人类对自己生存的世界和自身的研究从来没有停止过，人类活动一直伴随着发现、发明和创造。通过这些研究活动，人类不断地积累着自己的知识，丰富着对客观世界和人类自身主观世界的认识，强化着人类适应环境、改造世界、创造新生事物的能力。因此可以说，人类的发展历史就是一部人类从事研究的历史。

如果人们从事的研究以获得对客观世界的认知、寻找客观世界的真谛为目的，那么这样的研究就是科学研究。科学研究的标志是总结客观规律、发现新的事物、发明新的事物、创造新的事物。从这种意义上讲，人类的很多活动都可以归结为科学研究活动。随着人类知识积累逐渐雄厚，已知的事情相对增加，未知的事情逐渐减少，人类可以参与科学研究的人群更加专业化。随着人类对世界认识的不断深化，与人类的整体数量相比，越来越少的人有机会从事科学研究活动，而绝大多数人都在利用已有的知识生活着。

人类的祖先从发明了语言、文字、衣服到利用石器狩猎和制造工具，都充满了研究的性质。不难看出，研究的特点在于人类用大脑去思考，或者说，人类从事的科学研究必须伴随着人类大脑的活动。人类在自己生存的不同阶段进行了不同的研究探索，不断地将“未知”变成“已知”，不断地将“已知”趋近于客观真实，不断地去除“已知”中的矛盾使其符合逻辑，不断地将原本不存在的东西创造出来。昨天的研究结果组成了今天的人类知识，今天的知识有可能在明天转化为人类赖以生存的物质财富。人们获取已有知识的活动称为学习。正是前人的不断研究、后人的学习积累才促进着人类自身的不断发展。

第一个将石块打磨成工具的原始人就是人类在远古时代的科学家；而在今天，一个将石块打磨成石头器具的人类只能被称为石匠。同样以石头为工作对象，远古时代的人和现代人对科学发展的贡献完全不同，前者开拓了人类使用石头作为工具的知识先河，他的工作具有创新性，后者只是使用了前人的知识、重复了前人的劳动。虽然今天的石匠创造了物质财富，但并没有为人类认识世界提供新的内容。从上述分析不难看出，科学研究具有非常强的时间特征，时间的早与晚决定了所从事活动的性质和价值。同样一个（研究）活动，最早开展的研究是创新性研究，当相关研究结果已经成为人类知识的一部分后，其他人开展的类似活动只能称为模仿或生产。模仿可以具有研究的特质（伴随大脑的活动），但是却不具有创新的意义。

我们不妨从一个简单的研究事例说起，以分析人类从事科学研究活动的过程。

在很久以前，一个聪明的人类发现用一根绳子可以画出一个非常完美的图形（图1）。

图 1  用绳子画出的完美图形—圆

他将绳子的一端固定在地面的一个点上，将绳子的另一端拉直并围绕着这个点在地面上画出痕迹，结果他制造出了一个前所未有的图案—圆！他惊奇地发现，这个圆就像天上的太阳和月亮。他的这次壮举构成了人类历史上的一次创新活动—使用工具画出了圆形图案。他赞叹圆的完美，却不知道圆为何如此完美。他的同伴及后人很快就学会了如何画圆，他们用不同长短的绳子画、用不同长短的枝条画，在泥土上画，在石头上画，画出了不同大小、各式各样的圆。但是，无论怎样画，他的同伴及后人的画圆活动都不再具备创新性。

图1用绳子画出的完美图形—圆很久以后，另一个聪明人着迷这个完美的图案，冥思苦想。忽然有一天，他发现这个图案之所以完美，在于那个固定的点到图案上的任何一个点的距离都是一样的。他发现了蕴藏在圆中的客观规律性，将这个距离称为半径。他公布了他的发现，他的创新性研究结果成了人类知识的一部分。他成了另外一位人类早期科学家。再后来，人们发现经过那个固定点圆心到圆上的直线长度也都是相同的，等于2倍的半径长度，并将其称为直径。

