联想思维在科技创新中的作用机理

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　　摘要：联想思维是科技创新的基础，发明家爱迪生说过：“在发明道路上如果想有所成就，就要看我们是否有对各种思路进行联想和组合的能力。”联想在创意过程中起着催化剂和导火索的作用，许多奇妙的新观念和创意，常常由联想的火花点燃。事实上，任何创造发明都离不开联想，是联想思维把人引导到创意思维上去的。在科学发明的活动中，联想思维法是从已知探索未知的锐利武器。
　　关键词：联想思维；科技创新；作用机理
　　中图分类号：F204 文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）017(C)-0321-02
　　
　　一、联想思维的本质
　　联想思维是由一事物想到另一事物的思维过程，联想的基础是事物之间的相互联系形式，如空间上的联系，时间上的联系，性质上的联系，因果联系，从属联系等。联想思维在创造过程中是个很重要的因素，所以联想思维成为了科技创新思维的基础，联想思维越强，越能把自己的有限知识和经验充分调动起来加以利用，越能把成千上万的事物联系起来，从而拓宽创新思路，在科学发明的活动中，不断创造出新颖的、新奇的事物。
　　二、联想思维在科技创新中的作用
　　联想思维是一种重要的科技创新思维，其主要作用表现在三个方面。
　　1、开拓思路，扩大知识面借助科学联想。人们可以突破感官的时空限制，扩大感知认识领域，把以往认识的事物与所要发明创造的新事物联系起来，使人们的认识丰富起来。如果没有联想，人们就只能就事论事，认识范围十分有限。
　　2、启迪思维，发现新联系。科学中的联想思维为人们揭示事物间的联系提供了极大的可能。例如，法拉第由电生磁联想到磁生电，从而发现了电磁互生原理；气象学家魏格纳由对一幅世界地图的联想，创造出“大陆漂移说”；海绵橡胶是根据发酵面包与橡胶加工原理联想发明出来的；法国卢米埃尔兄弟硬是把缝纫机缝纫时的压脚一动一停的动作与活动电影机的间歇运动联想在一起，解决了银幕上的影片模糊不清的一大难题。
　　3、引发创意，获得新发明。在科学研究中，通过联想，可以提供多种假设，有利于探索研究对象的本质和规律。在技术设计中，通过联想，可以找出多种方案供选择、评价和验证，以便探索最佳方案。例如，日本发明家田熊常吉在动手改进锅炉中的“水流和蒸汽循环”的时候，联想到童年时代学到的人体解剖学中的“血液循环”理论，就把血流循环系统中动脉和静脉的不同功能以及心脏瓣膜阻止血液逆流的功能运用到锅炉的水和蒸汽的循环中去，使锅炉的热效率提高了10%。
　　三、科学技术中联想思维的类型
　　按照科学技术中对联想思维的性质和特点划分，可分为接近联想、对比联想、类比联想和因果联想四种类型。
　　1、对比联想。即相反联想或逆反联想，是在具有相反特征的事物或相互对立的事物之间所形成的联想。客观事物之间普遍存在着相对或相反的关系，因此，运用对比联想往往能引发新设想，产生新成果。用反转法设计凸轮轮廓曲线，就是对比联想的结果。常规的工作形式（以尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构为例）是：当主动件凸轮以角速度等速转动时，从动件在导路中移动。为了设计出凸轮轮廓曲线，进行对比联想，考察一下反常规运动时的情况。即设想给机构加一相反的角速度，则凸轮视为停止不动，而从动件一方面仍沿导路移动，另一方面随同导路以角速度绕中心转动。由于从动件尖端始终与凸轮轮廓相接触，因此从动件尖端的轨迹，即是凸轮的轮廓曲线。所以只要根据从动件运动规律，作出从动件尖端在反转过程中相对于凸轮的运动轨迹，就得到凸轮的轮廓曲线。