摘要：本文论证了逆向思维在科技发明中的意义，首先从哲学角度分析了这种思维形式对科技发明的必要性和可能性；其次，反思现有技术发明的途径，从而得出逆向思维在科技发明中有广阔前景的结论。

　　关键词：逆向思维，科技发明，思维形式，无序

　　杨清明，王待遂

　　科学技术是第一生产力，是推动社会、经济发展的重要力量。科技发明是科学技术活动的最高目标，因为它是“人们对客观规律认识的延续和应用，是由主观到客观，由思维到存在的飞跃”。科技发明数量的多少和复杂程度标志着社会的文明进步的一定程度，受到各国重视和鼓励，可是，发明之路是一条从纷繁复杂的世界中探索和发现真理的路，正如鲁迅所说：“什么是路?就是从没有路的地方践踏出来的，从只有荆棘的地方开辟出来的。”虽然技术发明思想、发明方法千奇百怪，但根据发明探索的路线，可以分为两类：一是顺向发明，二是逆向探索。两者关系相互依存、相互渗透、相辅相成，在一定条件下又可相互转化。但是，两者在发明过程中所发挥的作用有一定区别。人们习惯于所认识的规律和自然界的自然顺序构思新颖的功能和方法，形成一种思维定势，虽然也可产生一些没有巨大突破的发明，但对于复杂的功能结构最优化的发明却难以奏效。而逆向思维常常打破常规，跨越传统，能够完成一项新颖、实用的发明。从这个方面看来，逆向探索是创造发明中不可缺少的、为顺向发明所无法替代的思维形式。因而，研究逆向思维形式更有利于科技发明的产生和现代科技发明、自然与人类的和谐，具有特别重要的意义。

　　1 逆向与顺向

　　“逆向”和“顺向”是物理学表示运动方向的一对概念，也是科学上广泛应用的一对概念，在科学研究中起着举足轻重的作用。

　　在哲学上，也存在着“逆向”与“顺向”的思维方法，“逆向思维”和“顺向思维”是一对相互矛盾的范畴，具有相对性，是人们在认识、改造世界中对事物的运动和思维活动的状况所作出的规定：凡是按照自然界本身所存在的时间、空间顺序和基本结构以及人类认识事物的基本规律去展开的思维过程，这就称之为“顺向思维”。从常规思维的反面来探求，从构成成分的对立面、结构联想状态的空间位置的反面，或从事物相反的功能考虑、联想到事物反面来求解决办法。这种思维形式叫做“逆向思维”。

　　根据构思技术目的的途径，逆向思维可列举以下几种具体方法：

　　(1)功能反转，是指从已有事物的相反功能出发，去设想新的技术发明或寻求解决问题的新办法。如，潜水艇是对水上船只功能反思的一项发明。

　　(2)结构反转，是从已有事物的结构的相反出发，去构想新的技术发明。如，无烟箭鱼锅与一般锅不同之处就是把热源安装在被烤炙食品之上。

　　(3)因果关系反转，是只改变已有事物的因果关系，引发新的技术创造或方法。

　　(4)主从颠倒，是指从直接解决主要技术问题中退出来，转而代之解决与主要技术问题等价的其他问题。

　　(5)利害反转，是指在通常情况下，某种现象本不利于人类，但人们为了化害为利而取得技术发明的方法。

　　2 逆向思维

　　“世界上的一切事物和现象，都包含着互相分离、互相排斥、互相否定，又互相联系、互相渗透的两个方面。矛盾着的双方相互贯通、相互转化。只要具备了一定条件，就能向着自己的对立面转化。”这就是我们采用逆向思维进行技术革新、技术发明的哲学基础。因为科技发明既是主观转化为客观，思维转化为存在的复杂过程，又是认识自然和改造自然给人类提供满足需要的人工客体的复杂过程。在这个过程中，正确地认识自然是技术发明成败最关键的一步，而自然作为人类认识的客体，错综复杂，是“有序性和无序性的统一”无序充满着世界，呈现在我们面前的世界首先是一个混沌的世界，只有在一定条件下，才显示出它的有序性。技术发明成果是一个有序的人工客体，怎么从首先表现为混沌的世界中产生?毫无疑问，只可在混沌世界的背后——寻找答案：按照一定的技术目标，对它从多个角度考察，尽可能从中找到有序的眉目。一旦发现朦胧的有序现象，就穷追不舍地对多种可能的有序途径构思、比较、分析、综合，通过“把个别的东西从个别性提高到特殊性，然后再从特殊性提高到普遍性，从有限中找到无限，从暂时中找到永久，并且使之确定下来。”才能发现混沌世界中本质性的有序，找到自然界的规律性。

