论科技创新中的灵感思维
【内容提要】“创新”就是提出新发现、作出新发明，而“灵感”则是科技创新的重要思维方式之一。本文对中外科技史上数百件灵感创新活动进行了归纳整理，概括出“自悟型”与 “外引型”两大类型，又具体划分为不期而至、梦中惊成、自由遐想、急中生智、另辟新径及原型启示、触类旁通、点石成金、见微知著和顺手牵羊十种灵感思维形式。并精选其中的55例进行了对比分析，论述了科技创新中各类灵感萌生的机制和特点，为进一步研究灵感思维活动的规律，探索培养、锻练灵感思维能力的途径奠定了有益的基础。
【关键词 】 科技 创新 灵感思维
灵感──这种奇妙的创新思维方式，在人类数百万年的历史中具有无可比拟的特殊作用，古今中外的思想大师和专家们都非常重视和倡导它。因为人类文明的发展不是简单的沿袭和积累，而是不断地开拓与创新，创新的频率恰好与文明发展的速度成正比。实施科教兴国战略与可持续发展战略的一个主要内容，就是要增强科技创新意识，激励科技创新精神，研究科技创新方法，增强科技创新能力，提高科技创新水平，加快科技创新步伐，进而推动整个社会的现代化建设。江泽民总书记一直关注着我国的科技创新问题。早在1995年的全国科技大会上，他就十分明确地指出：“求实是科学之本，创新是科技发展的生命力所在”，“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力”。在刚刚闭幕的全国政协九届一次会议上，江泽民同志再次强调指出：“现在，我们更要十分重视创新。要树立全民族的创新意识，建立国家的创新体系，增强企业的创新能力，把科技进步和创新放在更加重要的战略位置，使经济建设真正转到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来。”我们应当从这些论断的高度，认识科技创新方法与科技创新能力研究的重要性和迫切性，系统地总结包括“灵感思维”在内的各种创新思维类型，“大胆吸收和借鉴人类社会创造的一切文明成果”，探讨创新思维的机制和规
律，用以启迪和培养全民族的创新思维能力，为加速我国科技、经济 与社会的全面发展做出应有的贡献。
借助灵感思维完成科技创新的过程可划分为酝酿－顿悟－验证三个阶段，其核心是顿悟阶段。按照顿悟总体机制的不同，灵感思维又可划分为“自悟型”和“外引型”两大类，共十种形式。现分述如下。
（一）
“自悟型灵感思维” 又叫“无外因顿悟”，系指思维主体不经由外界事物的刺激或诱导，仅仅依靠调遣大脑自身各个层次的知识储备和活化的潜意识，在较为偶然的时空内，突然闪现问题的答案或有关线索，从而使长期竭情苦虑或突如其来的课题一举突破。也就是说，在这种顿悟类型中，大脑寻解定势与课题答案之间的解题通路完全是依靠思维主体自觉或不自觉的、非预期的“灵机一动”，而在一瞬间建立起来的。当然，并不是说这种认识上的飞跃不需要外界条件。恰恰相反，这种有创建和突破性的自悟只有在诸如恬静的书斋、幽雅的庭院、空旷的山谷或与其相反的凶险危境、惊奇的梦乡等外界条件下才能进行。虽然这些环境不直接参与分析过程，不作为思维要素出现，然而却是这类顿悟得以实现的必不可少的客观条件。
自悟型灵感思维有五种具体表现形式。
