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第16章 类比思维训练

原理

类比思维法就是根据两个对象在一系列属性上相同或相似,由其中一个对象具有某种其他属性,推测另一个对象也具有这种属性的思维方法。

运用类比法得到的结论具有或然性,不能确保正确无误。为了使结论有较高的可靠性,在运用类比法时,进行类比的两个对象应具有较多的共同属性,它们的共同属性与被推断的属性之间应有较密切的联系。

类比法比较自由、灵活、多样、富有启发意义,对人们认识问题,思考问题,特别是创造性地解决问题,有着明显的积极作用。天文学家开普勒称类比为“自然奥秘的参与者”,是他最好的老师。类比方法有时把一个情景的关系转移到另一个更容易掌握的情景上。这样抽象的情景可以转变成具体的类比情景。这样做有两种意义,第一,对原情景观察方法的限制没有转移到类比的情景,类比的情景能更容易改变。第二,类比通常利用具体的形象,它们又暗示出其他具体的形象,这比抽象观念暗示其他观念要容易。

类比发明法,可根据不同的类比形式进行训练:

训练1:直接类比法

近代发明家贝尔把人的耳骨的薄膜与电话膜片直接类比,发明了电话机。他不无自豪地想起自己是如何应用类比思维技巧而获得成功的。他说:“我注意到,与控制耳骨的灵敏的薄膜相比,人的耳骨的确很大。这使我想到,如果一种薄膜也是这样灵敏以致能够摇动几倍于它的很大骨状物。这就是较厚而又粗糙的膜片不能使我的钢片振动的原因。电话就这样被构想出来了。”

例如:利用石头刃→石刀、石斧。

鱼骨→针。

茅草边→齿锯。

照相照出照片→电影。

鱼游→潜水艇。

原子裂变原子弹→原子能电站。

蛋薄壳→仿蛋屋顶。

大规模集成电路技术→微型计算机。

收音机→录音机→收录机。

太阳能电池→太阳能发电站→太阳能收音机→太阳能手表→太阳能计算器→太阳能自行车→太阳能汽车。

树叶的结构→伞。

梳子垫在剪子下剪头发→安全剃须刀。

机械电子技术化→机械电子技术的应用。

民生器具:价廉、省能、小型。

工厂自动化:自动、省力、计算机辅助设计生产等。

医疗器械:医用电子学。

电力设备:省能、省力、设备异常诊断,巡视机器人。

飞机:超高速具有安全性能等。

船舶:节能、省力、排气净化。

汽车:节能、排气、净化等。

农业:耕作机械的电子计算机化。

海洋开发:使用海底机器人等。

宇宙开发:新材料的开发等。

训练2:间接类比法

间接类比法就是用非同一类产品类比产生创造。在现实生活中,有些创造缺乏可以比较的同类对象,这就可以运用间接类比法。

如空气中存在的负离子,可以使人延年益寿、消除疲劳,还可辅助治疗哮喘、支气管炎、高血压、心血管病等,但负离子只有在高山、森林、海滩湖畔处较多。后来通过间接类比法,创造了水冲击法产生负离子,后吸取冲击原理,又成功创造了电子冲击法,这就是现在市场上销售的空气负离子发生器。

采用间接类比法,可以扩大类比范围,使许多非同一性、非同类的行业,也可由此得到启发,开拓新的领域。

训练3:幻想类比法

发明者在发明创造中,通过幻想类比法进行一步步地分析,从中找出合理的部分,从而逐步达到发明创造的目的,设计出新的技术成果,这就叫做幻想类比法。

1834年,英国发明家巴贝治绘制出通用数字计算机图样。1942年,美国的阿塔纳索夫教授和他的学生贝利,运用幻想类比法,发明设计出电脑,并制成了阿塔纳索夫—贝利计算机(世界上第一台电脑)。

