科研創(chuàng)新16法PPT通用課件

1、科研創(chuàng)新16法1。創(chuàng)新前的準(zhǔn)備：中藥鋪的抽屜和知識2。創(chuàng)新鏈和創(chuàng)新樹 3。分類研究法 4。學(xué)科交叉法 5。移花接木法 6。四兩撥千斤法 7。逆向思維法 8。柳暗花明法 9。天上人間法 1科研創(chuàng)新方法學(xué)的探索10。傻瓜提問法。 11。大膽假設(shè)小心求證法 12。意外機(jī)遇法 13。靈感培養(yǎng)法 14。虛擬實(shí)驗(yàn)法 15。綜合集成法（系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)新）。 16。接近于“無中生有”的原始大創(chuàng)新。2科研創(chuàng)新方法學(xué)的探索1。創(chuàng)新前的準(zhǔn)備：創(chuàng)新與知識積累中藥鋪的抽屜和知識框架 創(chuàng)新前的準(zhǔn)備：就化學(xué)化工專業(yè)而言，必須有深厚的理化基礎(chǔ)，特別是其中的基本概念必須正確深刻。知識面力求寬廣，頭腦中和計(jì)算機(jī)上都要有一個知識框架

2、。要熟悉計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)語言，善于上網(wǎng)搜索你需要的資料和信息。實(shí)驗(yàn)技能要精湛，為學(xué)要極為勤奮，要處理好人際關(guān)系，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，要永遠(yuǎn)保持樂觀開朗的性格。不迷信前人，敢于大膽創(chuàng)新。這是創(chuàng)新的前提。下面討論如何創(chuàng)新的方法。32。創(chuàng)新鏈和創(chuàng)新樹 科學(xué)研究是接力賽跑，起跑點(diǎn)要在科學(xué)研究的前沿，要把前人的有關(guān)知識接過來。所以研究生的導(dǎo)師很重要，他把接力賽跑的棒交給你，你就可以在科學(xué)研究的前沿起跑。牛頓說：”我是站在巨人的肩膀上，所以能看得遠(yuǎn)一些”。這是創(chuàng)新和繼承的關(guān)系。4“創(chuàng)新鏈” 和 “創(chuàng)新樹”科學(xué)研究既然是接力賽跑，所以每一項(xiàng)科學(xué)創(chuàng)新都有前因后果。把這些前因后果串聯(lián)起來，就構(gòu)成一條“創(chuàng)新鏈”。創(chuàng)新鏈常有分

3、支，于是構(gòu)成“創(chuàng)新樹”。建立創(chuàng)新樹的方法，可以啟發(fā)你的創(chuàng)新靈感,活躍你的創(chuàng)新思維，特別是在分枝點(diǎn)上，可以思考一下還有什么新路可走？下面以原子發(fā)射光譜為例，說明創(chuàng)新樹的樹苗，樹根，樹干和分支。5原子光譜和分子光譜創(chuàng)新樹 （1） 創(chuàng)新樹苗： 物體加熱到高溫可以發(fā)光。 （2） 創(chuàng)新樹根：1762年德國礦物學(xué)家A.S.馬格拉夫首次發(fā)現(xiàn)鈉鹽可使酒精燈火焰染成黃色，鉀鹽可染成紫色。 （3） 創(chuàng)新主樹干：1859年G.R.基爾霍夫和R.W.E.本生以本生燈為光源制成第一臺用于光譜分析的分光鏡。6（4） 創(chuàng)新樹的大分支：原子光譜分光鏡的六大分支： a 不同的研究對象-元素，分子，凝聚態(tài) b不同的激發(fā)手段。 c