其一是“久思未决、不期而至”，即思维主体在长期思考竟日不就的情况下，暂时将课题搁置起来，而去进行与该研究无关的活动。恰好是在这“不思索”期间，无意中找到了答案或线索，完成了这个久思未决的研究项目。在科学研究中，这种“有意中断”到“无意又接通”的事例是很多的：象法国的彭加勒发现福克斯函数，就是在外出旅行一脚登上马车踏板的一刹那想到的；意大利的费米则是在郊外林间捕捉壁虎的一瞬间，脑海中闪出量子力学的一条定律；俄国的门捷列夫是在候车室闭目养神时冒出了元素排列方式的新构想；英国的瓦特则是在晨曦校园草坪上散步的过程中，突然想到在蒸汽机上外加一个冷凝装置，以保持汽缸恒热等等。
科技创新活动一旦进入紧张状态，便会形成强烈
的大脑皮层兴奋中心。不过，被自觉调动的信息板块总是有限的，而有时，解决问题的关键要素又恰好存在于尚未调动的那一部分当中，只是由于被压抑而无法参与解题过程。研究者尽管坚信课题能够解决，但继续下去，徒劳无益。出于无奈、或出于明智，应当也只能将紧张研究工作暂时中断。然而，大脑兴奋中心并不随之全部休息，它会下意识地继续活动。这样一来，原先绷得紧紧的信息搜索键由于摆脱思维主体的严格控制而变得更富有弹性，它在各层次的信息板块之间自由地飘移。各种信息单子也开始随机分解、优选与重组。正是在这些非自觉控制的自由态意识活动中，有时会使“疑问”与“答案”之间的某些要素、程序突然勾联起来，一下子被有关显意识诱导、发现和吸引上来，并及时撞击大脑皮层的思考中心，使思维主体迅速觉醒，抓住这一灵机，突破课题难关。我国古代有一句极富哲理的名言，叫作“一张一弛”。“张”久便僵，因而必须有张有弛。“弛”虽意在缓冲、中断、休息、不期盼，但并没有根绝，也就是说，“弛而不死”才是获得灵感的真谛。
其二是“长求不得、梦中惊成”。现代心理学认为：梦是以被动的想象和意念表现出来的、思维主体对客观现实的特殊反映，是大脑神经细胞抑制和兴奋的不平衡性、即大脑皮层整体抑制状态中，少数神经细胞兴奋进行随机活动而形成的戏剧性结果。不过，并不是所有的人的梦都具有创造性的内容。就是说，这种梦中惊成，同样也是只留给那些“有准备的科学头脑”的。著名的梦幻创新活动有：德国的凯库勒因梦见咬着尾巴飞转的火龙，从而创立苯的环型分子结构式；日本的阿次郎梦见一个转动的大线圈，启发他用电磁感应手段，解决了棒球场照明设备对附近居民视听信号的干扰问题；中国的高歌在梦中被人开导，发现了保持喷气发动机燃烧稳定性的上限和下限，攻克了国际航空理论一大难关；美国的赫威研究缝纫机械化的过程中，梦见刽子手举起带鬼眼的长矛刺向自己的咽喉，一下子惊醒，就此解决了针尖与针眼由
两端集于一端的关键问题；中国的佘峻南也是在梦中得到了广州白天鹅饭店整体构想的最佳方案。
在众多的神游梦幻之作中，我们可以发现：梦的素材与研究课题的内容、梦梦 的情节与研究过程的各种尝试、梦的结果与课题目标之间都存在着内在的必然联系。张牙舞爪的火龙正是当时公认的大分子线性模型的戏剧形式，头尾相接是飞龙的 “高难动作”，也是凯氏从未想过的分子连接方式，这两者统一的威力足以使他从梦中惊醒。而赫威在“生死关头”“看”到的、恰恰是他想得到的、而且又能使他免于惩罚的东西。由此可见，梦幻创新仍然是思维主体一系列研究活动通过梦的偶然而实现的必然结果，是长期辛勤劳动的结晶。不过，这里应当指出：虽然梦境具有启迪创新活动的可能性，但由于梦中的情景基本上属于非自觉的心理活动，利用梦而产生顿悟绝非易事。有时尽管某些情节在梦境中出现，也会由于梦者的疏忽或梦的信息太微弱而无法形成灵感创造。因此，如何挖掘梦的创造潜力就显得非常重要了。
无外因顿悟的第三种形式是“自由遐想、水到渠成”。上个世纪末的一天，15 岁的爱因斯坦偶然想到：如果我以光速追踪一条光线，将会看到什么呢？若干年后，这个古怪的想法又引出另一个稀奇的问题：当我这样做的时候，我自己与另一个站在原地不动的旁观者对这件事情是否有同样的感觉？──这就是自由遐想，就是导致1905年相对论诞生的那个著名的爱因斯坦灵感方式！
