严加安院士：创新乃科研之魂
- 2013-12-09 15:53
严加安身边的碑石上镌刻的是他为母校镇江中学120周年校庆的题词：“大道至简、大美天成。”
科研工作贵在创新。到底什么才叫创新？统计学家C.R.Rao在他的《统计与真理》一书中有如下一段论述：“创新可以有不同的种类。最高水平的创新是一种新思想和新理论的产生……另外一种不同水平的创新是指在一个已存在法则范围内的新发现，而这种新发现在某个特殊领域内具有巨大的意义。”像牛顿和莱布尼茨创建的微积分、爱因斯坦的相对论、美国气象学家洛伦兹的混沌理论等就是这种最高水平的创新。绝大多数科研创新工作属于第二类水平的创新。
科研工作如何才能做到某种创新呢？我个人的体会是：首先是要有长期的知识积累，这是创新的基础。任何创新工作都不是凭空出现的，即使是最高水平的创新也要基于前人成果，像爱因斯坦的相对论也是基于先前对光速测量的研究和Lorentz变换等数学理论的。
第二，要选择好研究课题。如何选课题呢？最便捷的方法是阅读你所在研究领域由领军人物写的综述文章，从中了解该领域的研究现状、已有的重要工作和尚未解决的问题，然后再进一步研读那些具有原创性思想的重要文献。选题要瞄准那些具有挑战性的问题。
第三，要对研究的问题有浓厚兴趣，要全身心投入，并对解决问题有强烈愿望；要了解别人在相关问题的已有研究成果，要重视与同事和同行的讨论和交流，别人不经意的评论可能使你产生顿悟。
第四，要有丰富的想象力和敏锐的直觉。
所谓想象力，就是头脑中创造一个念头或者画面的能力，也就是形象思维能力。爱因斯坦认为“想象力比知识更重要”。他还说：“提出一个问题往往比解决问题更重要，因为解决问题也许仅仅是数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧的问题，都需要有创造性的想象力。”
所谓直觉，就是没有经过意识推理而对某事物产生的理解和判断。爱因斯坦在纪念普朗克60岁生日的演讲中说：“物理学家的最高使命是得到那些普遍的基本定律，由此世界体系就能用单纯的演绎法建立起来。要通向这些定律，没有逻辑推理的途径，只有通过建立在经验的同感的理解之上的那种直觉。”法国著名数学家庞加莱认为：“我们靠逻辑来证明，但要靠直觉来发明。”这里所说的“发明”，我理解是指能独立发现问题或提出问题。
第五，创新需要灵感。所谓灵感，就是一种近乎无意识或潜意识的非逻辑式的创造性思维活动，是对某一问题长期思考以后突然产生的思想火花。灵感有时产生于全神贯注思考问题之际，有时却是在不经意间或意识朦胧之中。爱因斯坦说他的创新思维活动“产生于有一种能用文字或其他符号来与他人交流的逻辑结构之前”，这就是一种灵感。
灵感来自何处？首先，它来源于对问题的潜心研究和知识的积累。其次，灵感也来源于对生活的细微观察，来源于对不同现象的类比和联想。1934年的一天，英国物理学家史考特·罗素在河边散步，恰好有一只小木船从他身边驶过，这时他观察到船头卷起一股激浪，但激浪异乎寻常地以单个波峰的形式向前传播。这一现象激发了他的灵感，后来经过精心研究，提出了著名的“孤立波”理论。我对创新的感言是：科技创新犹如化学反应，知识是载体，直觉、想象和灵感是催化剂。
第六，创新需要有一定的机遇，然而“机遇只施惠于有准备的头脑”（巴斯德语），但我不认可“机遇是可遇不可求”的说法。我认为在一定条件下可以人为地去创造产生机遇的环境。我的做法是，为了保持研究活力和对研究问题有新鲜感，每隔一段时期（8~10年）就改变一下自己的研究领域。在新领域里机遇自然会多一些。在改变研究领域的过渡期内，我往往也同时研究几个相关领域。
第七，做学问除了要提高自己的专业素质外，还要加强文学和艺术修养来提高文化素质。文理相通，一个有较高文化素质的人思路就比较开阔，能高瞻远瞩、富于联想、触类旁通。创新理念不是来自逻辑思维，它是源于形象思维，而形象思维的能力大小取决于一个人的文化素质高低。
爱因斯坦就酷爱艺术，他是一个演奏小提琴的高手。据他的回忆录或关于他的传记，爱因斯坦很多物理上的发现与他演奏小提琴有关，是在演奏小提琴过程中他突然来了灵感，然后把这个灵感记录下来，再进行研究。所以他曾经坦言：“物理给我知识，艺术给我想象力，知识是有限的，而艺术所开拓的想象力是无限的。”如何开拓想象力？英国思想家培根说：“读史使人明智，读诗使人灵慧”，灵慧就是聪明，有灵气，这在很大程度上就是富有想象力。德国诗人歌德说：“只有通过艺术，尤其是通过诗，想象力才能得到激活。”由此看来，想象力跟一个人的艺术修养关系非常密切。
最后，从国家层面来说，为科学研究营造一个开放的、宽松的和学术自由的科研大环境，对提升我国科研自主创新能力是至关重要的。
（作者系中国科学院院士、中国科学院数学与系统科学研究院研究员）