4、 不同的分光系統(tǒng)。 d 不同的檢測系統(tǒng)。 e 不同的光譜模式：發(fā)射，吸收，吸收又發(fā)射等 f理論和實(shí)驗(yàn)的交錯前進(jìn)。氫原子光譜的研究導(dǎo)致玻爾提出氫原子模型和量子力學(xué)，而量子力學(xué)的建立大大推動光譜學(xué)的發(fā)展。7（5） 創(chuàng)新樹的中分支：例如不同的激發(fā)手段可以分為：a 本生燈光源，就是第一臺原子光譜分析儀b電弧光源：原子紫外及可見光譜。 c激光光源：高分辨紫外及可見光譜。 d陰極射線為光源：彩色電視的顯象管。e高能電子束照射重原子：原子的X-光譜。f超高能的氪離子束撞擊鉛靶，產(chǎn)生第118號新元素等。 8思考不同的光譜模式可以得到： a 原子發(fā)射光譜的逆過程：原子吸收光譜。 b把原子換成分子：分子的紫外及可

5、見吸收光譜。 c把光源改為紅外光：就得到紅外光譜。 d如改為微波光源：微波譜。 e 微波譜強(qiáng)磁場：到順磁共振譜.。 f把微波光源改為能量小一千倍的射電短波：核磁共振譜。 g改為X-射線光源：光電子能譜。 h吸收后又發(fā)射：拉曼光譜，熒光光譜等。9（6） 小分支：每一項(xiàng)中分支為出發(fā)點(diǎn), 又可有許多創(chuàng)新小分支，例如拉曼光譜，把光源改為激光，就得到激光拉曼光譜；把分光系統(tǒng)由棱鏡改為光柵，并加上傅氏變換技術(shù)，就得到傅氏變換拉曼光譜；把研究對象改為銀電極的電化學(xué)過程，就得到表面增強(qiáng)拉曼光譜等。 103。分類研究法例（1） 動植物的宏觀分類法-門，綱，目，類，科，亞科等。例（2） 生物的微觀分類法-基因分類

6、法。例（3） 萃取機(jī)理的分類。例（4）經(jīng)濟(jì)模式的分類自由資本主義經(jīng)濟(jì)（如美國），歐洲資本主義經(jīng)濟(jì)，中國特色社會主義市場經(jīng)濟(jì)等?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的大趨勢之一是學(xué)科越分越細(xì)。例如1900年是500門學(xué)科，2000年是5000門。100年增加10倍。2100年可能到50000門，2050年到20000門，50年中創(chuàng)建15000門新學(xué)科，我們中國人至少創(chuàng)建3000門。你們要有創(chuàng)建3000門新學(xué)科的雄心壯志。114。學(xué)科交叉法學(xué)科交叉法：不同的學(xué)科之間，進(jìn)行“比較”的研究方法a“比較語言學(xué)”，例如英文的Crisis，中文是“危機(jī)”。又如“做學(xué)問”一詞，通常翻譯為Learning，但后者只有學(xué)習(xí)的意思，沒有問

7、的含義。做學(xué)問要既學(xué)又問，學(xué)而不問則殆，問而不學(xué)則惘。b“比較生物學(xué)”?？刂普摰膭?chuàng)建者維納曾說：“在科學(xué)發(fā)展上可以得到最大收獲的領(lǐng)域是各種已經(jīng)建立起來的部門之間被忽視的無人區(qū)”。所以學(xué)科交叉的無人區(qū)是創(chuàng)新的生長點(diǎn)。 125。移花接木法“移花可以接木，雜交可以創(chuàng)新”科學(xué)可分為上，中，下游。數(shù)學(xué)，物理學(xué)是上游，化學(xué)是中游，生物，醫(yī)學(xué)，社會科學(xué)等是下游。上游科學(xué)研究的對象比較簡單，但研究的深度很深。下游科學(xué)的研究對象比較復(fù)雜?！耙粕嫌慰茖W(xué)之花，可以接下游科學(xué)之木”。具有上游科學(xué)的深厚基礎(chǔ)的科學(xué)家，移植到下游科學(xué)，往往能取得突破性的成就。 例（1）量子化學(xué)是把量子力學(xué)移植到化學(xué)中來，因而產(chǎn)生的交叉學(xué)科

