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科技創(chuàng)新的十種方法

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科技創(chuàng)新的十種方法

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科技創(chuàng)新的十種方法
  有創(chuàng)新,才有個(gè)人、群體、社會(huì)的發(fā)展;沒有創(chuàng)新,就沒有發(fā)展。人的發(fā)展,就是認(rèn)識(shí)、適應(yīng)、變革、駕馭、創(chuàng)造客觀實(shí)際(事物、環(huán)境、條件)的能動(dòng)素質(zhì)的提高。創(chuàng)造客觀實(shí)際,就是創(chuàng)新。人的創(chuàng)新能力,通常是由自身的心腦功能、知識(shí)結(jié)構(gòu)、思維方法決定的。心腦功能是前提,知識(shí)結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ),思維方法是關(guān)鍵。教要指導(dǎo),學(xué)要訓(xùn)練,要學(xué)會(huì)開發(fā)創(chuàng)新能力。要想創(chuàng)新,首先應(yīng)該知道創(chuàng)新是什么意思?什么是創(chuàng)新?
  創(chuàng)是首次,新是剛出現(xiàn),創(chuàng)新就是要變革現(xiàn)實(shí)存在的事物,使它產(chǎn)生首次出現(xiàn)的新事物。創(chuàng)新,就是我們通常說的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造、創(chuàng)作。首次認(rèn)識(shí)是發(fā)現(xiàn),首次做出是發(fā)明、創(chuàng)造、創(chuàng)作。
  創(chuàng)新的內(nèi)涵:變革現(xiàn)實(shí)與首次出現(xiàn)是創(chuàng)新這一概念的基本內(nèi)涵。例如:第一個(gè)用石頭塊打擊野獸的人,發(fā)明了一種武器。第一個(gè)吃螃蟹的人,發(fā)現(xiàn)了一種新食物。第一個(gè)用樹枝吃飯的人,發(fā)明了筷子。第一個(gè)騎馬的人,發(fā)現(xiàn)了一種新的交通工具。第一個(gè)用棍子支起布篷在里面休息的人,發(fā)明了帳篷。第一個(gè)把襪子和褲子連在一起的人,設(shè)計(jì)出了連體褲襪。麥哲倫第一個(gè)完成環(huán)球旅行,證明了地球是園的。伽利略第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)證明了物體下落的速度跟物體的重量無關(guān),發(fā)現(xiàn)了自由落體運(yùn)動(dòng)定律。牛頓第一個(gè)提出萬有引力的思想,并推導(dǎo)出萬有引力公式,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。愛因斯坦第一個(gè)提出相對(duì)論原理的假說,創(chuàng)建了相對(duì)論理論。大禹治水改堵截為疏導(dǎo),漢代蔡倫改進(jìn)了造紙術(shù),宋代畢升發(fā)明了活字印刷術(shù),馬克思與恩格斯創(chuàng)立的辯證唯物主義哲學(xué)、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)、科學(xué)社會(huì)主義的理論,列寧關(guān)于帝國主義和無產(chǎn)階級(jí)革命的理論,毛澤東關(guān)于中國民主革命和社會(huì)主義革命的理論,鄧小平關(guān)于中國社會(huì)主義建設(shè)的理論,都是創(chuàng)新的成果。
  創(chuàng)新的外延:新事物有廣泛的外延。現(xiàn)實(shí)存在的事物包括主觀認(rèn)識(shí)、客觀事物、個(gè)人行為、社會(huì)實(shí)踐、相互關(guān)系。所以,從大的方面來分析,可以從主觀認(rèn)識(shí)、客觀事物、個(gè)人行為、社會(huì)實(shí)踐、相互關(guān)系幾方面探索,包含一切首次出現(xiàn)的事物。主觀認(rèn)識(shí)就是思想觀念,思想觀念的創(chuàng)新就是要改變主觀認(rèn)識(shí),主要是提出、創(chuàng)立、接受新思想、新觀念、新理論、新方法、新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明等內(nèi)容。客觀事物是在主觀認(rèn)識(shí)之外獨(dú)立存在的事物,包含廣泛的內(nèi)容,其中對(duì)人類生存發(fā)展最重要的是物質(zhì)生產(chǎn)條件,創(chuàng)新主要包括新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新工具、新能源、新光源、新材料、新產(chǎn)品等內(nèi)容。個(gè)人行為包括學(xué)習(xí)、工作、生活的全部活動(dòng),學(xué)習(xí)創(chuàng)新的主要內(nèi)容包括學(xué)習(xí)的內(nèi)容和形式、態(tài)度和方法、手段和設(shè)備、工具和用品、途徑和過程,工作創(chuàng)新的主要內(nèi)容包括工作的內(nèi)容和形式、態(tài)度和方法、手段和設(shè)備、工具和用品、途徑和過程,生活創(chuàng)新的主要內(nèi)容包括物質(zhì)與精神,衣食住行用的物質(zhì)條件和使用方式的改善,交際休閑娛樂健身、興趣愛好行為習(xí)慣的精神文明內(nèi)容與形式的優(yōu)化,等等。社會(huì)實(shí)踐包括群體活動(dòng)的全部?jī)?nèi)容,主要包括生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、營銷、科研、教育、學(xué)術(shù)、藝術(shù)、文化、衛(wèi)生、保健、休閑、軍事、治安等等。相互關(guān)系是各種事物之間的關(guān)系,包括人與人、人與物、物與物的關(guān)系,其中對(duì)人類生存發(fā)展影響比較大的關(guān)系是生產(chǎn)關(guān)系和社會(huì)關(guān)系,創(chuàng)新的主要內(nèi)容包括新體制、新機(jī)制、新制度、新組織、新機(jī)構(gòu)等等。
  由此可見,創(chuàng)新并不難,只要勇于實(shí)施變革現(xiàn)實(shí)事物的實(shí)踐,造出原來沒有過的新事物,就實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。但是,要?jiǎng)?chuàng)造出能產(chǎn)生重大社會(huì)效益的新事物,除了偶然地發(fā)現(xiàn)、發(fā)明外,一般地都需要付出巨大的勞動(dòng)。
一、綜合法:就是把不同的幾個(gè)東西的優(yōu)點(diǎn)抽取出來,創(chuàng)造出一個(gè)新的事物。
  例如;擦字橡皮流通了差不多一百年,美國的一個(gè)畫家海曼住在費(fèi)城,他在畫畫時(shí)一會(huì)兒用鉛筆,一會(huì)兒用筆擦,十分不方便,由于集中精力搞創(chuàng)作經(jīng)常找不到筆擦,他就在鉛筆的頂端加上擦字橡皮,使用起來更方便,帶橡皮的鉛筆才問世。、他就申請(qǐng)了專利,取得豐厚的報(bào)酬。
  又如1998年陳燕同學(xué)看到人們摘果子很不方便,他就把剪刀和魚網(wǎng)組合起來,創(chuàng)造出"方便摘果器",獲福州市二等獎(jiǎng);又如95年施艷艷同學(xué)看到餐店里的調(diào)味瓶只有一、二種,他就發(fā)明了一種五味瓶,能分別裝上五種調(diào)味品,獲得福清市三等獎(jiǎng)。
  請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察身邊事物,還有那些東西的優(yōu)點(diǎn)綜合起來,可以創(chuàng)造出一個(gè)新事物。
  1、如何讓老人倒著走練功不會(huì)摔倒或碰到別人?
  2、如何讓老人或盲人的手杖有多種功能?
  3、如何改革數(shù)學(xué)老師的圓規(guī)尺子,使其更好用、更方便。
  4、自行車能遮陽避雨嗎?
