著名科學哲學家波普爾構想了一個思想實驗：假如我們把目前地球上的所有人工建造物：礦山、工廠、機場、海港、道路、橋樑、房舍、學校、城市統統炸掉，把爲人類提供食品的農田、牧場、養殖場，魚塘、食品加工廠也毁掉，將機器、設備、電視機、電冰箱、飛機、輪船、汽車、火車等人工製品統統銷燬，只要人類的知識還在，技術資料還在，人們懂得怎樣重新建設。那麽，只需調動全人類的積極性，不出五十年時間，新世界就可以重新建設起來，而且比今天的世界更美好。但是，如果人類放棄了知識，消滅了文化，銷燬了所有書籍和技術資料，停止一切文化創造與交流，甚至放棄語言的應用，終止一切形式的教育活動。那麽十年之後，所有社會財富不僅消耗殆盡，人類將失去重建文明的可能，社會將退到原始狀態，人類將永遠不再有出頭的時日，極有可能迅速走向滅亡。

　　波普爾以無以辯駁的形式告訴人們這樣一個道理：文化在人類生存發展過程中發揮着無與倫比的重要作用。縱觀人類六千年的文明史，我們不能不承認，是現代化的科學技術，給人類帶來了超級物質享受，幫助我們建設起高度的精神文明和物質文明，是文化的積累讓人類社會走上了蓬勃發展的道路。波普爾的概括十分精到，一點也不夸張。在科學技術飛速發展的二十世紀，人們揭穿了原子結構的秘密，爲找到永不枯竭的能源提供了保证；航天技術取得了引人注目的成功，人類向着征服宇宙太空的方向邁進了一大步；激光技術的出現，讓精確制導，無綫通訊，遥控遥測這些十九世紀的科學幻想變成了實現；遺傳基因的確認，促進生物技術在遺傳育種、食品加工、醫藥衛生等方面的應用，爲最終揭開生命的奥秘打開了大門；電子計算機技術的迅速推廣，網絡技術的迅速普及，空前規模的信息革命，把人類社會帶進了知識經濟的新時代。所有這一切給我們一個鮮明的印象：科學的發展前景無限量。

　　（一）創造知識的方法

　　創造新知識所付出的勞動，不是一般意義下的勞作，而是一種創造性的腦力勞動。由於從經驗到理論，没有邏輯的道路可走，針對典型的科學事實，科學家必須發揮自己的想象，提出可供選擇的基礎理論。在對基礎理論做出選擇之後，還必須應用邏輯的方法推演出若干科學命題，然後設計並實施對理論的可靠性進行檢測的科學實驗，對理論進行檢驗。

　　人類的認識歸根結底來自感覺經驗，科學理論出自科學家的天才想象。理論想象必須接受經驗的引導；劃時代的理論創造，需要通過實驗驗证。科學的進步往往是在解决科學問題的過程中實現的，問題的發現便成了理論創造的開端。所以，注意觀察日常生活中的各樣事物，設計具有新意的實驗裝置和實驗方法，就成了發現和提出問題，激發創造動機，把握創造機遇的重要途徑。只有細心做好科學實驗，注意觀察大自然中各類現象的人，才能判明舊理論的錯誤，爲創立新的理論做好準備。

　　盧瑟福在建立原子核式結構模型的過程中，用顯微鏡觀察α粒子碰撞熒光屏時産生的亮點，記録下從不同角度觀察到的大量閃光數據，應用統計方法算出了原子核的大小。布拉凱特應用乳膠照相技術，記録下原子衰變中四十多萬條α粒子運動徑迹，找到了八條能够説明原子核嬗變類型的軌迹。在這些過程中，大量的，艱苦而又精細的觀察發揮了重要的作用。

　　可是歷史上，機遇經常會表現出“有心栽花花不結，無心插柳柳成蔭”的性格。奇特的現象總是和我們不期而遇，許多重要理論的研究都是由偶然發現引起的。奥斯特事先並没有打算研究什麽電流的效應，而是在接通電源的瞬間，偶然看見導綫旁的小磁針動了一下。他便抓住這個奇特的現象不放，反復試驗，終於發現了電流的磁效應，開闢了電磁學研究的新領域。法拉第最初創立電磁感應學説時的情况也是這樣，經多次改變磁鐵和導體的位置，都没有發現感應電流。在一次改變感應綫圈和磁鐵相對位置的過程中，他突然發現與綫圈相連的儀表指針振動了一下。這個瞬間即逝的現象引起了法拉第的注意，經過反復驗证，反復推敲，他終於發現了感應電流與磁場之間的本質聯繫，揭開了現代電磁學發展的序幕。可見，對於創造性勞動來説，好奇心比細心、專心、耐心都重要。

