科学人才的培养，历来是党和国家十分重视的。然而有科学知识并非就是科学人才。对于科学人才来说，也许更重要的是方法——思维方法和工作方法。即要有创新意识，能够科学地思维和科学地工作，才能为祖国担起创业的大任，而不致于只抱着前人伟大的粗腿而不能前进一步。当前有关科学研究的著作很多，但相应的思维与方法学论述却较少。笔者在教学与科研的实践中，深感钱学森院士所倡导的思维科学的重要性。

 

 

 1. 形象思维

 

 人类的思维，有时是通过生动形象的描述，通过联想和想象来进行的。这种思维，翱翔于客观现象的全部生动和丰富之中，常常带有感情的色彩并有很大的震撼力量。而对事物的认识，多寓于感性的形象之中，不带或较少带有条理性，一般称之为形象思维。形象思维是丰富的客观现象直接作用于人脑而激发出的的一种思维活动，其发展是不可逆的。常常听到这样一种议论，即人类社会不断向前发展，但为什么像意大利复兴时期的绘画、古希腊的雕塑以及我国敦煌的壁画、西安的兵马俑等伟大的艺术在人类社会中不曾再重现过呢？从人类认识的历史发展来讲这是很容易理解的。人类和一个人一样，其认识也是由感性到理性的。人类早期的认识比较集中于感官对外界刺激的捕捉，这时候的人类似乎还看不清人体的骨骼。而当“他”以后成了一名解剖学教授，当“他”面对一个血肉之躯，思考的确是索然无味的骨架，又怎能为蒙娜丽莎的微笑所震撼呢？形象思维的基础是形象，是感官捕捉到的全部生动形象的总和——客观现象越丰富、越生动、越复杂，对人脑的刺激就越大，形象思维过程就越可能导致重要的成果。强调作家深入生活、强调医生临床实践、强调地质、生物学家注意野外观察等是因为“感多才能震撼”、“见多才能识广”，甚至数学家、物理学家、化学家也可从中受益（牛顿万有引力定律的发现过程可视为一例）。形象思维全部生命力的源泉就在于丰富的客观形象之中。

 

 形象思维并非是形象全部总和的缩影。最重要、最感人形象的选择，应该是形象思维的另一重要特征。然而，这种选择带有感性的性质，理性仅占有次要地位。如蒙娜丽莎的微笑，尽管这微笑到底代表什么人们一直在争论，但它确是这幅画中最感人的形象之一，是一个人、一代妇女、一代新生阶层特殊性格的反映。

 

 联想是形象思维的第三个重要特征。中医给人看病，由摸脉而联想到气的运移；星相学家观天，由星移斗转而联想到社会的变迁；地质学家跑山，由褶皱而联想到造山运动；等等。联想是由形象到认识的中间环节。对形象思维来说，在联想与形象之间的联系是很薄弱的。同样的形象，经不同人产生不同的联想，可能得到完全不同的结论。

 想象是形象思维的第四个重要特征。简言之，想象就是形象思维对现象的观察、形象的选择和联想而激发出的对事物的形象认识。想象是一种创造，它所创造出的新形象，是对基础形象内容和本质的揭露。

 

 任何认识都要回到实践中去以接受实践的检验和指导实践。形象思维创造出的新的形象，还需要再回到实践中去，这个过程是头脑中的主观形象向外部的客观形象转化的过程。而这个过程的不断循环，则使形象思维的认识不断地走向更高的飞跃，从而实现新的创造。

 

 

 逻辑思维是另一种重要的思维形式。所谓逻辑思维，就是运用概念、判断、推理等形式，按照严格的逻辑规律运用逻辑来思维。从形象到抽象，从感性具体到思维抽象，再从思维抽象到思维具体，在逻辑思维中再现诸多规定的统一，是人类思维活动的进一步发展。通过逻辑思维把现象的本质属性与非本质的属性区分开来，抽取出本质的属性及其有关的诸多规定性，把复杂的、生动地、具体的形象抽象化为若干简单的规定，再把这些规定按照一定的条理联系起来进行推理。从总体上、全面联系上去分析、综合及把握这些规定性，形成对事物及其发展本质的认识。在人类认识的历史发展中，其孩提时代思维形象的丰富性，随着人类的成熟、清醒和冷静，将逐渐为其思维逻辑的严密性和抽象性所代替。

