创新思维与创造技法

１０ 逻辑推理型创造技法

　　创造不仅需要联想、想象、灵感、直觉等突变式思维，同样需要各种科学的逻辑推理思维。类比、移植、归纳、演绎等思维方式常常以能揭示事物的相关关系或因果关系而使创造从模糊走向精确。

　　１０。１ 类比创造法

　　１０。１。１ 类比创造法的基本原理

　　类比创造法是把两个或两类事物加以比较，并进行逻辑推理，从比较中找到比较对象之间的相似点或不同点，在同中求异或异中求同中实现创造的创造技法。

　　类比推理的基本模式为：Ａ对象中有ａ、ｂ、ｃ、ｄ属性（成分、结构、功能、性质等），Ｂ对象中有类似的ａ′、ｂ′、ｃ′属性，则Ｂ对象中可能有ｄ′属性，如果ｄ′属性鲜为人知，或由此悟出新的设想，便意味着产生了创造功能。

　　例如：

　　北京某大学教师孙曹民虽然是火箭发动机专家，但他的兴趣十分广泛，对发明创造情有独钟。一个偶然的机会，他看到一则信息：１９２４年，日本一位海军少校航海到巴西，在那里他发现有一种棕榈树胶，将其与蜂蜜、蜂蜡混合在一起，能制成一种绝缘性很强的固体棒。经过对这种固体棒进行充电试验，他出乎意料地发现了“永电体”。（棕榈树胶 ＋蜂蜜、蜂蜡———绝缘固体棒———永电体）。从此，物理学家麦克斯韦关于“有永磁体必有永电体”的科学预言变成了现实的真理。永电体也称为驻极体，就是在电磁场、热场和辐射场等外场的作用下，能够捕获电荷，而当卸去外场后又能长久地保持极化状态的介质。日常生活中的话筒、耳机、扬声器、静电复印机等，都运用了驻极体原理。孙曹民思索：有机材料只要绝缘就能做成驻极体，无机绝缘材料也行，那么，复合材料行不行呢？于是，他开始了类比推理：有机与无机材料之所以能够制成驻极体，关键在于它们有很好的绝缘性能。有机和无机绝缘材料混合而成的复合材料，也一定具有绝缘特性，因此也应该能制成驻极体。根据这种思路，孙曹民类比有机或无机材料作驻极体的工艺和方法，终于首次制成了复合材料驻极体。

　　孙曹民思路又回到他的专业上，他想，火箭发动机用的固体燃料是一种复合材料，也应该能做成驻极体。驻极体的电性能是可以通过外加电极来改变的，那么，如果将火箭发动的燃料做成驻极体，不是可以通过外加电极来控制它的燃烧过程吗？根据这种设想，他发明出“火箭发动机燃烧控制方法”，并获得国家保密专利。

　　类比创造法的成功使孙曹民的思路更加开阔。他接着又思考这样的问题：有机高分子材料可以做成驻极体，生物有机体是由生物高分子构成的，并且本身就具有电效应，那么，能不能把它做成驻极体呢？如果可以，能不能像利用电极控制火箭燃料燃烧那样，用某种电极对生命体施加有益作用呢？

　　当孙曹民闯入人体理疗新领域时，科学家们已对生物电现象有了很多的研究，而且已发现许多生物高分子如骨胶原、蛋白质和血管等都存在驻极体三效应（静电效应、压电效应和微电流效应等）。这说明，生命的存在及延续是与生物高分子具有并保持驻极体状态分不开的。孙曹民类比驻极体三效应可以调节，提出了生物高分子的三效应也可以调节的新思想。他进一步考虑：生物体的损伤，必然导致它的驻极体效应的破坏，如果能找到某种外在的技术手段，使得生物驻极体受到干扰或破坏的基本效应复原，或许就能达到治疗生物体损伤的目的。

　　如何做到这点呢？他想：生物体一旦损伤，损伤部位的驻极体效应遭到了破坏，要想使损伤部位尽快恢复，只需针对它的三种驻极体效应，人为地施加一个负电极作用、一个补偿电位作用和一个微电流刺激作用。那么，怎样施加这三种作用呢？他又想到，这三种作用下就是驻极体的三效应吗？做一个人工驻极体对生物驻极体施加作用不就行了吗？他经过选材试验，发明出能够长久保持一定电位的三种高聚物驻极体膜，即聚四氟乙烯、聚丙烯超细纤维和硝化纤维素微孔驻极体膜。将它们放入药布中，就制成了轰动一时的“电子消炎止痛膜”。此项发明获第３５届布鲁塞尔尤里卡世界发明博览会金质奖章。

　　思维作为人类认识世界和改造世界的一种基本能力，已有久远的历史，早在公元前５世纪，我国先秦墨子和公元前４世纪古希腊亚里士多德、公元前３世纪古印度学者都对类比做过广泛的研究。近代、现代科学家都充分肯定类比思维在科学认识实践中的重大作用。

