不是人天生就具備的，需要自己后天養(yǎng)成，所以我們現(xiàn)在要培養(yǎng)學(xué)生擁有這些能力。下面我結(jié)合諾貝爾獎獲得者取得成功的故事，來逐一談?wù)剟?chuàng)造者應(yīng)具備的人格素質(zhì)。

第一，想象力。

想象力是科技創(chuàng)新最根本的源泉。愛因斯坦曾說想象比知識更重要。知識是有限的，想象是無窮的。我們以地球半徑第一次被測算出來的故事舉例。公元前3世紀(jì)，亞歷山大圖書館的館長埃拉托色尼選擇在夏至日那天觀察在同一子午線上的阿斯旺小鎮(zhèn)與亞歷山大市的太陽光射線角度，并運(yùn)用泰勒斯的數(shù)學(xué)定律，即一條射線穿過兩條平行線時它們的對角相等，第一次計(jì)算出了地球半徑是6378千米。

想象力也可以是無中生有的。這里就講到我們學(xué)校的化工系，我們當(dāng)時想到塑料很有用，但是它千百年都不能被降解，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如農(nóng)業(yè)種植中使用的塑料薄膜，這種塑料制成的薄膜可以保證植物的溫度和濕度，是高寒地區(qū)農(nóng)作物種植所必需的材料，那么我們就打算以此入手，研發(fā)一種可降解的塑料薄膜。我們首先做的是在塑料中添加很多淀粉，雖然塑料不會分化，但淀粉會被微生物吃掉，那么塑料薄膜就會破碎。后來我們采用發(fā)酵法，生產(chǎn)出乳酸，再用化學(xué)法將其聚合為乳酸塑料，如此一來，塑料薄膜可以在陽光下被細(xì)菌分解，那么它一年之內(nèi)就被降解了。我們覺得還不夠，能不能研發(fā)出一種可以跟人體融合、被人體吸收的塑料？我們的這種想法就是一種想象力。后來我們與生物系合作，研制細(xì)胞內(nèi)合成聚羥基丁酸酯（PHB）塑料，這種塑料可以應(yīng)用于人造器官。我們的這項(xiàng)發(fā)明得了國家級大獎，已經(jīng)投入生產(chǎn)。

我們知道動物都有自我愈合的能力，比如我的手被劃破后，皮膚很快就會結(jié)痂，然后慢慢愈合。那么在太空中飛行的航天器，它們被小流星劃傷后，能不能像動物一樣具有自我修復(fù)功能？這個設(shè)想經(jīng)過科研人員的努力最終實(shí)現(xiàn)了。我們將航天器的外殼用碳纖維纏繞，在碳纖維材料內(nèi)加入一定體積的小膠囊，膠囊內(nèi)裝有強(qiáng)力樹脂，膠囊外還有固化劑。那么當(dāng)設(shè)備本體被劃破時，小膠囊也會被劃破，強(qiáng)力樹脂就會溢出，并固化變硬，這樣就起到了航天器自我修復(fù)的效果。所以看起來不可能完成的事情，假如有想象力，再經(jīng)過不斷努力，就有可能取得成功。