科学上的自由遐想不同于日常生活中某些人的胡思乱想，也不同于科学研究中按常规模式进行的反复思考。它是研究者自觉地放弃僵化的、保守的思维习惯，围绕科研主题，依照一定的随机程序对自身内存的大量信息进行自由组合与任意拼接。经过数次、乃至数日、数月的意境驰骋和间或的逻辑推理，终于水到渠成，完成一项或一系列相关课题的研究。自由遐想的典型事例还有：中国的蒲元由煅铁件热软─凉硬的变化过程想到：若快速冷却会怎样呢？他试着用水一喷，竟比慢凉坚硬了许多。继
而又想：用什么东西速凉最好呢？盐水、碱水、油轮流试验；速凉多少次更合适呢？一次、二次、三次反复琢磨，最后发明了能使宝刀削铁如泥的淬火技术；印刷过程要求油墨中含有一定的水份，但油水不相溶，令人头痛。有人想到了搅鸡蛋，发明了高速搅拌法，油中可含水20％。又有人想到用超声波 震荡，油水之比竟超过1:1！罗列凡协助防疫站作灭菌实验：激光灭菌率为22％，超声波灭菌率为33％。他想：如果声光并用不就达到55％了么？一实验，竟把细菌全部消灭了！据说：美妙的DNA 双螺旋结构模型也是美国的沃森在大冷天蜷缩于火炉旁，任大脑随意漫游而想象和创造出来的。自由遐想的主要特点是反常规、反定论（这应当是开拓和创新不可缺少的心态条件），特别是当这种设想离现实比较遥远的情况下，往往更不被世人所理解。像中国古代关于嫦娥奔月、佛光灭妖、火眼金睛等想象，直到千百年以后才为宇宙飞船、激光武器、遥感技术所实现，难怪当时只能作为神话而载入文学作品了。
“急中生智、出奇制胜”是自悟型灵感思维的第四种形式。它的最大特点是紧迫性：一是问题的提出比较突然，事先毫无思想准备，无法按常规形成寻解定势。二是要求尽快作出反应，时间比较短促，不允许拖延解决过程。三是如果不能在短时间内迅速解决，后果不堪设想，甚至危及生命。这种突如其来的设题与急不可待的解题，刹那间造成了一种十分危险的状态，使得思维主体来不及循规蹈矩地思索，更不可能寻求外在的任何援助。唯一的出路就是让临时激发起来的兴奋中心启动所有的知识储备和全部逻辑通路，从而凭借经验、常识、技巧、本能等一切智力因素随机搭配，找到一种行之有效的应对措施，并在事后有意识地加以总结，成为一种新的发明创造。
“急中生智、出奇制胜”在社会活动中、特别是军事活动中数不胜数，不过在科技创新中也不少见。16世纪之前，外科手术中是用烧红的烙铁来止血的。法国的帕累在做手术时，不巧烙铁还没热，他急忙用刀柄按
在大血管上，血流立刻止 住了。事后，这位医生便萌生了用夹子止血的新思路，“止血钳”就这样问世了； 1863 年的一埸大水冲毁了休伦埠的全部交通通讯设施。正当人们一愁未展之时，爱迪生突然想到火车的汽笛。遂用长短不同的汽笛声代替电报码向临近的车站发出了一次次求援的“汽笛电报”。附近火车站上同样焦急而又机灵的报务员马上明白了一切，终于使洪水中绝望的全城人民得到了救援。直到今天，汽笛信号仍然是某些场合 ──如雾中航船的有效联络手段；在大水冲破堤坝而附近又没有石块可用的紧急关头，有人巧用沙土包代替大石块堵住了缺口。无名氏的这一发明至今仍然是抗洪救灾中的重要装备之一。在极为特殊的紧急状态下，思维主体连大脑皮层的兴奋中心都来不及形成，部分感官一经接触危难信息，立刻传至中枢神经，闪电般地提取某些经验片断组成应变程序，迅速指导人体器官作出反应。待到该行为终止，思维主体才醒悟过来，反倒“吓出一身冷汗”。像驾车避险、竞技巧胜、危难急救等等。在这样的活动中，灵感已经与本能溶为一体，即通常人们所赞誉的“机智”。