8、。美國理論物理學(xué)家科恩(Walter Kohn) 和英國數(shù)學(xué)家波普爾( John A. Pople)，把量子力學(xué)的理論和計(jì)算數(shù)學(xué)的方法移到化學(xué)中來，解決了量子化學(xué)中的計(jì)算難題，獲得1998年諾貝爾化學(xué)獎。13例（2）把數(shù)學(xué)方法移植到經(jīng)濟(jì)學(xué)獲 1994諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎，1950年數(shù)學(xué)博士，1951-1958年任MIT數(shù)學(xué)講師，副教授。1958年因精神分裂癥退職?？祻?fù)后，轉(zhuǎn)而研究經(jīng)濟(jì)學(xué)。把數(shù)學(xué)中概率論之花，移到經(jīng)濟(jì)學(xué)中來，提出預(yù)測宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢的“博弈論”。另外具有理學(xué)博士學(xué)位獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎的還有：1969獎的廷伯根Jan Tinbergen，1975年獎的庫普曼T.C.Koopmans，1983

9、年獎的德布雷G.Debreu，1984年獎的斯通Sir J.R.N.Stone等。14例（3）移花接木創(chuàng)新法：仿生學(xué)例如第一架飛機(jī)就是模仿蜻蜓制造出來的。流線型的噴氣飛機(jī)和高速火車的造型是模仿魚類的，特別是海豚的皮膚表面有一種可吸收能量的彈性結(jié)構(gòu)，借以消除流體的阻力，使湍流變?yōu)槠搅鳌?5例（4）生物學(xué)與化學(xué)的交叉產(chǎn)生生物化學(xué)，分子生物學(xué)，生物物理學(xué)，結(jié)構(gòu)生物學(xué)等，早已眾所周知?，F(xiàn)在后基因組時代已經(jīng)到來，生物學(xué)與化學(xué)之間又有一個新的交叉學(xué)科-蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）已經(jīng)形成，第一次蛋白質(zhì)組學(xué)的國際會議已在1997年召開。166。四兩撥千斤法“力的放大”。例如杠桿，齒輪，千斤頂?shù)?。把一種

10、已知的方法盡量推廣拓展到未知的領(lǐng)域，這就是“創(chuàng)新”。例（1）電流的放大-三極管的發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電流的放大，就是用柵極的微弱電流控制陽極和陰極之間的大電流。本世紀(jì)的三十和四十年代，是電子管的鼎盛時期。這是重大的技術(shù)創(chuàng)新。它曾為無線電，雷達(dá)，電子計(jì)算機(jī)和V型導(dǎo)彈的發(fā)明做出了貢獻(xiàn)。1944年開始設(shè)計(jì)，1947年在美國IBM公司，完成了世界上第一臺計(jì)算機(jī)，一共用了18000個電子管，全機(jī)總重30噸，運(yùn)算速度僅333次/秒。17例（2）激光器的發(fā)明1948年發(fā)明了晶體管，同樣可以放大電流，但體積，重量，耗電量均比電子管減少了100-1000倍。1959年又發(fā)明集成電路IC=Integrated Circu

11、its，從而產(chǎn)生了微電子學(xué)和微電子工業(yè)，導(dǎo)致20世紀(jì)的信息革命。例（2）激光器的發(fā)明。電流的放大產(chǎn)生了如此重大的影響，于是人們聯(lián)想到光是不是也能放大呢？1954年 湯斯 G.H.Townes首先實(shí)現(xiàn)了微波的受激輻射放大Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation，將第一字母連起來稱為Maser ，譯為微波量子放大器。18Laser，譯為激光1960年從事紅寶石微波量子放大器研究的年輕人梅曼T.H.Mailman成功地研制出第一臺紅寶石激光器，實(shí)現(xiàn)了光波的受激輻射放大 Light Amplification by Stim