  5、你能不用空調(diào)讓整座城市降溫嗎?
二、逆向思維法:就是要打破常規(guī)反其道而行的一種創(chuàng)造方法。
例如:電影攝影師在拍攝人飛上高墻,但人不可能飛那么高,他就叫人從高墻跳下,他就拍下來,到放映時(shí)他就倒著放,這樣就好象人是從下面飛上去一樣。又如:2001年吳陳娟學(xué)生看到套間的一般用水和馬桶的水共同都排到陰溝去,浪費(fèi)了大量的水,他就想辦法不讓一般用水流掉,設(shè)計(jì)出環(huán)保水箱,獲全國三等獎(jiǎng)。
  請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察身邊事物,還有那些東西用逆向思維法,可以創(chuàng)造出一個(gè)新事物?
  1、你家里的電器都有通電指示燈,你逆向想一想?
  2、工人用雙手釘木模,你能讓他只用單手行嗎?
  3、藍(lán)寶石和鐵礦石剛采出來很難區(qū)分,你如何區(qū)分?
  4、街上的充氣拱門會(huì)漏氣,你能使其不漏氣嗎?
三、刨根探底法:就是在別人取得成功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索,或許還會(huì)取得新成果的方法。
  例如:18世紀(jì)末,美國的富蘭克林發(fā)現(xiàn)了霓虹燈當(dāng)電通過低壓氣體管時(shí)能產(chǎn)生美麗的色彩。
  1838年,法拉第發(fā)現(xiàn)管子中的氣體的輝柱并不一致,即在緊靠陰極處有一暗區(qū),稱為"法拉第暗區(qū)"。
  19世紀(jì)后期,德國科學(xué)家普呂克爾和英國科學(xué)家克魯斯等人,通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了"陰極射線"。
  1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了"X射線"。
  1896年法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性。
  1897年英國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)陰極射線就是電子,并證實(shí)了陰極射線果然帶負(fù)電,并且測(cè)定了它的飛行速度和質(zhì)荷比。
  大家看看100多年來,幾輩輩的科學(xué)家除了以上科學(xué)巨人外,還有盧瑟福、居里夫婦、勒納等諾貝爾巨星,就是從這司空見慣小小的霓虹燈中創(chuàng)造出一項(xiàng)又一項(xiàng)科學(xué)成果。
  1845年3月27日,在德國魯爾地區(qū)一個(gè)人杰地靈的小鎮(zhèn)--萊尼斯,隨著"哇"的一聲啼哭,倫琴來到了人世間。倫琴是個(gè)聰明而又勤奮的孩子,在讀書期間,他就以優(yōu)異的成績(jī)而深受好評(píng)。從1888年起,他從國外學(xué)成回國后,擔(dān)任了巴伐利亞州維爾茨堡大學(xué)物理研究所所長(zhǎng)。正是在這個(gè)研究所期間,他獨(dú)具慧眼,發(fā)現(xiàn)了具有極強(qiáng)穿透力的X射線,從而聲名遠(yuǎn)播。自從擔(dān)任物理所所長(zhǎng)之后,他就一直孜孜不倦地研究著陰極射線,無論遇到多大的挫折,他始終都沒有放棄。在研究過程中,倫琴發(fā)現(xiàn),由于克魯克斯管的高真空度,低壓放電時(shí)沒有熒光產(chǎn)生。
  1894年,一位德國物理學(xué)家改進(jìn)了克魯克斯管,他把陰極射線碰到管壁放出熒光的地方,用一塊薄薄的鋁片替換了原來的玻璃,結(jié)果,奇跡發(fā)生了,從陰極射線管中發(fā)射出來的射線,穿透薄鋁片,射到外邊來了。這位物理學(xué)家就是勒那德。勒那德還在陰極射線管的玻璃壁上打開一個(gè)薄鋁窗口,出乎意料地把陰極射線引出了管外。他接著又用一種熒光物質(zhì)鉑氰化鋇涂在玻璃板上,從而創(chuàng)造出了能夠探測(cè)陰極射線的熒光板。當(dāng)陰極射線碰到熒光板熒光板就會(huì)在茫茫黑夜中發(fā)出令人頭暈?zāi)垦5墓饬痢?br/>  倫琴不止一次地重復(fù)了勒那德的實(shí)驗(yàn)。1895年11月8日晚,勞累了一天的倫琴剛剛躺上了床,正想美美地做個(gè)夢(mèng)。突然,好像有一股神奇的清風(fēng)吹入了倫琴的靈魂深處,他趕緊一骨碌跳下了床,又好似有一個(gè)無形的神靈,牽引著他,他走到了他所熟悉的儀器旁,再次重復(fù)了勒那德的實(shí)驗(yàn)。命中注定,一項(xiàng)石破天驚的科學(xué)奇跡產(chǎn)生了。倫琴欣喜地發(fā)現(xiàn),這種陰極射線能夠使一米以外的熒光屏上出現(xiàn)閃光。為了防止熒光板受偶爾出現(xiàn)的管內(nèi)閃光的影響,倫琴用一張包相紙的黑紙,把整個(gè)管子里三層外三層地裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。在子夜時(shí)分,倫琴打開陰極射線管的電源,當(dāng)他把熒光板靠近陰極射線管上的鋁片洞口的時(shí)候,頓時(shí)熒光板亮了,而距離稍微遠(yuǎn)一點(diǎn),熒光板又不亮了。倫琴還發(fā)現(xiàn),前一段時(shí)間緊密封存的一張底片,盡管絲毫都沒有暴露在光線下,但是因?yàn)樗?dāng)時(shí)隨手就把它放在放電管的附近,現(xiàn)在打開一看,底片已經(jīng)變得灰黑,快要壞了。這說明管內(nèi)發(fā)出某種能穿透底片封套的光線。倫琴發(fā)現(xiàn),一個(gè)涂有磷光質(zhì)的屏幕放在這種放電管附近時(shí),即發(fā)亮光;金屬的厚片放在管與磷光屏中間時(shí),即投射陰影;而比較輕的物質(zhì),如鋁片或木片,平時(shí)不透光,在這種射線內(nèi)投射的陰影卻幾乎看不見。而它們所吸收的射線的數(shù)量大致和吸收體的厚度與密度成正比。同時(shí),真空管內(nèi)的氣體越少,射線的穿透性就越高。為了獲得更加完美的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,倫琴又把一個(gè)完整的梨形陰極射線管包裹好,然后打開開關(guān),然后他便看到了非常奇特現(xiàn)象:盡管陰極射線管一點(diǎn)亮光也不露,但是放在遠(yuǎn)處的熒光板竟然調(diào)皮地亮了起來。倫琴真是欣喜若狂,他順手拿起閃閃發(fā)亮的熒光板,想吻它一下,突然,一個(gè)完整手骨的影子鬼使神差般地出現(xiàn)在熒光板上。倫琴頓時(shí)嚇得不知所措,他不知這到底是在做夢(mèng),還是在做實(shí)驗(yàn),他狠狠地在手上咬了一口,手被咬得生疼,他意識(shí)到自己不是在做夢(mèng),這一切都是真的。