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培养创新能力从原动力开始

时间:2022-03-19 12:10:53 浏览次数:

朱清时,化学家,教授,博士生导师,中国科学院院士、第三世界科学院院士,南方科技大学校长。1998年6月就任中国科学技术大学校长以来,致力于规划和组织学校面向21世纪建设一流大学,卓有成效地推进了学校教学、科研、管理和后勤服务等各项事业的改革与发展。自2009年9月10日起,朱清时院士就任南方科技大学创校校长。2012当选“中国教育年度声音”。

中国现在每年都有成百上千万的大学生毕业,人数比民国时期要多上百倍。国家最高科技奖每年颁奖一次,但是我们看到获奖的人还是那些80、90岁的老一辈学者。这几十年我们的教育搞得轰轰烈烈,但是却很少出现拔尖的创新人才,问题到底出在什么地方?我今天就来着重讲讲教育体制和教育思想本身的问题。

一、什么是创新人才

国际科学界对高度创新人才有一些定义,下面我用故事来描述一下定义,先讲一个近代的故事。这是20世纪50、60年代的事情。物理学界在20世纪50年代面临一个难题,即人类有没有办法直接观测到基本粒子和它的运动。这个问题可以算是那时候最重大的科技问题了,当时物理学界顶尖级科学家们想尽办法还是一筹莫展。

那个时,候美国物理协会每年开一次年会,会议地点一般在纽约。美国物理学会的年会有几千人参加,形式是大家报名参加,被选上的就列入年会目录。会场的节日表有厚厚的一大本。会议主办方是不接待来宾的,吃住行都是自己解决。按照会场的节日表,自己选想听的报告

这个年会是美国科技界的传统,也是世界上科技文化比较发达地区的传统。顶尖的学者都会来,很多研究生也会参加,他们参加是想听到新思想。

在年会最后一天用午餐的时候,当时美国最著名的物理学家阿尔弗雷茨(这个人那时已经有50、60岁了,专门搞实验物理学的,如何观测基本粒子就是他力求解决的问题)在吃饭的时候遇到了一个芝加哥大学年轻的博士后叫格拉塞,才27岁。两个人身份、地位非常悬殊。格拉塞向阿尔弗雷茨抱怨说:“进入最后一天会议了,我很担心我的报告没有人听,因为我的报告是排在今天下午的最后一个。”

阿尔弗雷茨问他打算讲些什么,格拉塞说:“我想到一个办法,可以探测基本粒子。”阿尔弗雷茨很感兴趣。格拉塞就把“看到啤酒瓶子一摇就会有气泡产生”的相关联想讲给他听。阿尔弗雷茨回去之后马上把他的实验室几十个人召集起来讨论,他们花了整整三年的时间把格拉塞的讲述变为现实。

终于在1967年底实验成功了,而且观测到了基本粒子。这项实验轰动了当时的物理学界。但出乎大家的意料,1968年的诺贝尔物理学奖颁给了格拉塞。

阿尔弗雷茨后来在自传中写道,这是他一生中最纠结的一段日子。阿尔弗雷茨承认了这个想法是格拉塞告诉他的。这见证了阿尔弗雷茨的人品与学术道德的高尚。

这个故事对我们这一代科学工作者影响很深。这种价值观的背后是什么呢?国际科学界普遍认为创新能力的重要因素不是知识的多少,不是经验的多少。当然知识多、经验多是好的,是有助于创新的,创新的核心最重要的是新思想,是一个人善不善于产生新思想。

二、创新人才要具备的几种素质

产生新思想的人的素质,和知识多的人的素质并不完全一样,容易产生新思想的人,像格拉塞这样的年轻人,他具备什么素质呢?