12、ulated Emission of Radiation ，縮寫為Laser，譯為激光。19化學(xué)合成的自動組裝放大和克隆技術(shù)例（3）化學(xué)合成的自動組裝放大 例如用K.Ziegler 和 G. Natta催化劑，可使單體自動定向聚合為高分子。又如自組裝化學(xué)，也是化學(xué)發(fā)展的方向之一。 例（4）生命的放大-從卵細(xì)胞到生命的發(fā)育成長，發(fā)展成為現(xiàn)代的克隆技術(shù)。 例（5）化工生產(chǎn)的放大技術(shù)。從以上這些看來不相關(guān)的事物中找出共同的東西-放大的理論和實(shí)踐。這也是一種科學(xué)方法。化學(xué)工程中的“相似理論”就是一種放大理論。在“四兩撥千斤法”中，我們說的是“放大”，現(xiàn)在反過來，“縮小”也是一種科學(xué)方法。例如具有電流放

13、大和無線電線路功能的器件的體積大幅度縮小，從電子管（三十年代），晶體管（1948），直到集成電路，大規(guī)模集成電路，超大規(guī)模集成電路。207。逆向思維法在飛機(jī)的設(shè)計(jì)中，要試驗(yàn)飛機(jī)的外型和材料在高速飛行中與空氣阻力的關(guān)系。這種試驗(yàn)很難在空中飛行時進(jìn)行。于是創(chuàng)造出“風(fēng)洞”來模擬飛行。這是一種“反其道而行之 ”的逆向思維方法，即把飛機(jī)固定，讓高速空氣流向飛機(jī)，其效果是一樣的。這就是在空氣動力學(xué)和航空技術(shù)研究中常用的“風(fēng)洞”實(shí)驗(yàn)室方法。又如在輪船的設(shè)計(jì)中，可以做一個縮小的模型，放在一個縮小的水槽中，用各種流速來測定船體阻力的大小。218。柳暗花明法：山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村例（1） “雜交水稻之父

14、”袁隆平按照經(jīng)典遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，水稻是自花授粉，不能雜交的。袁隆平在60年代初，發(fā)現(xiàn)一株優(yōu)勢非常強(qiáng)的水稻，如獲至寶。第二年他把它種下去，希望品種成龍。結(jié)果大失所望，結(jié)果和上年選的植株完全不同，高的高，矮的矮，生長期長的長，短的短，面目全非，他就非常失望。就在這個失望之余，他突然產(chǎn)生了震撼，為什么遺傳會有這樣大的分離呢？只有雜種才會有分離，純種不會有分離。他于是大膽提出假設(shè)：他選的這株是天然雜交稻，推翻了經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為水稻不能雜交的結(jié)論。當(dāng)然這只是大膽的初步假設(shè)，還有待做艱苦的研究工作，培養(yǎng)出人工雜交水稻來證實(shí)。為避免自花授粉，他選擇雄性不育植株來受粉，取得了很大成功，使我國水稻由畝產(chǎn)300公斤提

15、高到500公斤，對最重要的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)問題，做出了偉大的貢獻(xiàn)。他被國際上稱為“雜交水稻之父”。繼矮桿水稻，雜交水稻之后，袁隆平正在研究第三代超級稻“培矮64S/E32”，經(jīng)兩年試種，均達(dá)到畝產(chǎn)800公斤。這是非常了不起的成就。22愛因斯坦的光子學(xué)說，1905例（2） 光的本質(zhì)是什么？是波動還是微粒？這個問題爭執(zhí)了200多年，互有勝負(fù)，不得解決，在20世紀(jì)初到了“山窮水盡疑無路”的地步。這是因?yàn)槿藗兊乃枷胧苄问竭壿嫷南拗?。形式邏輯回答問題，非此即彼，非彼即此。愛因斯坦跳出了形式邏輯的框框，認(rèn)為問題的答案可以“亦此亦彼”，于是“柳暗花明又一村”，達(dá)到了完美的創(chuàng)新境界。這就是他在1905年提出的光子學(xué)說