倫琴趕緊開亮電燈,認(rèn)真檢查了一遍有關(guān)的儀器,又做起了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這時(shí),天光已經(jīng)微微發(fā)亮,在重重云層下,一輪美麗的紅日,即將噴薄而出,給整個(gè)人類帶來她無窮無盡的光和熱和愛。倫琴?zèng)]有時(shí)間去想別的東西。他看到,那道奇妙的光線又被熒光板捕捉到了。他又有意識(shí)地把手放到陰極射線管和熒光板之間,一副完整的手骨影子又出現(xiàn)在熒光板上。倫琴終于明白,這種射線原來具有極強(qiáng)的穿透力和相當(dāng)?shù)挠捕龋梢允辜∪鈨?nèi)的骨骼在磷光片或照片上投下陰影。這時(shí),倫琴的夫人走了過來,給倫琴披上了一件大衣,然后輕聲地勸倫琴該去休息了。倫琴卻一把抓住了夫人的手,放在熒光板和陰極射線管之間,熒光板上又出現(xiàn)了夫人那完整的手骨影子。這是事實(shí),千真萬確的事實(shí)。倫琴一下子抱住了夫人,在實(shí)驗(yàn)室里足足轉(zhuǎn)了五個(gè)圈子,他太激動(dòng)了,激動(dòng)得不知如何是好,兩行熱淚止不住地流了下來……次日,倫琴便開始思考這一新發(fā)現(xiàn)的事實(shí),他想,這很顯然不是陰極射線,陰極射線無法穿透玻璃,這種射線卻具有巨大的能量,它能穿透玻璃,遮光的黑紙和人的手掌。為了驗(yàn)證它還能穿透些什么樣的物質(zhì),倫琴幾乎把手邊能夠拿到的東西,如木片、橡膠皮、金屬片等,都拿來做了實(shí)驗(yàn)。他把這些東西一一放在射線管與熒光板之間,這種神奇的具有相當(dāng)硬度的射線把它們?nèi)┩噶恕惽儆帜昧艘粔K鉛板來,這種光線才停止了它前進(jìn)的腳步。然而,限于當(dāng)時(shí)的條件,倫琴對(duì)這種射線所產(chǎn)生的原因及性質(zhì)卻知之甚少。但他在潛意識(shí)中意識(shí)到,這種射線對(duì)于人類來說,雖然是個(gè)未知的領(lǐng)域,但是有可能具有非常大的利用價(jià)值。為了鼓舞、鞭策更多的人們?nèi)ダ^續(xù)關(guān)注它,研究它,了解它并利用它,倫琴就把他所發(fā)現(xiàn)的這種具有無窮魅力的射線,叫做"X射線"。
  1895年12月28日,倫琴把發(fā)現(xiàn)X射線的論文,和用X射線照出的手骨照片,一同送交維爾茨堡物理醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)出版。這件事,成了轟動(dòng)一時(shí)的科學(xué)新聞。倫琴的論文和照片,在三個(gè)月內(nèi)被連續(xù)翻印五次。大家共同分享著倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的巨大歡樂。X射線的發(fā)現(xiàn),給醫(yī)學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究帶來了新的希望,此后,產(chǎn)生了一系列的新發(fā)現(xiàn)和與這相聯(lián)系的新技術(shù)。就在倫琴宣布發(fā)現(xiàn)X射線的第四天,一位美國醫(yī)生就用X射線照相發(fā)現(xiàn)了傷員腳上的子彈。從此,對(duì)于醫(yī)學(xué)來說,X射線就成了神奇的醫(yī)療手段
  倫琴、柏克勒爾和湯姆生三人的偉大發(fā)現(xiàn),可謂石破天驚,揭開了20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)新紀(jì)元的序幕!從此以后,原子不可分的古老神話,被毫不留情地粉碎,科學(xué)開始了向原子更深的層次即原子核與基本粒子進(jìn)軍,人類認(rèn)識(shí)再度進(jìn)入另外一塊同樣迷人的輝煌地帶。還有盧瑟福、居里夫婦、勒納等科學(xué)家都不滿足先人的成果而進(jìn)一步刨根探底,創(chuàng)造一項(xiàng)又一項(xiàng)的科學(xué)成果,一個(gè)又一個(gè)的諾貝爾巨星接連不斷地升起。
思考與實(shí)踐:
1、從這些事例中,我們得到什么啟發(fā)呢?以此為話題寫篇文章,題目自擬,體裁不限。
  2、以太陽灶為首項(xiàng),你能想象出其他相關(guān)聯(lián)的事物嗎?
  3、看到小孩子的學(xué)步車,你能發(fā)明出新事物嗎?
四、破解法:就是找出某種事物的缺點(diǎn),想辦法把缺點(diǎn)變成優(yōu)點(diǎn),從而創(chuàng)造出一個(gè)新事物的方法。
  例如:上海一個(gè)中學(xué)生看到升旗的繩子斷了,要人爬上旗桿的末端穿結(jié)繩子,但人爬上旗桿的末隨時(shí)都有生命危險(xiǎn),所以他就發(fā)明一個(gè)旗桿穿繩器,從而獲得國際二等獎(jiǎng)。上海和田路小學(xué)徐琛同學(xué),看到墻上的電源插座,就想小朋友不小心將手插進(jìn)去會(huì)觸電的,能不能改一改,怎樣改?從而激發(fā)了他創(chuàng)造發(fā)明一種"防觸電插座"的欲望。果然,他創(chuàng)造成功,發(fā)明成果獲得世界少年兒童創(chuàng)造發(fā)明比賽的最佳作品獎(jiǎng)。
  又如一個(gè)學(xué)生看到監(jiān)考老師在拆開試卷袋十分小心,但還是拆壞了試卷袋,受到了批評(píng)。他回去后反復(fù)實(shí)驗(yàn)制作出"撕不壞的試卷袋"
  思考與實(shí)踐:請(qǐng)你仔細(xì)觀察事物挑出它的缺點(diǎn)并加以改正,從而創(chuàng)造新事物。
五、發(fā)現(xiàn)法:就是要做生活的有心人,仔細(xì)觀察事物,從而發(fā)明創(chuàng)造出新事物的方法。
  例如:瓦特?zé)_水時(shí)仔細(xì)觀察蒸汽推動(dòng)鍋蓋,從而發(fā)明了蒸汽機(jī);蘋果從樹上掉下,是人們司空見慣的事情,但牛頓由于善于仔細(xì)觀察事物,善于思考從而發(fā)現(xiàn)了萬有引力。鏈接瓦特、牛頓
  1.童年時(shí)代的瓦特和茶壺的故事:一天晚上,瓦特和一個(gè)小女孩在家里喝茶。瓦特不停地?cái)[弄茶壺蓋,一會(huì)兒打開,一會(huì)兒蓋上,當(dāng)他把茶壺嘴堵住時(shí),蒸汽頂開了茶蓋。在旁的外祖母對(duì)瓦特的這種無聊動(dòng)作極為不滿,加以訓(xùn)斥。瓦特并不介意,他一心想著蒸汽的力量,從此萌發(fā)制造蒸汽機(jī)的念頭。
  2.蒸汽機(jī)與產(chǎn)業(yè)革命
  羅爾特所著《詹姆斯"瓦特》中,曾寫道:"瓦特蒸汽機(jī)巨大的、不知疲倦的威力使生產(chǎn)方法以過去所不能想象的規(guī)模走上了機(jī)械化道路。"
  3、瓦特大事年表
  1819年在詹姆斯"瓦特的訃告中,對(duì)他發(fā)明的蒸汽機(jī)有這樣的贊頌:
  "它武裝了人類,使虛弱無力的雙手變得力大無窮,健全了人類的大腦以處理一切難題。它為機(jī)械動(dòng)力在未來創(chuàng)造奇跡打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),將有助并報(bào)償后代的勞動(dòng)。"
  4、瓦特大事年表
  1736年1月19日詹姆斯"瓦特誕生于蘇格蘭的格里諾克。
  1755年瓦特離開蘇格蘭,到倫敦尋求儀器制造匠的培訓(xùn)。他被康西爾的約翰"摩根所接納。
  1757年格拉斯哥大學(xué)任命瓦特為其正式:"數(shù)學(xué)儀器制造師"并在校園里安排了一個(gè)車間。
  1763-1765年瓦特在修理紐科門泵時(shí),設(shè)計(jì)冷凝器解決效率低的問題,羅巴克把瓦特的發(fā)明用于商業(yè)上。
  1774年瓦特將自己設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)投入生產(chǎn)。
  1776年博爾登-瓦特蒸汽機(jī)在波羅姆菲爾德煤礦首次向公眾展示其工作狀態(tài)。
  1782年瓦特的雙向式蒸汽機(jī)取得專利,同年他發(fā)明了一種標(biāo)準(zhǔn)單位:馬力。
  1800年瓦特蒸汽機(jī)專利期滿。與博爾登合作結(jié)束,64歲瓦特退休。
  1819年8月25日詹姆斯"瓦特逝世,享年83歲。
  5、新型蒸汽機(jī)的廣泛使用,推動(dòng)了人類社會(huì)的前進(jìn),正如恩格斯所說:"蒸汽和新的工業(yè)機(jī)把工場(chǎng)手工業(yè)變成了現(xiàn)代的大工業(yè),從而把資產(chǎn)階級(jí)社會(huì)的整個(gè)基礎(chǔ)革命化了。
  6、由于瓦特發(fā)明了近代蒸汽機(jī),并不斷完善它,在蒸汽機(jī)的發(fā)展上作出杰出的貢獻(xiàn),因此被后人譽(yù)為蒸汽機(jī)的發(fā)明人。
  依撒克"牛頓(1642-1727),英國科學(xué)家。他發(fā)現(xiàn)萬有引力定律,建立經(jīng)典力學(xué)的基本體系,在光學(xué)、熱學(xué)、天文學(xué)方面都有創(chuàng)造性的貢獻(xiàn),在數(shù)學(xué)方面又是微積分的創(chuàng)始人之一。本文選自《中外名人成才故事"發(fā)明篇》(中國書籍出版社2001年版)。
  三百多年前的一天晚上,一位青年坐在花園里觀賞月亮。他仰望那鑲著點(diǎn)點(diǎn)繁星的蒼穹,思索著為什么月亮?xí)@著地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)掉落下來。
  忽然,有個(gè)東西打在了他的頭上,這并不很重的一擊,把他從沉思中驚醒。他低頭一看,原來,是一只熟透的大蘋果從樹上掉落下來。他撿起蘋果,又一次陷入了沉思:為什么蘋果不落向兩旁,不飛向天空,而是垂直落向地面?這一定是地球有某種引力,把所有的東西都引向地球。青年眼睛一亮:蘋果是這樣,月亮也是如此,月亮一定是在地球引力的吸引下做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)橛幸Γ顾荒苓h(yuǎn)離地球;因?yàn)橛兴俣龋顾粫?huì)像蘋果一樣掉落下來……夜?jié)u漸地深了,青年手中拿著蘋果,開心地笑了。他就是發(fā)現(xiàn)萬有引力的英國科學(xué)家牛頓。這一年,他才24歲。
  牛頓,1642年12月25日出生在英國。他爸爸是個(gè)自耕農(nóng),在他出世前兩個(gè)月就死去了。他兩歲起就跟著年邁的祖母過著貧困孤苦的生活。
  牛頓在12歲的時(shí)候進(jìn)入格蘭鎮(zhèn)小學(xué)讀書。他從小就非常熱愛科學(xué),經(jīng)常制造一些靈巧的小機(jī)械。他自己制作了一個(gè)小巧的水鐘,是仿照沙漏的作法制成的。用一個(gè)小水池,使池中的水緩緩流出,水面逐漸降低,水面上的浮標(biāo)就跟著逐漸下降,于是帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng),指示時(shí)刻。
  放風(fēng)箏,是孩子們都喜愛的游戲。聰明的小牛頓更玩出了新花樣:一天晚上,他把一只紙燈籠系在了風(fēng)箏上放到天空。許多看見了空中風(fēng)箏的人,都叫起來:"彗星!"當(dāng)人們知道天空中閃亮的是風(fēng)箏上的燈籠,才恍然大悟了。
  牛頓是個(gè)意志堅(jiān)強(qiáng)的孩子。在學(xué)校里,當(dāng)他受到大同學(xué)的侮辱時(shí),他總是拼命反抗。他常說:"無論做什么事情,只要肯努力奮斗,是沒有不成功的。"正是這種頑強(qiáng)的精神,帶領(lǐng)牛頓登上科學(xué)群山那一個(gè)又一個(gè)巔峰。
  牛頓在從事科學(xué)研究工作時(shí),常常會(huì)忘記自己和別人的存在,陷入一種"癡迷"的狀態(tài)。有一次,他請(qǐng)朋友到家里做客。當(dāng)他走出房門去拿酒時(shí),忽然想起關(guān)于月球軌道的運(yùn)算,于是就把請(qǐng)客的事忘到了九霄云外,自顧自地忙著計(jì)算起來。朋友知道牛頓的脾氣,只好自己吃掉了盤子里的雞,把骨頭吐在了桌子上。牛頓終于計(jì)算完了,這才想起請(qǐng)客的事。走回桌前一看,雞只剩下了骨頭,他恍然大悟地說:"我以為我還沒有吃飯呢,原來已經(jīng)吃過了。"
  盡管牛頓在科學(xué)上取得了巨大的成就,卻仍然十分謙虛。他曾這樣說過:"如果我所見的比笛卡爾(法國17世紀(jì)著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家)要遠(yuǎn)一點(diǎn)兒,那是因?yàn)槲沂钦驹诰奕说募缟系木壒省?
  在英國烏爾索普牛頓老家的花園里的那棵蘋果樹,一直被精心地保護(hù)著。1820年,這棵樹死后,被分成好幾段,分別在英國皇家學(xué)會(huì)等處保存了起來。這棵與科學(xué)結(jié)緣的蘋果樹,不僅留有牛頓嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)的印記,更流傳著牛頓謙遜的美德。
  以上科學(xué)家的故事告訴我們:為什么他們能在人們司空見慣的事物中做出重大的發(fā)明創(chuàng)造,首先是由于他對(duì)客觀事物好奇,善于仔細(xì)觀察事物,好問為什么,勤于思考,專心致志地尋求答案。他們熱愛科學(xué),勇于創(chuàng)造,以頑強(qiáng)的毅力,攀登并征服了一個(gè)又一個(gè)科學(xué)高峰。
  思考與實(shí)踐:
  請(qǐng)同學(xué)認(rèn)真觀察身邊的事物,看看能有什么新發(fā)現(xiàn)嗎?