 

和形象思维不同，逻辑思维不能感知事物的本质，而是间接地通过逻辑规律认识事物的本质。形象思维是通过联想和想象认识事物的本质和推测事物的发展趋势。这种认识直接、丰富、生动，但思维过程各个环节之间的联系比较薄弱，即一针见血但可靠性差；而逻辑思维是通过抽象化的概念按照逻辑规律通过推理和证明来认识事物的本质和预测事物的发展趋势，思维过程各个环节之间的联系比较严密，但却丧失了事物和现象的全部丰富性，即更可靠、更深刻、但把问题简单化了。

 

科学研究以认识研究对象的本质和活动规律为目的，逻辑思维是其最常用的思维形式之一。从大量的实际材料中抽出质的规定，通过概念、判断、命题等在思维中进行分析、组合和综合，由逻辑推论而获得新的认识。

 

 3.综合思维

 

 形象思维、逻辑思维，都有其各自独特的不能相互替代的作用，都是科学认识和科学发现的重要武器。而二者的综合，就是综合思维。形象思维的认识，常使我们能捕捉到科研中的关键问题，但我们不能立刻理解它；逻辑思维的认识，使我们能更深刻地认识问题的实质，解决了问题但却难以从逻辑推理中得出普遍性的结论，即在逻辑思维的中断过程还需借助形象思维的力量通过思维活动的非逻辑的飞跃而获得新的认识。从个别陈述和逻辑推理中不能得出普遍性的结论，科学定律或理论是从逻辑思维的中断、跃迁过程通过非逻辑的想象、直觉得到的。而科学实践才是检验科学定律或理论的最终检验标志。通过形象思维而捕捉科研中的关键问题，通过逻辑思维认识科学问题的实质，再通过形象思维进一步实现飞跃而得出一般性的认识。形象——抽象——再形象地前进，每一个循环的过程，都伴随着形象思维和逻辑思维的有机融合。这就是我们所说的综合思维，是我们在科研工作中不断得以前进的有力武器。

 

 4.非线性思维——灵感

 

 形象思维、逻辑思维和综合思维，其思维过程有一定规律性。在这三种思维形式的线性区中，还存在灵感思维的混沌区。其形成及思维过程是非线性的，并不符合线性思维的一般规律，笔者称之为非线性思维。我国科学研究中有一个值得重视的问题，即“亦步亦趋”，验证他人理论而原创性差，这与其思维过程缺少创造性有一定联系。创造性思维具有全新性（以全新的起点走自己的路）、逆反性（即便是大多数人承认的理论也敢于怀疑）、超越性（不拘一格、超越学科限制、以其它学科领域的理论和方法戳本研究领域的“窗户纸”）以及敏感性（敏感地抓住科研中的关键问题）等特点。创造需要灵感，而灵感思维就是一种突发的创造性思维。灵感的爆发常常导致感人艺术作品或重大科学发现的问世。魏格纳观看地图偶然发现大西洋两岸的轮廓相吻合，于是导致了大陆漂移说的产生；苹果落在地上使牛顿出现灵感而发现了万有引力定律，都是大家知道的例子。

 

灵感思维是线性思维渐进过程的中断，是思维到认识的飞跃，代表了一种更高层次被激发的潜意识的思维形式。它是一种普遍存在的思维现象，其发生有突发性、偶然性、顿悟性，但却代表了科学研究到科学发现过程的必然性，是量变到质变规律在人类思维活动中的反映。形象思维过程可以产生灵感，逻辑思维过程也可以产生灵感，而灵感更是综合思维过程中经常见到的现象。灵感普遍存在于人们的思维活动中，是人类思维活动发展一定阶段的必然产物。