第一,有浓厚的好奇心。好奇心使他对科学问题充满兴趣,他就可以超负荷地投入而不埋怨。

第二,想象力。全世界成千上万喝啤酒的人,都会看到啤酒瓶子一摇就有气泡产生的现象,但有几个人像格拉塞一样去动脑筋想象?格拉塞不仅想知道气泡是怎么产生的,而且想象把气泡怎样能变成基本粒子的一种工具。

第三,洞察力。就是一件复杂的事情,像格拉塞这样的年轻人居然异想天开,想出简单的办法解决。

第四,注意力。当然一个人要成功的话,做出创新的事情,还要长时间地集中注意力。

以上这些素质是构建一个人创新能力最重要的因素,而恰巧我们国家的教育体系,从小学开始就只强调学生的注意力,其他方面却被忽视了。其实想象力、创新力这些要素比知识更宝贵。

在科学史上做出最大的原创成果的人都是在20、30岁的时候就成功的。首先是牛顿,年轻时的牛顿知识并不多,经验也不丰富,但是他的新思想层出不穷。以至于见到苹果落地就想到了地球有一种力量在吸引着万物,因此他发现了万有引力定律。

另一个最有原始力的人是爱因斯坦。他最重要的成果也是在20、30岁时做出来的。他大学毕业找不到工作,一个朋友介绍他到专利局。那个时候他很穷,经验、知识都不丰富,很多人看不起他,但是他做出了人类科学史上最重要的发明。

通过这些例子,我们可以理解创新能力的本质,最重要的要素就是打破常规的能力或者说避免任何前人的思维定式的思维方式。

这是创新能力中最重要的一个要素,即有质疑的精神,或者说有批判的精神,这是所有有创新能力的人都必须要重视的精神。

回过头来看,我们国家教育出的问题在什么地方?就是从20世纪50年代以后,大学开始制度化,大家都走一种模式,这种模式就是知识传授型,过多强调学生学到多少知识,掌握多少知识,运用知识解题的能力,而忽视了想象力、创造力和批判力。

我刚才说创新人才的第一个素质是批判的素质。这一点我不展开讲,这点大家都能理解。我引用一句话——如果你在某个领域的时间太长,你就会像其他人一样思考;如果你是一个新人,你就不会受到周围人的局限。越年轻你越有可能做出真正原创的东西。

三、创新能力的重要性

接下来我想讲讲违四种素质——想象力、注意力、洞察力和好奇心的重要性。

先讲想象力,大家都知道想象力很重要,但是很多人对想象力的重要性的理解不到位,想象力是人类区别于动物的最根本的能力。我们可以感知各种动物的特征,然后在这个基础上,经过我们大脑的加工,构造出各种各样的兽头人身的人,这就是想象力。想象力严格说就是人的大脑在过去感知的基础上对所感知的形象进行加工改造,创造出新形象的特征。

我们曾经把一句话奉为经典,叫作知识就是力量。但爱因斯坦认为想象力比知识更重要。哲学家康德说,想象力作为一种创造性的认识能力,是一种强大的认识力量,它从实际自然所提供的条件中创造出第二个自然。

好奇心是科学发展的原始动力。大家都知道居里夫人,有一次,居里夫人做实验时发现,拿出来的矿石竟然把感光纸全弄黑了。这个矿石是什么呢?是南非的沥青油矿。她决心要把这件事搞明白。于是,她就像修马路的工人一样,整天熬沥青油矿。花了整整4年的时间,她提炼出了零点几克的放射性物质。这是科学史上最著名的好奇心推动科学发展的事例。

第三个创新能力的要素,就是洞察力。洞察力一般人觉得这个词很生疏,实际上指的是一个人面对十分复杂的情况的时候,迅速地抓住问题的关键,并且找出出路的能力。我说一下爱因斯坦的例子。爱因斯坦所就读的大学,出了好几个世界级的数学大师,但爱因斯坦却选择读物理系。爱因斯坦说,他到教学系之后不能决定哪件事是最重要的,他应该从哪里着手,物理系虽然没有名牌教授,但是爱因斯坦发现物理的各个领域不一样,他一下子就区分出哪些知识是重要的。