六、想象法:就是要敢于異想天開,用科學(xué)幻想創(chuàng)造出一種新產(chǎn)品的方法。
  例如:萊特兄弟,他們少年時(shí)就異想天開要飛上天,終于發(fā)明了飛機(jī);千百年來人們就異想天開有千里眼,順風(fēng)耳,現(xiàn)在都成了現(xiàn)實(shí)。
  鏈接萊特兄弟如何夢(mèng)想成真
  當(dāng)俄國的康斯坦丁o齊奧爾科夫斯基仍在做著飛天夢(mèng)的時(shí)候,美國的萊特兄弟已經(jīng)為人類插上了翅膀,他們終于發(fā)明了飛機(jī),使人類夢(mèng)想成真,飛向了湛藍(lán)而又廣大的天空。且說1903年12月17日,池塘里結(jié)了一層厚厚的冰,刺骨的寒風(fēng)直往人肉里面鉆。
  這天,來自俄亥俄州的萊特兄弟,共做了四次成功的飛行。第一次在空中只飛行了12秒,飛行距離大約是37米。最后一次飛了59秒,飛行距離大約是260米。這四次成功的飛行,在人類航空史上,寫下了輝煌的一筆。因?yàn)樗侨祟惖谝淮纬晒Φ貙?shí)行了動(dòng)力飛行,打破了比空氣重的機(jī)器不能在空中飛行的斷言,從而開辟了人類航空科學(xué)技術(shù)的嶄新的通途。
  萊特兄弟是修理和制造自行車的技師,他們具有豐富的機(jī)械知識(shí)。從少年時(shí)代起,他們就對(duì)飛螺旋玩具發(fā)生了濃厚的興趣,并且自己親自動(dòng)手進(jìn)行制作。他們還非常喜愛放風(fēng)箏,他們自己制作的風(fēng)箏,在天空飛得又高又穩(wěn)。由于家里非常窮,常常是入不敷出,沒有錢供他們?nèi)ド洗髮W(xué),只能靠幫人家修理自行車來維持生計(jì)。但是,他們毫無怨言。在修自行車的時(shí)候,總是琢磨自行車的制造原理及制造方法。他們非常喜愛讀書,幾乎讀遍了當(dāng)時(shí)所能找到的所有有關(guān)飛行方面的書籍,學(xué)到了許多有關(guān)飛行的知識(shí)。這時(shí),他們讀到了報(bào)紙上發(fā)表的一則消息,大飛行家奧圖o李連達(dá)爾在連續(xù)進(jìn)行2000多次滑翔飛行后,所進(jìn)行的又一次滑翔飛行時(shí),突然遭遇到一股來自側(cè)后方吹來的狂風(fēng),從而機(jī)墜人亡,英年早逝。這則消息深深打動(dòng)了萊特兄弟,他們決定去繼續(xù)完成李連達(dá)爾沒有完成的事業(yè)。兄弟倆節(jié)衣縮食,用幫人家修理自行車所掙來的微薄的錢,去買書或買制造滑翔機(jī)的材料。正當(dāng)他們把全部身心投入到飛行研究中去的時(shí)候,飛行失事的不幸消息一個(gè)接一個(gè)地傳來:英國的皮查爾因試飛失事送了命;馬克沁姆試飛摔成重傷,差一點(diǎn)送了命;法國阿德爾設(shè)計(jì)的飛機(jī)在空中解體粉碎……
  這一連串的噩耗并沒有嚇倒萊特兄弟,他們特別認(rèn)真地研究了李連達(dá)爾的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),刻苦鉆研了俄國康斯坦丁o齊奧爾科夫斯基提出來的空氣動(dòng)力學(xué)理論,不斷完善機(jī)械加工手段,終于在1900年制成了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的滑翔機(jī)。萊特兄弟的飛機(jī),現(xiàn)在看起來,結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單。它前后各有兩層互相平行的翼面,還有一片豎著的小翼面伸在前面。各機(jī)翼這間由許多支柱、張線之類的東西連著,看上去很像一個(gè)笨重的"書架"。特別值得一提的是,萊特兄弟已經(jīng)學(xué)會(huì)給飛機(jī)裝上翼面,飛機(jī)正是靠了翼面才升到空氣中去了。古時(shí)候,我們的祖先們就開始對(duì)鳥的飛行方法進(jìn)行觀察和研究,曾經(jīng)有披上羽毛學(xué)鳥兒那樣撲翼飛行,而且,也有人試造過木鳥,但最終都沒有能夠獲得成功。因?yàn)槿梭w的結(jié)構(gòu)同鳥類是截然不同的,人的胳膊所能產(chǎn)生的支持身體的力量,和鳥的翅膀比起來,相對(duì)來說要小得多,所以,人沒有那么大的力氣扇動(dòng)"翅膀"使自己飛起來。
  看樣子,撲翼這一條路是走不通了,萊特兄弟在經(jīng)過無數(shù)次的探索、試驗(yàn)之后,最后決定,給飛機(jī)安上固定的翅膀,即機(jī)翼。從此,機(jī)翼就成了飛機(jī)的重要組成部分,它的形狀比較特別:下面幾乎是平直的,上面是彎曲的。飛機(jī)飛行的時(shí)候,在它上面流過的空氣比在它下面流過的快,形成了壓力差,下邊的氣壓比上邊的氣壓大。于是,翅膀下面的空氣就產(chǎn)生了垂直向上的升力,把飛機(jī)托上空中,氣流的速度越大,對(duì)翅膀產(chǎn)生的升力越大。兄弟倆進(jìn)行了連續(xù)多次的試飛試驗(yàn),從1900年到1902年,共進(jìn)行了1000多次滑翔試驗(yàn),終于初步掌握了操縱滑翔機(jī)的方法,并在空中成功地實(shí)現(xiàn)了傾斜滑行、空中轉(zhuǎn)彎等高難度的滑翔動(dòng)作。萊特兄弟還于1902年裝制成配有活動(dòng)方向舵的滑翔機(jī),這在當(dāng)時(shí)的世界上,毫無疑問是處于領(lǐng)先地位的。但是,萊特兄弟還覺得有一個(gè)難題沒有解決,這就是,僅僅依靠無動(dòng)力滑翔是不能夠?qū)崿F(xiàn)飛天夢(mèng)想的,必須依靠動(dòng)力才能完成真正意義上的飛行。當(dāng)時(shí),蒸汽機(jī)在人們的生活中,已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用,但是,在飛機(jī)上利用蒸汽機(jī)作為動(dòng)力源,是根本不可能的,因?yàn)檎羝麢C(jī)的體積太大。而內(nèi)燃機(jī)則有可能幫助他們,實(shí)現(xiàn)這個(gè)古老的夢(mèng)想。
  內(nèi)燃機(jī)的基本特點(diǎn)是讓燃料在機(jī)器的氣缸內(nèi)燃燒,生成高溫高壓的燃?xì)猓眠@個(gè)燃?xì)庾鳛楣ぷ魑镔|(zhì)去推動(dòng)活塞做功。屬于內(nèi)燃機(jī)的汽油機(jī)是在1876年發(fā)明的,柴油機(jī)是在1892年發(fā)明的。內(nèi)燃機(jī)體積小,使用起來比蒸汽機(jī)方便多了。19世紀(jì)末,汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速約為每分鐘500~800轉(zhuǎn),20世紀(jì)初,提高到每分鐘1000~1500轉(zhuǎn),它已經(jīng)具有安裝在飛機(jī)上的可能性。1903年初,萊特兄弟為了使飛機(jī)實(shí)行動(dòng)力滑翔,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的飛行,決定在滑翔機(jī)上安裝汽油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油機(jī)是用汽油作燃料的內(nèi)燃機(jī),氣缸里的活塞用連桿跟曲軸相連,氣缸上面有進(jìn)氣門和排氣門,氣缸頂部有火花塞。