逆向思維尋求創(chuàng)新的科學(xué)研究方法

曾琪

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)許多科學(xué)成就與科學(xué)研究方法密不可分，本文主要從3D打印新技術(shù)為切入點(diǎn)，聯(lián)系到科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域的逆向思維方法。闡述了歷史發(fā)現(xiàn)的著名事例，概括了逆向思維的哲學(xué)思想和內(nèi)涵，指出了逆向思維的反轉(zhuǎn)型法、轉(zhuǎn)換型法和缺點(diǎn)法的主要三種類型，并以具體應(yīng)用事例進(jìn)行了說明。對化工、材料和汽車行業(yè)中生產(chǎn)實(shí)踐中存在的問題，用逆向思維方法給予有積極意義的提示。但同時(shí)指出科研工作在對社會(huì)的某一方面產(chǎn)生有益效果的同時(shí)，會(huì)在另一方面帶來負(fù)面的影響，這一點(diǎn)尤其值得關(guān)注。

關(guān)鍵詞：逆向思維 科學(xué)研究 創(chuàng)新方法

中圖分類號：G3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0100-02

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引擎，而科學(xué)研究的成果無一不與科學(xué)技術(shù)研究方法構(gòu)成某種或多層聯(lián)系。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，人們的科技活動(dòng)自覺不自覺都會(huì)刻上科技研究方法論的烙印，而自覺地合理地學(xué)習(xí)和運(yùn)用科學(xué)技術(shù)方法論，將使科學(xué)技術(shù)工作獲得事半功倍的效果。因此對于方法論的學(xué)習(xí)，對于在校學(xué)習(xí)的學(xué)生或從事科學(xué)研究領(lǐng)域的工作者，不是可有可無的，而應(yīng)該課程體系的一部分或成為繼續(xù)教育的重要組成內(nèi)容。

1 3D打印—逆向思維的新例證

在中國從制造大國走向創(chuàng)造大國的進(jìn)程中，必定要經(jīng)歷思想、觀念、方法的轉(zhuǎn)型，對于在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域工作的人們，逐漸學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法論，掌握的不同學(xué)科的知識(shí)，對于申報(bào)項(xiàng)目、實(shí)施項(xiàng)目內(nèi)容以及應(yīng)用研究的科研成果，提升自己業(yè)務(wù)能力，都有著積極的促進(jìn)作用。逆向思維作為創(chuàng)新方法，起著越來越明顯的作用。風(fēng)靡全球的3D打印就是其中的現(xiàn)實(shí)例證。[1]

傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造方法是將金屬坯料經(jīng)過鍛造，下料，粗加工，精加工等多道工序完成，在這些工序中，存在大量的材料損耗和時(shí)間浪費(fèi)問題。三維打?。?D printing），是將計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件和自動(dòng)化機(jī)械完美結(jié)合的高科技模式，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。開始主要用于模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域制造模型，逐漸用于具體產(chǎn)品的直接制造。如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機(jī)零部件。三維打印通常是采用數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。即快速成形技術(shù)的一種。思想起源于19世紀(jì)末的美國，并在20世紀(jì)80年代得以發(fā)展和推廣。中國把它稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)，這個(gè)世紀(jì)的市場”。目前3D打印在許多關(guān)鍵行業(yè)得到應(yīng)用。包括，骨骼打印，打印出的質(zhì)量更好的骨骼替代品或?qū)椭饪剖中g(shù)醫(yī)師進(jìn)行骨骼損傷的修復(fù)，用于牙醫(yī)診所，甚至幫助骨質(zhì)疏松癥患者恢復(fù)健康，打印材料涉及化學(xué)，材料學(xué)，生物學(xué)和工藝科學(xué)的諸多學(xué)科。在建筑業(yè)，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)接受了用3D打印機(jī)打印的建筑模型，這種方法快速、制作精美，節(jié)省材料。3D打印始終凸顯著“創(chuàng)新突破”的特征，正在成為社會(huì)活動(dòng)中經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。

