逆向思維尋求創新的科學研究方法

曾琪

摘 要：現代社會許多科學成就與科學研究方法密不可分，本文主要從3D打印新技術為切入點，聯系到科學技術研究領域的逆向思維方法。闡述了歷史發現的著名事例，概括了逆向思維的哲學思想和內涵，指出了逆向思維的反轉型法、轉換型法和缺點法的主要三種類型，并以具體應用事例進行了說明。對化工、材料和汽車行業中生產實踐中存在的問題，用逆向思維方法給予有積極意義的提示。但同時指出科研工作在對社會的某一方面產生有益效果的同時，會在另一方面帶來負面的影響，這一點尤其值得關注。

關鍵詞：逆向思維 科學研究 創新方法

中圖分類號：G3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0100-02

科學技術是第一生產力，是經濟發展的引擎，而科學研究的成果無一不與科學技術研究方法構成某種或多層聯系。現代科學技術高速發展的今天，人們的科技活動自覺不自覺都會刻上科技研究方法論的烙印，而自覺地合理地學習和運用科學技術方法論，將使科學技術工作獲得事半功倍的效果。因此對于方法論的學習，對于在校學習的學生或從事科學研究領域的工作者，不是可有可無的，而應該課程體系的一部分或成為繼續教育的重要組成內容。

1 3D打印—逆向思維的新例證

在中國從制造大國走向創造大國的進程中，必定要經歷思想、觀念、方法的轉型，對于在科學技術領域工作的人們，逐漸學習科學研究的方法論，掌握的不同學科的知識，對于申報項目、實施項目內容以及應用研究的科研成果，提升自己業務能力，都有著積極的促進作用。逆向思維作為創新方法，起著越來越明顯的作用。風靡全球的3D打印就是其中的現實例證。[1]

傳統的產品制造方法是將金屬坯料經過鍛造，下料，粗加工，精加工等多道工序完成，在這些工序中，存在大量的材料損耗和時間浪費問題。三維打印（3D printing），是將計算機硬件、計算機軟件和自動化機械完美結合的高科技模式，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。開始主要用于模具制造、工業設計等領域制造模型，逐漸用于具體產品的直接制造。如髖關節或牙齒，或一些飛機零部件。三維打印通常是采用數字技術來實現。即快速成形技術的一種。思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得以發展和推廣。中國把它稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場”。目前3D打印在許多關鍵行業得到應用。包括，骨骼打印，打印出的質量更好的骨骼替代品或將幫助外科手術醫師進行骨骼損傷的修復，用于牙醫診所，甚至幫助骨質疏松癥患者恢復健康，打印材料涉及化學，材料學，生物學和工藝科學的諸多學科。在建筑業，工程師和設計師們已經接受了用3D打印機打印的建筑模型，這種方法快速、制作精美，節省材料。3D打印始終凸顯著“創新突破”的特征，正在成為社會活動中經濟新的增長點。

3D打印實際上應用的是科學技術原理中的逆向思維的創新方法，在世界歷史上已經具有眾多逆向思維應用的典型事例，如中國戰國時代的田忌賽馬，圍魏救趙，司馬光砸缸，1928年英國人弗萊明發明青霉素等等。

2 逆向思維的哲學內涵

2.1 逆向思維的概念

對立統一是普遍適用的規律，有一種思維模式就一定會有相反的思維模式，正向思維起源于事物的方向，指公認或習慣性的想法。人們解決問題時，習慣于按照熟悉的常規的思維路徑去思考，即采用正向思維。當人們按照循規蹈矩的思維和按照傳統方式解決問題時，有時能解決問題，收到令人滿意的效果；有時得到的是司空見慣的答案；有時卻得不到希望的結果，試驗失敗。

客觀世界存在著互為逆向的事物，由于事物的正反向，才產生思維的正反向，兩者是密切相關的。但是人們由于經驗的影響，容易看到熟悉的一面，看不到實物的另一面。

逆向思維能夠克服這一障礙，逆向思維則是對傳統和慣例的反叛，其最大作用是可以克服思維定勢，改變經驗和習慣形成的僵化認識模式，往往另辟蹊徑，給人以意想不到的答案。逆向思維是求異思維，或者稱為反其道而思之。讓思維朝相反方向發展，從問題的相反面進行探索，從一個方面想到對立的另一面都是逆向思維。逆向思維具有普遍性、批判性、新穎性，逆向思維是一種重要的思考能力，屬于發散思維范疇，有利于創新型人才的培養[2]，對提升人才的創造能力及解決問題能力具有非常重大的意義。實際生產活動中，某些問題僅僅利用正向思維不易找到正確答案，一旦運用反向思維，常常會取得意想不到的功效。這說明反向思維是擺脫常規思維束縛的一種具有創造性的思維方式。