汽油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候,活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞從氣缸一端到另一端叫做一個(gè)沖程。四沖程汽油的工作過程是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成的。但是,萊特兄弟對(duì)于汽油機(jī)的工作原理及使用可以說是一無所知,只好從頭學(xué)起。他們買來了一臺(tái)廢舊的汽油機(jī),拆下來再裝下去,裝好了再拆下來,總算弄清了汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)。又經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn),這才學(xué)會(huì)使用汽油機(jī)。為了搞清楚滑翔機(jī)上究竟能裝多大的重量才比較合適,他們又一次次地裝沙袋進(jìn)行試驗(yàn),這才搞清了他們的滑翔機(jī)最大載重不能超過90公斤,但當(dāng)時(shí)最輕的汽油機(jī)也有140公斤重,怎么辦呢?他們又去請(qǐng)教有關(guān)專家。精誠所至,金石為開。在這位技師的幫助下,他們終于制造出了一部四個(gè)氣缸、12馬力、重70余公斤的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。接下來,他們又在滑翔機(jī)上安裝了螺旋槳。當(dāng)一切都準(zhǔn)備就緒,他們便決定試飛。這是一個(gè)金風(fēng)送爽、丹桂飄香的秋日,大地沉緬在豐收的喜悅之中。兄弟倆轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳、啟動(dòng)汽油機(jī)、點(diǎn)火、給油、松開離合器,隨即汽油機(jī)便突突突地運(yùn)轉(zhuǎn)起來,看樣子,這次試飛有希望獲得成功。
  萊特兄弟緩慢地加大油門,放開了飛機(jī)制動(dòng)器。飛機(jī)開始起飛,由慢變快,緩緩地向前駛?cè)ァK麄兿氩倏v飛機(jī)從滑行進(jìn)入爬升狀態(tài),便把操縱桿立到了盡頭,然而,這只不聽話的飛機(jī)仍在地上滑行;最后,撞到了一個(gè)不大的小山上,停住了,這次試飛失敗了。好在人沒有出事。兄弟倆沒有因?yàn)檫@次失敗而自暴自棄,而是認(rèn)真地去尋找失敗的教訓(xùn)。經(jīng)過苦苦地思索,他們終于找到了失敗的原因。以前,他們只是考慮到如何減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量,而沒有設(shè)法減輕飛機(jī)的自重。于是,他們又采用輕質(zhì)木料作為飛機(jī)的骨架,用帆布作為飛機(jī)的基本材料,于1903年11月底,又研制成功一架雙翼飛機(jī),萊特兄弟給這架飛機(jī)命名為"飛行者號(hào)"。
  "飛行者號(hào)"飛機(jī)以雙層機(jī)翼提供升力,活動(dòng)方向舵可以操縱升降和左右盤旋,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)螺旋槳,駕駛員俯臥在下層主翼正中操縱飛機(jī)。這架飛機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,沒有帶外殼的機(jī)身,也沒有起落架。飛機(jī)靠帶輪子的小車在滑軌上起飛。加上駕駛員,飛機(jī)全部重量才只有340多公斤。在美國北卡羅納州基蒂霍克的一片荒涼的土地上,隨著一陣震耳欲聾的轟鳴聲,"飛行者號(hào)"慢慢離開了地面。1米,2米……萊特兄弟倆的心都快蹦出嗓子了。在12秒鐘內(nèi),他們嘔心瀝血研制而成的這架飛機(jī),跌跌撞撞,像一個(gè)喝醉了酒的醉漢似地,在空中大約飛行了35米的距離,飛機(jī)超出地面1米多。試飛終于成功了,兄弟倆激動(dòng)得熱烈擁抱,連呼萬歲,這次成功,終于實(shí)現(xiàn)了人類幾千年來依靠機(jī)器動(dòng)力飛上天空的夢(mèng)想。萊特兄弟的飛機(jī),起先沒有被美國政府重視。有一次,應(yīng)法國政府的邀請(qǐng),萊特兄弟攜帶飛機(jī)去法國進(jìn)行飛行表演,創(chuàng)造了連續(xù)飛行2小時(shí)20分23秒的新記錄。這次表演成功,在法國引起了很大的轟動(dòng),法國人奔走相告,這真是"墻內(nèi)開花墻外香",它促使法國加緊研制真正意義上的飛機(jī),法國也因此一躍而成為世界飛機(jī)制造的中心。萊特兄弟飛機(jī)飛行的成功,使定翼飛機(jī)得到了迅速的發(fā)展,在各類飛行器中始終處于領(lǐng)先地位。
  第一次世界大戰(zhàn)期間,應(yīng)空中作戰(zhàn)、偵察和運(yùn)輸?shù)男枰澜缟显S多國家都爭(zhēng)先恐后地研制飛機(jī),戰(zhàn)爭(zhēng)期間各國共生產(chǎn)出各種各樣的飛機(jī)近20萬架。1911年,硬鋁研制成功了。由于鋁合金質(zhì)地輕、強(qiáng)度大,人們很快就把它作為制造飛機(jī)的原材料。1915年,出現(xiàn)了鋁合金的單翼機(jī)。飛機(jī)原來是木制結(jié)構(gòu),后來逐漸過渡到全金屬結(jié)構(gòu)。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和操縱系統(tǒng)也作了許多的改進(jìn)。這樣,飛機(jī)飛行的速度就越來越高,到1939年,達(dá)到了時(shí)速755.138公里,比萊特兄弟的飛機(jī)提高了幾十倍。
  1941年,英國人制成了渦輪噴氣式飛機(jī)。
  1959年,美國人制造成功波音707-321型噴氣式客機(jī),全部航程達(dá)5000公里。
  如今,人類的航空事業(yè)已得到高速度的發(fā)展,但是,人們永遠(yuǎn)不會(huì)忘記萊特兄弟為人類實(shí)現(xiàn)飛天夢(mèng)想所作出的巨大的努力,他們的"飛行者號(hào)"將永載史冊(cè).
  思考練習(xí):1、天降雞蛋會(huì)破嗎?
  2、紙能當(dāng)鍋燒開水、能做橋讓汽車開過你相信嗎?
  3、展開你相象的翅膀?qū)懸黄苹梦恼隆?br/>七、聯(lián)想法:就是遷移法,把某種事物的優(yōu)點(diǎn)移到另一種事物上,從而創(chuàng)造出新的一種東西的發(fā)法。
  例如:傳統(tǒng)使用的鋸,都是扁薄長(zhǎng)型的金屬片,而且利用人力來操作。1812年,美國一位名叫泰比達(dá)o芭碧的主婦,到她丈夫的水力磨坊中去看工人工作得到啟發(fā)。她用遷移法發(fā)明了圓鋸。
  例如;有一個(gè)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電風(fēng)扇定時(shí)器的定時(shí)功能的好處,他就把定時(shí)器移到電熱棒中,就創(chuàng)造出定時(shí)電熱棒;移到抽水機(jī)上就創(chuàng)造出定時(shí)抽水機(jī);移到煤氣罐上就創(chuàng)造出定時(shí)煤氣灶…….