这篇有趣的文章来自《科学创新理论与应用》，书中还有很多有趣又好读的内容呢。

目  录

名词与术语
前言
第1章 绪论 1
第2章 科学与科学研究 5
2.1 科学的内涵与外延 5
2.2 科学研究的任务 8
2.3 不同学科科学研究的特征 8
2.4 本章小结 9
第3章 一个自然科学研究的例子——关于圆的科学研究 11
3.1 一个简化了的研究事例 12
3.2 圆周率π的故事 13
3.3 拓展空间的维度 16
3.4 原创性研究结果 17
3.5 无创新性或低创新性的人类活动 20
3.6 本章小结 21
第4章 万维空间 22
4.1 单素与复素 22
4.2 事物 24
4.3 万维空间的定义 24
4.4 抽象我们的世界 26
4.5 子空间 27
4.6 个体空间和人类空间 28
4.6.1 个体空间的特征 28
4.6.2 人类空间的特征 30
4.7 态、态函数与态分析原理 30
4.8 万维空间中蕴藏的知识 33
4.9 万维空间中科学研究的任务 37
4.10 本章小结 37
第5章 创新的走义 38
5.1 创新的广义内涵 38
5.2 重新定义创新 41
5.3 基于中华文化定义“知识” 41
5.4 改革与创新 43
5.5 在万维空间中论创新 44
5.6 原始创新=创新 45
5.7 创新的时空限域 46
5.8 本章小结 48
第6章 创新评价、评价指标和方法 49
6.1 衡量创新程度的标准 50
6.2 知识的质与量 51
6.3 创新因子与知识量化 57
6.4 创新的价值 61
6.5 创新的影响力 63
6.6 创新的衍生能力和派生能力 64
6.7 创新衍生因子 65
6.8 创新衍生因子的客观性与衍生能力的变化规律 66
6.9 现行科研评价体系的弊端 68
6.10 创新指数的定义 70
6.11 创新检索 72
6.12 本章小结 74
第7章 创新分类 76
7.1 维度创新 76
7.2 递推创新 77
7.3 复合创新 78
7.4 组合创新 79
7.5 参量创新 79
7.6 数量创新 81
7.7 递进创新 81
7.8 变形创新 82
7.9 类比创新 83
7.10 模仿创新 83
7.11 本章小结 83
第8章 创新的分级原则及创新等级划分 85
8.1 分级原则 85
8.2 创新等级划分 86
8.3 创新等级与创新价值的关系 89
8.4 创新的难与易 90
8.5 创新成果的体现形式 94
8.6 本章小结 95
第9章 创新的产生过程 96
9.1 创新产生的心理过程 98
9.2 创新产生的行为过程 103
9.3 能力在创新过程中的作用 104
9.3.1 身体状况在创新过程巾的作用 107
9.3.2 智力因素在创新过程中的作用 107
9.3.3 非智力因素在创新过程中的作用 111
9.3.4 行为能力在创新过程中的作用 112
9.4 本章小结 114
第10章 创新产生的心理机制 116
10.1 自发创新和自觉创新 118
10.2 创新产生的心理线索 128
10.3 创新产生的动机 129
10.4 产生创新的灵感之源 130
10.5 好奇心与追求卓越 132
10.6 本章小结 134
第11章 创新方法简述与创新实例简析 135
11.1 创新的两种基本方式 135
11.2 逻辑推理与创新 137
11.3 难题驱动型创新 138
11.4 类比发现与创新 139
11.5 翻越障碍与熟能生巧 142
11.6 穿越万维子空间 145
11.7 突破极限 147
11.7.1 转基因技术 147
11.7.2 广义相对论与时空弯曲 148
11.8 符合实际 150
11.9 打哪指哪方能百发百中 151
11.9.1 宇宙大爆炸与宇宙背景辐射 151
11.9.2 光学双稳态、光致黑体辐射与七光子上转换发光的实现 152
11.9.3 二价钐离子（sm2+）上转换发光与3个镱离子（Yb3+）的合作发光 155
11.10 横看成岭侧成峰，远近高低各不同 157
11.11 组合创新 159