16、。光子學(xué)說是一條非常重要的創(chuàng)新鏈的源頭，由它導(dǎo)致德布羅意提出電子也有波粒二象性，再引出量子力學(xué)的波動方程。239。天上人間法有些物質(zhì)是天文學(xué)家在天上先發(fā)現(xiàn)，然后由化學(xué)家把天上之花，移植到地球人間的。例1 1868年天文學(xué)家在觀察日全蝕時，從日珥的光譜中發(fā)現(xiàn)一種未知原子的譜線，命名為“太陽元素(Helium)”。28年后，化學(xué)家才從地球大氣中把He元素氣體分離出來。例2 天文學(xué)家用射電天文望遠(yuǎn)鏡研究分子的轉(zhuǎn)動光譜，發(fā)現(xiàn)了幾十種星際分子，其中有些是地球上還沒有合成的，有一類是直線形的HCiN分子，其中i1、2、3、4、14、15、16、17、 例如H-CCCCCCCCCCCCCN?；瘜W(xué)家Small

17、y想象宇宙中有閃電，空氣中有氮?dú)夂蜌錃?，企圖用激光或電弧作用于石墨，在地球上來制備這類化合物，卻意外地得到C-60，并獲得諾貝爾獎。但這類HCiN分子，至今在地球上尚未合成。2410。傻瓜提問法創(chuàng)新的第一步是“提出問題”。年輕人好奇提問往往是創(chuàng)新的開端。例1三角形的內(nèi)角之和一定要等于180度嗎？其實(shí)，三角形的內(nèi)角之和等于180度是平面上的幾何學(xué)，即歐幾里德幾何學(xué)。人們發(fā)現(xiàn)用平面幾何學(xué)經(jīng)行大地測量，在范圍較大時有偏差。這是因?yàn)榈厍蚴乔蛎娴?。在地球上距離較大的三點(diǎn)之間，作三條直線，組成一個三角形，它的三個內(nèi)角之和大于180度。這就是球面幾何學(xué)。反之，在凹面上的三角形的內(nèi)角之和小于180度。由此建立

18、了一門新的學(xué)科：非歐幾何學(xué)。25例2 分形理論例2 空間的維數(shù)是不是一定要整數(shù)？ 例如說一維、二維 或 三維空間。可不可以有分?jǐn)?shù)的維度？這個看似傻瓜的提問，終于發(fā)展成為一門新科學(xué)：分形理論。彎彎曲曲的海岸線的維數(shù)就在一維和二維之間。2611。大膽假設(shè)、小心求證法敢于好高騖遠(yuǎn)大膽假設(shè)，善于實(shí)事求是，小心求證。對于你的假設(shè)預(yù)期，要認(rèn)真安排實(shí)驗(yàn)來小心求證。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不外四種：1證明了你的假設(shè)，于是進(jìn)一步去尋求新的實(shí)驗(yàn)證明。證明越來越多，假設(shè)就能發(fā)展成為理論。例如1948年，伽莫夫在愛因斯坦于1917年提出的根據(jù)廣義相對論對宇宙所作的考查的基礎(chǔ)上,以現(xiàn)在的宇宙正在膨脹的觀測事實(shí)哈勃定律,1929為根據(jù)

19、，提出宇宙起源于熱大爆炸的假設(shè)。這是一個很大膽的假設(shè)。這一假設(shè)后來得到越來越多的科學(xué)觀察和理論支持，經(jīng)過許多科學(xué)家的不斷改進(jìn)，發(fā)展成為現(xiàn)在的大爆炸宇宙理論。2711。大膽假設(shè)、小心求證法2部分否定了你的假設(shè)，修改你的假設(shè)，使之更為完善。3全部否定了你的假設(shè)，根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出新的假設(shè)。4得到完全意外的結(jié)果。例如從設(shè)計(jì)合成一個新化合物的失敗，到發(fā)現(xiàn)一個新的結(jié)構(gòu)類型。如果你的運(yùn)氣好，可能發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象或新效應(yīng)，但必須有敏銳眼光才能抓住它。所以這四種可能性，在科學(xué)上都有收獲。尤其是第四種，可能有巨大收獲。這第四種方法也可叫做“種豆得瓜法”。 28建立模型（Modeling）“建立模型”就是“大膽假設(shè)

