徐光宪先生报告 北大学生科学年会 创新战术16法.ppt

* 三点启发和灵感的培养 （1）开题的重要性。 （2）勤奋是成功的关键。 （3）创新除了勤奋外，还要有一定的“灵感”。现在要问：“灵感”有没有方法来培养？当你在科研中已“进入角色”，“身心投入”后，如果仍然遇到难题，百思不得其解。这时你可以忘掉它，轻松愉快地去做其他的工作，或看电影，或散步，或听音乐，然后好好睡一觉。在睡眠中你的大脑?电波[4-7赫]和?电波[0.5-3赫]就会运转起来，把白天困扰你的问题进行知识的反刍[好像牛胃的反刍]，酝酿和陈化[aging process]的慢波处理，早上一觉醒来，往往就忽有所悟。不知你有无这个经验？听说开库勒就是在早上一觉醒来时，悟到苯分子的六角形结构的。 * 培养灵感的秘诀，需要“勤奋” 每个人在什么状态下最富有灵感，各不相同，要你自己去体会。例如Strauss在翠堤春晓中产生作曲的灵感。有的人在学术沙龙喝下午茶时产生灵感，有人在科学讨论会上得到启发，有人在散步或洗淋浴时得到灵感，我自已是早上醒来后忽有所悟？但重要的一条是白天对你的问题，已经过深思熟虑，否则晚上睡眠时，没有足够的“知识”供你反刍，酝酿和陈化，那么早上醒来也不能忽有所悟。所以培养灵感的秘诀，还是需要“勤奋”和上面提到的一些方法的运用。 * 14。虚拟实验法[virtual reality] 提出一个理论模型，用计算机 虚拟现实，得到希望得到的结果。 [1] 虚拟大气温度、湿度、气流的未来变化，做出近期和中期的天气预报。 [2] 计算机辅助设计（Computer-Aided Design = CAD)，例如计算机辅助药物合成设计，计算机辅助功能材料设计等。 [3] 建立模型，虚拟小浪底水库放水冲洗黄河的泥沙，提供最优化实际放水时间和流量等参数。 * 14。虚拟实验法[virtual reality] [4] 虚拟原子弹爆炸过程，代替实际爆炸实验，为原子弹设计提供基础。 [5] 北京大学在稀土分离研究中，以串级萃取理论为模型，用计算机模拟“摇漏斗”的实验，获得稀土工艺设计的“一步放大专家系统”，并在全国推广应用，取得了很大的经济效益和社会效益。 * 15。综合集成法:系统科学的创新 系统科学（或称横断科学）是从传统科学中提出带有共性的问题来研究，因而产生的科学。它是最广泛的交叉学科。如果把自然科学，技术科学，社会科学看作科学分类的经线，那么系统科学就是横跨自然科学，技术科学，社会科学的纬线，所以也可称为横断科学。它包括系统论，控制论，信息论，耗散结构理论，非线性科学，协同学，运筹学，混沌理论，分形理论，突变论，超循环论等。下面仅以控制论为例，说明它是怎么发展起来的。我们希望中国的年轻学者，也要有扎实的基础，敏锐的眼光和远见，在下一世纪，去开创和建立新的学科。 * 15。综合集成法:系统科学的创新 控制论(Cybernetics）是把自动调节，通信工程，计算机技术，以及神经生理学和病理学等学科，以数学为纽带联系在一起而形成的新学科。它是1948年美国数学家维纳（N.Wiener)创立的。他在二次世界大战期间，接受了研制防空火力的控制系统的任务，尝试用机器来模拟人脑的功能。 他总结了这些思想，在1948年出版了《控制论》一书，把控制论定义为“关于机器和生物的通讯和控制的科学”。 钱学森在1954年在美国出版的《工程控制论》一书，是这个学科的奠基性著作。同年艾什比发表《大脑设计》，建立了“生物控制论”。 中西文化的交融和互补：例如中西医的结合 * 16。接近于“无中生有”的原始大创新,例如量子力学 第一步是“提出科学问题”。正确敏锐地提出科学问题，本身就是重大的创新。例如1913年玻尔用经典力学加量子化条件，发表了他的氢原子理论后，思想敏锐的年轻人就提出一个科学问题：“经典力学是建筑在物理量可以连续变化的基础上的，它和量子化条件是矛盾的。这是为什么？” 接着1923年德布罗意提出电子和光子一样也有“波粒二象性“。于是又提出一个科学问题：“光子的运动是由Maxwell的电磁波方程来描述的，电子的运动能否也可由类似的波动方程来描述呢？”薛定谔等哥本哈更学派的理论物理家们提出了这两个科学问题，从而导致他在1926年建立量子力学。 * 量子力学的原始大创新 第二步是要有敏锐的直觉和灵感，提出一些前所未有的新概念，并重新审视旧理论中的概念。具体说来，量子力学有三个基本概念：（1）力学量：在经典力学常用的时间，位置，质量，动量，角动量，势能，动能，总能等力学量，在量子力学中也是经常用到的。与经典力学一样，这些力学量被认为是体系的可测性质。在经典力学中，广泛使用微积分来计算这些力学量。但对力学量做微分，要求力学量必须连续变化，而实验已显示许多物理量不是连续变化，而是量子化的。这就要求开创新的方法。（2）由于微观体系具有波粒二象