急中生智这种灵感思维活动尽管很紧迫，也要看到它是有过程、有内容的。这里的智能迸发也不是人人都可以作出的。有的人在危急时刻会手忙脚乱、不知所措，以致丧失生命。有的人却能沉着应付，转危为安，并把机智行为总结、提炼，转化为后人可以充分利用的发明创造。──比如，有人就从司马光打破水缸救出落水儿童的机智故事中得到启发，在许多坚固大容器的下部都加设一个单独的外泄开关，以便应急。产生这种差异的根源就在于这两种人的“智慧”不同。只有大脑中积累足够多的个体和群体经验，而且具有综合运用这些经验的能力，才能遇险不慌、应变以对，有效地保护和发展自己。
其五是“另辟新径、重操胜券”。这种形式是指思维主体在科学研究的过程中，课题内容与兴奋中心都没有变化，但寻解定势却由于研究者“灵机一动”而转移到与原来解题思路相异的方向。
正因为采取了新的途径，才使得若按原思考方向根本不可能取胜或很难解决的课题一举突破，反败为胜。19世纪以前，许多数学家为欧氏平行公理的归它性证明浪费了宝贵的青春。俄国的罗巴切夫斯基则果断地把思路拨到另外的方向。结果创立了与欧氏几何（此空间三角形内角和等于180度）不同的双曲几何学（其空间三角形内角和小于180度）。继而，德国的黎曼又把思路拨到与罗氏相反的方向，结果，创立了其空间三角形内角和大于180度的椭圆几何学。假如这几位后生也在老路上徘徊，几何学上这些划时代的创新就不会出现；最早问世的圆珠笔是灌满油墨的钢笔状的金属管，遗憾的是，笔珠与笔杆之间的间隙越磨越大，溢出的油墨污衣秽纸，令人讨厌。许多人在笔珠与笔杆的硬度上下功夫，一度使油笔贵到如同珠宝首饰的地步。日本人中田滕三郎则一反俗套，他不求永久而主张即用即扔。遂发明了一次性的通用塑料管油笔芯，价格降到几分钱，再配上漂亮的外套，很快把油笔推广到了全世界。
独辟异径──几乎成了某些创新活动取胜的关键。英国的法拉第在演示“电能够使磁针转动”时，马上想到：磁动是否也会产生电？这个大胆地“翻过来一想”，导致了动电设备──发电机的诞生；德国的李特尔在得知可见红光之外的长波段区存在肉眼不可见的红外辐射后，机智地把视线盯到与之相反方向──紫光之外的短波段区，仅隔半年，就发现了紫外辐射的存在；费米在研究中子引起核反应的机制时，开始是用铅板作减速屏，效果不好。后“鬼使神差”地找了一块表面上与铅的属性大相径庭的石蜡放了上去，竟得到了出人意料的满意结果。
科研工作是一项艰苦的创新型劳动，拼搏奉献是立志创新者必须具备的品格。奋斗目标一旦确定，“契而不舍”、“不到黄河不死心”是科技事业获得成功的重要保证。但是，思想僵化、循规蹈矩、固执己见、“不撞南墙不回头”，甚至“撞了南墙也不回头” 则是不可取的。成功的发现、发明者都是善于具体情况具体分析，一旦发
现走错了路途，用错了方法，甚至原订目标已经没有成功的希望，或者即使成功也失去了社会价值（丧失了优先权等等），那么，就应善于随机应变，重新选择。“走异径反而取胜”恰恰说明：只有这表面上看来是相异的目标、途径或方法，才是唯一科学、唯一合理的目标、途径或方法。
（二）
“外引型灵感思维”又叫“有外因顿悟”，是以思维主体的累积知识为基础，以内在特定信息域的寻解定势为前提，在外界某些事物的刺激和诱导下，思维主体“灵机一动”、刹那间打通解题思路，从而使长期悬而未决的课题有了理想答案或提供了新的解决线索。也就是说，这类灵感思维的突出特征是有外界信息作触发因子，即“导火索”。通常，人们把思考者与导火索之间的相交及随之产生的顿悟称之为“机遇”。
