科学与创新（一）

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导读：创新是科学研究的生命。然而，我国许多科学工作者却缺乏创新，辛辛苦苦研究一辈子，却没有取得相应的科研成果。作者通过这些年从事科学研究的经验认为，探索不仅需要相关的科学知识，更需要正确的态度和科学的研究方法。
撰文：唐中杰（河南省周口市）
邮箱：[email protected]

科学贵在创新。
然而，科学创新之难，难于上青天。
诺贝尔奖颁奖一百多年来，我国本土科学家除了屠呦呦教授获得医学科学奖外，至今还没有更多的人获得自然科学奖。也就是说，屠呦呦教授是我国本土唯一一个获得诺贝尔自然科学奖的人。而杨振宁、李政道、丁肇中、李远哲等这些华裔科学家在国外都获得了诺贝尔奖。这至少说明取得世界级科学研究成果的难度，同时也表明我国在科学研究方面，尤其在基础科学研究方面，同世界科技强国还存在较大的差距。
上个世纪，当西方国家现代科学研究如火如荼的时候，正是国内战争极其紧张的关键时刻。日本的大规模入侵，更让中华民族的生存问题岌岌可危。社会的动荡使我国的科学研究几乎处于一片空白的境地，也由此拉开了和西方科学方面的距离。可以说，我国科学落后的原因，总体上说来，是历史的大环境造成的。
科学研究的质量问题，关系到中华民族的百年大计。如何提高科学创新能力是目前非常迫切而又必要的研究课题。
一、知识的积累
创新的前提是掌握已知，这是目前绝大多数科学家的共识。确实，科学研究不能闭门造车，必须建立在人类已有的科学知识之上。前人的科研成果是我们进行创新的物质基础和必要前提。只有掌握了前人的成果，我们的研究才有切实可靠的根据。
为此，在科学研究之前，必须尽可能的学习，进行大量的知识积累。
那么，都需要学习哪些方面的知识呢？
1.专业知识。这方面的知识越多，越全面，说明越专业，越有利于科学创新。不仅要精读教材，也要读最近发表的相关专业的研究论文，掌握最新学术动态，把握本专业的发展趋势。
2.数学知识。无论是物理、化学，都需要数学知识的帮助，因为数学是科学研究的工具。
爱因斯坦当年为了研究广义相对论，曾专门学习黎曼几何，因此在广义相对论的研究上如鱼得水。数学知识是我们挖开未知宝藏的利斧。
早在高中时期，我也对数学知识发生了浓厚的兴趣。正因如此，在对物质波假设的研究中，数学知识起到了不可替代的作用。要不然，真的可就要望“波”兴叹了。
3.非专业知识。主要包括哲学、艺术等方面的知识。学习哲学，主要是建立科学的世界观，学习思辨技术，掌握思考问题的科学方法。而学习艺术，比如书法、绘画、诗词、音乐、象棋等，主要是培养观察、审美能力，提高审美层次。
在这方面，爱因斯坦为我们做出了榜样。很多人都知道他是物理天才，可他拉小提琴的水平也是出类拔萃的。正是他在艺术方面的修为，激发了他的科学创造力。
很多人在这方面有错误的认识。认为只要专业知识学好了，其它科无关紧要。他山之石，可以攻玉。古人这方面就比我们精明。荀子的《劝学篇》告诉我们：学，贵在以今知古，以近知远，以所见知所不见。
二、懂得知识的扬弃
学习前人的科学知识，这非常重要。但这还远远不够，更重要的是要懂得知识的扬弃。
在知识大爆炸的今天，要想精通所有的科学知识，几乎是不可能的事情。一方面知识的种类繁多，层次各异。另一方面，人的精力总是有限的。而且，大量无用的知识填塞大脑，并不利于科学创新。因此，把已经学到的知识进行归纳总结，形成知识的逻辑链条。既有利于深化记忆，也有利于综合运用。而把大量无用、无关甚至错误的知识，最好是送进垃圾站，为迎接新知识腾清库容。
研究性学习，不同于应试性学习。研究性学习，必须要有自己对前人科技成果的评价，有自己的心得体会。要从入门，变成入行。

