观察发明“三部曲”

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  观察发明法是指发明人主要利用“观察”这一手段,获得新的发明课题或突破某一发明过程中的难点,从而取得发明成果的创新技法。在创造发明的实践中,我们怎样才能充分运用好这一技法呢?笔者认为,可从以下三个方面考虑。
  
  一、目标转移
  观察,作为获取经验事实的一种重要方法,必然是一种有目的有意识的感知活动。这种感知不同于日常生活中的简单反射式印象,它具有主动性。换而言之,观察是根据需要,有目的、有意识的一种感知过程。
  但是,如果在观察过程中发现了意外的与计划目标不一致的异常现象,则应主动地产生疑问,并考虑是否“见异思迁”。如果能改变预定目标而有所发现,有所创造,便运用了目标转移法。
  英国化学家柏琴,青年时就读于英国皇家理工学院,曾与老师一道从事科学研究。他们从市场上治疗疟疾特效药奎宁奇缺的现象出发,决定另辟蹊径,思考从煤焦油中提取奎宁。确定课题后他们进行了大量的调查研究、观察和实验,但一直没有进展。有一次,柏琴按老师的要求再做有关煤焦油的实验,实验中他意外地观察到出现一种粘着力很强的粘液,老师说这与提取奎宁的目的无关,但柏琴却“见异思迁”,决定不再沿着提取奎宁的目的“一条路走到黑”,改为对新发现的粘液进行深入地观察研究。他试探性地加入苯胺和重铬酸钾,结果化合成一种黑色粘液。后来又加入少量酒精,倾刻紫光闪闪,柏琴顿生灵感,能否用这种东西来制成染料呢?这时,柏琴早把“奎宁”的事抛到脑外,全神贯注地对“染料”进行实验研究,终于,他发明出“苯胺紫”这种人工合成染料,对纺织印染业的发展产生了巨大影响。
  日本在材料工业方面的重大发明,首推东京大学名誉教授三岛德七博士发明的阿尔尼科MK永磁合金。
  当年,三岛教授手下有个叫藤岛的助手,在对铁和镍的合金加热和冷却时,发现了异常现象,为了研究在添加其他元素后对此异常现象有何影响,他开始拼命地做起实验。
  在三岛教授的指导下,藤岛把铁、镍、铝做成各种各样的三元素合金。当时,他们的研究目标根本没有考虑其是否具有磁性。但在研磨各种样品时观察到一种不可思议的现象:飞散的研磨粉末都粘到放在附近的铁片上。
  三岛见此情景,一个新念头在脑海浮现:能否开发一种永磁合金?于是,他们重新调整实验计划与目标,改研制三元合金为开发铁、镍、铝系永磁合金。经过努力,阿尔尼科永磁合金问世了,它的诞生在磁性材料方面为世界工业的发展做出了巨大贡献。
  上世纪60年代,美国一个农业科学研究小组,立题研究促进植物生长的细菌群。在观察与实验中,他们意外地发现某种物质会阻碍杂草的生长。于是,他们“见异思迁”地另立课题,开始了除草方法的研究。经过努力,他们找到了一种高效除草的方法,并开发出具有实用价值的高效农用除草剂。这项科研成果产生,对现代农业化学除草技术的发展起了重要的先导作用。
  世界上的事物是十分复杂的,既定的观察目标能够达到固然可喜,但能针对意外的现象做出有价值的侧面转移并获得新的创造,也是难能可贵的。发现观察中与习惯理解差别较大的异常现象,是一种提出问题的机会,也是有可能产生创造的一种机遇。因此,目标转移法又是一种机遇捕捉法,“观察—异常—抓住机遇—创造”,便是这种技法实现创造的基本原理。
  