　　１０。１。２ 类比思考的特点

　　１。类比思考的探索性

　　在进行创新思考时，一旦理智缺乏可靠论证时，就要借助类比推理去探索未知领域的奥秘和真谛。

　　２。类比思考的引导性

　　在未知领域进行探索往往缺乏明确的方向，运用类比推理就可以从摸索中发现真理的端倪，从而引导探索者朝着目标方向前进。

　　３。类比思考的预见性

　　探究者运用类比推理思维寻找到在未知领域中前进的目标，对目标的追求和实现会产生种种预见性，预见到通过努力可以达到目标，或由于条件限制不能达到目标。

　　４。类比思考的或然性

　　由于类比推理是由两个特殊事物的比较而做出的结论，是一个由此系统到彼系统、由此物到彼物、由特殊到特殊的推理过程，推理结果不是必然的，而是或然的。例如，用地球的特定情况类比推理月球的情况，所取的类比要素如下。

　　地球：在太阳系、有地壳、有矿物质、有生命。

　　月球：在太阳系、有地壳、有矿物质。

　　由于前三个要素相同，所以可以推断，月球上也有生命。很显然这个推论是错误的，因为，“阿波罗”登月成功的科学考察表明，月球上没有生命。造成这一错误的主要原因是类比要素的选取不妥，因为两个系统的类比要素有相似性、相同性也有差异性，如果用相似性、相同性为推理依据，并不能必然得出另一系统有相似性或相同性的结论。本例子就是用相同性为类比推理依据，而推理的结果正是两个系统的差异性。

　　所以，为了减少推理结果的或然性，提高推理的准确性和科学性，两个类比对象的类比要素要尽可能多一些、全面一些、符合实际一些。

　　１０。１。３ 类比思考的基本方式

　　１。直接类比

　　从自然界或者已有成果中寻找与创造对象相类似的东西，在原型的启发下激发灵感的产生。其关键是要善于观察和判断，保持开放的和有准备的头脑，不放过任何机会。例如：

　　农民科学家吴吉昌看见种甜瓜的能手在甜瓜苗刚长出两片真叶时就打顶，并且知道打顶后的两片真叶的叶胶里会很快长出两根蔓来。吴吉昌由此想到棉花上如果把这种方法移植来种棉花，棉苗是否也会长出两根杆呢？经过反复试验，终于培育出“一株双杆”型栽培法，进而又培育出一种“多杆两层”丰产栽培法。

　　１９世纪２０年代，英国要在泰晤士河修建一条水下隧道，由于土质条件很差，用传统的支护开挖法，松软多水的河底很容易塌方，施工极为困难，工程师布鲁塞尔对此感到一筹莫展。一天，他到室外散步，无意中看见有只昆虫在其外壳的保护下使劲向橡树皮里钻。这一极平常的现象，却使他恍然大悟：河下施工与昆虫钻树皮是多么相似啊！人为什么不能类比昆虫进行钻洞呢？循着这条思路，他创造性地想到：如果先把空心钢柱体横着打进河底，以此为“构盾”，先支护后开挖，边掘进边延伸，在构盾的保护下进行施工，难题不就解决了吗？于是，一种新的施工技术———“构盾施工法”应运而生。

　　在１９４８年，一位名叫乔治·特拉尔的工程师发现，他每次打猎回来后，总有一种大蓟花植物粘在他的裤子上，回家后，他好奇地用显微镜观看残留在裤子上的植物，发现每朵小花上都长满了小钩钩，他明白了这些小东西为什么紧紧钩住衣眼的缘故。他解开衣裤扣子时，一个新设想冒了出来：能不能仿照大蓟花结构发明一种“新扣子”呢？出于这种创意，他又再次观察大蓟花的钩子形状和分布特点，并进行类比推理：如果在两条布带上也织上这种小钩钩，那么两条布带一接触不就能互相粘在一起了吗？经过研制，获得了成功，于是就设计开发了尼龙搭扣等产品，并获得了许多国家的专利。

　　２。因果类比

　　根据某一事物的因果关系推理出另一事物的因果关系。推理基础是两个事物都有某些属性，各属性之间可能存在着同一种因果关系，掌握了某种因果关系并进行触类旁通，有可能获得新的启发，产生新的创造。例如：

　　美国麻省理工学院谢皮罗教授发现，放洗澡水时，水流出浴池总是形成逆时针方向的漩涡。这是什么原因呢？请教专家后，专家告诉他，这种现象与地球自转有关，由于地球是自西向东不停地旋转，所以北半球的洗澡水总是逆时针方向流出浴池。在明白了浴池水流旋向的道理后，谢皮罗教授想到了台风的旋向问题，并进行了因果推理。他认为北半球的台风同样是逆时针方向旋转的，南半球的台风是顺时针方向旋转的。谢皮罗有关台风旋向的科研论文发表后，引起世界各国科学家的莫大兴趣。他们纷纷进行观察或实验，其结果与谢皮罗的论断完全相符。

　　３。对称类比

　　利用自然界中许多事物都存在着对称关系的规律进行类比创造。如物理学上的正电荷与负电荷，两者除了极性相反之外，其他都相同，好像人们照镜子，镜中人与镜外人一样。由此可能作出某种“对称”创造。

　　例如，１８９７年，汤姆生发现一个带负电荷的电子，后来，卢瑟福发现了带正电荷的质子，但是，质子的质量是电子质量的１８００多倍，质子与电子太不对称了。这就引起了物理学家的思考：自然界有没有和电子质量相同而带正电荷的粒子？由正负电荷的对称，来思考自然界可能存在与负电子相对称的正电子，就用到了对称类比的推理方法。

