第二章 學生創造性思維培養
第一節 教學生掌握思維創新的方法
一、注意事物間的聯係。
美國北方有個島上生長著馴鹿，還生活著狼。馴鹿為人們提供了肉類、藥材和皮革，人們喜歡馴鹿，而狼要吃馴鹿，人們心裏想：要是沒有狼而隻有馴鹿，那該多好啊!
好心的人們掀起了一場打狼的運動。獵人們全體出動，見狼就打，終於把狼斬盡殺絕。他們想：這下可好了，馴鹿可以高枕無憂了，馴鹿的頭數一定可以大幅度地提高，再也不會有馴鹿被狼吃掉了，鹿肉、鹿皮、鹿角的產量一定比有狼的年代要高得多。
人們想得太美了。人們忘記了，大自然是個整體，是個充滿和諧的鏈條。人們也忘記了，狼在自然界中，也有它的積極作用。在打狼運動後的一段時間裏，馴鹿果然長多了，長肥了，島上到處是馴鹿。但是，好景不長。馴鹿的頭數多了，超過了小島能夠提供的食物的界限。它們把樹葉和草都吃光了，島上的資源十分有限，無法供那麼多的鹿吃飽。馴鹿陷入了饑餓之中。樹木的皮被馴鹿所啃，造成大批的樹枯萎而死。生態嚴重惡化，樹木越來越少，資源越來越貧乏，馴鹿的生存基礎開始動搖。
而且，沒有了狼，馴鹿就沒有了敵人，它們再也不會被狼追趕，再也用不著奔跑逃命，於是它們整天懶洋洋地躺著站著，體質越來越差。
更重要的是，狼以前吃馴鹿，但吃掉的都是老弱病殘，狼起著選種機的作用，留下了強壯的後代，而現在，弱者也有了生存下來的條件，也生下了自己的後代，馴鹿的種群日益退化。
終於，有一年冬天，島上的草吃光了，樹葉吃光了，樹皮也幾乎吃光了，樹木紛紛死亡，鹿群沒東西吃，加之體質變弱，種群退化，大批大批的馴鹿倒斃在地上。
馴鹿的敵人狼被人們消滅了，人們以為幫了馴鹿的大忙，小島就成了馴鹿的天堂了。但是，結果與人們的願望相反，馴鹿反而越來越少，島上的生態也越來越差。
人們終於認識到，馴鹿與狼、與島上的草木是一個整體，它們構成了一個完整的係統。它們互相關連著、影響著。
在考慮問題的時候，不能隻看到樹木，不看到森林，不能隻看到局部，不看到整體。也不能隻看到事物的一個方麵，而沒有看到另一個方麵。
這種看到各種事物之間的關係、看到事物的各個因素之間的關係的思維方法，人們叫做係統性思維。係統性思維要求我們在認識問題時，一定要從相互關係看，從全局看。
在草原的滅鼠運動中，由於人們認識的片麵性，也曾付出了沉重的代價。老鼠在草原上打洞，咬食草根，使牧草枯死。於是人們在草原上灑了農藥，想把老鼠消滅幹淨。
一批老鼠死了。但是，草原上別的生物也被毒死了。一些吃老鼠的猛鷹、黃鼠狼、狐狸吃了有毒的死鼠，也紛紛中毒而死。老鼠減少了，老鼠的天敵也減少了。
老鼠的繁殖速度很快，而它的天敵的繁殖速度卻沒有它快。老鼠因為失去了天敵的控製，迅速地繁殖，一時間，它在草原上比以前更為猖獗。
老鼠和草原、與它的天敵都處於同一個係統中。如果我們忘記了老鼠所在的係統，隻想到老鼠，沒有看到它們之間的種種關係，就會犯錯誤。
我們在思考問題的時候，一定要注意它們之間的複雜的關係，要盡量減少副作用。
二、突破思維定勢。
我們每個人都是凡人，我們的認識有著很大的局限。我們不可能無所不知，我們不可能不受著環境的、知識的、情緒的、階級的種種局限。
偉大的天才們的認識也有種種局限。天才也是人，他們也不可能無所不知，無所不曉。
