伏打繼續對電進行探索,結果發現了化學電源,並於1799年發明了電池。同時,他還發現了電壓。我們今天用“伏”作為電壓的單位,就是為了紀念這位電學領域的偉大拓荒者。
電氣化時代的開創,最具有決定性意義的一步就是電磁感應現象的發現及其規律的總結,即電磁學的創立。電磁學的創立,追根溯源,仍是來自人們對一些奇異的現象的好奇心。
1681年的夏季,一艘航行在大西洋的商船遭到雷擊,結果船上的三隻羅盤全部失靈,其中有有兩隻退磁,一隻倒轉了方向。還有一次,意大利一個五金店被巨雷擊中,事後發現,一些鋼刀成了磁鐵。這些奇異的現象引起了一些人的思考,有趣的是,最先指出電磁相互聯係的人是位哲學家——德國自然哲學家謝林。丹麥科學家奧斯特也認為電和磁之間存在著聯係,並在1812年的《關於化學定律的見解》一文中提出了這一觀點,但當時還沒有實驗證據。1820年,奧斯特終於用足夠的實驗證據證明,電流可以使磁針發生偏轉,電和磁之間存在著密切的聯係。
電流使磁針偏轉,這又是一種有趣的現象。因為當時已經知道的各種自然力,都表現為推或者拉,而新發現的力卻是一種轉動的力。麵對這種新發現,科學家們興奮不已,紛紛轉向電磁研究,從而使電磁學蓬勃發展起來,並最終把人類社會推進到了偉大的電氣化時代。
諾貝爾物理學獎獲得者,被譽為“太空科學鼻祖”的英國科學家布萊克特曾給科學下了一個有趣的“定義”,他說:“所謂科學,就是通過國家出錢來滿足科學家的好奇心。”從16世紀末吉爾伯特提出電的概念到19世紀末電進入實用化階段之前,推動電學研究的主要動力,可以說就是“科學家的好奇心”,當然也包括那些願意出錢,願意給科學家獻上一束鮮花,獻上一片掌聲的人們的好奇心。問題是,為什麼人類的好奇心能給人類帶來如此巨大的回報呢?
隱藏的秘密與無畏者的機敏
一般而言,能夠激發人們,特別是科學家、發明家好奇心的現象主要是兩類:一類是現有理論不能解釋的;一類是現有形式沒有表現過的。例如,琥珀吸引紙屑的靜電現象,現在隻能使孩子們感到有趣,300多年前卻能引起科學家的興趣,原因就是今天一個小學生也能知道其中的道理,而300多年前則連最有學問的人也不能解釋這種現象。孩子們玩圓木傳音的戲能使一位名醫感到有趣,則是當時還沒有這樣一種傳播聲音的形式。今天的孩子們還在玩各種類似的傳播聲音的遊戲,但恐怕難以再引出聽診器這樣的有名發明,因為今天人們傳播聲音的形式已大大超過了孩子們刮圓木、敲鐵管所表現出來的形式。因此,所謂好奇心實質上是一種對新理論、新形式的探索精神,它能給人類認識客觀世界、改造客觀世界帶來巨大的成果,並不奇怪。
一個孩子拿著一把木梳當琴吹,即使沒有引起口琴的發明,也沒有人去笑話他。一個成年人如果這樣做,則很有可能被懷疑為是個瘋子。成年人沒有孩子那麼多樂趣,除了生活的重負之外,就是他們形成了很多服從社會準則的習慣,不會像孩子那樣無拘無束、異想天開地變著花樣玩。在科技史上,我們經常看到這樣的記載,一個富有創意的想法,在最初問世時,總會被斥之為荒唐可笑。當富蘭克林提出雷電的那道閃光同“琥珀的”(電)屬性相同時,接到論文的英國皇家學會出現了一片嘲笑聲,有人甚至奚落說:“這位先生竟想把上帝和雷電分家,真是癡人說夢!”這種現象使很多有才華的科技工作者像生活中的成年人那樣,被各種舊觀念、舊模式束縛著,忙碌一生,毫無半點創新。隻有那些不知天高地厚的“娃娃”,那些年長而童心不衰的“老頑童”才會像拿著木梳當琴吹的孩子一樣,出奇不意地吹出了美妙絕倫的新樂曲。因此,所謂好奇心,又是一種徹底解放思想的自由創造精神。隻有具備這種精神,人們才能開辟新領域,發現新規律,發明新事物。