　　１９２８年，英国物理学家狄拉克从理论上推算出正电子。三年后，美国物理学家安德森在宇宙线的实验中找到了正电子。正电子发现以后，物理学家很自然地联想到自然界可能存在着带负电的质子，它们与正质子的关系就好像正电子与负电子的关系一样。果然，这一推测很快被实验所证实。正电子和负质子，它们所带电荷与普通电子和质子相反，叫做反粒子。

　　４。综合类比

　　根据一个对象要素间的多种关系与另一对象综合相似而进行的类比推理，叫做综合类比。两个对象要素的多种关系综合相似，就意味着它们的结构相似，由结构相似可推出它们的整体特征和功能相似。

　　例如，为了了解新开发设计的汽车性能，不可能都用实际汽车来进行撞击试验，一方面成本太高，另一方面也没有这个必要。可以根据相似准则按比例制作一辆缩小了的汽车模型，放在试验台上进行模拟运行和撞击试验，以了解汽车在行驶中和撞击过程中的动力学特性、外观设计的合理性、安全性等问题。经过综合特性的类比，就可以改进汽车的设计。

　　１０。１。４ 类比对象的选择

　　运用类比法，首先要寻找类比对象。类比是有研究目的的，即创造对象已确定，所以，一般都从已有的知识出发去选择熟知的事物或现象，如果只是为了从类比中获得灵感去捕捉创造课题，则可以选择自己感兴趣的事物或现象进行外推类比。

　　１０。１。５ 类比推理的可靠性

　　类比创造法的核心是类比推理，即根据类比对象之间在某些方面的相似或相同而推理出它们在其他方面的相似或相同。在推理过程中，已知对象的已知属性是推理的依据，但在推理到另一类对象的未知方面时就变成了结论，那么，这个结论的可靠性如何呢？

　　由于两类事物毕竟有差异，其属性也有必然与偶然之分，因此所推的结论有正确的，也有不正确的。类比推理的重要作用在于给人们提供创造性的设想和思路。例如，人踩在香蕉皮上很容易摔跤，于是，有人对香蕉皮进行了研究，发现香蕉皮之所以滑，是因为它是由几百个层状结构组成的，而且层与层之间可以滑动。由此推断出：如果寻找到或制造出具有类似结构的材料，那么这种材料可能具有优良的润滑作用。后来终于发现二硫化钼具有类似香蕉皮一样的层状结构，果然，它是一种优异的润滑剂。

　　作为类比创造，总希望经过类比推理能获得可靠的结论，因此在类比时要注意抓住两类事物在某些本质属性方面的相似去推理，因为两类事物属性的相关程度决定着类比结论的可靠程度。

　　例如，搓元宵机的方案设计可有如下的思考。

　　（１）确定类比对象。传统的手工搓制，以人的搓制运动为设计机器的类比对象。

　　（２）观察分析类比对象。手工搓制有两种方法：包馅法和滚粉法。从大批量生产的要求出发，应类比滚粉法，此时人的双臂使圆盘做空间振摆。

　　（３）寻找滚制运动的机构。搓元宵机的设计，首先要选择一种能实行圆盘振摆的机构，由机械原理的知识知道，空间连杆机构能满足这个要求。

　　（４）提出元宵机的方案。经过上述的类比，提出搓元宵机方案。它以圆盘１为主动件，就能满足滚制元宵的要求。

　　加拿大卡尔加里市的一所大学里，有一次，图书馆的自来水设备出了故障，水溢得满地都是，致使许多珍贵的图书浸泡在积水中，事后，如何拯救被水浸泡的书籍成了大家的议题。有一位搞过罐头生产的图书管理员想到：制造罐头时，为排除水果中的多余水分，采用低温存放和真空干燥的手段。假如把湿图书当“水果”，能否散发出湿书中的水分，又使图书完整无损呢？——经过实验，获得了成功。

　　１０。２ 移植创造法

　　１０。２。１ 移植创造法的基本原理

　　吸取、借用某一领域的原理、方法、结构及成果，引用或渗透到其他领域，用以改变或创造新的事物的创造技法。这就是成语所说的“他山之石，可以攻玉”。

　　应用移植创造法往往能得到突破性的技术创新，有时候某个领域中的问题应用本领域的理论、技术和方法很难解决问题，而用别的领域中的科学技术原理和方法却很容易得到解决。

　　在电气科学技术尚不发达的时代，机器的许多功能都是由各种各样的机构来完成的，有时候为了实现某一个功能，可能要用一个或几个机构才能完成，常常使机器复杂、笨重、噪声大、操作不方便。电与机械是属于两个有明显区别的不同技术领域，随着电气新技术的不断出现及电器工业的不断发展，各种电工技术不断被移植到机械工业中来，出现了各种各样的机电创新产品，促进了机械产品的大发展，使机械产品的自动化程度更高，结构更紧凑，重量更轻，直至今日，机电已很难分家。