最后来说注意力。一个人能做一个原创成果的高度取决于他思维的深度。思维越深他做出的高度越高,思维的深度取决于他的注意力集中的程度。爱因斯坦的同事回忆说,爱因斯坦是他见过的最能集中注意力的人,这是他成功的真正秘诀。他讲了一个故事,他和爱因斯坦约好了在公共汽车站会面,他临去之前需要处理一件急事,但那时没有手机,不能通知爱因斯坦。

过了两三个钟头,他去了车站,发现爱因斯坦还坐在那等他。他向爱因斯坦道歉,爱因斯坦说不要紧、不要紧,只是刚过了一会儿。原来他的注意力一直集中在他想的问题上,一下子几个小时过去了他都没有感觉到。

集中注意力需要有很多因素,比如人的修养和思想上的因素。如果一个人什么事情都放不下,杂念太多,就不可能集中注意力。

四、群论发明者的故事

在这里我还想说一位我中学时代的偶像,大家不一定知道他的名字。

记得1962年我读《数学通报》,看到介绍这个数学家的文章的时候,我感动得花了几天时间把文章仔仔细细抄了一遍,因为那个时候没有复印机。我把他的照片也仔仔细细描下来,一直保留到现在。这个科学家是我一生的偶像,他叫伽罗华,是一个法国科学家,21岁就去世了,他发明的东西就是群论。现在已经是物理、数学的最基础的东西,包括现代物理学的群论都是以它为基础的。

那么他怎么会发明群论的呢?因为在他之前几百年的时间,高次方程一直是全世界数学界最难的问题。一元一次方程大家都会解,一元二次方程中学生会解;一元三次方程中学生学过,但不一定每个人都会解;一元四次方程也有公式解。那一元五次以上的高次方程很多科学家都把它作为考验自己的能力,从而研究它。几百年来很多人都在研究如何求解五次以上的高次方程的解析解,但是都失败了。

在伽罗华出现之前的几十年,数学家们开始怀疑,高次方程没有解析解,但是都没办法证明。伽罗华就是最有数学天赋的一个年轻人。中学时代他开始研究高次方程的解。因为他是年轻人,没有任何思维定式,于是他想出了一种别人都没有想到的新方法,即讨论这个方程的对称性。他在这条路上走成了。他把研究成果寄给法国巴黎科学院,先寄给了柯西。柯西是伟大的数学家,但是柯西收到伽罗华的论文后不屑一顾,因为伽罗华的思想跟传统的思想方法完全不一样,他觉得就是异想天开,甚至把他的论文丢了。伽罗华很失望,后来他又寄给大数学家傅立叶,他也认为伽罗华的论文属于胡思乱想。

科学院每年设立一个数学大奖,伽罗华把他的论文寄去了,现在看来他的论文是那个时代最了不起的数学成果。但是当时大选的评委会主席,数学界泰斗普阿松,给伽罗华的评语就是完全不理解。这对伽罗华的打击很大。后来伽罗华参与了当时法国革命的一些政治活动,2l岁的时候在一次决斗中被打死了。

伽罗华是最典型的例子,他知识不多,经验不多,但是他的那种思想很容易跳出传统的数学界的框框,就是不走定势的老路,而且他有很强的洞察力,他发明了群这个理论,把问题解决了。

五、培养创新人才需要打破常规

我以前在报纸上看到过一篇文章:一对年轻夫妇,他们的小孩在上小学之前,天真活泼,想象力很丰富。上了小学就发生矛盾了,老师让学生背课文,有的学生改了原话把意思复述出来,结果被老师打不及格。这样一来家长就着急了,赶快给小孩说,课文上怎么说的,你怎么写。就这样,老师和家长一起把学生的想象力、好奇心抹杀了。

回顾一下当时在学校里成绩最好、老师最喜欢的这些学生,往往在今后的工作中没有大的作为。有大作为的同学,在学校的时候大多成绩不太好,不喜欢循规蹈矩,老师不太喜欢,这是我的体会。

所以,我们的学校从教学、招生开始,就要重视学生们的这种创新素质的能力。希望更多的教育界的人士能够理解这个道理,大家齐心协力,都开始走这条路。这样的话我们的教育才可能有希望。

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