　　认识自然是改造自然的基础，改造自然是认识自然的最终目的。而科技发明是改造自然的最高活动，其实质是克服无序与有序的矛盾，即人们利用聪明才智、科学的方法指导自己的行动，把无序的自然转变为有序的环境和资源，使自然物资形态发生变化，提高它们结构的有序性和功能的有序性，使高熵无序的自然物变为低熵有序的人造物，满足人们的需要。人造物的产生要求符合自然规律，违背自然规律，就休想有满足我们愿望的人造物出现；只有掌握客观世界的运动规律，才能抽象其技术原理，然后据此有效构思技术目的。而规律总是隐藏在客观事物背后，需要逆向思维透过现象、抓住本质的必然联系。不仅技术原理的建构而且人造物的升级都依赖于逆向思维，因为技术发明越复杂，功能越繁多，就迫切需要逆向思维的支持。莫兰说：“有序和组织化越是向前发展就越是复杂，越能容忍、利用甚至迫切需要无序。”无序是技术发明的始基。J．布里格斯和F．D皮特明确指出：“混沌乃结构和秩序之源”没有无序，有序就成了无源之水，无本之木。所以，由无序到有序的逆向思维是技术发明不可越过的必经之道。逆向思维使技术发明获得一定的保证。尽管世界的一切现象丰富多彩、千差万别，而且瞬息万变，“万物皆变，无物常驻，如同人不可能两次踏进同一河流。”世界的不稳定性、多变性，更加显示出它的无序性的一面，但是，恩格斯在《自然辩证法》中早就给出了人类能认识世界的充分理由：“第一，每一种质都有无限多的量的等级，例如颜色深浅、硬和软、生命的长短等等，而且它们虽然在质上各不相同，却都是可以衡量和认识的。第二，存在的不是质，而只是具有质并且具有无限多的质的物体。第三，我们的不同感官可以给我们提供在质上绝对不同的印象。”另外，现代科技的日益昌明，给我们准备了正确认识世界的精密工具，弥补人类自身生理的不足，增强人类认识能力和实践能力。这如果算是技术发明手段的保证总不过分。杂乱无章的自然表面上会扰乱技术发明的行动计划，其实却是技术发明取之不尽、用之不竭的物资源泉。

　　总之，无论从技术发明必不可少的对无序认识的可能性看，还是从它借助的手段，乃至它的物质源泉看，无序中孕育着无限多的新的科学发现和技术发明。

　　由此可以断定：逆向思维对于科学发现和技术发明不仅必要，而且可能。因此，我们在技术创新中切莫等闲视之，熟视无睹。那么，逆向思维何以发现?它是深藏在顺向思维背后的秘密，沉浸在陈旧思维习惯的汪洋大海中，栖身于人们坚信无疑的旧理论大厦旁边的野草丛林之间，有时昏暗不清，有时光华闪烁；有时规矩温顺，你可妙手偶得，有时桀骜不驯，让你煞费苦心而仍然徒手空空。只有迈出你依恋不舍的旧理论大厦，靠近你曾经陌生的理论空间，接受新的真理之光的沐浴，你才会豁然开朗；只有深入研究顺向思维方法，才能发现它存在的问题和拥有的优势，进而拼命地吸收其中的养料，为实现顺向思维向逆向思维的流动和转化准备积极的条件；只有有的放矢地进行逆向思维的训练，强化这种思维的实践并且广泛地参加各种各样的实践活动，才能获得真知，这是毛泽东一生总结出来——“实践出真知”——正确的认识道路；只有多关注要研究的问题，才能从问题和其他思维形式中获得有益的启发，因为逆向思维带来的灵感往往钟爱有思想准备的人。只要遵循这些基本条件，看似遥远的逆向思维就会像闪电一样倏忽而至，任凭你调遣。