斜齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆的几何尺寸和强度计算方法，都是在与直齿轮的相似联想基础上、在与直齿轮的对比联想中建立的。为了使直齿轮的几何计算方法产生迁移，将斜齿轮的基本参数划分为法面参数和端面参数。由于斜齿轮的法面齿形与直齿轮的端面齿形相近，所以法面参数规定为和直齿轮一样的标准值，而斜齿轮的几何圆柱（如齿顶圆柱、齿根圆柱、分度圆柱、基圆柱）在端面都是圆。因此，端面几何尺寸沿用直齿轮的计算方式。再如斜齿轮的当量齿轮的概念也是两种联想的产物。
　　2、接近联想。指在时间上和空间上相互接近的事物之间形成的联想。世间万物都不是孤立存在的，总在空间或时间上保持一定的联系。灵活运用接近联想，可帮助人们打开思路，做出新的创造发明。可见，接近联想是从已知探索未知的有力武器。空间上的接近联想在科技创新中占有重要地位。例如，1869年3月的一天，在彼得堡大学召开的化学学会上，俄国著名化学家门捷列夫提出了由63种化学元素组成的元素周期表。门捷列夫发现，化学元素都是因原子结构的特殊性按一定秩序进行排列，经过一定的间隔（周期），按次序排列的元素的某些主要属性就会重复出现，而在每一间隔范围内，元素的属性是逐渐变化的。换言之，相邻两个元素的主要物理、化学性质是相近的。如果这种逐渐性为突然的跳跃所中断，则可能在这里还有一个未知的化学元素存在。门捷列夫正是运用这种接近联想的方法，提出了在一些空位上应该还有的未知元素，并且依据相邻元素的物理、化学性质相近的规律，预测了这些未知元素的物理、化学性质。门捷列夫的这些设想后来得到了证实。时间上的接近联想在科技创新中的作用也不容忽视。例如，人工培养出来的牛黄就是运用时间上的接近联想取得成功的典型事例。牛黄是珍贵药材，它是牛的胆囊里混进异物周围凝聚的分泌物日积月累所形成的胆结石。牛黄主要靠宰牛提取，因其数量少，所以满足不了医学上的需要。怎样解决这个矛盾呢？许多医药单位及科研机构想方设法寻找解决的办法，但是都没有成功。广东海康医学公司的研究人员从河蚌育珠中得到启示，将牛黄与之类比，牛黄、珍珠都是体内进入异物后，由体内分泌物凝聚而成。既然能够通过人工方法将砂粒置入河蚌体内培育出奇光异彩的珍珠，难道就不可以给牛接种异物而培养出珍贵的牛黄吗？于是他们对牛施行外科手术，在其胆囊里放入异物，经过一年试验，果然从牛胆里取出了结石即人造牛黄。试验成功了，仅1979年，就生产牛黄518.7克。此外，对比联想以对立的事物或事物的对立面为基础，还能使人们全面地看问题，避免思想上的偏向性和绝对化，从而实现对事物的科学认识。因此，对比联想是一种创新思维，在科技创新中具有十分重要的作用。例如，“正电子”概念的提出。英国物理学家狄拉克把量子力学和相对论结合起来，提出了描述电子运动的狄拉克方程。该方程有正负两个解，如何解释这两个解呢？有的科学家认为具有负能量的粒子是荒谬的，应当放弃。狄拉克却不以为然，他认为既然电荷具有正负对称性，已知的电子是带负电荷的，那么也就应该存在带正电荷的电子。这是一个非常大胆的想法。1932年美国物理学家安德逊在宇宙射线中果然发现了正电子。因此，他们俩都获得诺贝尔物理学奖。狄拉克的这个对比联想的重大意义还在于，从此以后还陆续发现了诸如反质子、反中子等反粒子，使人类的认识跨入反物质世界。