　　有人把移植创造法称为不同领域之间的科学技术交叉，今天，这种互相交叉和渗透的趋势将来越强烈。创造者应该非常明白这种趋势的含义，意识到在创新思考时进行广泛地移植和交叉将是必然趋势，不要局限于一个较小的科学技术领域，而应解放思想，广泛地移植各个领域的科学技术。例如：

　　法国近代微生物学奠基人巴斯德曾花费了大量的时间和心血研究证明：酒变酸和肉汤变质的原因都是由于细菌作怪，经过高温处理的瓶子里的酒或肉汤，只要与外界严密隔离，就不会变味变质。当英国外科医生李斯特看到巴斯德的这一实验报告后，他想，如果说细菌破坏了酒味和使肉汤变质，那么，细菌不也是使动过手术后的病人的伤口化脓溃烂的原因吗？于是，李斯特决定把巴斯德的理论和经验移植到医疗领域里，轻而易举地发明了外科手术消毒法，从而拯救了千百万病人的生命。

　　现代科学的发展，使得学科之间的概念、理论、方法等相互渗透、相互转移，为移植法的应用带来广阔的前景，所以，创造过程中，可以思考运用其他领域的成熟技术，使已有成果在新的条件下进一步延拓、发挥和拓展。例如：

　　拉链的原理是利用链牙的凹凸结构，在拉头的移动中，实现牢固的嵌合或脱离。这一发明问世之后，被人们应用到鞋、衣服、睡袋、公文包等方面。此外，人们还大胆移植，使拉链派上新用场，以致产生出新的发明创造。美国外科医生Ｈ·史栋把拉链技术移植到医疗上，令世人瞠目结舌。原来，人体胰脏手术后会大量出血，因而必须在腹腔上反复开刀、缝合，更换腹腔内的纱布，每次手术时间长达６０分钟，这种传统的治疗方法使患者不堪忍受，并易导致患者死亡，仅有１０%的患者能够康复；怎样才能解决这一问题呢？Ｈ·史栋联想到拉链的功能原理，决定将此技术移植到人体。他将普通裙子上的７寸拉链直接缝合到患者身体上，创造了一种前所未有的医疗技术，尽管当时人们对此大加嘲弄，但Ｈ·史栋的移植是成功的。他可以随时打开拉链检查患者腹腔病况，且更换一次纱布只需５分钟。拉链在患者身上可使用５ １４天。在他完成的数十例胰脏手术中，患者康复率达９０%。

　　２００２年９月２０日，在成都市第三医院的一间手术室里，一位患者的手术进行到清创缝合阶段，只见主刀医生撕开一个无菌真空袋，取出一条白色的拉链，仔细地贴在伤口两侧的皮肤上，再轻轻把拉链拉上，前后不到两分钟，手术结束。待伤口愈合后，只要把拉链轻轻揭去即可，既可使病人免受针线缝合之苦，也不会留下难堪的疤痕。

　　１０。２。２ 移植的基本类型

　　１。原理移植

　　原理移植是将某种科学技术原理向新的研究领域类推和外延。例如：

　　１８８０年，在法国巴黎附近的一个乡村里，流行过一次“鸡瘟”病。村民们辛辛苦苦养殖的大批鸡禽，在短短的几天里甚至几小时内相继“暴病”死去。这件事引起法国的一位细菌学家巴斯德的注意，他把死鸡胃里的部分东西放在培养液中观察，发现其中有许多漂动的颗粒。将含有这些颗粒的培养液注射到兔子身上，兔子很快死掉，他又通过深入研究得出结论：这些颗粒正是毒性强烈的霍乱病菌，“鸡瘟”之谜就这样被揭开了。

　　巴斯德进一步把鸡霍乱菌培养下去，发现这种病菌培养的时间越久，它的毒性就越低，将这种培养液注射到兔子身上，只在注射处有些红肿，全身轻微发热，却并不引起死亡。同时，凡是注射过这种培养液的动物，体内均产生免疫力，再把它们与患霍乱的鸡放在一起，也不再传染上“鸡瘟”病。巴斯德进一步证实：各种传染病均由病原微生物所致，而被减毒的病原菌能增强动物的免疫性。从此，人类也借鉴这种方法，开始了预防注射的应用。

　　用碎煤烧火的人都知道，看到火炉或灶火里的火燃烧不旺时，只要拿根铁棍一捅，火苗就顺着捅开的洞眼窜出来，火一下子就旺了，但这个现象一直也没有点醒人们的创造思想。直到２０世纪２０年代，才启发了山东德州的炊事员王月山，他用煤粉捏了几个大煤饼，然后在上面均匀地戳了几个通孔。这样火着得旺，而且节省煤，在此基础上演变成现在的蜂窝煤。

　　２。方法移植

　　方法移植是将已有的操作手段或艺术、解决问题的途径和技术方法移植到新的研究领域。例如：

　　１９７２年的一天，美国俄勒冈州立大学体育教授威廉·德尔曼正在家中做饭，他发现用传统的带有一排排的小方块凹凸铁板压出来的饼，不但好吃，而且很有弹性。饼的这个特性，立刻引起了德尔曼教授的联想：如果能仿照做饼的方法，把烤过的橡胶放上去压，然后钉在鞋子下面，结果会怎样呢？他很快进行了试验，当他把压出来的橡胶钉到太太的鞋底上时，太太走起路来感觉非常舒服。接着，德尔曼教授把这个新设计运用到运动鞋的改造上，不久，耐克运动鞋就诞生了。

