成功屬于具有創新能力的智者

愛因斯坦有句名言：我并沒什么特殊的才能，我只不過是喜歡尋根問底地追究問題罷了。一語道破了創新和發現的真諦：好奇心理、問題意識及鍥而不舍的探求，是科學研究獲得成功的前提。下面的故事就雄辯地證明成功屬于具有創新能力的智者1819年上半年到1820年下半年，奧斯特一面擔任電、磁學講座的主講，一面繼續研究電、磁關系。1820年4月，在一次講演快結束的時候，奧斯特抱著試試看的心情又作了一次實驗。他把一條非常細的鉑導線放在一根用玻璃罩罩著的小磁針上方，接通電源的瞬間，發現磁針跳動了一下。這一跳，使有心的奧斯特喜出望外，竟激動得在講臺上摔了一跤。但是因為偏轉角度很小，而且不很規則，這一跳并沒有引起聽眾注意。以后，奧斯特花了三個月，作了許多次實驗，發現磁針在電流周圍都會偏轉。在導線的上方和導線的下方，磁針偏轉方向相反。在導體和磁針之間放置非磁性物質，比如木頭、玻璃、水、松香等，不會影響磁針的偏轉。1820年7月21日，奧斯特寫成《論磁針的電流撞擊實驗》的論文，正式向學術界宣告發現了電流磁效應。于1820年9月11日傳到法國，引起法國物理學家安培的極大興趣，第二天就重做了奧斯特實驗，并于9月18日向法國科學院提交了第一篇論文，提出了磁針轉動方向和電流方向的關系服從右手螺旋定則（以后這個定則被命名為安培定則）。以后又在短時間里通過實驗和數學歸納，提交數篇論文，闡述了各種形狀的曲線載流導體之間的相互作用，提出了表示通電導線在磁場中受力情況的公式，稱為安培力公式。安培精湛的實驗技巧和探索根源的科學精神受到后人的稱頌，他在電磁學方面的重要貢獻被麥克斯韋譽為“電學中的牛頓”。與此同時，奧斯特關于電流磁效應的發現，引起英國物理學家法拉第的深思：既然電流能產生磁，那么磁能否產生電呢？

他在1822年的一篇日記中就寫了這樣的話：“把磁轉化成電。”法拉第朝著這個目標，堅定不移地堅持實驗、研究近十年，經歷五次重大失敗，終于發現了電磁感應現象。

1831年8月，法拉第做了一個新裝置。他在直徑6英寸的鐵環的半邊，用銅絲繞成線圈，接上電流計；在鐵環的另一半也繞了一組線圈，接到由100個伏打電池連成的電池組上。合閘，法拉第覺得電流計的指針晃動了一下，他定神細看，指針仍指在零點，法拉第查看了桌上的儀器：A段的線圈仍連著電池組，B段的線圈仍連著電流計。“如果指針真的動過了，它應該不斷地來回擺動，或者偏向一邊啊！可現在指針為什么又指在零點不動呢？”法拉第想不出個所以然，只得手拆線了。這時電流計上的指針又動了。這一回他看清楚了。這次指針是向與剛才相反的方向偏轉，接著又回到了零點，法拉第反復地合上、拉開電閘，見到指針不住地來回擺動。為什么指針總是這樣來回擺動呢？法拉第百思不得其解。他給朋友查理·菲利浦斯的信中說：“我目前正忙于電磁研究，而且我想，我已經抓到了一點苗頭，但是一時還講不出什么道理。可是我在全力以赴之后，最后從水里抓到的，可能不是一條魚，而是根稻草。

發現了由磁生電的現象之后，法拉第又經過二個月的奮戰，他找到了一種更為簡單的辦法，用一根第形磁鐵和一個閉合線圈，也可以獲得這種大小、方向不斷變化的電流。

法拉第就在不斷重復這個實驗的時候，領悟到磁并不能產生電，只有運動的磁才能生電啊！許多年來，那么多有才華的科學家孜孜不倦、苦心探索的問題，答案竟是如此簡單。他們之所以在電磁的大門外徘徊不前，原來是“靜電”和“靜磁”的框架束縛了他們的頭腦。這說怪也不怪，大凡人們在思考問題的時候，總喜歡按習慣的方法和現有的思想體系來進行邏輯推理，這叫做思維定勢。到了這一步創造能力已被窒息，再要前進就困難了。這時需要有膽識過人的科學家，敢于打破常規，另辟蹊徑，才能出奇制勝。法拉第的成功也正在于這一點，另外他的運氣也挺不錯，這也很重要。1862年麥克斯韋發表了論文《論物理力線》，不但進一步發展了法拉第的思想，擴充到磁場變化產生電場，而且得到了新的結果：電場變化產生磁場，由此預言了電磁波的存在，并證明了這種波的速度等于光速，揭示了光的電磁本質。

對于科學技術研究中的許多問題，順著去想，肯定有許很多人都早已想過了。要超過前人和他人而有所發現和發明，那就常常需要另辟蹊徑，其中也包括需要“倒過來想想”。奧斯特和安培先后發現了電可以產生磁效應，而法拉第沒有順著他們的思路去思考研究，而是把電生磁原理反過來考慮：能否磁生電？正是這種倒過來想，幫助他成為“磁生電”的發明人。在這里用到了逆向思維。奧斯特、安培、法拉第三人在發現新的物理現象的創新活動中，不僅有他們出色的專業能力、觀察力等超常的智力能力，還有意志力、耐力等非智力能力在其中的參與。正是他們的各種有效能力的最佳組合，才可能產生最偉大的發明。

臨淵羨魚不如退而結網，偉大的科學家具有如此驚人的創新能力，作為物理教師在教學實驗中培養學生的創新能力是義不容辭的責任和使命。

物理教學中必須加強實驗教學。增加實驗時間，即壓縮教學講授時間。盡量擠出較多的時間做較多的演示實驗或學生實驗，或者是增加課外活動的實驗時間。增加實驗的內容。教師盡可能增加演示實驗和學生的實驗內容，除了教材要求完成的實驗外，還應根據教材中某些知識內容去創設實驗。利用日常物品，做與教學內容相關的實驗，讓學生親自動手，人人參與實驗。增加實驗的形式。除了驗證性實驗外，還可以增加定性、定量的研究實驗，增加使用圖線來處理、表述結果的實驗，增加觀察探索性的實驗和設計性的實驗，增加開放性問題的實驗探索等。教學中使學生動腦。動手的實踐中，感受“創新”成功的滋味，培養創新意識，提高創新能力。總之，物理實驗中蘊藏著極其活躍的因素，對培養學生學習興趣、創新意識和創新思維能力很有好處。

作者單位:河北省內丘縣教文體局教研室