2.2 逆向思維法的類型

逆向思維法是科學技術研究方法論中的一種，科學研究是一種聚集知識進行創造的智力活動。大多數情況下，研究者開始都是采用常規方法進行研究活動，而科學優勢不斷進步的，研究者需要絞盡腦汁，但是常常處于心力交瘁，走投無路的境地。逆向思維方法是給人們柳暗花明的指路燈。逆向思維方法分為三種，每個方法具有不同特點，見表1。

3 逆向思維對科學研究工作的提示

在化工廠生產活動中，經常困擾社會的是廢物的排放，生產酸性產品的車間排放酸性的廢料廢水，生產堿性產品的車間排放堿性的廢料廢水。如果將兩種排放物進行中和，在加以適當的處理，勢必能夠充分利用兩者之間的長處，克服兩者的短處，達到環境保護的目的。正所謂世界上沒有絕對的廢料，只是沒有將其放在適當的位置。

中國古老的器具由陶瓷制成，陶瓷的最大的優點是高硬度，但是脆性大，怎么能夠將脆性大的陶瓷恰當地發揮高硬度的作用呢？金屬具有優良的延展性，但是金屬抵抗煤塊，礦石的沖擊磨擦能力差，將陶瓷與金屬形成復合組織，讓陶瓷承擔抵抗外界沖擊磨損的作用，而在陶瓷周圍的金屬的保護下，陶瓷又不會破碎，那么可以將陶瓷材料加入金屬之中，也可以運用冶金化學方法，讓金屬液體中的元素在一定的條件下，在金屬基體中形成彌散的微粒，形成陶瓷-金屬復合材料，成為工業某領域的最佳材料，在經濟建設中發揮作用，顯然兩種制造方法是相互逆向的。

用中國最古老的生產工藝制作出來的產品稱為鑄件，要求產品表面光潔，比如人們熟知的編鐘。鑄件大多在稱為砂型的模具中成型，傳統的認識是，一旦鑄件表面燒結了砂，就被認為是次品或是廢品。而在汽車零件制造領域中，普遍用到稱為坩堝的器件，該器件用來熔化金屬鋁，液態鋁對于金屬坩堝具有強烈的腐蝕作用，因此在汽車行業中，因為坩堝造成的經濟和時間損失很大。如果坩堝在制造過程中，故意讓坩堝內表面具有完整的粘砂層，是不是能夠克服坩堝使用過程中的被腐蝕現象呢，逆向思維為人們提供了一條追尋新材料、提高產品使用壽命的意外途徑。

社會在變化，技術需要進步，人民生活水平需要得到保證和提高，因此在工業、農業、國防和日常生活中，不斷出現各種各樣的問題，需要解決。現在一個迫切需要警示的問題是：在人們應用逆向思維獲取有益于人類的成就時，是不是也要利用逆向思維思考人類某些研究的反作用呢？比如人工智能的極度發展對于人類本身的潛在危險，轉基因產品具有抗蟲害，高產，表面美觀的優點，但會不會默默危害人的健康呢？反其道而思之的必要性在農業領域表現尤為明顯，農作物生長需要大量的化肥和農藥，但是大量使用化肥造成作物營養缺失，人類身體素質下降，長期使用化肥造成土壤板結，土質被破壞；大量的農藥的使用更是損害了人的健康。逆向思維方法提醒科技人員在確定研究對象時應該慎重選擇。

4 結語

科學研究人才分為突破型和建設型，后者需要的是嚴謹的推理和精細的論證運算；而前者需要創新的思維以取得方法和、技術和工藝的進步，他們是經濟活動進程中的開拓者，歷史賦予他們克服傳統思想枷鎖，在科研最前沿沖鋒陷陣的重任。唯有不斷學習，既要在看重知識深度的鉆研又要有廣度的擴展，還要掌握一定的科學研究的方法論，將會使科學研究工作事半功倍。逆向思維作為一種科學研究方法，被人們有意無意地使用，在科學技術、生產和生活的歷史進程中，曾經發揮了重大的作用，而在當今社會發展中，仍然是科技創新的武器。

參考文獻

[1] 王文濤，劉燕華.3D打印制造技術發展趨勢及對我國結構轉型的影響[J].科技管理研究，2014（6）：22-30.

[2] 杜學允.思維導圖在創新型人才培養中的應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2013.