　　毛衣经常起球，为了去除起球，应设计一个小型的去球器，有人想到了电动剃须刀。借鉴电动剃须刀的原理，用飞速旋转的刀片产生的吸引力，将毛球吸进刀网内，并将切断后的毛球收集在透明的容器内。

　　３。结构移植

　　结构移植是将某种事物的结构形式或结构特征向另一事物移植。

　　例如，常见的机床导轨为滑动摩擦导轨。有人把滚动轴承的结构移植到机床导轨上，研制出滚动摩擦导轨。这种导轨与普通滑动导轨相比，具有如下优点：运动灵敏度高、定位精度高、牵引力小、润滑系统简单、维修方便（只需更换滚动体）。例如：

　　ＰＥ２０９美洲狗轿车的造型是椭圆平扁式双开门敞篷轿车，这款轿车单就造型就给人以新鲜的感觉。玩具设计人员把这种结构特征移植到玩具的设计中，设计了扁圆形吹球飞碟，该飞碟配有红、黄、绿三色灯光，中间装有吹气流的小泵，可以将２０ｍｍ直径小球吹上空中，高约７０ｍｍ，小球不会落下来而悬在空中。另外，在飞碟下部装有回轮机构，当飞碟走动时小球随着一起行进，非常有趣。该吹球飞碟一投放市场，就受到小朋友的欢迎，为厂家带来了巨大的经济效益。

　　４。环境移植

　　环境移植是将某一事物原封不动地移植到另一使用环境下，可以产生新的使用价值。

　　例如，在雪花纷飞的日子里，条条道路上都覆盖着冰雪，人们走在滑溜溜的道路上格外小心，但仍免不了摔跟头。千百年来，在冰雪上摔过跤的人不计其数，可是用心想这个问题的人却寥寥无几，为什么呢？因为大多数人都认为在冰雪路上滑倒是常有的事，也是难以避免的，滑倒了爬起来，这有什么可思考的？有什么可创造的？有多少人的思想就停留在这里，阻碍了自己的创造力发挥。实际上，解决这个问题就是创造。几年前，欧洲人从运动员的跑鞋上得到启示，发明了防滑鞋套板，套板的底面上固定了许多跑鞋的钉子，使用很方便，它可以随手系在或套在各种鞋上（类似于拖鞋），有了它，走在冰雪路上再也不用提心吊胆了。

　　１０。２。３ 移植创造的思路

　　１。成果推广型移植

　　主动考虑已有的科技成果向其他领域拓展延伸。拓展和延伸时，首先要搞清科技成果的基本原理及适用范围，然后考虑移植后能否产生新的成果。

　　２。解决问题型移植

　　从待研究的问题出发，从基本原理、功能、方法、结构设计等方面的矛盾考虑。移植前，首先要搞清创造的目的与创造手段之间的不协调、不适应问题，然后借助联想、类比等手段，找到被移植的对象，确定移植的具体形式和内容，并通过实验研究和设计活动实现创造。例如，试用移植法设计一种旅行用微型卷发器，要求加热卷发，但不用电源。

　　由分析可知，问题的关键在于确定这种卷发器的加热原理，既要满足不用电源的要求，又要达到微型化的目的。对“加热”进行发散思维：气体燃烧法、化学反应法。从卷发器的设计、制造和使用特点出发，在比较分析后，收敛在气体燃烧法上，移植气体打火机的原理：移植结果是设计出一种用丁烷气作燃料的气体卷发器，用这种气体卷发器只需３分钟就可以把卷发器加热到所需温度，１５分钟即可卷烫好一个发型。

　　１０。２。４ 正确把握移植的限度

　　运用移植法往往借助类比法，要类比某一研究对象的已知东西，移植应用到某些属性尚不清楚的其他研究对象上，必须设法找出这两个看起来仿佛不相干的对象之间的某些共同点或相似点。在一定观察实验的基础上，类比法可以满足移植法的这种要求。因为类比法能够根据两个不同对象之间的某些属性的相似，推出其他方面可能隐含的共同点或相似点。

　　由于类比法是一种由特殊到特殊的推理，难免带有某些想象、猜测的成分，使得类推的结果难免带有偶然性。这样，借助类比的启示和沟通所实现的移植，决定了移植法在很大程度上是一种试探性的方法。

　　应用移植法时，要注意对移植对象和需要对象有充分的了解，并准确把握移植的限度，因为移植法的适用范围会受到一定客观基础与主观认识的限制，移植的跨度越大，这种限制表现得更为突出。所以，必须认真地分析和准确地把握移植的限度。