三、创新能力的培养
积累了丰富的知识，为科学创新打下了必要的物质基础。然而，这还只是科学创造的第一步，还远远不够，还必须进行创新能力的培养。
很多人以为有了丰富的知识，就具备了科学创新的能力，这是不正确的。因为科学不同于艺术，有了素材，就可以自由驰骋，随意发挥，创造出自己的作品。而科学创新却不能这样，因为科学必须要事实求是。创造出的东西必须是科学的，符合实际的，同时也是事实求是的。那些经不起批判的理论，不能叫科学，更不是创新。
因此，积累了丰富的知识之后，进行创新能力的培养，不仅必需，而且必要。
那么，科学创新需要具备哪些能力呢？
首先，敏锐的洞察力。
敏锐的洞察力是科学发现的源泉。具有这种能力的人，能够从极细微的事情中发现别人发现不了的科学新现象。
爱因斯坦的洞察力是非常惊人的。雷电现象，司空见惯。然而，爱因斯坦却从这种司空见惯的现象中，捕捉到了同时的相对性，建立了狭义相对论。
然而有的人却缺乏这样的能力，让本该属于自己的科学新发现从自己的眼皮底下溜之大吉。更有甚者，当你把科研成果放在他的面前时，他都未必会认为是科研成果。这样的人，缺乏敏锐的洞察力，更缺乏感知新生事物的能力。既使知识再渊博，阅历再丰富，也不适合从事科学研究。
众所周知，相对论动能公式Ek=mc－moc，看过该公式推导过程的人，何止千万。然而，这么多人却没能发现相对论动能公式Ek=mc－moc和mv之间的联系！因而错过了研究相对论动能和牛顿动能的大好良机！
经过观察，我们得出了相对论动能公式Ek=mc－moc和mv之间的关系，
Ek=mv/1+√1-v/c.
或者说，它是相对论动能公式Ek=mc－moc的另一表达式。在v＜＜c的情况下，该式Ek≈mv，这与相对论的推测是一致的。当v趋于c的情况下，Ek=mv。这说明，相对论动能公式是一个变系数的mv函数。
正是经过了二十多年的观察，才最终完成了物质波假设的理论证明。
由此可见，科学创新并非高不可攀，而是可以大有作为的，但前提条件是必须有别人观察不到的敏锐洞察力。
我们大家或许都读过纪昌学射的寓言故事。纪昌的老师飞卫，不是先教他怎么射箭，而是让纪昌先学会怎么观察，把小的看成大的，把动的看成静的。经过多年的努力，纪昌终于学会了射箭的绝技。
大家也都知道孙悟空“三打白骨精”的故事。孙悟空无论白骨精如何变化，都能识破它的鬼蜮技俩。为什么？因为孙悟空早就练就了一副火眼金睛。正是这副“火眼金睛”，任何妖魔鬼怪都难逃他的法眼。
为了提高科学研究能力，我们也必须练就一副火眼金睛，任何细微的变化，我们都能洞若观火，明察秋毫。
然而，我们的老师不是在教学生怎样创造新知识，而是在教学生怎样接受旧知识。这样，旧的知识是掌握了，但科学创新的能力也随之消失殆尽。
只有比别人观察的更加细致，方能观察到别人发现不了的科学新现象。但在观察之前，一定要放弃既有概念的束缚，不带任何成见。否则，就会对新事物“视”而不见，“听”而不闻。
我们观察事物，不仅仅要用眼观察，更要用“心”来观察，而且要反复多次。相信每次观察之后，都会有不同的感受。众所周知，迈克尔逊－莫雷试验，就是通过不同时间、不同地点的长期大量观察，终于确定了实验的“零”结果，否定了以太的存在。
其次，思考问题的能力。
科学研究中的思考，不是杂乱无章的，而是逻辑性很强的思考。通过思考，使观察的新现象进一步升华，闪现智慧的火花－－灵感，从而使科学问题得到圆满解决。
我之所以对相对论动能公式进行不间断的观察，完全是因为我发现了科学中的一个非常重要的问题，这个问题只有通过相对论的动能公式才能得以突破。
我们知道，λ*f=v对于一切波均成立。无论是声波、水波等机械波，或是电磁波，该式都是成立的。德布罗意提出物质波假设之后，λ*f=v是否对物质波成立也就成为一个问题。若成立，E=hυ，λ=h/mv之间的关系就必须满足λ*υ=v，由此便得到hυ=mv.而该式若成立，必然与薛定谔方程要求的hυ=mv存在矛盾！
如若不成立，为何对于其它波均成立的λ*f=v偏偏对于物质波是一种例外呢？更何况，电磁波也是物质波的一种。由此看来，要解决这个迷惑，必须搞清楚E=hυ，E=mv，E=mv之间的关系。而相对论动能公式Ek=mc－moc和这些都有联系，因而可以作为解决这些问题的突破口，于是对它进行了二十多年不间断的观察。
果不其然，功夫不负有心人。通过长期的观察，终于发现相对论的另一动能公式，并且发现该式和质速方程之间存在紧密的联系，并得到如下关系式
hυg=mv， hυp=mc＜=＞m=mo/√1-v/c.
意外的证明了物质波假设为何会对微观实物粒子成立。
一切物体在不受力的情况下，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是牛顿力学的惯性定律。
德布罗意提出物质波假设之后，粒子在运动中便显出波的性质，也即运动的物体不再做理想中的直线运动。
由此看来，德布罗意的物质波假设和牛顿的惯性定律是直接矛盾的。牛顿力学不能适用于微观，则是惯性定律的必然。
薛定谔方程的错误，一方面是因为采用了经典的E=mv，而这是惯性定律导出的结果，与波动性是不相容的。另一方面，E=hυ和E=mv两者之间缺少联系在一起的证据。所以，被世人认为科学理论的量子力学还不是那么正确。
由此可见，敏锐的洞察力在科学研究中的作用是非常重要的。可以说，没有敏锐的洞察力，就没有科学新发现。而没有思考问题的能力，则会使观察停留在表面现象，而无法使现象上升为本质。
再次，惊人的直觉。
直觉是人感知事物的一种本能。爱因斯坦的直觉能力是非常惊人的。正在很多人迷恋于量子力学之际，爱因斯坦凭直觉感受到量子力学的不可靠。“有一个内在的声音告诉我，它还不是那真实的东西”。物质波假设的理论证明，表明了量子力学是错误的，证实了爱因斯坦的直觉是正确的。
最初我在研究物质波时，直觉起到了非常重要的作用。大家知道，我是把E=hυ  λ=h/mv通过关系式得出hυ=mv。其实，最初不是hυ=mv，而是E=mv。
E=mv是一个非常完美的公式，它即和爱因斯坦质能方程E=mc非常相似，又和牛顿动能公式Ek=mv非常接近，我对它几乎处于痴迷的程度。
直觉告诉我，通过它可以解决物理学非常重要的问题。为了尽快解决其中的奥秘，我居然放弃了高考，专心研究。
最后，把握方的能力。
科学研究中，方向问题至关重要。说它重要，因为方向的选择，往往关系到事业的成败。
当然，科学创新还需要其它方面的能力。比如毅力，很多人在逆境中，往往由于毅力的不足，结果功亏一篑。