20、”的方法之一。它是一個非常重要的創(chuàng)新方法，例如：11857年開庫來提出碳原子有四價的假設(shè)，1865年又提出苯分子的六角形開庫來結(jié)構(gòu)式。2 1874年范霍夫?yàn)榱苏f明有機(jī)化合物的旋光性,大膽提出碳原子的正四面體模型。這些模型的提出都是在幾十年后才被分子結(jié)構(gòu)的測定完全證實(shí)，但它們對有機(jī)化學(xué)的發(fā)展起了不可估量的推動作用。31913年玻爾提出氫原子結(jié)構(gòu)模型，這一模型后來雖被量子力學(xué)模型所替代，但對推動原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，曾起了很大的作用。 2912。意外機(jī)遇法1 Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素2 X射線的發(fā)現(xiàn)3 宇宙的微波背景輻射3013。靈感培養(yǎng)法王國維在詞話中寫到治學(xué)的三個境界：第一境界：“昨夜西風(fēng)雕碧

21、樹，獨(dú)上高樓，望盡天涯路”，是治學(xué)或研究的開始，要找到學(xué)科發(fā)展的前沿，作為你科研創(chuàng)新的起點(diǎn)。第二境界：“衣帶漸寬終不悔，為伊人消得人憔悴”，科學(xué)研究的緊張階段，遇到困難，不知如何解決才好。第三境界：“眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”，正在山窮水盡的時候，忽然靈感到來，驀然回首，伊人（這里指你希望得到的結(jié)果，或解決困難的方案和辦法）出來了，卻在忽明忽暗的燈火闌珊處。31三點(diǎn)啟發(fā)和靈感的培養(yǎng)（1）開題的重要性。（2）勤奮是成功的關(guān)鍵。（3）創(chuàng)新除了勤奮外，還要有一定的“靈感”?，F(xiàn)在要問：“靈感”有沒有方法來培養(yǎng)？當(dāng)你在科研中已“進(jìn)入角色”，“身心投入”后，如果仍然遇到難題，百思不得其

22、解。這時你可以忘掉它，輕松愉快地去做其他的工作，或看電影，或散步，或聽音樂，然后好好睡一覺。在睡眠中你的大腦電波4-7赫和電波0.5-3赫就會運(yùn)轉(zhuǎn)起來，把白天困擾你的問題進(jìn)行知識的反芻好像牛胃的反芻，醞釀和陳化aging process的慢波處理，早上一覺醒來，往往就忽有所悟。不知你有無這個經(jīng)驗(yàn)？聽說開庫勒就是在早上一覺醒來時，悟到苯分子的六角形結(jié)構(gòu)的。32培養(yǎng)靈感的秘訣，需要“勤奮”每個人在什么狀態(tài)下最富有靈感，各不相同，要你自己去體會。例如Strauss在翠堤春曉中產(chǎn)生作曲的靈感。有的人在學(xué)術(shù)沙龍喝下午茶時產(chǎn)生靈感，有人在科學(xué)討論會上得到啟發(fā)，有人在散步或洗淋浴時得到靈感，我自已是早上醒來

23、后忽有所悟？但重要的一條是白天對你的問題，已經(jīng)過深思熟慮，否則晚上睡眠時，沒有足夠的“知識”供你反芻，醞釀和陳化，那么早上醒來也不能忽有所悟。所以培養(yǎng)靈感的秘訣，還是需要“勤奮”和上面提到的一些方法的運(yùn)用。3314。虛擬實(shí)驗(yàn)法virtual reality提出一個理論模型，用計(jì)算機(jī) 虛擬現(xiàn)實(shí)，得到希望得到的結(jié)果。1 虛擬大氣溫度、濕度、氣流的未來變化，做出近期和中期的天氣預(yù)報(bào)。2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer-Aided Design = CAD)，例如計(jì)算機(jī)輔助藥物合成設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助功能材料設(shè)計(jì)等。3 建立模型，虛擬小浪底水庫放水沖洗黃河的泥沙，提供最優(yōu)化實(shí)際放水時間和流量等參數(shù)。34