　　其實，過分强調科學發現的偶然性也不恰當。因爲這類美好的偶然性總是喜歡光顧有準備的頭腦，其中必定藴涵規律性。同時，把觀察能力的高低歸結爲視力的好壞，辯色能力的强弱，以及觸覺、聽覺、嗅覺的靈敏度也是不對的。能不能從實驗中提取出有價值的觀察結果，關鍵在於人的思維，在於你的頭腦裏邊具備怎樣的理論模型，以及在現象面前你所表現的好奇心屬於什麽類型。

　　近代化學的先驅海爾蒙特在盛有二百磅干土的花鉢中，栽種一棵重5鎊的柳樹苗，用水灌溉。五年之後，秤得樹和曾經落下的柳葉總共169磅，而干土只减少了兩磅，由此可知，從水轉化來的成分約162磅。他説，既然水可以轉變成樹的成分，就可以轉變成别的東西。海爾蒙特斷言，水是組成一切物質的基本元素。海爾蒙特的實驗設計非常巧妙，實驗也做得非常認真，在當時，已經是一個無懈可擊的科學實驗了。可是，實驗的結論完全錯了。那是由於生活在十六世紀他並不知道柳樹會從空氣中吸收二氧化碳，是他心目中的知識體系决定了他的實驗不可能達到現代科學的水平。所以説，世界上没有白紙一樣的人心，也不存在絶對客觀的感覺經驗，經驗接受個人心目中的知識結構的引導，與觀察者的思想方法有着千絲萬縷的聯繫。關於這一點現代心理學已經給出了有力的證明。

　　一個具有啓發意義的例子是1666年法國物理學家馬裏奥特發現盲點的故事。當他告訴人們，在人的視野特定方向上，所有東西都没看見，有誰會相信呢？那麽，既然没看見，馬裏奥特又是怎樣知道它們存在的呢？他依據眼睛的結構斷定盲點必然存在，再設計出確認盲點存在的有效方法，在科學院當場表演，讓所有人口服心服。發現盲點的故事告訴我們：當我們的頭腦裏不具備相應理論的時候，不僅對眼前的事實置若罔聞，對於已經進入眼睛的事物一樣會熟視無睹。

　　1919年盧瑟福發現質子以後預言中子的存在，世界上具有研究能力的科學組織迅速投入尋找中子的攻堅戰。可是，由於中子不帶電，不能用電磁學方法控制其運動，也無法通過電磁作用檢測它的存在，研究工作久久没有進展。1930年德國物理學家玻特在用α粒子轟擊金屬鈹的時候，並没有獲得預想中的質子，却得到了一種穿透能力很强的中性射綫。第二年，約裏奥·居里夫婦重做玻特的實驗，爲了檢測這種中性射綫對氫原子核的作用效果，他們讓“鈹輻射”穿過石蠟，結果發現石蠟在吸收這種射綫後放出了質子。那時，這還是一種不爲人知的奇怪現象。照説，約裏奥·居里夫婦應該看出，所謂“鈹輻射”就是人們尋找了多年的中子。可是，他們未加仔細推敲就輕率地判斷説“鈹輻射”是γ光子流。質子的出現，是γ光子入射時發生“康普頓效應”的結果，勉强而又輕鬆地將這個奇怪的現象納入已有的科學知識框架中。

　　消息很快傳到了卡文迪許實驗室，在那裏工作的查德威克剛聽説約裏奥·居里夫婦的實驗結果，就意識到所謂“鈹輻射”肯定是他們夢寐以求的中子。查德威克立即重做約裏奥·居里夫婦的實驗，測算出“鈹輻射”中性粒子的質量和速度。證實用α粒子轟擊金屬鈹所得到的粒子，正是盧瑟福在十多年前預言的中子。

　　很顯然，查德威克能够迅速取得成功，和約裏奥·居里夫婦的工作是分不開的。那麽，爲什麽他們已經走到諾貝爾奬金頒奬臺邊上，却和中子的發現擦肩而過？約裏奥·居里自己的評論最能説明問題的關鍵：“中子這個詞早就由盧瑟福這個天才，在1920年的一次會議上用來指一個假設的重型粒子，這個粒子和質子一起組成原子核。大多數物理學家也包括我在内，没有注意到這個假設。但是，它一直存在於查德威克工作的卡文迪許實驗室的空氣裏。因此最後在那兒發現中子。這是合乎情理的，同時也是公正的。”看來，“機遇總是喜歡光顧有準備的頭腦”這句話一點也不假。就是説，具有足够的思想準備，才能有效把握創新的機遇。