科学上的创新，不同于技术改造。科学上要创新，就必须改变前人的研究思路，开创新的途径。顺着前人的思路，不可能有大的发现。然而，有的人却曲解了创新的含义。提出了“水变油”、“电荷不存在”等奇谈怪论，以为只要提出世人不知的新名词就是创新，其实这是对科学创新的误解。科学创新，最基本的要求就是要实事求是，必须是在前人科学成果基础上的再创造。

“在科学探索的道路上，走过弯路，犯过错误，并不是坏事，更不是耻辱，要在实践中勇于改正和承认错误”，真正具有科学创新精神的人，必然是勇于承认错误改正错误的人。

参考文献
1.李统藏  《12年前，他写给民间科学爱好者6道题，如今他们答上来了吗？》 知识分子专栏
2.曾谨言  《量子力学》 科学技术出版社，2000版
3.刘连寿  《理论物理简明教程》华中师范大学出版社，1992年10月版
4.郭奕玲  沈慧君    《物理学史》清华大学出版社，1993年7月
5.许良英  李宝恒  赵中立    《爱因斯坦文集》   商务印书馆     1999年12月第1版
6.解恩泽  赵树智 主编  《潜科学学》浙江教育出版社，1987年1月版

豪哥692

哈，我这里没有否认“首先，敏锐的洞察力”的意思。请不要误会。
我用这个相对论的例子，来说明，敏锐的洞察力的确重要，但能否正确拥有敏锐的洞察力是另外一回事。

涨吧涨吧章

后面看不懂，不过创新始于知识的积累这点我同意。

立郎

就这“首先，敏锐的洞察力”发表一点看法。
在另一个答案里，看到答主说定性更重要。但答主这个答案里引用相对论公式的例子，似乎与定性这一理念背道而驰：
相对论，是建立在光速不变假设上的。而光速不变假设又依赖莫-迈实验对以太的否定。但莫-迈实验里有一个构架错误，导致实验结论刚好相反。
于是以太是存在的，而光是以太纵波。
结果就是光速不变假设不成立，再就是相对论成为谬论，最后就是答主这里关于相对论之后的物质波的更新发现，只能是空中楼阁。物质波，完全可以用以太波动对粒子的运动约束来理解：波借粒子表达出来。

《论以太》王达水
http://www.360doc.com/content/16/0514/00/22814461_558935563.shtml

小猫咪2017

感谢雪印子先生前来交流讨论。其实，交流讨论也是追求学术进步的重要方式。即然涉及学术，就要敢于讲真话，讲实话。不然，大家表面上一团和气，本质上害人害己，有百害而无一例。
既然先生对“洞察力”和“定性”发生质疑。那么就容小弟辩解一番，不妥之处，还望赐教为盼。
在另一个答案里，我确实说过定性比定量重要。因为定性涉及科学研究的大方向。大家都知道，科学研究，方向性的错误是根本性的错误。会使研究者穷苦一生而一无所获。
但在科学研究创新能力的培养方面，敏锐的洞察力是发现科学问题的源泉。可以说，没有敏锐的洞察力，就不可能提出真正的科学问题。
科学问题是整个科学研究过程的核心和动力。可以说，没有科学问题，就没有真正的科学研究。同时，科学问题通过好奇心演变为科学探索源远不断的内在动力。
爱因斯坦通过闪电，洞察到了同时的相对性，发现了狭义相对论。而不是先对闪电的定性。
所以，对于具有较深科学素养的研究者来说，洞察力的培养要比判断大方向的正确性要相对困难一些。