人們常常忘記這種認識的局限。他們常常在某個領域獲得了一些成績以後，就以為自己懂得了一切，別的事物都隻是他認識過的事物的翻版。他們以這個領域中的方法、結論去認識別的事物，由於事物的複雜性，他們的認識常常含有錯誤。
認識到自己認識的局限，也是一種聰明，而認識不到自己認識的局限，就是一種愚蠢了。
古代希臘的大哲學家蘇格拉底聽詩人們講詩，他們都說得頭頭是道，使他深感不如；他聽木工們談起工藝上的事，木工們也眉飛色舞，說得很有道理；又聽政治家們講述國家大事，也都說得有方有圓。蘇格拉底感到自己不如詩人，不如木工，不如政治家。但是，他又發現，詩人們把一切都詩化了，用寫詩的辦法去認識世界；木工用工匠的眼光看待世界，也有許多可笑的地方；政治家觀察世界，也有許多不切實際的地方。他認識到，這些人的認識都有著自己的局限，他們認識不到自己的局限，結果導致了錯誤。而自己呢，而認識到自己的不足，也認識到他們的種種局限，這正是自己比他們聰明的地方。蘇格拉底的思維是很有道理的。
曆史上有許多例子告訴人們，要認識到自己的局限，不要太自以為是。
電磁波的發現是電學研究的一項巨大成就，它是近代一次意義深遠的信息革命的先導。今天人類廣泛使用的廣播、無線電通訊、電視，無不都是電磁波的應用。電磁波是1887年德國科學家赫茲發現的。這一年他成功地進行了電磁波接收實驗。電磁波能在空中高速傳播，有人想到，也許可以用它來進行通訊，赫茲斷然否定了這種可能。1889年，他在給一位朋友的信中寫道：“若要利用電磁波進行無線電通訊，非有一麵和歐洲大陸差不多大的巨型反射鏡才行。”這無疑是說根本不可能的。然而，過了不幾年，意大利的馬可尼就成功地實現了無線電通訊，還成功地實現了洲際通訊，把電磁波從美洲發射到了歐洲。發現電磁波的赫茲卻不僅想不到這一點，別人想到了還懷疑別人的這種想法。
近代兩位把人類的認識引導到原子世界和高速物體的巨人盧瑟福和愛因斯坦是最有可能預見原子能利用的人。盧瑟福發現了原子的放射性蛻變規律，提出了原子結構的行星模型。按理說他應該推測到利用原子能的可能性。但是當有人向他提出這個問題時，他卻說：“那些指望原子核衰變而獲得能量的人，都是胡說八道。”愛因斯坦發現了質能關係式E=MC，這個公式表明，質量的微小虧損，原子將放射出巨大的能量。但是當有人問到原子能利用的可能性時，他卻完全否定這種可能。1945年華盛頓卡內基研究院院長萬尼瓦爾就原子彈問題向杜魯門總統提出報告說：“原子彈決不會爆炸，我是作為爆破專家這麼說的。”
在飛機研究的早期，有不少科學家表示反對。他們對飛機的預見犯了錯誤。最早用三角方法測量月球和地球之間距離的法國科學家勒讓德曾反對飛機的研製，他認為比空氣重的裝置不可能飛入空中。大發明家西門子也反對飛機的研究，認為這是徒勞無益的事。德國物理學家赫爾姆霍茨用物理學的某些理論作了推測，認為機械上天是一種空想。美國天文學家紐康還作了詳細的計算，證明飛機無法離開地麵。
宇宙飛行研究中同樣發生過類似的問題，前蘇聯科學家齊奧爾科夫斯基提出過用多級火箭進行宇宙飛行的思想，英國科學家A、比克頓反對說：“這是一種愚笨而糊塗的思想，是一個在思想隔離的房間裏工作的科學家所導致的極端謬見的例子。”直到1926年，英國皇家學會的天文學家R、範德維爾還宣稱：“宇宙飛行是根本實現不了的。”