3D打印實(shí)際上應(yīng)用的是科學(xué)技術(shù)原理中的逆向思維的創(chuàng)新方法，在世界歷史上已經(jīng)具有眾多逆向思維應(yīng)用的典型事例，如中國戰(zhàn)國時(shí)代的田忌賽馬，圍魏救趙，司馬光砸缸，1928年英國人弗萊明發(fā)明青霉素等等。

2 逆向思維的哲學(xué)內(nèi)涵

2.1 逆向思維的概念

對立統(tǒng)一是普遍適用的規(guī)律，有一種思維模式就一定會(huì)有相反的思維模式，正向思維起源于事物的方向，指公認(rèn)或習(xí)慣性的想法。人們解決問題時(shí)，習(xí)慣于按照熟悉的常規(guī)的思維路徑去思考，即采用正向思維。當(dāng)人們按照循規(guī)蹈矩的思維和按照傳統(tǒng)方式解決問題時(shí)，有時(shí)能解決問題，收到令人滿意的效果；有時(shí)得到的是司空見慣的答案；有時(shí)卻得不到希望的結(jié)果，試驗(yàn)失敗。

客觀世界存在著互為逆向的事物，由于事物的正反向，才產(chǎn)生思維的正反向，兩者是密切相關(guān)的。但是人們由于經(jīng)驗(yàn)的影響，容易看到熟悉的一面，看不到實(shí)物的另一面。

逆向思維能夠克服這一障礙，逆向思維則是對傳統(tǒng)和慣例的反叛，其最大作用是可以克服思維定勢，改變經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣形成的僵化認(rèn)識(shí)模式，往往另辟蹊徑，給人以意想不到的答案。逆向思維是求異思維，或者稱為反其道而思之。讓思維朝相反方向發(fā)展，從問題的相反面進(jìn)行探索，從一個(gè)方面想到對立的另一面都是逆向思維。逆向思維具有普遍性、批判性、新穎性，逆向思維是一種重要的思考能力，屬于發(fā)散思維范疇，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[2]，對提升人才的創(chuàng)造能力及解決問題能力具有非常重大的意義。實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，某些問題僅僅利用正向思維不易找到正確答案，一旦運(yùn)用反向思維，常常會(huì)取得意想不到的功效。這說明反向思維是擺脫常規(guī)思維束縛的一種具有創(chuàng)造性的思維方式。

2.2 逆向思維法的類型

逆向思維法是科學(xué)技術(shù)研究方法論中的一種，科學(xué)研究是一種聚集知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造的智力活動(dòng)。大多數(shù)情況下，研究者開始都是采用常規(guī)方法進(jìn)行研究活動(dòng)，而科學(xué)優(yōu)勢不斷進(jìn)步的，研究者需要絞盡腦汁，但是常常處于心力交瘁，走投無路的境地。逆向思維方法是給人們柳暗花明的指路燈。逆向思維方法分為三種，每個(gè)方法具有不同特點(diǎn)，見表1。

3 逆向思維對科學(xué)研究工作的提示

在化工廠生產(chǎn)活動(dòng)中，經(jīng)常困擾社會(huì)的是廢物的排放，生產(chǎn)酸性產(chǎn)品的車間排放酸性的廢料廢水，生產(chǎn)堿性產(chǎn)品的車間排放堿性的廢料廢水。如果將兩種排放物進(jìn)行中和，在加以適當(dāng)?shù)奶幚?，勢必能夠充分利用兩者之間的長處，克服兩者的短處，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。正所謂世界上沒有絕對的廢料，只是沒有將其放在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