　　3 逆向思维在发明中的独特优势

　　技术发明是要创造自然界本身不存在的东西，必须具有新颖性、创造性和实用性的特点。自然界本身就有的，或别人已创造出来的东西或不能产生积极效果的都不能称作技术发明。技术发明是一项具有高度创造性的活动，只有创造思维才能胜任这个角色，而创造思维是多种思维方法和逻辑模式的综合运用。“创造思维过程必然包含直觉的洞察和灵感的进发、想象的发挥和模型的构想、类比的跨接与思维的外推、归纳的概括与假设的试探、演绎的联接与溯因的沟通、分析的还原与综合的归约、反馈的利用与控制的运筹。”这些成双成对思维概念表明了创造思维过程就是一个互逆探索的过程，其中很大一部分是逆向思维，由于它在多种思维形式中架起桥梁，成为顺向思维走到穷途末路的好帮手，建立新的联系，进而促使新功能的产生。因此，逆向思维能在发明中发挥其独特的优势。

　　3．1 逆向思维能够排除常规思维模式指导下遇到的障碍

　　常规思维是诉诸常规科学和习惯思维，在考虑解决新闻题时，没有对付新问题的经验可以借鉴，更没有这方面的理论指导，而旧理论企图继续巩固它的权威，喜欢抱残守缺，排斥新思想、新方法，因而，难免遇到拦路虎。美国著名哲学家库恩在研究科学革命时指出：“常规科学压制基本创新，因为它必须颠覆常规科学的根本承诺。”要想发现新问题的性质，找到切实可行的办法，就不得不与原思维模式背道而驰，甚至敢于怀疑、推翻旧理论旧思维模式。只有这样，才能实现思维的跨越，另辟蹊径，创立一个新理论或一个新的人工客体。在科学史上，为寻求关于黑体辐射现象的解释，许多科学家依照经典力学理论进行艰难的研究，长时间都未作出正确的解释。德国著名的物理学家普朗克改变经典力学能量观，在1900年提出了解释黑体辐射的“能量子”假说。这个假说就是：物体在发射辐射能量或吸收辐射时，能量的交换不是连续的，只能以一定数值和它的整数倍被辐射或吸收。这种能量观与物理学早已习惯了的理论相去太远，用他自己的话说，“我实在太爱牛顿理论了”，以致使他对自己的假说深感不安，到1910年，竟然抛弃了这个正确的假说。如果普朗克勇敢肯定坚持逆向思维取得的成果，那么，量子理论的诞生就更早了。

　　但是，顺向思维受阻并不等于束手无策，还可借助前面提到的“主从颠倒法”，来尝试解决某个技术问题。从一个主攻方向屡攻不下时，转向研究悖逆以往的解决途径，找到一个等价问题并将它彻底解决，就达到了预定的目的。如历史上传为佳话的“曹冲称象”，就是该思维形式的典型例子。司马光破缸救友，是又一逆向思维显示创造性的典范而流传千古。之所以被作为智慧的象征，是因为他的思维不同寻常。小孩掉入水缸，其解救办法有两个：一个是直接的，想方设法把人从水里拉出来；另一个是间接的，让水离开人。一起玩的其他小孩，无能为力让人离开水，只知哇哇大哭；同龄的司马光则急中生计，搬起石头砸破水缸，水自然流出，朋友得救了。两种思维，两种命运。前者对排险显得一筹莫展，后者则显得游刃有余。创造能力的高低分野就在于思维方法的不同。曹冲聪明之处就绕开了直接称象的难题，改称一块块的石头，化难为易。现在我们发明并已使用的遥测技术，测定天体问的距离，避开利用测量尺度直接测量的难题，使用光速把它测定，也是这方法在现代科技中的应用。