　　一個具有啓發意義的例子是1666年法國物理學家馬裏奥特發現盲點的故事。當他告訴人們，在人的視野特定方向上，所有東西都没看見，有誰會相信呢？那麽，既然没看見，馬裏奥特又是怎樣知道它們存在的呢？他先從眼睛的結構中斷定盲點的存在，再設計出判斷盲點存在的有效方法，在科學院當場表演，讓所有人口服心服。就是説，當我們的頭腦裏不具備相應理論模型的時候，不僅對於眼前的事實置若罔聞，對於已經進入眼睛的事物一樣會熟視無睹。

　　1919年盧瑟福發現質子以後預言中子的存在，世界上具有研究能力的科學組織迅速投入尋找中子的攻堅戰。可是，由於中子不帶電，不能用電磁學方法控制其運動，也無法通過電磁作用檢測它的存在，研究工作久久没有進展。1930年德國物理學家玻特用α粒子轟擊金屬鈹的時候，並没有獲得預想中的質子，却得到一種穿透能力很强的射綫。第二年，約裏奥·居里夫婦重做玻特的實驗，爲了檢測這種中性射綫對氫原子核的作用效果，他們讓“鈹輻射”穿過石蠟，結果發現石蠟在吸收這種射綫後放出了質子。那時，這還是一種不爲人知的奇怪現象。照説，約裏奥·居里夫婦應該看出，所謂“鈹輻射”就是人們尋找了多年的中子。可是，他們未加仔細推敲就輕率地判斷説“鈹輻射”是γ光子流。質子的出現，是γ光子入射時發生“康普頓效應”的結果，非常勉强地將奇怪現象納入已有的科學知識框架中。

　　消息很快傳到了卡文迪許實驗室，在那裏工作的查德威克剛聽説約裏奥·居里夫婦的實驗結果，意識到所謂“鈹輻射”肯定是他們夢寐以求的中子。查德威克立即重做約裏奥·居里夫婦的實驗，測算出“鈹輻射”中性粒子的質量和速度。證實用α粒子轟擊金屬鈹所得到的粒子，正是盧瑟福在十多年前預言的中子。

　　很顯然，查德威克能够迅速取得成功，和約裏奥·居里夫婦的工作是分不開的。那麽，爲什麽他們已經走到了諾貝爾奬金頒奬臺邊上，却和中子的發現擦肩而過？約裏奥·居里自己的評論最能説明問題的關鍵：“中子這個詞早就由盧瑟福這個天才，在1920年的一次會議上用來指一個假設的重型粒子，這個粒子和質子一起組成原子核。大多數物理學家也包括我在内，没有注意到這個假設。但是，它一直存在於查德威克工作的卡文迪許實驗室的空氣裏。因此最後在那兒發現中子。這是合乎情理的，同時也是公正的。”看來，“機遇總是喜歡光顧有準備的頭腦”這句話一點也不假。就是説，具有足够的思想準備，才能有效把握創新的機遇。

　　創新的思想準備往往來自於實際需要。在研製列車的過程中，威斯汀豪斯爲設計一種能够同時對各節車厢産生刹車效果的裝置，已經冥思苦想幾個月了，仍然没有進展。是一本普通雜誌上刊登的風鎬技術給了他很好的啓示。他利用壓縮空氣推動活塞的原理實現了同步刹車，這項技術一直沿用至今。最初的自行車没有車胎，鋼輪在路面上滚動時引起劇烈振動，使自行車基本上不能付諸應用。發明家鄧禄普成天都在構想有效的减振辦法。一天他偶然看見園丁澆花時的水管堵塞了，富有彈性的橡皮管鼓脹起來。他馬上聯想到對自行車車輪的改進，异想天開地把橡膠管套在車輪上去，經過多次實驗，終於創造出了世界上第一個充氣輪胎。據説他最初設計的車胎就是充水的。

　　事實上，一個具有强烈願望的人，總是把眼前的發生事情與心目中的目標聯繫起來，對與目標相關的事物特别敏感，這就是人們面臨同樣機遇，而成功率出現巨大反差的原因。袁隆平在發明雜交水稻的過程中，頂着烈日深入田間，在九十多天時間裏，檢查了一萬多水稻植株，終於發現了六棵雄性不育株。正是這些發育不全的傢伙，爲培育雜交水稻提供了幫助。我不贊成把袁隆平成功的主要原因概括成特别能喫苦，關鍵在於他懂得現代遺傳學對雜交優勢的解釋，深信對於自花傳粉的水稻來説，雄性不育一定存在。就是説，是對雄性不育植株重要價值的預測鼓舞着他的行動。