靜電現象,在古希臘,在中國古代都引起了人們的注意,但都沒有被引入科學研究的領域。近代能逐步發展成為一門改變人類命運的學說,應當歸功於科學技術的發展及人類對認識客觀世界的願望的增強。如果沒有文藝複興以來形成的重新認識世界、探索物質性質及宇宙運行規律的科學風氣,沒有萬有引力等科技成果的影響,琥珀摩擦吸屑這種現象必然也隻有小孩才感興趣。童趣固然可愛,但還是解決不了實際問題。因此,所謂好奇心,又是人類認識水平、文明水平提高的一種表現。它的強弱、廣狹,標誌著人類能力的強弱,目光的廣狹。如果說孩子的好奇是出於天真和無知,科技人員的好奇則是出於敏銳和無畏。從這個意義上看,好奇心能引出眾多的發現發明也是毫不奇怪的。
牛頓曾這樣說:“我不知道世上的人對我怎樣評價。我卻這樣認為:我好像是一個在海濱玩耍,時而發現一塊光滑的石子兒,時而發現一隻美麗的貝殼而為之高興的孩子。盡管這樣,那真理的海洋,還是神秘地展現在我的麵前。”
孩子眼中的世界,是一個新鮮的奇妙的世界,因而他們總是那樣愉快,總是有那麼多的發現。我們為什麼不能像孩子一樣,去“海濱玩耍”,去勇敢而而歡樂地麵對“真理的海洋”呢?
3.利益在你的直覺中
人是一種學會了學習的動物。然而學習和奮鬥,並不能保證你是真正的贏家,如果一個人活著,僅僅是為了活著為了謀生,惑許他不需要明白直覺是個什麼東西。但是,如果你想獲得巨大的成功,成就你非凡的事業,那你就必需弄清楚直覺倒底是什麼?在這裏,首先我們要讓大家意識到,我們傳統的兩極思維是非常狹隘的,即在這類問題上,人們常說的,迷信與科學,或對與錯等問題,要學會在兩極之外思考。盡管我們現代可以從科學的角度去理解直覺,但無論怎麼說,直覺並非科學的認識,在這裏我們不防說直覺是“上帝賦人的智慧”。過去,人們在介紹科學上取得偉大成就的,偉人的成功經驗時,總是一味強調,他們的吃苦勤奮和聰明才智,事實上並不完全是那麼一回事。直覺在很多科學發現上起著定性的作用。現在在看在事業上獲得巨大成功的人士,真正使他們成就一番事業,登上人生巔峰的,並不是什麼吃苦耐勞:博學多識,而是直覺。美國曾有一位學者對當今在事業取得大成功的美國企業家作過一次調查研究,他當麵采訪了這些企業家,並指出,他對他們過去的有關成功經驗的介紹表示快疑。最終他們都承認,之所以他們能取得如此巨大的成功,在最關鍵的時候,是直覺幫助了他們,沒有這上帝賦予人的智慧,他們的現在完全是另外一種樣子,他把這一係列的采訪,寫成了一成書叫《直覺——經營決策中的非凡智慧》。出版後很快被釋成了多種文字。
人的最大利益是無法用什麼科學的方法計算的,隻有直覺會告訴你,你有沒有,它在那裏。在人的一生中如果沒有得到直覺的指引,一個人是無法獲得自身可能存在的最大利益的,在人生的緊要關頭,直覺將幫助你作出重大的決擇。拒絕直覺的引導,我們的努力和奮鬥,隻能是有限的成功,直覺就是飛越就是天才的表現,就是快樂與幸福的源泉,在艱苦的奮鬥和綏慢地成長過程中,是沒有什麼快樂可言的,即使獲得了一定的成功,你所體會到的也隻是艱辛和興趣。直覺、靈感、智慧、機遇、興趣的顯現才是真正的快感。也隻有直覺才會使你顯得出類拔萃,非同尋常。這種體會是生命中最真實的體驗,最美好的東西。
[直覺之旅]
直覺:引導發現的通途
直覺是一個謎,一個心靈之謎,一個智慧之謎。
很難給直覺下一個確切定義,也許,M·邦格的這個說法比較恰當:“直覺是我們用來表示一切我們不知道怎樣加以分析,甚至加以確切命名,或者我們不想加以分析和命名的智力機製的大雜燴。”
對於解謎,中國人用了一個很好的字——“猜”。下麵,就讓我們來猜一猜直覺這個謎。
鐳的發現與居裏夫人“大膽的直覺。”
1898年12月,居裏夫婦宣布,他們發現了一種比鈾的放射性要強幾百倍的新元素,並提議將這種元素命名為“鐳”(意即放射)。
根據當時的要求,一個科學家在宣布發現新元素時,必須有實物,並精確地測定出它的原子量。但是,居裏夫婦當時既沒有實物,也沒有測出鐳的原子量。因此,有人以挑釁的口氣問道:“鐳在哪裏?拿出來給我們看看。”
居裏夫人堅信自己的發現是正確的,她在一封信中說:“這種元素一定存在,隻要去找出來就行了!”