中國古老的器具由陶瓷制成，陶瓷的最大的優(yōu)點(diǎn)是高硬度，但是脆性大，怎么能夠?qū)⒋嘈源蟮奶沾汕‘?dāng)?shù)匕l(fā)揮高硬度的作用呢？金屬具有優(yōu)良的延展性，但是金屬抵抗煤塊，礦石的沖擊磨擦能力差，將陶瓷與金屬形成復(fù)合組織，讓陶瓷承擔(dān)抵抗外界沖擊磨損的作用，而在陶瓷周圍的金屬的保護(hù)下，陶瓷又不會(huì)破碎，那么可以將陶瓷材料加入金屬之中，也可以運(yùn)用冶金化學(xué)方法，讓金屬液體中的元素在一定的條件下，在金屬基體中形成彌散的微粒，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料，成為工業(yè)某領(lǐng)域的最佳材料，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮作用，顯然兩種制造方法是相互逆向的。

用中國最古老的生產(chǎn)工藝制作出來的產(chǎn)品稱為鑄件，要求產(chǎn)品表面光潔，比如人們熟知的編鐘。鑄件大多在稱為砂型的模具中成型，傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是，一旦鑄件表面燒結(jié)了砂，就被認(rèn)為是次品或是廢品。而在汽車零件制造領(lǐng)域中，普遍用到稱為坩堝的器件，該器件用來熔化金屬鋁，液態(tài)鋁對于金屬坩堝具有強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此在汽車行業(yè)中，因?yàn)檑釄逶斐傻慕?jīng)濟(jì)和時(shí)間損失很大。如果坩堝在制造過程中，故意讓坩堝內(nèi)表面具有完整的粘砂層，是不是能夠克服坩堝使用過程中的被腐蝕現(xiàn)象呢，逆向思維為人們提供了一條追尋新材料、提高產(chǎn)品使用壽命的意外途徑。

社會(huì)在變化，技術(shù)需要進(jìn)步，人民生活水平需要得到保證和提高，因此在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活中，不斷出現(xiàn)各種各樣的問題，需要解決。現(xiàn)在一個(gè)迫切需要警示的問題是：在人們應(yīng)用逆向思維獲取有益于人類的成就時(shí)，是不是也要利用逆向思維思考人類某些研究的反作用呢？比如人工智能的極度發(fā)展對于人類本身的潛在危險(xiǎn)，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品具有抗蟲害，高產(chǎn)，表面美觀的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)不會(huì)默默危害人的健康呢？反其道而思之的必要性在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)尤為明顯，農(nóng)作物生長需要大量的化肥和農(nóng)藥，但是大量使用化肥造成作物營養(yǎng)缺失，人類身體素質(zhì)下降，長期使用化肥造成土壤板結(jié)，土質(zhì)被破壞；大量的農(nóng)藥的使用更是損害了人的健康。逆向思維方法提醒科技人員在確定研究對象時(shí)應(yīng)該慎重選擇。

4 結(jié)語

科學(xué)研究人才分為突破型和建設(shè)型，后者需要的是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗途?xì)的論證運(yùn)算；而前者需要?jiǎng)?chuàng)新的思維以取得方法和、技術(shù)和工藝的進(jìn)步，他們是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)進(jìn)程中的開拓者，歷史賦予他們克服傳統(tǒng)思想枷鎖，在科研最前沿沖鋒陷陣的重任。唯有不斷學(xué)習(xí)，既要在看重知識(shí)深度的鉆研又要有廣度的擴(kuò)展，還要掌握一定的科學(xué)研究的方法論，將會(huì)使科學(xué)研究工作事半功倍。逆向思維作為一種科學(xué)研究方法，被人們有意無意地使用，在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活的歷史進(jìn)程中，曾經(jīng)發(fā)揮了重大的作用，而在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中，仍然是科技創(chuàng)新的武器。

參考文獻(xiàn)

[1] 王文濤，劉燕華.3D打印制造技術(shù)發(fā)展趨勢及對我國結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的影響[J].科技管理研究，2014（6）：22-30.

[2] 杜學(xué)允.思維導(dǎo)圖在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2013.