训练4:因果类比法

因果类比法是指两个事物的各个属性之间,可能存在着同一因果关系,因此,我们可以根据其因果关系,推出另一事物的因果关系,这种类比法就是因果类比法。

例如,在合成树脂(塑料)中加入发泡剂,使合成树脂中布满无数微小的孔洞,这样的泡沫塑料既省料,重量又轻,并有良好的隔热和隔音性能。

日本一个叫铃木的人运用因果类比法,联想到在水泥中加入一种发泡剂,使水泥也变得既轻又具有隔热和隔音的性能,结果发明了一种气泡混凝土。

训练5:仿生类比法

模仿生物的结构和功能等,搞出新的发明项目,这就叫做仿生类比法。

例如,人走:路步行机,人体:机器人,人眼:人造眼,蛙眼:电子蛙眼,鹰眼:电子鹰眼,蜻蜓眼和苍蝇眼:复眼照相机。手臂,新式掘土机。

中国西汉将领陈平在2000年前,运用仿生类比法,发明设计出古代机器人。

1962年,美国一家公司制造并售出了世界上首批工业用机器人。

中国江西省南昌市三中学生熊杰,运用仿生类比法,发明设计了管内机械手,荣获了第三届中国青少年发明一等奖。

训练6:综摄类比法

借助于分析法,将陌生变为熟悉,再通过类比、象征、比喻等方法进行综合类比,进行发明创造的方法,就叫做综摄类比法。

美国创造学家威廉·戈顿发现创造性思维明显地分为两个阶段:变陌生为熟悉的阶段和变熟悉为陌生的阶段。这两个阶段确实有不同的思维特点,在创造性过程中有不同的作用。

变陌生为熟悉是第一阶段。这个阶段主要用分析的方法,了解问题,查明问题的主要方面以及各个细节。人的机体本质上是保守的,它排斥任何陌生的东西。思维也一样,当人们遇到陌生的事物时,总是设法把它纳入一个可以接受的模式中,通过把陌生的事物和熟悉事物联系起来,把陌生的转换成熟悉的。没有这个思维过程,人们很难真正了解要解决的陌生问题。

应用:从平流层气球到海洋深潜器

类比法可广泛运用于日常认识和科学研究。它对于探求新知识,进行发明创造,都有重要作用。科学史上的许多重大发现、发明都曾借助于类比法。类比法也可运用于论证,但只能作为一种辅助手段。

类比法,在人们的日常生活中也常常运用。比如,为了买一样称心如意的商品,常要跑几个商店,从商品的价格、功能状况、使用价值和经久耐用的程度等方面进行比较,然后确定是否买下。但这不是类比发明,因为他没有创造,只是在同类产品中挑选好一点的,与我们讲的类比发明法是不同的,这里要求的是在类比中,有新的发现。

瑞士著名的科学家阿·皮卡尔就运用类比发明法创造了世界上第一只自由行动的深潜器。皮卡尔是位研究大气平流层的专家,他曾设计平流层气球,飞到15690米的高空。后来他又把兴趣转到了海洋,研究海洋深潜器。尽管海和天是两个完全不同的领域,但水和空气都是流体,因此,阿·皮卡尔在研究海洋深潜器时,首先就想到利用平流层气球的原理来改进深潜器。

在这以前的深潜器,既不能自行浮出水面,又不能在海底自由行动,而且还要靠钢缆吊入水中。这样,潜水深度将受钢缆强度的限制——钢缆越长,自身重量就越大,也就容易断裂,所以过去的深潜器一直无法突破2000米大关。

皮卡尔由平流层气球联想到海洋深潜器。平流层气球由两部分组成:充满比空气轻的气体的气球和吊在气球下面的载人舱。利用气球的浮力,使载人舱升上高空,如果在深潜器上加一只浮筒,不也就像“气球”一样可以在海水中自行上浮了吗?皮卡尔和他的儿子小皮卡尔设计了一只由钢制潜水球和外形像船一样的浮筒组成的深潜器,在浮筒中充满密度比海水轻的汽油,为深潜器提供浮力,同时,又在潜水球中放入铁砂作为压舱物,使深潜器沉入海底。如果深潜器要浮上来,只要将压舱的铁砂抛入海中,就可借助浮筒的浮力升至海面,再配上动力,深潜器就可以在任何深度的海洋中自由行动了,也就不需要拖上一根钢缆了。第一次试验,就下潜到1380米深的海底,后来又下潜到4042米深的海底。皮卡尔父子设计的另一艘深潜器“理雅斯特号”下潜到世界上最深的洋底,成为世界上潜得最深的深潜器,皮卡尔父子也因此获得了“上天入海的科学家”的美名。

练习

1.据传苏东坡在当翰林学士的时候,经常与佛印禅师交往。有一次,他来到大相轩寺,与佛印品茶。席间,苏东坡颇为心烦地谈及自己近日来诗思退竭,没有了弄文舞墨的意趣,不知为何缘由,请佛印大师指点迷津。大师含笑不语,只顾给东坡斟茶。但见茶杯已满,茶水外溢。东坡欲止,但见大师还在一个劲儿地往茶杯中倒,而且面含神秘之情。东坡见之,恍然大悟,谢过大师,乘兴归去。不久,佳篇迭出,新诗泉涌,一发不可收拾。怎么回事?

原来,佛印斟茶之举,是在向东坡暗示:“文思枯竭,缺乏新意,是因为茶杯中盛满了旧茶,新茶进不去,所以,该换换角度,换换环境,换换思路了。”东坡领悟了此意,攻读各类经典,摒旧知,易亲知,走上了创作的又一高峰。

2.用什么办法测量灯泡的体积?

3.用什么简便的办法称出空气的质量?

答案3:取一个吹鼓的气球放在天平的一端,另一端放上硅码使之平衡。

然后将气球内的气放掉,随着气球内的空气排出,天平失去平衡,必须减少砝码才能使天平平衡,那么减下去的砝码的质量就等于气球中排出的空气的质量。

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