　　１０。３ 归纳创造法

　　１０。３。１ 归纳创造法的基本原理

　　归纳法是建立在归纳推理基础上进行创造性思考的创造技法。所谓归纳是指从许多同类的个别事物中找出它们共同点的一种逻辑推理方法，其创造作用表现在以下３个方面。

　　（１）归纳是整理经验材料并能从中发现普遍特性的一种认识方法。

　　（２）归纳是提出科学假设和假说的一种方法。

　　（３）归纳是科学实验的指导方法。

　　例如，人们发现，醋、柠檬汁、盐酸及碳酸矿水，都会使石蕊试纸变成红色。这４种物质的具体化学性质极不相同，前两种是有机物，后两种是无机化合物。然而，它们有一共同点，即是酸性物质。据此，人们从中归纳出一个结论：酸性可以使石蕊试纸变红。人们采用这种方法可以很方便地进行物质的酸性检验。

　　１０。３。２ 归纳创造的方法

　　归纳创造的方法主要有求同法、求异法、求同求异共用法、共变法、剩余法。

　　１。求同法

　　求同法是通过分析现象发生的每一个个别场合的情况，利用异中求同和从个别到一般的推理来判断事物因果联系的操作技巧。

　　操作规则：如果在研究对象出现的两个或两个以上的场合中，只有一个情况是共同的，则该情况便是这种现象的原因或结果。

　　例如：

　　有位医生看到儿子睡觉时眼珠有时转动，他感到奇怪，连忙叫醒儿子，儿子说你打断了我的梦。医生想：眼珠转动和做梦有什么联系呢？于是，他又观察了妻子和一些病人做梦时的变化，然后进行了归纳推理并得到结论：

　　有关因素

　　被研究内容

　　儿子、好动、做梦

　　有眼珠转动

　　妻子、好静、做梦

　　有眼珠转动

　　病人、瘫痪、做梦

　　有眼珠转动

　　结论：做梦是睡眠时眼珠转动的原因。

　　求同法常用于科学研究的初级阶段，而且应注意选取有广泛代表性的事例来考察，事例越多，得到的结论越可靠。

　　２。求异法

　　求异法是利用同中求异和从个别到一般的推理来判断事物因果联系的创造技法。

　　操作规则：如果研究对象出现的场合和不出现的场合之间，只有一点不同，则这个情况便是该现象的结果或原因，或原因不可缺少的部分。

　　求异法常用于自然科学实验和社会科学的调查研究之中，对于被研究对象产生的原因只有一个时，推理得到的结论是可靠的，如果涉及多种原因，则结论只能是参考。

　　例如：

　　蚕能吐丝，这引起人们的思考：人类能否制造出蚕丝来呢？这个诱人的希望成为许多科学家和发明家孜孜以求的奋斗目标。

　　化学家们开始研究，经过分析桑叶和蚕丝的成分，发现二者组成中部含有碳、氢、氧３种元素，但蚕丝中还含有氮。科学家们抓住这一发现，通过差异归纳形成了研制人造丝的新思路。其归纳推理过程如下。

　　蚕丝：含有Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ，具有丝的一般特性；

　　桑叶：含有Ｃ、Ｈ、Ｏ，不具有丝的一般特性；

　　结论：Ｎ很可能是形成丝的一个重要原因。

　　据此，１８５５年，瑞士人奥蒂玛斯用含氮的硝酸处理纤维，制成了硝酸纤维，抽出了丝。可惜用这种方法制成的丝并不理想，不具有实用价值。１８８４年，法国的查唐纳托，也根据这个归纳推理的启示，首先制造出硝酸纤维素，再把它溶解在酒精中，通过细孔压出一条条直径１ｍｍ的细流，待溶液中的酒精蒸发后，就变成了一根根细丝。这就是最初发明的人造丝。

　　３。求同求异共用法

　　这是求同法和求异法共同使用的创造技法。

　　操作规则：在研究对象出现的几个场合中，都存在一个共同情况，而在研究对象不出现的几个场合中，又都没有这种情况，则这种情况就是该研究对象的结果或原因，或是原因的重要组成部分。

　　可分以下三步进行。

　　第一步，用求同法确定各正面场合出现的共同情况。

　　第二步，用求同法确定各反面场合不出现的共同情况。

　　第三步，用求异法通过比较确定所研究对象的因果关系。

　　例如：

　　农业种植时，人们早就发现种植豆类植物时，不仅不需要给土壤里施氮肥，而且还可使土壤增氮，如果在种过豆类植物的土地上种植其他农作物，还能提高作物的产量。为什么呢？

　　经过仔细观察、分析、比较，得到：

　　各种豆类植物的根部有根瘤，不需施氮肥；

　　各种非豆类植物都没有根瘤，需要施氮肥。

　　比较上述两步所得的结果：豆类植物不需要施氮肥的原因是有根瘤。

　　求同求异共用法比单独的求同法或求异法应用更广泛，对于自然界和社会生活进行调查研究时常常用到它。但要注意当被研究对象具有多种原因时，所归纳得到的结论可能不是根本的因果关系。例如：

　　有一年，澳大利亚牧场上的羊群得了一种病：不停地叫、跳、打斗，最后衰弱不堪而死亡。澳大利亚科学家贝内茨决定寻找发病的原因。

　　有一天，他突然想到，这种病一定是神经系统的病，而金属铅会引起中枢神经系统的损害，羊是否吃了含铅的牧草才得病的呢？他给两批羊注射了氯化氨后，病羊的症状明显减轻。但给第三批羊注射后，没有任何效果，贝内茨百思不得其解，后来反思自己的判断：羊病是否还有别的什么原因？