　　3．2 逆向思维有利于科技创新

　　逆向思维，是指对现有事物或理论的相反方向的思维方式。也就是从事物或理论的相反方向提出确定性思维目标。思维起点新颖，因此思维的结果独出心裁。而顺向思维是在认同现存的理论或方法的前提下，对事物进行考察，自然对由此推出的结论不会怀疑。前提一旦发生错误，结论中的错误在劫难逃。恰恰相反，逆向思维不受现存条件的制约，根本不会为现存的理论或方法所左右，对现存的结果和所依赖的条件表示质疑，对前提追问，使原前提转化为一种现象；对前提进行反思，使前提背后出现前提，从而超越原来思维。这有利于创新，波普尔说：“科学始于问题”。我国古人曾有类似的说法，“于无疑处有疑方为进矣”，“有疑则进，无疑则不进”。试想如果没有对地球中心说的质疑，怎样有太阳中心说的产生?如果没有对太阳中心说的挑战，怎样有宇宙无中心说的产生?所以，从某种意义说，没有逆向思维对科学问题的质疑，就没有科技的进步。

　　3．3 逆向思维有助于发现技术发明的新课题

　　社会需要固然能激起发明创造的冲动，但这种需要并非具体，具有模糊性，因此，它不能直接给发明者提出明确的课题，而选题是创造发明的开头，“万事开头难”。许多科学家或发明家都认识到选题的“难”。著名科学家贝尔纳说：“提出课题比解决课题更难”一切发明创造，最初的绊脚石往往是课题的选题问题。选题本身是一种创造性劳动，好课题并不是信手拈来的。顺向思维也能帮助选题，却很有限，逆向思维处于方法大轮的轴心位置，比顺向思维有更多的选择余地。采用利害反转法，能开辟新的技术领域。如在通常情况下，人们总是力图抑制或消除干扰，使之正常运转。在激光陀螺中，噪声是一种干扰信号，往往力图把它消除。后经研究，发现噪声场与地磁场有关，不但不去抑制它，反而放大它，并用来测量大地磁场，从而，开辟了激光陀螺的新用途。

　　功能反转用在医学研究上同样意义重大。加拿大医生班亭与麦克奥德教授目睹了许多糖尿病的痛苦，决心攻克糖尿病。从文献中得知该病与胰腺有关，于是，班亭利用结扎狗的胰腺做实验，想通过这个“破坏性”实验证明胰腺对糖尿病的影响，每天分析狗尿中的含糖量，结果显示一切正常。实验失败，但他末气馁，而代之以“建设性”实验来研究，摘取狗的的胰腺，把它捣碎，提取一种液体注射到患糖尿病的狗身上。奇迹出现了，病狗尿中含糖量迅速下降。这种从胰腺中提取的注射液，就是胰岛索。1921年11月14日，他向全世界公布了实验结果，给糖尿病患者带来了福音。1923年他俩荣获诺贝尔医学和生理学奖。

　　逆向思维还能构想许多发明。人们把自然界存在的因果联系运用到构思新技术目的中，引起技术发明的连锁反应。如热运动转为机械运动，1765年瓦特改良了蒸汽机；机械运动转化为电子运动，1831年，法拉第发明第一台发电机；电子运动转化为机械运动，发明电动机；电动机发明后，雨后春笋般发明以电动机为动力的其他机械?

　　3．4 逆向思维能完善已有技术发明的功能而成为新发明

　　逆向思维不会奉承技术产品的优良性能，却喜欢吹毛求舭，钻牛角尖，寻求美中的不足，一旦发现了缺陷，如获至宝，就把它确定为技术课题，按照逆向求解的途径，完成这个被锁定的技术目的。如此循环往复，逐步改善技术缺陷，以至无穷，直到既能使“人类通过驾驭物资，摆脱自然限制而获得自由”，又能保障人类、社会和自然和谐发展为止，所有的人类技术都经历? 个由萌芽、形成、发展和成熟的进化过程都是由逆向思维推动的。如电子计算机的更新换代，是逆向思维反复进行的结果。

　　4 小结

　　上面芘述了逆向思维在技术发明中现实价值，不是否定顺向思维的作用，更不是要贬低它的功绩，而是要开创出更多的创新途径，使之与顺向思维相对益彰。带着这个愿望抒一孔之见本来是好的，因为任何一项发明都不可能只有一种思维形式在起作用，当一种优势思维在执行任务时，还受其他思维形式的影响和制约，强调任何一方而轻视另一方都是片面的。由于笔者局限于研究能力，在文中仅列举五种具体的逆向探索法，绝对不是对同类方法的全部概括，最多只能是一个抛砖引玉的提示。虽然未对此深入论证，但它对技术发明或技术创新来说，应是一块值得继续开垦的宝地。

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