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创造性思维之类比思维 [复制链接]

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飞机是怎样发明的?人类早就想模仿飞鸟,在天空飞翔。东汉史学家班固著的《前汉书·王莽传》中,记述了有人用羽毛做成两只翅膀,从高处跃下尝试滑翔飞行的故事,这是人类有史可查的最早的滑翔记录。在外国,从年达·芬奇设计扑翼机到年莱特兄弟发明飞机,这四百多年间,有一大批航空先驱者坚忍不拔地进行着上天飞行的探索,而其中最初的最重要的是对鸟的模仿。人类的很多发明创造来自于对其他生物的模仿,以至于形成了专门的学科——仿生学。这些发明创造中包含着一类思维方法,这就是“类比思维”创新法。已知事物和未知事物之间有某些本质的必然的相似点,才有可能将已知事物的特点或优点运用于未知事物,这样类推,才可能发明创造新事物。如本文开头所说人类发明飞机的例子。人们把鸟和人作比较,觉得鸟有两只翅膀而能飞翔,人有两条臂膀应该也可以飞起来,所以人类最初的飞翔试验是用羽毛做成两只翅膀捆绑在双臂上,从高处跃下。这是把已知事物和未知事物作比较的结果。

当然,这只是简单的表面的模仿,其结果自然不能如愿。于是人们作进一步的深入探索,思考鸟为什么能够在天空飞翔,逐步了解鸟的有助于飞翔的外部特征和内部特征,如鸟的身体呈流线型,因而在飞行中可以减少空气的阻力。鸟的体表被羽毛覆盖,前肢变成翼,生有几排大型的正羽,翼是鸟的飞行器官。翼上羽毛呈平面状,羽轴是空心的,可以增加在空气中的浮力。鸟的骨有的很薄,比较长的骨内部大都是中空的,充满空气。这样的骨胳既可以减轻体重,又能加强坚固性,有利于飞翔。鸟的胸肌大都比较发达,能牵动两翼完成飞行动作。

于是人们设计制造的飞机,无论是流线型的机身,还是扁平的长长的机翼,以及所用的材料轻而薄坚而韧等等,大都从鸟受到启发,与鸟的这些内外特征相似。

“类比思维”创新法的类型1.结构类比:如建筑师受蛋壳的启示而发明的薄壳建筑结构;武器设计师通过分析鱼鳃启闭的动作,成功设计出手枪的自动结构;农机师受到机枪连射的启发而发明机枪式播种机。2.功能类比:如蝙蝠有利用回声发现目标的功能,人从这里得到启示,而发明了雷达。响尾蛇的鼻和眼的凹部中具有能敏感地检测红外线的性能,人们据此进行类比,制造出“响尾蛇”导弹。

3.成因类比:我国人工牛黄的培育成功就得益于人工珍珠培育的方法。牛黄是牛的胆结石,天然牛黄甚为稀少,价格昂贵。从将少量异物塞入河蚌内,便可育成珍珠的人工育珠方法得到启发,人们在牛胆囊中埋入异物,形成了胆结石,而获得了人工牛黄。

“类比思维”创新的程序

1.寻找原型。即发明者根据自己预想的目标,有方向性地、有目的地寻找某个生物。例如,军械设计师希望发明一种能探测到潜水艇的灵敏度极高的仪器。传统的探测仪器是声纳。这种仪器虽然具有体积小、使用方便、操作简单等优点,但它的灵敏度比较低,判断结果的正确率与人的经验直接相关,所以效果不佳。美国有位设计师决心从生物中寻找启示,他向生物学家请教,了解到大金枪鱼和电鳗具有非常灵敏的探测本领。这样就找到了类比的原型。为什么这两种鱼有如此奇特的感觉呢?为此,他开始研究它们的机理。2.分析原型。在研究过程中,这位设计师发现,电鳗的灵敏感觉是由于其体内的发电器官能产生大约几千瓦功率的电。电在电鳗的四周产生电场,当一个物体进入电场,就会扰乱电力线的均匀分布态,引起整个电场的紊乱。这时,电鳗的头部能很快接收到干扰信息,并发射出强电,把它的对手击昏。3.模拟实验。即人为地制造一种与研究对象相似的客体(一般称为模型),然后根据研究客体(一般称为原型)所经受的各种条件,对模型施加作用,通过对输入与输出的分析,达到认识模型的目的。模型与原型不可能达到完全的吻合,但可以相似。例如,要设计电鳗式雷达,不可能直接把所设计的方案物化为现实的雷达进行实验,而是先设计一个按一定比例缩小的“电鳗式雷达模型”,然后放入人工海洋中对电鳗雷达模型进行探测实验。通过人为地创造各种条件,来考察电鳗雷达模型的工作情况。经过反复的实验,可以确定电鳗雷达的最佳形状和结构。

4.发明装置。根据以上的分析研究和模拟实验,设计出所需发明的实物。

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