　　3、类比联想。又称类似联想（包括相似联想，但不等于相似联想，类比联想的内容要比相似联想丰富），是指通过对两个事物或现象进行比较，找出它们之间的相似点或相同点，并以此为根据，把原型的有关知识和结论推论到模拟物上去，从而推论出它们的其他属性也可能相似或相同。类比联想在人们认识客观世界和改造客观世界的活动中具有非常重大的意义。例如，牛顿从地上想到天上，从苹果想到月亮，这是想象的一个飞跃。那么，月亮为什么不会落到地球上来？月亮不就是一个“大苹果”吗？牛顿提出了一个可笑而又有意义的问题。牛顿又从另一个问题想开去了：在山顶上平射一颗炮弹，炮弹将以曲线轨道落到山脚不远的地方，如果增大炮弹的发射速度，炮弹就会落到更远的地方。如果发射的速度非常快，就可能经过大半个地球――牛顿从月亮回到了地球，从苹果想到了炮弹。如果再增加炮弹速度，炮弹会绕地球旋转，永远不会落到地面，这时的炮弹多像月亮，炮弹和月亮围绕地球旋转，原来是离心力使它们不能落到地球上，可是它为什么不离开地球而飞走呢？是它与地球之间存在着相互吸引的力量，这种力量与离心力平衡，所以，月亮能长久地围绕地球旋转。牛顿进而从地球、月亮想到水星、金星、火星等许多行星都围绕着太阳旋转，说明天体之间都有一种相互吸引的力量，万有引力的思想就这样基本形成了。科学史上的许多发明创造都是应用类比联想取得。德布罗意通过电子的波动性及粒子性与光的波动性及粒子性类比，得到了物质波的概念。哈维把人体的血液循环同自然界的物质循环、心脏同水泵相类比，建立了血液循环理论。维纳等人通过类比，把人的行为、目的等引入机器，又把通信工程的信息和自动控制工程的反馈引进了活的有机体，从而创立了控制论。而各类仿生技术都是通过类比生物的形态、结构和功能等创造出来的，如由鸟类创造出飞机；由蝙蝠创造出雷达；由犰狳创造出坦克；由石龙子创造出伪装色；由飞鼠创造出降落伞；由乌贼创造出推进器；由蝎子创造出皮下注射；由鲍鱼创造出吸盘；由贝壳创造出建筑；由手臂创造出新式掘土机；由人走路创造出步行机；由人体创造出机器人，等等。

　　4、因果联想。是指由一个事物的因果关系联想到另一事物的因果关系的联想。这种联想往往是双向的，既可以由原因想到结果，也可以由结果想到原因。前者称为由因溯果的因果联想，后者称为由果求因的因果联想。在科技创新中，受益于由果求因的因果联想的事例不胜枚举。例如，澳大利亚甘蔗种植者在收获季节发现，有一片甘蔗田产量意外地提高了50%。这是怎么回事呢？他们回想起来在栽甘蔗的前一个月，有一些水泥洒落在这片地里。这是甘蔗高产的原因吗？经过科学研究发现，正是水泥中的硅酸钙使这片酸性土壤得到了改良，提高了甘蔗产量。于是，科学家发明了改良酸性土壤的“水泥肥料”。我国植保专家李连昌发明微粒塑料性诱芯就是一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时，总有一群雄蛾追随。这使他联想到，一定是雌蛾体内释放了一种性信息素所致，由此他研制成功了枣粘虫性信息素，并制成微粒塑料性诱芯，杀虫效果甚佳，被国家认定为重大发明。
　　总之，联想是人与生俱来的天赋，不过，作为一种创造能力，它有赖于我们的后天发展。由于人们的知识面、认知水平、记忆能力、阅历经验等各不相同，因而每个人联想的深度、广度、速度及联想能力不同。因此，虽然每个正常人都有联想能力，但并非每个人都能通过联想获得创新成果，但是联想是创造的翅膀，联想越广阔、越丰富，就越富有创造能力，这种能力越强，就越会把在意义上差距很大的两件事物串联在一起，为创造发明另辟途径。
　　
　　作者单位：合肥工业大学人文经济学院
　　作者简介：刘佳（1986― ），女，宁夏银川人，合肥工业大学人文经济学院科技哲学研究生，研究方向：高新技术产业以及政策；张管媛（1986― ），女，云南弥渡人，合肥工业大学人文经济学院硕士研究生，主要研究方向：科技进步与社会发展。
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