居裏夫人為什麼堅信自己的發現呢?這得從放射性的發現談起。
1895年11月,倫琴發現了一種可以穿透眾多物體的射線,由於一時還弄不清這種射線的性質,倫琴便把這種射線命名為“X”光,或“X射線”。
法國科學家貝克勒爾決心揭開“X射線”的秘密,結果卻取得了另一項重大成果:首次發現了放射性現象。
貝克勒爾的發現當時沒有引起多大的反響,他本人對自己發現的論證也存在較大局限性。他認為,鈾本身不斷發光是鈾或者是它的化合物的分子所具有的特征。因此,他所發現的射線又被稱為“鈾射線”或“貝克勒爾射線”。
1897年底,即“鈾射線”被發現快兩年之後,剛生下一個孩子的居裏夫人結束她的產假,重新從事科研工作。在尋找課題的過程中,她在文獻材料中得知了貝克勒爾的發現,並很快確定以“鈾射線”為她的新課題。
經過初步的研究之後,居裏夫人大膽地作出了以下幾個關鍵性的判斷:
1.放射作用是鈾原子的特性,而不是貝克勒爾認為的鈾或者其化合物的分子所具有的特征。
2.沒有理由認為鈾是唯一能發出這種射線的化學元素,其它元素也有可能放出射線。因此,她把化學元素放出射線這種性能稱為“放射性”,而不是像前人那樣把它稱之為某種具體的射線。
3.放射性的強弱與放射元素的原子數目成正比。
根據上述判斷,居裏夫人認真地逐個檢驗了一切已知的化學元素,很快發現釷和它的化合物也能像鈾一樣發出射線。接著,她又對瀝青鈾礦和輝銅礦進行了檢查,發現這兩種礦物的放射強度要比鈾或釷大得多。“我用不著長期等待有趣的結果”,居裏夫人在自己的自傳中寫道,於是,他們夫婦於1898年7月宣布:“我們認為,我們從瀝青鈾礦中獲得的物質,含有一種與鉍相似的尚未被描述的金屬。假如這種新金屬的存在得到證實,那麼我們建議按照我們當中一個的國籍來命名為‘釙’。”
在用分離方法提取釙元素時,居裏夫婦發現,在他們的蒸餾罐裏,不僅僅是一種成分顯示出了強烈的放射性,另外還有一種成分比他們提取的釙顯示出了更強的放射性。於是他們大膽地斷定,他們又發現了一種“尚未被描述”的放射性元素——鐳。
為了提取鐳的實物並對它進行各種檢驗分析,居裏夫婦在極為艱苦的條件下,費時45個月,終於從數噸瀝青鈾礦渣中提煉出了0.1克純鐳,並初步測定它的原子量為225,從而證實了自己4年前的發現,並在人類科學史上首次測量了原子能,為原子物理學奠定了基礎。
居裏夫人的偉大發現,在方法論上一個基本特征就是愛因斯坦所評價的“靠著大膽的直覺”(《愛因斯坦文集》第一卷第339頁),用居裏夫人自己的話說,就是“用不著長期等待有趣的結果”,也就是在自己的發現尚未得到完全證實乃至基本證實的條件下,憑借某些跡象和自己的初步認識而大膽地予以肯定,並堅定不移地沿著自己認定的道路走下去。
直覺——“上帝的思維。”
居裏夫人這種“大膽的直覺”,實際上是人們在生活中應用的一種思維方式。小孩親近或疏遠一個人,憑自已的直覺;男女之間的一見鍾情,憑的是各自的直覺;騎手相馬,首先是憑直覺;作家創作一件作品,評論家評論一件作品,首先是憑直覺;軍事將領在軍事緊急的情況下下達命令,首先是憑直覺;足球運動員的臨門一腳,更是毫無思考的餘地,隻能憑自己的直覺……
科學發現和技術發明是人類最客觀最嚴謹的活動之一,而直覺具有相當大的主觀隨意性,但無論科學家還是哲學家,都極為重視直覺在發現發明中的作用,不少科學家和哲學家更把直覺視為發現發明的源泉,有的甚至把它視為唯一的源泉。諾貝爾獎獲得者、著名物理學家玻恩認為:“實驗物理的全部偉大發現都是來源於一些人的直覺。”(玻恩:《我這一代物理學》第183頁,商務印書館1964年版)愛因斯坦也明確地表述道:“在A(公理、定律)同ε(經驗)之間,不存在任何必然的邏輯聯係,而隻有一個不是必然的直覺的(心理的——原注)聯係”,“隻有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺,才能得到這些定律。”(《愛因斯坦文集》第一卷第541頁,第102頁)
為什麼嚴謹的科技創造活動也像日常生活中的藝術創作那樣把直覺視為導入發現的通途呢?