想象力是一種抽象思維的能力。我們從小學(xué)一年級開始學(xué)數(shù)學(xué)，其目的并不是為了算賬，而是要培養(yǎng)自身抽象思維的能力。我們舉一個實(shí)例，1971年加州大學(xué)伯克利分校蔡少棠教授推斷，在電阻、電容、電感器之外，應(yīng)該還有一種器件能夠體現(xiàn)出電荷與磁通量之間的關(guān)系，但它只存在于數(shù)學(xué)模型中。這一超前想象沉寂了37年之久。時間到了2008年，美國惠普公司給蔡少棠打電話，說他推斷的器件找到了。原來，惠普公司的斯坦利·威廉姆斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，把一塊極薄的二氧化鈦夾在兩個電極中間，這塊二氧化鈦又被分成兩個部分，一半是正常的二氧化鈦，另一半進(jìn)行了“摻雜”，少了幾個氧原子。“摻雜”的那一半二氧化鈦帶正電，電流通過時電阻比較小。而且當(dāng)電流從“摻雜”的一邊通向正常的一邊時，在電場的影響之下缺氧的“摻雜物”會逐漸往正常的一側(cè)游移，使整塊材料中“摻雜”的部分占比較高的比重，整體的電阻就會降低。當(dāng)中斷電流時，氧原子就會保持不動，這就體現(xiàn)了記憶的功能。反之，當(dāng)電流從正常的一側(cè)流向“摻雜”的一側(cè)時，電場會把缺氧的“摻雜物”向回推，電阻就會跟著增加。因此，整個器件就相當(dāng)于一個憶阻器。2010年惠普公司認(rèn)為理論上可以用憶阻器完全代替現(xiàn)有的數(shù)字邏輯電路，而以前的馮·諾依曼理論認(rèn)為，數(shù)字計(jì)算機(jī)的“0”和“1”的體系結(jié)構(gòu)決定了它不可能像人類大腦一樣工作，“存儲”和“處理”不可能同時進(jìn)行?；萜展緲?gòu)建的二維交叉陣列憶阻器，模擬了人類大腦的一個層面，拋開了“0”和“1”的邏輯結(jié)構(gòu)，代之以明暗不同的所有灰色狀態(tài)，可以進(jìn)行決策、判斷、學(xué)習(xí)、臉部識別等計(jì)算，它的運(yùn)行速度比數(shù)字式計(jì)算機(jī)要快幾百萬倍。

第二，聯(lián)想力。

聯(lián)想行為出自某種記憶、印象，進(jìn)而引發(fā)了另一種觀念或思想的產(chǎn)生，它與想象有著明顯的不同。

我們都聽說過哥德巴赫猜想，那么哥德巴赫猜想到底是怎么回事呢？哥德巴赫是一個德國數(shù)學(xué)家，1742年他寫了一封信給另外一位數(shù)學(xué)家歐拉。信中說凡是大于5的奇數(shù)都可拆解為三個素?cái)?shù)之和。比如說7可以拆成3+3+1，其中3和1都是素?cái)?shù)，都是不能被任何數(shù)除盡的數(shù)；77可以拆成53+17+7；461可以拆成449+7+5。那么假如這個奇數(shù)是無限大的，是不是還可以拆成三個素?cái)?shù)之和？歐拉很快給他回信說，您的這個問題太難了，我一時半會兒回答不了，可是根據(jù)您的題目，我聯(lián)想到凡是大于4的偶數(shù)都可分解為兩個素?cái)?shù)之和，比如說6可以拆成1+5，8可以拆成3+5。可是到無窮大是不是還這樣，我也不知道。這兩個人的猜想就構(gòu)成了哥德巴赫猜想。哥德巴赫猜想就是要證明這兩個現(xiàn)象在數(shù)字無窮大的時候依然成立，可是到目前為止還沒有答案。

在這個例子中，哥德巴赫是想象，而歐拉則是聯(lián)想，是根據(jù)別人的想法繼續(xù)延伸的聯(lián)想。聯(lián)想的作用非常大，比如雷達(dá)就是參考蝙蝠通過回聲反射原理而研制的。另外在化工領(lǐng)域，我們分離一個物體，比如酒精，需要蒸餾、萃取，能耗就很大?？扇梭w內(nèi)很多分離過程就不需要高溫，不耗能，為什么？是因?yàn)橛心?。我們的肺泡能夠讓空氣里的氧氣滲進(jìn)去，讓二氧化碳滲出來。還有我們的腸胃、腎臟等都是通過膜來分離物質(zhì)的。那我們能不能研制出一種膜用來分離物體呢？現(xiàn)在我們研制出的膜就可以使海水淡化，海水通過膜會變?yōu)榈Ｋ阅し蛛x技術(shù)是一種仿生學(xué)，運(yùn)用的就是聯(lián)想能力。