认真地研究“机遇”，我们会发现，这种导致新认识或新创造的偶然交错事件，实际上也不可能是纯粹的意外事件──“瞎眼猫碰上死耗子”。造成机遇的主、客观因素既是偶然的相互作用，又是通过偶然形式表现出来的必然的相互作用。当然，研究者的主体性──敏捷的洞察力、深邃的判断力与超前的创造力，， 从而善于发现机遇、捕捉机遇、触发灵感──是基础。如果不具备这些素质和能力，即使是“机遇”碰到鼻子尖上，也会在你眼前悄悄溜掉。科技发展史上这种失之交臂的事例并不少见，这正是“人功不竭，天巧不传”也！
外引型灵感思维也有五种具体表现形式。
其一是“原型启示、一拍即合”。这类事件的特点是：触发因子与课题答案的构型或外型几乎完全一致。在这种情况下，已经有充分准备的研究者一旦接触到这些事物，就能产生联想，直接从客观原型推导出新发明的设计构型。比如：看到肢体手术中的醉汉没有痛疼感觉而受到启发，中国的华佗在世界医疗史上首创以镇静药物为主的外科手术必需品──麻沸散；英国的布伦特在深水处构筑桥墩屡屡失败陷入苦恼之际，受到蜘蛛吊丝拉网的启迪而一反常规，发明了自古未有的新式桥梁─
─ 吊桥；中国的老焱若也和常人一样，非常讨厌旧式雨伞不方便，偶然听人讲述人体肘关节的活动机理而触发了灵感，成功地设计出能屈能伸、方便适用的折叠伞；法国的布莱叶受到军队传令兵在严禁声光的前沿阵地上使用手摸式暗语的启发，而设计了一套专供盲人使用的手摸式文字符号；英国的布鲁内尔无意中发现小甲虫利用硬壳保护钻蚀树干，而发明挖掘隧道的新式机械──构盾掘进机；尤其是阿基米德，他由不便测定的人体体积在浴盆中排挤出可以准确测定的洗澡水，猛然领悟到：利用这个方法可以测定不规则物体──皇冠的体积，进而就可以通过称重、测量比重的方法，断定皇冠是否由纯金做成。中国的赵生才受鱼汤凝固的启发而发明了不用开刀手术就能完成的栓堵节育法，受到国际卫生组织的高度赞扬。
粗看起来，上述原型的到来似乎是“从天而降”，创新者几乎不费吹灰之力就巧成大作。但实际上，这其中绝对离不开思维主体的日常努力：课题的选择，几乎都经过相当长久的酝酿；在创作的同一方向上，积累了相当多的经验；答案虽没完成，但寻解定势已成，如折叠伞中的折─曲、伸─张两者均能如愿的基本要求；已建立了若干基本的逻辑联系，或者排除了某些错误的可能，如盲文的特点必须是既能盲读──摸读，又易于盲写──扎写；甚至对答案的种种性质、功能已经确定，如手术中要丧失一定的感觉，术后又必须恢复感觉；开掘隧洞时必须使支护与施工同时进行而又互不妨碍等等。只是还没有把它们按一定顺序有机搭配起来。也就是说，这时思维主体的兴奋中心已象俗语所说的“大有一触即发之势”。正是在这种内在“急需”的情况下，一旦与外界某种触发因子相遇，必然“一拍即合”，引起顿悟。
其二是“触类旁通、举一反三”。就是人们偶然从其他领域的既有事实中受到启发，进行类比、联想、辩证升华而获得成功。有人把这种情况形象地比喻为：它山之石，可以攻玉。至于究竟用哪一山的哪一石，则是要依靠机遇的。这种顿悟的基本程序要比原型启