第一,直覺的敏銳性推動發現、發明者進入未知領域。
足球運動員的臨門一腳隻能憑直覺,而不能像理論家那樣按邏輯的思路去分析時機、角度、方式等各種因素,那是因為球場上變化很快,運動員隻能依靠亞裏士多德所說的“直覺的”、“上帝的思維”,“於瞬息之間明察一切,明察其整體”並相應地采取敏捷有力地行動。
科技創造的未知領域並不是瞬息萬變,但其範圍是無限地廣闊,其內涵是無限地深刻。相對而言,已有的知識則是極其狹窄,極其渺小。在大自然麵前,人類永遠像牛頓所說的那樣:“好像是一個在海濱玩耍,時而發現一塊光滑的石子兒,時而發現一隻美麗的貝殼而為之高興的孩子”,真理的海洋永遠都是神秘地展現在人類麵前。在這種條件下,人類要有所發現,有所發明,有所創造,首先也就隻有像孩子“靠著大膽的直覺”判定哪個石子兒光滑,哪隻貝殼美麗,哪兒有這些東西,怎樣去尋找科技創作領域,選擇創造目標。如果人們像斷獄的老吏那樣,沒有全部或足夠的證據就不敢作出任何判斷,人類就永遠也找不到“光滑的石子兒”和“美麗的貝殼”。
第二,直覺的整體性、綜合性推進發現和發明者從整體上把握目標。
我們接觸一個新人,聽到一首新歌,首先總是憑直覺對其作出一個整體的、綜合性的判斷,如果認為有必要,再進一步對其進行了解,考察和分析。從另一個角度說,我們的這種直覺,也是自己在這個方麵全部主要經驗和知識的集中體現,就像足球運動員的臨門一腳是長期訓練和實戰經驗的集中體現一樣。總之,無論從哪個角度說,直覺的又一基本特征是它的整體性和綜合性。
盡管我們到目前為止仍把發現發明分門別類地歸納為各種學科和各個領域,但偉大的發現發明,都是綜合性的、整體性的。居裏夫人的主要貢獻是發現鐳,但她既是1903年的諾貝爾物理學獎獲得者,又是1911年的諾貝爾化學獎獲得者,這清楚地表明,鐳的發現既是物理學上的一件大事,又是化學上的一件大事。同時也表明,鐳的表現,綜合應用了物理學和化學這兩大學科的知識。居裏夫人那種“大膽的直覺”,就是以對這兩大學科及其它學科的各種知識的融彙貫通為基礎的。
直覺是相對邏輯而言的,邏輯分析的基本特點之一就是分門別類,“隔行如隔山”。這種手段雖是必不可少的,有助於科技活動的精確化、規範化,但發現發明者如果單一地使用這種方法,那就永遠也不可能有什麼重大成就。因為發現發明的成功,取決於各種因素:知識因素、智力因素、非智力因素等等。這些因素終體現在發現發明者身上的幾乎就是直覺,就像各種訓練,各種素質最終在運動員身上表現為臨場能力,特別是臨門一腳這種關鍵的下意識的反應一樣。所以,發現發明者首先隻有憑直覺才能“明察一切,明察其整體”,從而準確地命中目標。
第三,直覺的創造性決定發現發明的成功。
發現發明的道路首先是直覺的,這不僅是由人類思維的特點決定的,更重要的還是由直覺的創造性決定的。
愛因斯坦曾把直覺稱之為一種思想的“自由創造力”。他認為,直覺不但是“對經驗的共鳴的理解”,而且是將“思維元素”“隨意地”再現和組合,是在“搜索漫無秩序地出現的事件”時,用“創造性的想象力去理解和貫穿它們”等等。
我們還可以從人們普遍熟悉的創造性活動來理解直覺的創造性。