培根是“現代實驗科學的真正始祖”，他與生理學家哈維是好朋友。哈維向他講起自己關於血液循環的想法，培根認為是無稽之談。倒是德國出版家菲茨有眼力，1628年，他支付了出版《心血循環運動論》的一切費用，出版了這本有曆史價值的書。
在這件事上，一個科學巨人的預見性倒不如一位出版商。
這類預見的錯誤，科學史上曾屢有發生。科學家自己為科學設置阻力，自己看不起自己的領域中發明、發現的巨大價值。他們這樣做，起了不自覺地壓製科學發展的作用。他們之所以會產生這種思維錯誤，是有深刻的原因的。
第一，科學家不是萬能博士，他們總是有所知，有所不知，他們不可能是精通一切領域的先知。培根精通哲學，對科學方法論有精深的研究，但是他畢竟不是生理學家，沒有研究過血液循環問題。專家們在跨出自己的領域之後，很可能變成無知的人。當他們對自己熟悉的王國之外發表看法時，很可能作出錯誤的預測和錯誤的判斷。
第二，科學家們習慣於用自己的領域中的理論和方法，去解決陌生的問題。他們的一些概念、方法對其領地是適用的，而對新領域、新問題就很可能不適用。爆破專家對炸藥的原理一定是很熟悉的，但是對原子彈的原理、對核反應的機理卻不一定熟悉，若他用炸藥的原理去思考原子彈問題，就有可能進入盲區。天文學家對天文學領域的問題是熟悉的，但不一定了解空氣的液體力學，不一定了解宇宙飛行，因此他們判斷宇宙飛船和液體燃料問題，就容易失誤。
第三，科學充滿著未知的東西。科學揭示的規律、人們對事物的認識有一個過程。人的認識，包括科學家的認識，也同樣受著科學本身發展水平的限製。當盧瑟福剛剛研究元素的放射性的時候，當科學還沒有揭示核裂變的時候，盧瑟福和愛因斯坦預見原子能利用的可能性是比較困難的。
三、擺脫傳統束縛。
傳統的觀念、理論和方法，是一種強大的力量，有力地束縛著人們的頭腦。當麵對一種新的現象、要解決一個新的問題時，人們總是先用傳統的眼光進行觀察，用傳統的理論加以解釋，用傳統的方法加以解決。
這樣做有一定的合理性。因為，傳統的理論和方法是經過證明和檢驗的，人們對此已經比較熟悉。如果傳統的理論和方法能夠輕車熟路地解決，就很方便了。
但是，如果新問題與傳統的觀念格格不入時，如果新的問題涉及到一個新的領域時，固守著舊的傳統觀念不放，就不能認識新問題，就會在科學的革命中無所作為。因此，我們在思考問題的時候，在尋找真理的過程，不要迷信傳統，不要迷信權威，也不要人雲亦雲，要堅持自己的見解，要掙脫權威的、傳統的種種無形的約束。
20世紀初，經典物理學得到了長足的發展，取得了巨大的成就，形成了一套行之有效的基本概念和方法。而紫外災難和以太漂移實驗對以太存在的否定使物理學處於革命的前夜。物理學家湯姆生稱其為物理學上空的兩朵烏雲。物理學家們普遍認為，物理學大廈已經建立，物理學家的任務，至多隻是增加幾扇門、幾扇窗，而物理學大廈則不會改變了，也無需改變。
在這種情況下，有些科學家發現了與經典物理學不相符合的反常現象，走到了作出新發現的邊緣，但是，在傳統思維方式的統治之下，沒能作出新的發現，或者沒能對新的發現作出革命性的解釋。