八、發(fā)散思維和集中性思維相結(jié)法:就是多角度思考問題,最后集中某個(gè)問題上取得突破的方法。
  例如:愛迪生發(fā)明電燈的故事。他發(fā)明電燈時(shí),光收集資料,就用了200本筆記本;為了找到合適的燈絲,先后用過銅絲、白金絲等一千六百多種材料,還用過頭發(fā)和各種不同的竹絲,這屬于發(fā)散性思維。最后別的科學(xué)家的啟發(fā)下,采用了碳絲作為燈絲,創(chuàng)造了第一代的電燈,這是集中性思維。
  鏈接愛迪生簡(jiǎn)介愛迪生是一位偉大的電學(xué)家、發(fā)明家。他生于美國俄亥俄州的邁蘭,自幼就在父親的木工廠做工,由于家庭貧困,一生只在學(xué)校讀過三個(gè)月書。但他從小熱愛科學(xué),自己刻苦鉆研,醉心于發(fā)明,正式登記的發(fā)明達(dá)1328種,被稱為世界發(fā)明大王。他的發(fā)明創(chuàng)造不僅靠聰明才智,而且靠艱辛的科學(xué)實(shí)踐。正如他自己所說:"發(fā)明是百分之一的靈感加上百分之九十九的血汗。"
  例子:撥蟶器
  蟶,是我們東南沿海常見的貝類,撥開蟶殼,里面的蟶肉是十分鮮美的佳肴。但撥蟶殼取蟶肉,是一件很麻煩的事,因蟶殼很薄易碎,用徒手撥很容易把蟶殼弄破,而破蟶殼混在蟶肉里人吃時(shí)就很危險(xiǎn),不小心卡在喉容里那可要?jiǎng)哟笫中g(shù)。
  怎么辦呢?我在平時(shí)撥蟶時(shí)一直在琢磨如何改進(jìn)。開始我把蟶殼先取下,用空蟶殼插入活蟶撥蟶,(見圖一)這樣速度快了許多,但是,空蟶殼很容易破,還是解決不了根本問題;我又用塑料勺根的柄加工成蟶殼型狀,(見圖二)但塑料勺根的柄又有缺陷,厚的不好撥,薄的容易壞;我又用銀加工成蟶殼型狀,這樣很好撥,但銀做的價(jià)錢很貴;我又用銅加工成蟶殼型狀,(見圖三)這樣很好撥,價(jià)錢也便宜,但銅也會(huì)生銅銹;最后用不銹鋼加工成蟶殼型狀,(見圖四)
  這樣很好撥,價(jià)錢也便宜,又不會(huì)生銹。若廠家用沖床制造成本就更便宜。
  我通過實(shí)驗(yàn),用手撥每分鐘只能撥7個(gè),而且撥碎很多蟶殼,用不銹鋼加工成撥蟶器每分鐘能撥15個(gè),而且沒有什么碎蟶殼。我要把此撥蟶器申請(qǐng)專利,并加工成產(chǎn)品投放市場(chǎng),為廣大人民服務(wù)。
九、捕捉靈感法:就是怎樣學(xué)會(huì)及時(shí)捕捉創(chuàng)造過程中瞬間靈感的方法。
  在創(chuàng)造活動(dòng)中,有時(shí)會(huì)碰到一種現(xiàn)象:人在科學(xué)、技術(shù)或文藝創(chuàng)作中,某些新的概念、新的設(shè)想、新的人物形象會(huì)突然產(chǎn)生。人們把這種現(xiàn)象叫做"靈感"。
  著名科學(xué)家錢學(xué)森教授說:"靈感,是人在科學(xué)或文藝創(chuàng)作的高潮中,突然出現(xiàn)的、瞬息即逝的短暫思維過程。它不是邏輯思維,也不是形象思維,這后兩種思維持續(xù)時(shí)間都很長(zhǎng),以至人說廢寢忘食。而靈感卻為時(shí)極短,幾秒鐘,一秒鐘而已。"
  那么,靈感是不是完全不可控制呢
  不是,肯定不是。錢學(xué)森教授說:"有一點(diǎn)是肯定的,人不求靈感,靈感也不會(huì)來。得靈感的人總是要經(jīng)過一長(zhǎng)段其他兩種思維的苦苦思索來作其準(zhǔn)備的。所以,靈感還是人自己可以控制的大腦活動(dòng),是一種思維。"
  既然靈感不是天生的,是一種思維,那么我們?cè)鯓硬拍軐W(xué)會(huì)捕捉靈感呢?
  由于靈感學(xué)還不像邏輯學(xué)那樣成熟。目前我們能提供的還只是經(jīng)驗(yàn)。通常人們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)做到下列六點(diǎn):
  (1)長(zhǎng)期地進(jìn)行預(yù)備勞動(dòng)
  靈感不是天上掉下來的,是人腦進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)的產(chǎn)物。對(duì)問題的長(zhǎng)期探討,是捕獲靈感的最基本條件。這包括要具備一定的專門知識(shí),對(duì)要解決的問題進(jìn)行過反復(fù)的思考和艱苦的探索過程,有成功的經(jīng)驗(yàn),更多的是失敗的教訓(xùn)。
  (2)珍惜靈感出現(xiàn)的最佳時(shí)機(jī)
  經(jīng)驗(yàn)告訴我們,靈感往往在經(jīng)過長(zhǎng)期緊張思索之后的暫時(shí)松弛狀態(tài)下產(chǎn)生,比如在散步時(shí),或者是上下班的路上,或者是賞花、釣魚、聽音樂時(shí)。
  (3)原型啟發(fā)是一條重要途徑
  有些日常的事物,對(duì)于經(jīng)過長(zhǎng)期緊張的思索之后,由于這些事物與所要解決的問題有相似之處,通過聯(lián)想,給人以啟發(fā),可以找到解決問題的新方案。
  (4)擺脫習(xí)慣性思維程序的束縛
  按照固定的思路考慮問題,往往容易使思路閉塞和思想僵化。暫時(shí)把問題擱在一邊,就可以擺脫習(xí)慣性思維的束縛。
  (5)隨時(shí)帶著紙和筆
  靈感的出現(xiàn)總是突然的,預(yù)料不到的。為了及時(shí)捕捉靈感,就要在靈感出現(xiàn)的時(shí)候立即記錄下來,有時(shí)候記都來不及,就對(duì)著錄音機(jī)講述錄音。
  (6)保持樂觀鎮(zhèn)靜的心情
  焦慮不安、悲觀失望、情緒波動(dòng)都能降低人的智力水平,影響創(chuàng)造性活動(dòng)的進(jìn)行。心胸開闊、樂觀的情緒容易使人浮想聯(lián)翩,創(chuàng)造性思維活躍。靈感往往會(huì)這時(shí)光顧。
  最后,還要說明一句,靈感只解決契機(jī)(指一事物轉(zhuǎn)化他事物的關(guān)鍵)。創(chuàng)造性成果還要在契機(jī)到來之后經(jīng)過艱苦奮斗方可獲得。
  鏈接阿基米德
  古拉國王艾希羅交給金匠一塊黃金,讓他做一頂王冠。王冠做成后,國王拿在手里覺得有點(diǎn)輕。他懷疑金匠摻了假,可是金匠以腦袋擔(dān)保說沒有,并當(dāng)面拿秤來稱,結(jié)果與原來的金塊一樣重。國王還是有些懷疑,可他又拿不出證據(jù),于是把阿基米德叫來,要他來解決這個(gè)難題。
  回家后,阿基米德閉門謝客,冥思苦想,但百思不得其解。
  一天,他的夫人逼他洗澡。當(dāng)他跳入池中時(shí),水從池中溢了出來。阿基米德聽到那嘩嘩嘩的流水聲,靈感一下子冒了出來。他從池中跳出來,連衣服都沒穿,就沖到街上,高喊著:"優(yōu)勒加!優(yōu)勒加!(意為發(fā)現(xiàn)了)"。夫人這回可真著急了,嘴里嘟囔著"真瘋了,真瘋了",便隨后追了出去。街上的人不知發(fā)生了什么事,也都跟在后面追著看。
  原來,阿基米德由澡盆溢水找到了解決王冠問題的辦法:相同質(zhì)量的相同物質(zhì)泡在水里,溢出的水的體積應(yīng)該相同。如果把王冠放到水了,溢出的水的體積應(yīng)該與相同質(zhì)量的金塊的體積相同,否則王冠里肯定摻有假。
  阿基為德跑到王宮后立即找來一盆水,又找來同樣重量的一塊黃金,一塊白銀,分兩次泡進(jìn)盆里,白銀溢出的水比黃金溢出的幾乎要多一倍,然后他又把王冠和金塊分別泡進(jìn)水盆里,王冠溢出的水比金塊多,顯然王冠的質(zhì)量不等于金塊的質(zhì)量,王冠里肯定摻了假。在鐵的事實(shí)面前,金匠不得不低頭承認(rèn),王冠里確實(shí)摻了白銀。煩人的王冠之謎終于解開了。
十、仿生法:就是模仿生物形"、"色"、"音"、"功能"、"結(jié)構(gòu)"等從而發(fā)明創(chuàng)造出新事物的方法。
  自古以來,自然界就是人類各種科學(xué)技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉。生物界有著種類繁多的動(dòng)植物及物質(zhì)存在,它們?cè)诼L(zhǎng)的進(jìn)化過程中,為了求得生存與發(fā)展,逐漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng)。人類生活在自然界中,與周圍的生物作"鄰居",這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng),吸引著人們?nèi)ハ胂蠛湍7隆?br/>  仿生學(xué)的研究范圍主要包括:力學(xué)仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。
  附:部分"仿生學(xué)"實(shí)例
  蒼蠅與宇宙飛船
  令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業(yè)似乎風(fēng)馬牛不相及,但仿生學(xué)卻把它們緊密地聯(lián)系起來了。
  蒼蠅是聲名狼藉的"逐臭之夫",凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠(yuǎn)在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒有"鼻子",它靠什么來充當(dāng)嗅覺的呢 原來,蒼蠅的"鼻子"--嗅覺感受器分布在頭部的一對(duì)觸角上。每個(gè)"鼻子"只有一個(gè)"鼻孔"與外界相通,內(nèi)含上百個(gè)嗅覺神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)入"鼻孔",這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖,送往大腦。大腦根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的不同,就可區(qū)別出不同氣味的物質(zhì)。因此,蒼蠅的觸角像是一臺(tái)靈敏的氣體分析儀。