　　经过思考，他想到缺乏某种元素也会引起疾病，如缺维生素Ｂ会引起脚气病；缺铁会引起贫血，羊是否是缺某种元素呢？如果是这样，那为什么第一、第二批羊注射氯化氨后，病羊的症状明显减轻，而第三批羊无效呢？他进一步想到，是否三批的针剂有差异，假设第一、第二批注射的氯化氨中，恰好有某种羊所需要的元素，第三批中没有这种元素，治好羊病是无意中的事。关键是要分析三次注射样品的相同和相异点。

　　经过仔细的分析，第一、第二批氯化氨中含有铜元素，而第三批没有铜元素，他初步断定羊病是缺铜造成的，经试验，羊病治愈了。

　　４。共变法

　　如果某种情况发生一定变化时，被研究对象也随着发生相应的变化，则该情况就是被研究对象的结果或原因。

　　共变法广泛应用于科学研究与日常生活实践中，不仅可以确定因果关系，还可以用来否定事物之间存在因果关系，这时，可证明假定的原因及其变化并不引起相应的预期结果的变化，从而可以否定假定的因果关系。

　　如果研究对象的变化是源于多个因素，那么，用共变法所得出的结论未必可靠。

　　例如：

　　国外科学家在研究各种房间颜色对人的心脏的影响时，曾经运用了共变法。首先，他们让受试者走进涂有不同颜色的房间，然后测量脉搏的跳动情况。测量结果发现，在黄色房间里脉搏正常，在浅蓝色房间里脉搏减慢，在红色房间里脉搏加快。据此，研究者用共变法进行归纳。

　　场合

　　有关因素

　　被研究内容

　　１

　　黄色房间

　　脉搏正常

　　２

　　浅蓝色房间

　　脉搏减慢

　　３

　　红色房间

　　脉搏加快

　　结论：房间颜色不同是脉搏快慢变化的原因。

　　５。剩余法

　　被研究的某一复杂现象是另一复杂现象的原因，把其中已判明有因果关系的部分减去，那么，剩余部分一定有因果关系。

　　操作规则为：已知研究对象包含ａ、ｂ、ｃ、ｄ现象，其原因是Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，其中Ａ是ａ的原因、Ｂ是ｂ的原因、Ｃ是ｃ的原因，那么，Ｄ就是ｄ的原因。

　　例如：

　　１７８１年发现天王星后，人们注意到它的位置总和万有引力定律的计算不符。分析原因：已知天王星在轨道运行时有各种偏差ａ、ｂ、ｃ、ｄ，已知行星Ａ、Ｂ、Ｃ的引力是天王星发生ａ、ｂ、ｃ偏斜的原因，只有发生ｄ偏斜的原因不知道。天文学家于是就认为ｄ偏斜的原因是受另外一颗还未发现的新行星Ｄ的引力所影响。果然，柏林天文台于１８４６年９月２３日晚，观测到了那颗新星，并命名为海王星。

　　剩余法比前４种方法更为复杂，它研究复杂对象的复杂原因，而这复杂原因是由多个原因复合起来的。在用剩余法之前，总要先用前面的某种方法确定Ａ是ａ的原因、Ｂ是ｂ的原因、……在此基础上才能顺利地运用剩余法。因此，它是深入而细致地寻找复杂因果关系的方法。

　　剩余法有助于人们创造性地研究自然科学与社会科学的问题，它的结论常常提供有科学价值的新发现。

　　１０。４ 演绎创造法

　　１０。４。１ 演绎创造法的基本原理

　　从现有的一般知识出发，推理出鲜为人知的新知识的技法。它有大前提、小前提、结论三部分组成，大前提是一般性命题，小前提是已知的个别事实与大前提中的全体事实的关系，结论则是有大小前提并通过逻辑推理获得的关于个别结论的认识。

　　从演绎的概念看，演绎的结论没有超出前提的范围，结论中所表述的知识已蕴藏于前提中。它的创造性主要源于演绎过程中形成的科学假说，以及对特殊性的创造性思考。

　　爱因斯坦特别推崇演绎推理的方法，他认为，理论家的第一步工作是建立一些可以用来作为演绎出发点的原理，一旦完成这一步，演绎推理就一个接着一个，它们往往显示出一些预料不到的关系，远远超出这些原理所依据的实在范围。他还认为，人们观察到什么取决于他们运用什么样的理论或思维作指导，新的理论能够使人们发现看不到的东西。演绎推理是科学研究最重要的方法之一。

　　例如，人们知道地球是球形的，但实测之前并不知道地球究竟是什么样的球形？当时科学家牛顿运用了演绎推理。

　　（１）凡自转的球，球上的物质都受离心力的作用而有沿切线方向运动的趋势和表现，离心力的大小与半径成正比。

　　（２）地球是自转的球体，地球赤道附近的离心力最大。

　　（３）所以，地球有形成扁圆体的趋势和表现。

　　实测结果表明牛顿的演绎推理是对的。

　　应用演绎推理的关键，首先要弄清原理的实质精神和条件限制，然后进行各种逻辑推理。原理不清不但很难进行演绎和应用，而且若按对不清原理的认识进行演绎推理，往往很难取得创造性的成果，多以失败而告终。例如，２０世纪７０年代一位英国人曾经申请了一项新型发动机原理装置的专利。他用一个直径为几十毫米的玻璃弯管，管子里注入一部分水，用电热线圈加热某部位，通电后不一会儿，液体便开始在三个管柱中上下移动，不久就达到了稳定状态，机械能可由管柱传出。有人想应用这一原理经过演绎发明一种新型发动机，但是，对其原理进行详细分析后，发现其热效率远比已有的热机低，这个前提决定了它不可能用来代替现有的热机。如果盲目地对其演绎应用，其结果只能是事倍功半。