物理學家洛倫茲已經走到了發現相對論的邊緣，他按照伽利略的變換原則，發現把麥克斯韋方程由一個參照係變換到另一個參照係時，如果按照某種坐標變換，就能給予麥克斯韋方程以不變性，這種變換，就是洛倫茲變換。這種變換公式與愛因斯坦的相對論公式有同樣的形式。洛倫茲變換公式已經非常明確地表明，時間、距離是隨運動而變化的。然而，他卻沒有發現相對論，經典力學的思維方式在他的頭腦中是如此根深蒂固，他根本不可能去設想時間、距離、質量是相對的，會隨著物體的運動而變化。在相對論誕生以後，他還是不能理解，為什麼那麼神聖的經典力學會變得不那麼神聖了。他痛苦地說：“在這樣的時代，真理已經沒有標準了，也不知道科學是什麼了，我很後悔，我沒有在這些矛盾出現的5年前死去。”
發動物理學革命、開創量子論的德國物理學家普朗克對近代物理學的發展做出過重要的貢獻。他最早提出了量子假說，開始了近代物理學革命的開端。但是，普朗克的思想也深受著經典力學的束縛。他在解決黑體問題時，提出了能量不連續性的概念。這個概念，本來是革命的，突破了經典物理學的框框。但是，普朗克為自己提出的量子概念背離了經典力學而惶惶不安，他千方百計想要把量子理論納入經典力學中去，努力用電磁波理論去說明。在愛因斯坦提出光的波粒二象性和光量子假設以後，認為這種提法太極端。他為把量子假設納入經典力學的軌道，花了15年無用的努力，直到種種努力都歸於失敗以後，才猛然醒悟。但是，已經浪費了15年寶貴的光陰。
化學在自己的革命過程中也常常遇到這樣的問題。18世紀時，化學還在燃素理論的統治之下。這種理論認為，燃燒過程是燃素的釋放過程。物體內的燃素越多，燃燒的能力就越強。這種理論能夠說明大多數的化學現象，化學家們對它深信不疑。但是，它有一個明顯的破綻，那就是金屬燃燒時失去了燃素，卻增加了重量，似乎燃素有負的重量。
1766年，英國化學家卡文迪許在進行鋅片與稀酸的化學反應時，發現鋅片上冒著氣泡。燃素論者認為，這種氣泡就是燃素，燃素終於找到了。其實，這是反應中置換出來的氫氣。
1774年，英國化學家普利斯特列對氧化汞加熱後得到了一種新的氣體。這種氣體會使即將熄滅的蠟燭發出明亮的光，重新猛烈地燃燒起來。對於這種新的氣體和新的現象，普利斯特列的解釋是：這是一種不含燃素的氣體，隻會猛烈地從別的物質中吸收燃素，造成燃素的迅速釋放，從而引起了猛烈的燃燒。事實上，普利斯特列已經製造了氧氣，他的實驗正在揭示著燃燒的本質。隻要他放棄燃素學說，就可能發動化學領域的一場革命。但是，他被燃素說遮住了眼睛，雖然他製取了氧氣，但是，卻依然沒有發現氧氣。
科學的燃燒學說是由法國科學家拉瓦錫作出的。他沒有成為傳統的燃素說的奴隸，很有點科學的革新精神。他說：“我不知道什麼燃素。我從來沒有見過它。我的天平從來沒有告訴過我燃素的存在。我拿了純淨的易燃物，例如磷或純金屬，例如錫，放在密封的容器裏燃燒。在這容器內部，除了‘活空氣’以外是什麼也沒有的。燃燒的結果，易燃物和活空氣不見了，卻有了一種新物質……我秤秤這些新物質，查出它們的分量和易燃物同活空氣加在一起的分量剛好一般重。每一個有頭腦的人都隻能得出一個結論，物體就是燃燒時和活空氣化合而成的一種新物質。至於燃素和這些有什麼關係，不提它倒很清楚，提起它來，事情反而茫然無緒了。”他還說：“我感到必須把前人所做的一切實驗看作隻是建議性質的。”他預感到對燃燒問題的研究將要引起物理學和化學上的一場革命。拉瓦錫勇敢地背離了燃素說，創立了氧化燃燒學說。