　　經過幼稚期的發展，到了十八世紀末，化學研究相繼創建了元素在物質中的確定組成和物質不滅等基本定律。這些規律均屬於唯象理論，也就是對客觀世界“怎麽樣”的説明。至於爲什麽在特定的化學物質中各種元素的質量比不隨産出地點和獲取方式而改變？爲什麽在化學反應中，物質的總量始終保持不變？這些屬於原理的問題，也隨即提出來了。當時化學界流行貝採裏烏斯的電化學理論，用這種理論解釋物質的演變和組成，雖然取得了一些成功，對化學規律的理論解釋却不能令人滿意。

　　氣象學家道爾頓是剛剛涉足化學領域的門外漢。他獨辟蹊徑，創立了現代原子論，開創了近代化學的新紀元。首先，通過分壓實驗，道爾頓發現混合氣體壓强可以分解爲各氣體壓强之和的形式。根據人們在研究大氣壓强的時候，把空氣中的水分看成一個個水球的經驗，他猜想氣體也是由無數互相獨立的原子組成，化學反應的實質就是一些物質的原子變成了另一些物質的原子。爲了説明物質不滅的現象，他大膽假設在化學反應中，簡單原子是不變的，當物質的簡單原子重新組合生成新物質復雜原子的時候，各種簡單原子的數量不變，物質的質量也就不會變。由於物質的復雜原子由簡單原子組成，同種原子中，各簡單原子的個數是確定的。因而，物質中各種元素的質量之比也是確定的，道爾頓對定組成定律作出了圓滿的解釋。

　　在各門學科的發展過程中，人們創造了許多各具特色的研究方法。然而，科學是相通的，往往在某一學科的研究過程中行之有效的方法，也能够在另一學科的研究中大顯身手，達到“他山之石可以攻玉”的效果。一開始，道爾頓的原子論遭到化學界權威們的强烈反對。爲了迎接挑戰，捍衛自己的研究成果，道爾頓不斷改進自己的學説，使之逐步完善，終於創立起現代化學的理論基礎。就這樣，一個門外漢成了現代化學之父。

　　由於人類的知識總是可錯的，前人創造的科學理論，最終都會被更加深刻，更加全面的理論所代替。但是，人們在遇到疑難問題的時候，却總是千方百計用現存的科學理論去解釋。而在無法給出滿意解答的時候只是感到困惑，很少有人想到創立一套新理論加以説明，同時，新理論往往會遭到權威們的扺制。這都是不懂得知識發展觀，缺乏創新意識的表現。可見，科學的發展，並不是對已經確立的科學理論進行反復證明，更需要的恰恰是對她們的不斷否证。知識創造的契機往往來自對現有知識的疑問。只有帶着問題讀書，用懷疑的目光審視前人的創造，才能在學習中發現問題，提出問題。如果把前人的創造看成永恒的真理，學習的東西越多，掌握的知識越全面，創新的可能性反而越小。因爲問題一旦闖進你的視野，就可能被你頭腦中的知識體系消化掉，無由産生尋求新解釋的動機。因此，你掌握的知識體系越完美，往往越不具備創造力。對於創新知識來説，“知識就是力量”的判斷，只是在構建理論框架的時候是對的。可是，豐富的知識也會産生壓制創新動機的作用，成爲阻礙創新知識的力量。

　　此外，僅管非邏輯的想象在創造性思維中起到關鍵性的作用，我們仍然没有低估邏輯推理積極意義的理由。因爲邏輯推理可以把我們的想象力帶到很難想象的地方。當人們創立了算術方法，有關自然數的性質原則上已經包含在自然數公理體系中了。可是，關於素數的理論，關於有理數與自然數集的等勢性問題，却並不那麽明顯。至於哥德巴赫猜想這類世界級難題，放棄了邏輯推導就更難想象了。我們把從前没有明白表述過的理解方式稱爲新知識，那麽邏輯推理至少在這類創造中可以大顯身手。

　　創造性的演繹法，是愛因斯坦創立相對論的經驗總結，也是他對現代認識論的重大貢獻。近代科學發軔於十五、十六世紀，那時還處在收集自然現象和簡單知識的積累初期。對於長久封閉的知識界來説，一切都是那麽新鮮，那麽的有趣。那時的博物學非常盛行，很多人走出課堂，深入大自然，積累大量的科學素材，從實踐中提出了很多需要研究的科學問題。可是，當時代進入二十世紀以後，各學科知識空前豐富，科學已經將自己的觸角伸進了自然和社會的方方面面。公理化法則的建立，對科學的發展提出了嚴密性要求：只要有一個科學事實與理論不相符，理論就會遭至毁滅性的打擊。