　　演绎的基本职能在于使一般的原理过渡到特殊的或个别的知识，因此，要进行演绎，必须先由一般原理作为出发点，而这种作为出发点的一般性原理或知识，都是反映许多个别事物的共同属性或本质的判断，它们是人们运用归纳法对此进行认识的结果。这就是说，演绎推理要以归纳为基础；在归纳过程中，以演绎为指导，以利于有目的地进行材料搜集和进行理性思考。例如：

　　如何测量地球的重量呢？英国科学家卡文迪许想到用牛顿提出的万有引力定律，就是两个物体之间引力的大小与两个物体的重量成正比，与它们之间距离的平方成反比。他想，如果有一个已知重量的铅球，它与地球之间的距离是可以测定的，若引力常数是已知的，就能根据万有引力定律公式算出地球的重量。但是，引力常数当时没有人能测出来。１７５０年，１９岁的卡文迪许开始向引力常数和地球重量的难题进军。他先拿两个铅球做引力实验。铅球的重量是已知的，距离也是已知的，他需要先测出它们之间的引力，才能求出引力常数。但是引力是很微小的，要测出引力需要极精确的测量装置。卡文迪许根据细丝转动的原理做了一个引力测量装置，如果它受到引力，就会产生一个力，促使细丝转动，转动得越多，说明受到的力越大。尽管卡文迪许的装置比普通的弹簧秤精确许多倍，但是对于测量微小的引力来说，细丝转动的灵敏度还不够大。一天，他通过观察几个孩子在玩小镜子的游戏而深受启发。孩子们手里的镜子，对着太阳在墙上反射出一个个小光斑，小镜子轻轻转动一个很小的角度，光斑在墙上便会移动一大段距离。卡文迪许跑回家在他的测量装置上也安上了一面小镜子。细丝测力仪受到一点微小的力，它上面的小镜子就会转动一个微小的角度，而小镜子的反射光就会转动一个明显的角度。他利用这种放大的办法，使细丝测量引力装置的灵敏度大大提高。最终，卡文迪许求出了引力常数，测出了地球与铅球之间的引力，再反推出地球的重量，从而使他成为了世界上第一个测出地球重量的人。

　　１０。４。２ 演绎推理的具体形式

　　１。公理演绎法

　　演绎时，大前提是公理和定义，得到的结论往往是重大的科学研究成果。例如，几何学的结论是从５条公理、７条定义和一些公认的假设经过演绎而来的。

　　２。规律演绎法

　　演绎时，以经验规律或普遍定律作为大前提，经过逻辑推理和创造性思考去获得某种新的结论。

　　例如，门捷列夫在从事化学研究中，发现了元素化学性质的变化与原子量的变化之间有函数关系。然而，他开始并没有说明这种关系的内在机理。精通演绎推理的门捷列夫却从发现的化学经验规律出发，推演出一些重要的结论，并预言了一些当时尚未被发现的元素，推断了这些待发现的元素所具有的化学性质。后来，他的预言得到了证实。在门捷列夫研究的基础上，化学家们终于揭示出了化学元素周期律。

　　３。假说演绎法

　　假说演绎是最富有探索性的一种演绎方式。它以假说作为推理的大前提而进行的逻辑推理。一般形式可写为：如果ｐ，则有ｑ。

　　假说演绎对否定一个假说可以是决定性的；而对判断假说为真时则未必成功。假说演绎是以假说为前提推导出可观察结果的过程，它只有和实验结合起来，才能否证或证实假说。

　　例如，光是什么？人们认识光的本性经历了很长的过程。在研究中逐渐形成了两种典型的假说，一种假说认为光是一种微粒流，像一连串高速飞行的小球；另一种假说认为光是一种波，在以太中传播。后来，科学家们运用假说演绎法进行验证，证实了光的波动说。当然，逻辑推理和实践验证也有其相对性和局限性，现代物理学关于光的波粒二象性的认识又比波动说更进了一步。又如，某医学工作者对儿童发育情况进行调查中，偶尔发现一名发育不良的儿童体内严重缺少铜锌微量元素。出于兴趣，他又对若干名儿童进行检查，也发现类似情况。于是，他在掌握大量有关资料的情况下，按照归纳法得出自己的见解：锌、铜微量元素是影响儿童正常发育的重要原因，并据此发现整理成科研论文，在某杂志上发表了。湖南某铜制品厂科技人员从杂志上看到医学工作者的论文，便进行了演绎联想推理，如果开发一种含铜锌微量元素的食品或食具，是否可以帮助儿童发育良好呢？于是，开发出了“铜锌合金炊具”的新产品。