如前所述,直覺是相對於邏輯分析而言的,科學上的邏輯分析類似於文藝創造活動的理論分析,直覺則類似於作者的感覺。經驗告訴我們,不論各種文藝理論有多麼重要,仍然沒有任何證據表明一件偉大的作品是根據某種理論推導出來的。相反,早在文藝理論尚未問世的古代,人們就創造出了不少偉大作品。在文藝理論比較成熟和普及的近現代,一方麵,有不少理論根底不深的作者創造出了不少的優秀作品;另一方麵,理論根底深厚的大師也不是憑理論而是憑自己的感覺和認識來進行創作。
人們曾一度認為:“藝術是直覺的,科學是邏輯的”,因為“藝術具有情感特征,科學概念中沒有情感特征”,“藝術作品具有創造者個人的風格,科學成果沒有創造者個人印記。”(參見周義澄:《直覺與科學創造》第329頁至330頁)一直到20世紀,人們才把直覺從藝術領域引入到科學創造過程並上升到哲學的高度加以討論,普遍給予很高的評價。
為什麼人們的認識會發生這麼大的變化呢?一個重要原因,就是人工智能的研究和發展進一步證明,人類的最高智慧和創造能力,並不是表現在邏輯上,而是表現在直覺上。許多已有的高深莫測的知識,一經編為電腦軟件,就變成了非常簡單的、幾乎人人都可以操作的東西。相反,一些非常簡單的人類固有能力,如生人、熟人的辨別,中年、老年人的區分,要將其人工智能化,則非常困難。而一個小孩憑直覺也能大體準確判斷的“誰是好人,誰是壞人”之類的問題,則還沒有進入人工智能的範圍。
這一事實告訴我們,盡管各種已知的理論是我們進一步認識世界、改造世界的基礎,但它們畢竟是對人類已有知識的總結,其本身並不是一種創造力。真正的創造者是人,人的創造力要建立在對現有知識的掌握上,但更重要的要把知識化為能力,其中之一就是那種直覺的判斷力、創造力。
“信任直覺”,珍惜“人類的原性態。”
有人認為,當今世界的重大危機之一是三大“原生態”的枯萎或消亡,這三大“原生態”是:
大自然的原生態;
人類的原性態;
文化的原情態。
這種觀點是有一定依據的。人類社會的發展一方麵提高了人的素質,另一方麵也壓抑了包括直覺在內的人類“原性態”。男女相愛,“一見鍾情”本來是最寶貴的,但社會卻使這種情感附加上了金錢,門第、學曆、工作單位、工作地點等一大堆東西,男男女女本身,似乎也不借助美酒、咖啡、音樂、燈光、情調屋就激發不出愛情。食這種本性也是如此。生活水平越高,食欲就越低。最講究什麼好吃,就越沒有什麼好吃的。不借助各種各樣的調味品,不借助各種各樣的美味送至市場,人們就似乎吃不下飯。更有趣的是,對這種現象,人們還要美之為“吃文化”、“吃氣派”、“吃科學”……。這種愛不再是愛、吃不再是吃的現象,進一步擴散,進一步深化,最後的結果就會是人不再是人。
科技,從本質上說,是人性的延伸。各種成果,最終都可歸結為人類求真、求美、求溫飽、求安寧、求幸福等本性的反映。古代中國從一個生機勃勃的發現發明大國,淪為一個罕有創新的國家,“存天理,滅人欲”的“理學”及其強製推行者是罪魁禍首。現代科技在西方的興起,不能不首先歸功於那場以解放人性為基本特征的文藝複興運動。同樣,近現代以來許多偉大的發現發明出自“小人物”。一個基本原因,就是他們的“原性態”沒有太多地受到破壞,敢於信任自己的直覺,敢於發揮“大膽的直覺”的“自由創造力”。我們要有自己的“居裏夫人”,要有自己的“愛因斯坦”,就必須提倡居裏夫人那種敢於“靠著大膽的直覺”進行創造的精神,就必須堅持像愛因斯坦那樣“信任直覺”,堅信“隻有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”,才能有所發現,有所發明,有所創造。