 

灵感不神秘，也并非凭空产生，它是在线性思维背景下出现的非线性思维过程。其产生有针对性，需要人们在长期的科学实践中对研究问题有大量的原始思维积累。阿基米德洗澡时出现灵感发现了浮力定律；凯库勒在火炉边瞌睡，朦胧的火舌飞舞使他顿悟出苯分子的结构；门捷列夫在梦中编成元素周期表；等等。这些科学家灵感的出现其实都是在艰苦的科学劳动中，百思不得其解而由于偶尔的注意力转移出现契机才被激发出来的。

 

灵感需要“契机”、“催化剂”、“导火索”，它们对灵感的触发作用是不可忽视的。诱发灵感的因素和机制，目前尚不完全清楚。但以下几点是应该指出的，即：（1）灵感需要深厚的知识和实践背景；（2）在灵感出现之前，线性思维活动是在不断和紧张地进行着；（3）接近灵感出现的时候，线性思维过程表现了一定程度的中断；（4）中断期有关思维活动暂时的松弛和转移；（5）诱发因素的突然出现；（6）来得快，走得也快，需要及时捕捉。

 

因此，我们可用一下简单图示来说明人类思维的基本形式及其相互关系：

 

线性思维：形象思维——逻辑思维——综合思维

 

非线性思维：形象灵感——逻辑灵感——综合灵感

 

 （二）     比较思维

 

   1.事物存在与发展的相对性

 

   物质及其运动是客观事物的根本属性。我们周围的事物，无不处于不断的运动和普遍联系之中。任何一个事物都不能离开其它事物而孤立存在，而以其它事物的存在为前提。一方面，每一事物以其差异性、个性、特殊性而区别于其它事物；另一方面，它又以其同一性、共性、普遍性而与其它事物共存而互相依赖；运动着的事物同时是其自己又是别的什么。一方面，在事物发展的一定阶段，每一事物都有其特殊的规定性；另一方面，每一阶段的事物又包含着否定自己质的规定性的因素，即事物的存在是合理的，而同时它的消失与否定也是合理的。世界上没有固定不变的事物，其发展也是相对的。

 

   事物存在与发展的相对性必然会反映到人们的认识及其思维方式上，这就是比较思维。

 

   2.比较思维

 

  事物总是相比较而存在，相制约而发展的。物质和运动在时间和空间上的相对性是普遍的规律。如果任何事物都和自身同一，没有了差别，也就没有了发展。事物存在与发展的相对性决定了人们认识的相对性，比较思维则是这种认识的相对性在人们思维方式上的反映。

 

   比较思维是一种重要的思维方式。抑或线性思维，抑或非线性思维，都离不开比较。形象的比较、逻辑的比较、灵感的比较，比较贯穿于人类思维过程的始终。

联想本身常常就是一个形象比较的过程，将原子和太阳、地球相比而得出原子构型；将树根、树干、树枝和矿石的生成相比而想象出矿石形成模式；等等。

比较更是逻辑思维中常见的方式。通过比较对生动的复杂的客观现象进行分类，寻找现象之间的共同性和差异性，区别出个现象中本质的规定性和非本质的规定性；又通过比较寻找各个质的规定性之间的联系；再通过归纳或演绎对比求得对事物本质和规律性的认识。

实际的思维过程常常是综合思维，在其过程中形象比较和逻辑比较交叉运用；而在线性思维中断时非线性思维即灵感思维发生作用的时候，灵感的比较更是爆发出创造的火花。

 

    比较首先是鉴别。即把研究对象与其它事物区别开来，确定研究对象借以区别其它事物的质的规定性；比较其次是对比，"去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里"；比较第三是联系和想象,即求同而存异，找出规律。

 

 （三）     比较方法

 

 1 观察