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科研突破:化繁为简 精选

已有 11174 次阅读 2022-6-15 13:07 |个人分类:建言献策|系统分类:科研笔记

前几天,和一位“青椒”网聊时,我说道:“科研能力主要取决于创造力,而创造力在很大程度上取决于化繁为简能力。”他马上点赞表示同意。

爱因斯坦曾将智慧分为5个等级:聪慧、明智、卓越、天才、简单;聪慧的人头脑灵活,明智的人做事有条不紊,卓越的人行稳致远,天才具有卓绝的洞察力和想象力,但是简单才是终极的智慧。换句话说,无论在任何领域,人们想把复杂的事物简单化,需具有透过现象看本质的能力;因此,能把事物化繁为简的人,才是无与伦比的智者。

繁由简组成。譬如,赤橙黄绿青蓝紫这七种单调的色彩,却构成了多姿多彩的世界;一个个简单的细胞,却繁衍出了地球上的生命。这说明繁杂背后的本质是简单,若没有这种种的简单,繁是虚无的。鉴于此,把复杂事物逐层分解之,或把复杂问题拆解为关联但简单的子问题,再通过各个击破之战术,则能取得整体突破之战果。

解决问题和子问题,应从公认的原理出发,如第一性原理、能量守恒原理、最小耗能原理,因为这是推理的逻辑起点。如此,则会少走弯路;否则,则会因起点不牢导致结论不固。

在绞尽脑汁仍一筹莫展时,不妨换个角度看待问题,千万不要一条道走到黑。我看过一个有趣的故事:爱迪生拿出一个灯泡让助手帮他测算灯泡的容积,助手接过灯泡,立马用尺子测量灯泡,再按照式样在纸上画好草图,用公式算了很长时间仍没有结果。爱迪生知道后,笑笑说看我的。只见他先用水灌满灯泡,然后把水倒进量杯就测出了灯泡的容积。高,是在是高,思路确实决定出路啊。

尤为重要的是,从更高的维度看待问题,则利于从“山重水复疑无路”中,找到“柳暗花明又一村”。譬如,从图1所示的三维真实景物中看,车辆各行其道,井然有序;但若把其投影到二维,则混乱不堪,以至于吃瓜群众会误认为出事儿在所难免。关于此,数学家广中平佑曾指出:“看似复杂的现象,其实不过是简单事物的投影而已。”这启示诸君,看问题的境界至关重要!再如,地震是很复杂的自然现象,即从地震的空间分布来看,似乎莫名其妙;从地震的时间分布来看,似乎神出鬼没。然而,从地震区内地震的CBS随时间演化(图2)来看,标志性地震循规蹈矩。这亦再次说明,从更高层次的维度思考和处理问题,是攻坚克难的利器。

图1 交叉道桥上的车流

(图片来自网络,无商业目的,在此致谢!)


2 锁固段破裂产生的地震序列和标志性地震演化规律示意图

当下,我们面临着众多纷繁复杂的科技难题;要攻克之,应从简入手,以简驭繁,化繁为简。如果说四两拨千斤是中国功夫的最高境界,那么化繁为简就是攻坚克难的最好法宝;牛顿强调的“把复杂的现象看得很简单,可以发现新定律”便是对其的精辟总结。令人遗憾的是,学界有一种把简单问题复杂化的倾向,这确实利于多快好省地发表文章,但并不能推动科技实质性进展,故应予叫停。

参考(略)

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