11.12 本章小结 161
第12章 创新理论在创新评价中的应用 163
12.1 创新性判别 163
12.1.1 整体评判 166
12.1.2 局部评判 167
12.2 判断成果的创新级别 168
12.3 创新因子、创新衍生因子计算实例 170
12.4 本章小结 171
第13章 创新理论在学术评价中的应用 172
13.1 学术期刊的影响因子 172
13.2 对学术成果的引用 175
13.3 七种典型期刊论文被引情况统计 176
13.4 引用数量分布的数学模型 179
13.5 本章小结 183
第14章 创新检索 184
14.1 学术论文的创新检索 184
14.2 学术论文创新检索实例 185
14.3 创新检索的意义 195
14.4 如何选择创新主题词 196
14.5 应用实例 198
14.6 本章小结 204
第15章 创新检索的合理性分析 205
15.1 相同的统计规律性 205
15.2 检出文章数统计 208
15.3 SCI引用次教统计 210
15.4 创新总引次数统计 212
15.5 创新因子统计 214
15.6 创新影响因子统计 220
15.7 七种期刊论文的创新级别统计 222
15.8 期刊的创新指数 225
15.9 期刊的创新权重指数 227
15.10 统计与分析结论 228
15.11 创新衍生因子计算及分析 229
15.12 本章小结 239
第16章 创新理论在创新教育中的应用 240
16.1 创新教育的目的 240
16.2 创新人才及其应具备的素质和能力 241
16.2.1 比较三个空间异同的能力 242
16.2.2 抵近万维空间己知区域的边缘 244
16.2.3 心理过程的运行能力 250
16.2.4 行为过程的运行能力 253
16.3 创新教育 255
16.3.1 建立什么样的个体空间 256
16.3.2 个体空间是如何建立起来的？ 261
16.3.3 智力因素、非智力因素与个体空间的关系 265
16.4 教育创新 267
16.4.1 教育创新要解决的主要问题 267
16.4.2 改变现行的“一次性考察”机制 269
16.4.3 用现代化、信息化手段全面提高高等教育的教学质量 270
16.4.4 改革后可能解决的问题 270
16.5 本章小结 271
第17章 知识操控教育 273
17.1 知识操控教育的提出 273
17.2 知识操控教育的必要性 275
17.3 开展知识操控教育的原则和方法 276
17.4 在知识操控教育中把握知识积累 278
17.5 知识操控教育可能达到的效果 281
17.6 检验知识操控教育效果的方法 282
17.7 本章小结 283
第18章 人类空间计划与中国脑工程 284
18.1 人类空间的网络映像 284
18.2 中国脑工程 288
18.3 中国脑的主要功能 289
18.4 如何建设中国脑 293
18.5 本章小结 295
参考文献 296
附录 300
索引 388
后记 396

本文摘编自秦伟平，王晖著《科学创新理论与应用》第3章，内容有删减。

科学创新理论与应用

秦伟平  王晖  著

责任编辑：王喜军  高慧元

ISBN 9787030608727

北京：科学出版社 2019.04

《科学创新理论与应用》从历史与现实发展的视角阐述了“科学”与“创新”的内涵与外延，揭示了人类从事科学研究活动的本质，给出了新的“科学”定义。通过多维度空间的广义诠释，揭示了创新的特征与本质，在定义了“创新”概念的基础上，阐述了创新的时空限域、级别、价值、衍生能力、派生能力、影响力和难易程度等问题，进而给出了评价创新活动的准则；提出了对创新进行分级的依据和方法；定义了创新因子等多项创新评价指标；提出了评价创新的方法和操作步骤；阐述了创新的产生机制和过程；论述了教育创新和建立人类空间网络映像的问题。

（本期编辑：安静）

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