24、14。虛擬實(shí)驗(yàn)法virtual reality4 虛擬原子彈爆炸過程，代替實(shí)際爆炸實(shí)驗(yàn)，為原子彈設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。5 北京大學(xué)在稀土分離研究中，以串級萃取理論為模型，用計(jì)算機(jī)模擬“搖漏斗”的實(shí)驗(yàn)，獲得稀土工藝設(shè)計(jì)的“一步放大專家系統(tǒng)”，并在全國推廣應(yīng)用，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。3515。綜合集成法:系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)新 系統(tǒng)科學(xué)（或稱橫斷科學(xué)）是從傳統(tǒng)科學(xué)中提出帶有共性的問題來研究，因而產(chǎn)生的科學(xué)。它是最廣泛的交叉學(xué)科。如果把自然科學(xué)，技術(shù)科學(xué)，社會科學(xué)看作科學(xué)分類的經(jīng)線，那么系統(tǒng)科學(xué)就是橫跨自然科學(xué)，技術(shù)科學(xué)，社會科學(xué)的緯線，所以也可稱為橫斷科學(xué)。它包括系統(tǒng)論，控制論，信息論，耗散結(jié)構(gòu)理論，非

25、線性科學(xué)，協(xié)同學(xué)，運(yùn)籌學(xué)，混沌理論，分形理論，突變論，超循環(huán)論等。下面僅以控制論為例，說明它是怎么發(fā)展起來的。我們希望中國的年輕學(xué)者，也要有扎實(shí)的基礎(chǔ)，敏銳的眼光和遠(yuǎn)見，在下一世紀(jì)，去開創(chuàng)和建立新的學(xué)科。3615。綜合集成法:系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)新 控制論(Cybernetics）是把自動調(diào)節(jié)，通信工程，計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及神經(jīng)生理學(xué)和病理學(xué)等學(xué)科，以數(shù)學(xué)為紐帶聯(lián)系在一起而形成的新學(xué)科。它是1948年美國數(shù)學(xué)家維納（N.Wiener)創(chuàng)立的。他在二次世界大戰(zhàn)期間，接受了研制防空火力的控制系統(tǒng)的任務(wù)，嘗試用機(jī)器來模擬人腦的功能。他總結(jié)了這些思想，在1948年出版了控制論一書，把控制論定義為“關(guān)于機(jī)器和生物的

26、通訊和控制的科學(xué)”。錢學(xué)森在1954年在美國出版的工程控制論一書，是這個學(xué)科的奠基性著作。同年艾什比發(fā)表大腦設(shè)計(jì)，建立了“生物控制論”。中西文化的交融和互補(bǔ)：例如中西醫(yī)的結(jié)合3716。接近于“無中生有”的原始大創(chuàng)新,例如量子力學(xué)第一步是“提出科學(xué)問題”。正確敏銳地提出科學(xué)問題，本身就是重大的創(chuàng)新。例如1913年玻爾用經(jīng)典力學(xué)加量子化條件，發(fā)表了他的氫原子理論后，思想敏銳的年輕人就提出一個科學(xué)問題：“經(jīng)典力學(xué)是建筑在物理量可以連續(xù)變化的基礎(chǔ)上的，它和量子化條件是矛盾的。這是為什么？”接著1923年德布羅意提出電子和光子一樣也有“波粒二象性“。于是又提出一個科學(xué)問題：“光子的運(yùn)動是由Maxwell的電磁波方程來描述的，電子的運(yùn)動能否也可由類似的波動方程來描述呢？”薛定諤等哥本哈更學(xué)派的理論物理家們提出了這兩個科學(xué)問題，從而導(dǎo)致他在1926年建立量子力學(xué)。 38量子力學(xué)的原始大創(chuàng)新第二步是要有敏銳的直覺和靈感，提出一些前所未有的新概念，并重新審視舊理論中的概念。具體說來，量子力學(xué)有三個基本概念：（1）力學(xué)量：在經(jīng)典力學(xué)常用的時間，位置，質(zhì)量，動量，角動量，勢能，動能，總能等力學(xué)量，在量子力學(xué)中也是經(jīng)常用到的。與經(jīng)典力學(xué)一樣，這些力學(xué)量被認(rèn)為是體系的可測性質(zhì)。在經(jīng)典力學(xué)中，廣泛使用微積分