　　隨着近代科學向現代科學的轉變，從大量客觀事實中歸納出科學規律的方法，已經逐步讓位於創造性的演繹法。這種方法的關鍵在於，以突破現有知識框架的實驗事實爲引導，通過非邏輯的途徑構想新的理論基礎；形成公理基礎之後，再演繹出一系列推論；然後預言可能出現的新事實，或設計出有效實驗，檢驗新理論及其推論的有效性。在現代知識創新過程中，想象力發揮着非常重要的作用。遠古時代人們的主要思維形式——猜想——與邏輯方法結合起來，成爲新時期科學研究的重要武器。

　　創造性思維不可能完全遵循邏輯的道路前進，需要豐富的想象。十九世紀法國作家儒勒·凡爾納就是一位了不起的科幻大師，也就是想象力的大師。他在科幻小説中預言過的直昇飛機、潜水艇、坦克、導彈、電視機、霓虹燈，都在他死後五十年到一百年之間變成了實現。他所描寫的登月旅行和百年之後阿波羅計劃實施時的真實情况基本相同，連宇航員穿的服裝都一模一樣。

　　如果能將許多人對同一問題的想象叠加起來，一定比個人的想象更加豐富。而叠加多人想象最有效的方法就是開展自由討論。愛因斯坦大學畢業後曾經組織了一個稱爲“奥林比亞科學院”的讀書會。幾個年輕人相約閲讀同一位大師的著作。讀完之後開展討論，暢談心得，互相激勵，讓思想成果及時得到交流。每個人的思想都在自由的氣氛中運行，或者得到加强，或者得到補充，也有可能在短時間内徹底改變。這種方法也叫做“思想風暴”。

　　在愛因斯坦的記憶中大家對馬赫的《物理學》和休謨的《人性論》討論最激烈，自己的印象也特别深。休謨的懷疑論激勵了他的創新意識，使愛因斯坦的思路越來越清晰，也越來越堅定。馬赫對牛頓水桶實驗的分析批判給他以極鮮明的印象。後來，他站在相對論立場上，對馬赫的分析開展了進一步批判。到了晚年，他對那個“奥林比亞科學院”仍然十分留戀，因爲相對論的關鍵性思路，就是在這個時期走向成熟的。

　　在探索DNA分子結構的早期，卡文迪許實驗室研究員富蘭克林最先獲得重大突破。這位女科學家是研究倫琴射綫的專家，當她讓倫琴射綫穿過胰島素晶體，投射到熒光屏上的時候，熒光屏上出現了特殊的衍射花紋。憑着多年的經驗，她發現遺傳基因分子呈現螺旋形空間架構。1951年，她在劍橋大學做學術報告時宣佈了自己的研究成果。來自美國的學者克裏克和沃森是剛剛涉足這個領域的新手，對富蘭克林的講演很感興趣。他們敏感地發現，富蘭克林所創造的方法，是目前世界上最有希望揭開遺傳物質分子結構的武器。回國之後，克裏克和沃森學習富蘭克林的方法繼續研究。可是，不知什麽原因，富蘭克林感到這項實驗没有什麽前途，放棄了研究。1953年，沃森和克裏剋的研究取得重大突破，他們發現遺傳基因的載體DNA分子結構不僅成螺旋狀，而且是由兩條肽鏈組成的雙螺旋空間結構，正是兩個肽鏈之間的相關連接方式决定了生物的遺傳性狀。這項研究成果是二十世紀生命科學的最大突破，是僅次於相對論和量子力學的第三大科學發明，爲進一步發掘遺傳的本質，揭開生命的秘密打開了缺口。

　　富蘭克林的教訓告訴我們，對於任何一個新的實驗發現，在没有得到滿意的解答之前一定不要輕言放棄。我們没有理由低估任何一個無法用現存理論解釋的現象的價值。對於創新知識來説，一個“不合情理”的科學事實，比一千個可以用來證明現存理論正確性的實驗重要得多。當然，對新的科學事實給出滿意的解釋，往往需要創立一套新理論，的確不是一件容易的事情。但是，新科學理論的創立需要得到新實驗事實的引導。既然出現了現存科學理論不能解釋的現象，已經預示着新科學理論的誕生，在個時候放棄研究是愚蠢的。不過，更多的人總是躺在現有科學理論上睡大覺，他們的着眼點不是創新，而是千方百計用現存理論解釋新的發現，因而看不到新的實驗事實在誘導科學突破性進展方面的巨大潜力，當然不能把握樹立新觀念，創造新方法和創新科學理論的機會。