  仿生學(xué)家由此得到啟發(fā),根據(jù)蒼蠅嗅覺器的結(jié)構(gòu)和功能,仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的"探頭"不是金屬,而是活的蒼蠅。就是把非常纖細(xì)的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上,將引導(dǎo)出來的神經(jīng)電信號(hào)經(jīng)電子線路放大后,送給分析器;分析器一經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣味物質(zhì)的信號(hào),便能發(fā)出警報(bào)。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。
  這種小型氣體分析儀,也可測(cè)量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理,還可用來改進(jìn)計(jì)算機(jī)的輸入裝置和有關(guān)氣體色層分析儀的結(jié)構(gòu)原理中。
  從螢火蟲到人工冷光
  自從人類發(fā)明了電燈,生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉(zhuǎn)變成可見光,其余大部分都以熱能的形式浪費(fèi)掉了,而且電燈的熱射線有害于人眼。那么,有沒有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢 人類又把目光投向了大自然。在自然界中,有許多生物都能發(fā)光,如細(xì)菌、真菌、蠕蟲、軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、昆蟲和魚類等,而且這些動(dòng)物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱,所以又被稱為"冷光"。
  在眾多的發(fā)光動(dòng)物中,螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1500種,它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率,而且發(fā)出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強(qiáng)度也比較高。因此,生物光是一種人類理想的光。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個(gè)發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成。發(fā)光層擁有幾千個(gè)發(fā)光細(xì)胞,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質(zhì)。在熒光酶的作用下,熒光素在細(xì)胞內(nèi)水分的參與下,與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光,實(shí)質(zhì)上是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過程。早在40年代,人們根據(jù)對(duì)螢火蟲的研究,創(chuàng)造了日光燈,使人類的照明光源發(fā)生了很大變化。近年來,科學(xué)家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素,后來又分離出了熒光酶,接著,又用化學(xué)方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當(dāng)閃光燈。由于這種光沒有電源,不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
  現(xiàn)在,人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光,作為安全照明用。
  電魚與伏特電池
  自然界中有許多生物都能產(chǎn)生電,僅僅是魚類就有500余種。人們將這些能放電的魚,統(tǒng)稱為"電魚"。
  各種電魚放電的本領(lǐng)各不相同。放電能力最強(qiáng)的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產(chǎn)生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產(chǎn)生的電壓高達(dá)220伏;非洲電鯰能產(chǎn)生350伏的電壓;電鰻能產(chǎn)生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產(chǎn)生高達(dá)880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據(jù)說它能擊斃像馬那樣的大動(dòng)物。電魚放電的奧秘究竟在哪里 經(jīng)過對(duì)電魚的解剖研究,終于發(fā)現(xiàn)在電魚體內(nèi)有一種奇特的發(fā)電器官。這些發(fā)電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細(xì)胞構(gòu)成的。由于電魚的種類不同,所以發(fā)電器的形狀、位置、電板數(shù)都不一樣。電鰻的發(fā)電器呈棱形,位于尾部脊椎兩側(cè)的肌肉中;電鰩的發(fā)電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側(cè),共有200萬塊電板;電鯰的發(fā)電器起源于某種腺體,位于皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個(gè)電板產(chǎn)生的電壓很微弱,但由于電板很多,產(chǎn)生的電壓就很大了。電魚這種非凡的本領(lǐng),引起了人們極大的興趣。19世紀(jì)初,意大利物理學(xué)家伏特,以電魚發(fā)電器官為模型,設(shè)計(jì)出世界上最早的伏打電池。因?yàn)檫@種電池是根據(jù)電魚的天然發(fā)電器設(shè)計(jì)的,所以把它叫做"人造電器官"。對(duì)電魚的研究,還給人們這樣的啟示:如果能成功地模仿電魚的發(fā)電器官,那么,船舶和潛水艇等的動(dòng)力問題便能得到很好的解決。
  水母的順風(fēng)耳
  "燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴。"生物的行為與天氣的變化有一定關(guān)系。沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海,就預(yù)示著風(fēng)暴即將來臨。
  水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動(dòng)物,早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動(dòng)物有預(yù)測(cè)風(fēng)暴的本能,每當(dāng)風(fēng)暴來臨前,它就游向大海避難去了。
  原來,在藍(lán)色的海洋上,由空氣和波浪摩擦而產(chǎn)生的次聲波(頻率為每秒8-13次),總是風(fēng)暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感。仿生學(xué)家發(fā)現(xiàn),水母的耳朵的共振腔里長(zhǎng)著一個(gè)細(xì)柄,柄上有個(gè)小球,球內(nèi)有塊小小的聽石,當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時(shí),聽石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器,于是水母就聽到了正在來臨的風(fēng)暴的隆隆聲。
  仿生學(xué)家仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能,設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀,相當(dāng)精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當(dāng)接受到風(fēng)暴的次聲波時(shí),可令旋轉(zhuǎn)360°的喇叭自行停止旋轉(zhuǎn),它所指的方向,就是風(fēng)暴前進(jìn)的方向;指示器上的讀數(shù)即可告知風(fēng)暴的強(qiáng)度。這種預(yù)測(cè)儀能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào),對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。
  只要我們運(yùn)用其觀察、思維和設(shè)計(jì)能力,對(duì)生物進(jìn)行模仿,就能有所發(fā)明有所創(chuàng)造,這個(gè)例子是舉不勝舉。
  思考與實(shí)踐:請(qǐng)仔細(xì)觀察動(dòng)植物,用仿生學(xué)的原理,創(chuàng)造出一種新事物。
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