示复杂：当有准备的思维主体触及到了某些具有相似性的客观事物后，不是直接构想出研究成果，而是根据需要把它们与内存的材料及预计方案，从要素、构造、功能、机制与规律等各方面进行辩证分析，在创新研究的关键环节上有所突破，再依靠自觉逻辑通路导出理想的研究成果。中国的修瑞娟是从大海浪涛运动的观察中受到启示，提出了人体微动脉血管的特殊自律运动理论；美国的莫尔斯是由邮政系统通行绎站换马启示，发明了电讯中继站，有效地解决了信号衰减与消除噪声问题。前面论及的“原型启示”效果最好，但与研究课题同构、同型、非常吻合的情况毕竟只是少数。何况，科学研究大多数是开创新的领域、发现新的规律，不可能依赖大自然和社会的恩赐。所以“举一反三”，联想移植的能力就显得尤为重要了。有时，原型与创新之间相距较大，这就需要思维主体必须善于转向、变换和跟踪跳跃。比如：德国的莱布尼茨从中国的“伏羲六十四卦次序图” 中受到启示，建立了二进制数学，由此开创了用简单机械运动进行复杂数值运算的先河；英国的李斯特由有机物腐败联想到伤口感染化脓，受生物防腐技术启示而发明了医用消毒剂等等。
“触类旁通、举一反三”这种灵感形式往往需要思维主体具有更深刻的洞察能力，能把表面上看毫不相干的两件事情沟通起来，作出内在功能或机制上的类比分析。“苹果落地”是一种司空见惯的现象。果农可能由此而想到供水的多少、成熟期到来与否，从而加强园艺管理研究。但牛顿却把这个“苹果─大地直线碰撞”现象，与 “月亮─地球圆周绕转运行”联系起来，从中悟出了一个伟大的发现──万有引力定律。没有准备、没有思考，就会“观”而不“察”、 “视”而不“见”。“苹果落地”也不会成为一个交口赞誉的机遇事件。
外引型灵感思维的第三种形式是“点石成金，豁然开朗”。不言而喻，这种顿悟的诱因是来自外界的思想点化，主要是通过语言表达的一些明示或隐喻。当思维主体进入一定的课题域，经过一段探求后，由
于种种原因“卡壳”了：有时是关键环节模糊不清，有时是表达形式不理想等等，致使解题通道嵌顿，无法前进一步。这时，偶然受某人言谈举止的启迪，一下子被点通了解题思路，“眼前一亮”，悬念解决了！这种顿悟的效果极好，真乃：听君一席话，胜读十年书。
埃及的埃拉托色尼在两千多年前曾测算出地球的经线周长为25 万斯台地亚，与现代卫星所测得的数值仅差0.3％！而他所用的巧妙方法──纬度不同地方的物体在同一时刻影子的斜度不同，则得益于他在市场上的偶闻：南方商人关于“家乡夏至日中午、太阳光直射井底”的一番趣谈；德国的贝林为对抗白喉杆菌一愁未展之时，日本访问学者北里柴三郎关于中国医学“以毒攻毒”的医理讲座使他心头一振。经过反复研究，试验成功“白喉抗毒素血清”，开创了免疫学这个全新的领域；英国的瑞利在研究空气的组份时，在“氮”面前遇到障碍，后经过杜瓦的提示才恍然大悟。最后，成为新元素──惰性气体氩的发现者；美国的摩顺听了杰克逊讲的“本想吸几口乙醚来解解氯气之苦，结果却昏然入睡”的一席话如获至宝，反复试验，便发明出了一种新型强力麻醉剂；德国的科赫发明分离细菌方法中的关键，是寻找一种既有液体特性又有固体特性的培养基──胶冻，而这又要归功于他妻子的及时提醒。
“ 思想点化”一般来说要有这样几个条件：一是“有求”，即思维主体有急待解决的难题；二是“存心”，即在头脑中已形成兴奋中心，“万事俱备，只欠东风”了；三是“善点”，不论是有意无意，必须恰到好处，“不谋而合”。无准备的头脑，点一百遍也点不透。反之，乱点一气，倒把人家搞糊涂了；四是“巧破”，就是要具备捕捉机遇，接受点化的能力。因为谈话、听报告、查文献是人人都可能接触到的，但只是“有心人”巧于利用才能产生创新。如果研究者具有敏感的接收能力，即使“点子”不清楚，他也会做到：说者无意，闻者有心，巧妙移植，为我所用。科技史上也有一个本来应该“点”到甲的头上，却因