  二、变换视角
  观察,总要选择一个观察基点,即确定一个观察视角。在不同的视角下,我们看到的可能是不同的事物形象。比如,正视一个圆锥体时,看到的是一个三角形投影,俯视时则看到的是一个圆形投影。再如,站在地面上观察飞驶的列车与坐在另一辆飞驶的列车去观察时,显然会得到不同的印象。在创造活动中,如果有意识突破传统观察习惯,改用过去不曾用过的角度去观察与思考,或许能发现“新大陆”,做出新的创造。这种通过变换视角去获取创造的技法,就叫做变换视角法。
  提起小苏打,熟悉它的人们都知道这是烘烤制作饼干、糕点、面包卷和曲奇等食品中的发酵剂。市场对小苏打这种功能的需求,是从社会上对碳水化合物的消费需求中衍生出来的。但是,随着社会向工业化方向的发展,美国市场对以蛋白质为基础的热量消耗食品越来越多,而对碳水化合物的消费则越来越少。因而,市场对小苏打发酵功能的需求也就不断萎缩。
  生产小苏打的阿尔姆—哈默公司为摆脱困境,不得不变换视角,对小苏打另眼相看。他们站在食品发酵的观察基点上,发现了小苏打的新性能,如可以除臭、去污、药用等,并由此顺理成章地开发出电冰箱除臭盒、毛毯去臭灵、下水道清洗剂、皮肤镇痛片等新产品,结果反而使小苏打销量增加,公司盈利。
  变换视角的目的是要发现某种新现象,但这种新现象只有了解传统印象后才能发现。因此,在变换视角前,应当了解人们传统观察习惯所采取的视角。
  有意识地变换视角,可以采用以下方式进行:
  1.改变观察位置。改变观察位置是变换视角最直接的方式,它常常通过改变观察者的立足点来实现。比如站在地球上和坐在飞机上观察同一地面物,会得到不同印象。站在大圆桶里看和站在圆桶外部看,会分别得出内凹和外凸的印象。在理论力学中,人们也运用变换坐标系的方法来观察与思考物体的运动规律。
  2.改变逻辑视角。这是一种综合“观”和“察”的变换视角方式。它的特点是跳出人们头脑中的传统观察习惯,观其表象,察其内涵,通过改变对事物特性的认识去达到视角的变换。如人们对小苏打另眼相看,就是运用了这种方式。
  3.寻求新观感。改变视角进行观察并不难,难的是从新的观察中悟出新感受,并将这种感受转化为某种创造概念。要想达到这种要求,关键在于变换视角的同时,还要变换思维方式,即将创造性观察与创造性思考紧密地相结合。
  
  三、迂回发现
  创造活动往往带有模糊的性质,一眼望穿或睁眼即明的情况是不多的。事实上,许多创造发明,都是采用迂回曲折、从两翼或外围入手进行观察才有所发现。有准备地采用这种非直接观察去进行创造性发现的方法,就是迂回发现法。
  在观察活动中,常常发生正面观察受阻,或直接观察有障碍的情况,这时不妨采用迂回包抄的观察方式。
  有一个故事可以说明这种观察方式的运用。古代有一位王子想娶一名勤快的美女为妻。当他面对着几个都很美丽的姑娘时,却一时判断不出哪个勤劳。于是,他乔装打扮成仆人,分别到姑娘们居住地去取垃圾。王子发现许多姑娘把一堆又一堆的垃圾让他这位“仆人”清除,只有一位姑娘房门外有少量的垃圾,经过几天观察,情况都是如此。王子便认定了那个门前垃圾不多的姑娘就是他所希望的人选。王子就运用间接迂回的方式观察到了别人的心灵。
  关于埃及金字塔巨石的成因问题,曾引起许多科学家的推测,但各持己见,众说纷纭。这些巨石到底是天然石块加工制作而成还是别的方法造就的呢?人们长期观察仍无定论。
  后来,科学家们避直就曲,改从古代埃及文化、法老陵墓中的随葬品等方面去观察分析,最后得出建造金字塔的巨石是人工浇注而成的结论。后来的采样化验证明,情况也确实如此。
  在运用这一技法时,首先应尝试从正面观察去发现问题。接受观察任务后,可先尝试从正面去直接观察研究对象,这是因为直接观察的视线最短。只有当正面直接观察受阻时,才开始考虑采用迂回的方式进行间接观察,这时也要以正面观察作为参考。
  另外,还须掌握好迂回观察的几种基本方式:
  1.避直就曲。这是最基本的迂回方式,即不直接观察研究对象,而是通过先观察研究与研究对象相关的事物,再来了解观察对象的情况。观察思路走了三角形的两条边,因此具有避直就曲的特点。
  2.避实求虚。这种迂回方式的特点是从事物的功能、性能、效果等出发,去认识事物的实际形态。比如在研究一台机器的结构形态时,我们不用将机器拆开,而是先观察它在功能运动形式方面的表现,再推测出内部结构。
  3.综合迂回。将以上两种方式结合,将直接观察与借助仪器观察结合,就是综合迂回观察方式。
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