从诺贝尔奖看联想思维引导创新

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  【摘 要】联想思维体现了客观世界差异性与关联性的辨证统一。本文从唯物辨证观和诺贝尔奖的实证事例,说明联想思维可以对创新起到引领作用。
  【关键词】联想思维 创新
  【中图分类号】G42【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2010)11-0089-01
  【Abstract】Associative thinking embodies the dialectical unity of the otherness and the relativity in the objective world. From a dialectical materialist point of view and the Nobel prizes, guiding role played by associative thinking in innovations is demonstrated in this paper.
  【Key words】Associative thinking Innovations
  
  从哲学范畴讲,唯物辨证观认为:世界上的事物,一方面彼此千差万别,另一方面又存在千丝万缕的相互关联。[1]因此,联想思维可以把已知的、有差别的知识联系起来,通过类比和推演,起到曲径通幽、触类旁通的效果,有所新发现,起到引导创新的作用。
  实践中不乏其例。我们不妨以诺贝尔物理学奖获得者恩里科•费米(Enrico Fermi)发明慢中子诱导人工放射性来佐证,费米夫人所著《原子在我家中》[2]一书中有极为可靠的记载。
  1903年诺贝尔物理学奖授予了亨利•贝克勒尔、皮埃尔•居里夫妇三位科学家,以奖励他们对天然放射性和天然镭放射现象的发现和研究。天然放射性的发现,开创了人类认识原子世界和核放射的一个崭新领域。三十一年后,1934年,居里夫妇的女儿依林娜•居里、女婿弗雷德里克•约里奥发现人工放射现象。由于可资利用的具有天然放射性的物质少之又少,所以,发现人工放射现象的意义重大,次年(1935年)的诺贝尔化学奖授予了弗雷德里克•约里奥、依林娜•居里夫妇。
  约里奥•居里夫妇发现人工放射性的方法,是用一种携带正电荷的粒子(称为α粒子)作为“炮弹”,击破轻物质元素的原子,与其原子中的原子核碰撞产生放射性。但是,用这种方法获得人工放射性的效率很低,达不到实用的要求。原因是:电荷具有异性相互吸引、同性相互排斥的性质,由于原子核外层的电子携带负电荷,原子核携带正电荷,所以,带正电荷的“炮弹”(即α粒子)会受到前者的吸引作用和后者的排斥作用,被减速甚至停下来,这样碰撞效率自然很低。
  意大利罗马大学的科学家恩里科•费米想到了一个新方法:他改用被称为“中子”的粒子作为“炮弹”轰击原子,因为中子是电中性的,既不携带负电荷,也不携带正电荷,就不存在上述麻烦了。他和他的助手们做了好多实验,发现好多元素经过中子轰击后,都具有了放射性。他们的实验是把待研究的样品做成筒状,用中子源放在筒中,来测试样品的人工放射性的强度。实验要经常进行,为避免放射性对实验人员身体损害,做实验时把整个样品筒放在铅盒子中进行,因为铅能对放射线起到屏蔽作用。费米想出的用中子当“炮弹”的新方法当然很妙,但是,实验结果却大出意料:实际产生放射性的效率仍然很低,达不到实用要求,原因也一直找不出来,研究一直没有实质性进展。
  1934年的一天,助手向费米报告:用银筒做实验时,偶然发现银筒放在铅盒中的位置对银产生放射性的效果有影响。包括费米在内,大家都感到不可思议,抱着试一试的兴趣,费米建议把银筒移出铅盒,发现银筒周围的东西似乎会影响放射性,例如放在木桌上就比放在金属上更强。这使得大家兴趣陡增,又试着干脆把中子源从银筒中拿出来,在中子源和银筒之间插放一些物质将两者隔开,结果发现插入铅板可以使放射性有所增加。费米想:铅是重物质,那就再换轻物质试试吧。10月22日上午,他建议用石蜡放在中子源和银筒之间。于是,动手在一块石蜡的中间挖了一个孔,把中子源放在石蜡孔中,然后再把石蜡放入银筒中。奇迹发生了:银的人工放射性被放大了一百倍!惊喜之余,大家都陷入疑惑:原因何在?这到底只是偶然的个别现象呢,还是其中隐含着规律性?当时的所有理论都无法给出答案。
  当天,费米无法像往常那样进行午休,心情难以平静,思绪万千,不停琢磨上午进行的那个实验。费米想:中子在达到银筒之前,先要穿过石蜡;石蜡的特点是含有大量的氢元素,中子肯定会同石蜡中的氢核发生碰撞;氢核是具有与中子同样质量的粒子——于是,费米联想到台球:玩家打出的台球撞上另一个质量相同的台球时,其速度就会慢下来,而且再次或者多次撞上其它台球的机会也多,因而其速度会变得更慢。费米由此推测:从中子源发射出来的中子,在通过石蜡过程中变成了“慢中子”。接着,费米又联想到打高尔夫球:飞快行进的球是极难进入球洞的,而慢慢滚动的球进入球洞的机会非常大。因此,费米推测:从石蜡出来的“慢中子”更容易被银筒中的银原子核“俘获”而发生碰撞。费米进而推断:如果这种理由成立的话,那么就得到一种规律:任何含氢成份大的其它物质,都该像石蜡具有使中子慢化的效果,从而使银筒的人工放射性变强。费米想到水是氢和氧的化合物,氢含量很大,何不用水代替石蜡试一试,来验证自己联想思维推演出的规律性?
  午休时间后,当天下午费米就提议把中子源和银筒放入水中做实验,以检验他的想法。他和助手们把中子源和银筒一起放进实验室附近一个养金鱼的喷水池里,测试数据显示银的人工放射性果然增加了许多倍,证实了他的“慢中子”联想和推论。
  这是一个重大发现!就在当天晚上,由费米口述,他们写出第一篇报导文章投寄《科学研究》杂志发表。接下来,他们试着用不同的物质、不同的厚度包裹中子源来产生慢化中子,测试了大量元素的人工放射性,建立了一套完善的慢中子诱发人工放射性理论,得到举世公认。费米因发现中子辐射产生新的放射性元素和慢中子产生人工放射性,荣获1938年度诺贝尔物理学奖。
  费米利用领奖机会,于1938年12月逃离墨索里尼法西斯统治的意大利,投奔到美国。后来,费米参加了研制原子弹的“曼哈顿工程”,利用慢中子产生人工放射性原理,制成世界第一台原子核反应堆,生产出原子弹材料,使盟国抢先在德国希特勒核武器计划之前造出原子弹,为世界反法西斯战争做出重大贡献。费米发明慢中子产生人工放射性和原子反应堆的意义远不止于此,其更大的意义在于:使人类利用原子能成为现实,从此进入到原子能时代。
  费米发明慢中子产生人工放射性的过程,印证了一个哲学道理,即:联想思维确实能够起到引领创新的作用。因此,重视和培养联想思维,必对创新大有裨益。
  参考文献
  1 恩格斯.自然辩证法(中共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局译)[M].北京:人民出版社,1971
  2 [美]劳拉•费米.原子在我家中(何芬奇译)[M].北京:科学出版社,1979
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