文档介绍：形象思维与科技创新探究
1形象思维如何成为理性的思维
有人说,形象思维是“低级的、初等的思维形式”,或者说“它还停留在感性认识阶段”。但钱学森说:“培养创新能力的人才,没有文化艺术修养是不行的。”爱因斯坦说:“想象力比知识更重要,并且是知识进化的源泉。”他们都是以这样方式来肯定形象思维在科学研究中的作用。本文的第一作者不仅完全同意这个意见,而且在实践中证实了有时它具有非常重要的作用。若科学研究中采用与艺术思维一样跳跃着的形象思维,这种思维它是不能为科学研究中的演绎、推导和论证所用。要使形象思维能用于科学研究的推理,需要对形象思维加以约束。本文的第一作者采用过以下两种有效的用于演绎推理的约束方案。

为使形象思维具有科学研究的严谨性,使其变成理性的思维,第一种办法就是让形象思维的整个过程严格地按照逻辑思维的抽象推理过程进行。前面提到过的中学里的“平面几何”的思维模式就是一种严谨的抽象思维。它是借助概念、判断、推理以进行诸多定理的论证。若换个角度再来看“平面几何”的这种思维模式,当仅仅将上述平面几何的思维过程中的三角形、圆等“抽象概念”,再转换回来,还原为形象思维中的三角形、圆等“表象”,并进行相同的严格的逻辑思维。由于这种思维是基于“表象”,基于图像、图形,这种思维模式也就可以认为是一种形象思维,或称“几何思维”。上述两种看法虽然不同,却是同一回事,因此后者也必然是科学的逻辑思维。可是这样的形象思维是不具跳跃性的,它严格地按逻辑思维运行,是受严格约束的形象思维,它前后具有同一性,是科学的思维模式。应用此种思维模式常常会获得想象不到的奇效。所以这第一种科学的形象思维可以称为是
“融合于严谨的抽象思维的形象思维”,它是一种综合性的思维方式。

这是第二种能用于科学推理的形象思维,这种思维过程的特点是它仍具有形象思维的跳跃性,但这种思维的跳跃需要受到一定的条件和思维逻辑的双重约束和限制,发生具有合乎逻辑的思维跳跃,跳跃前后的形象虽然不具同一性,却因受到约束而具有“相关性”。这种具有“条件限制和逻辑相关性约束的形象思维”也就可以为科学研究中的推理所用。实践中,这种形象思维方法甚至也能够超越了代数逻辑中的难点,而快速地获得理想的结果,在科学研究中也常有着举重若轻的独特意义。所以,这第二种能为科学研究中的推理所用的形象思维就是“具有跳跃性并受条件和逻辑性约束的形象思维”。

灵感思维以表象为载体,是形象思维的一种特殊形式。虽然这种形象思维不能为逻辑推理所用,但这种形象思维直接应用于科学研究能发生创新意念。这第三种形象思维就是“具有跳跃性的灵感思维”。在科学研究中,为了克服所遇到的困难,思维应该是开放性、发散性的,以获得灵感,这正好利用形象思维的跳跃性以达此目的。但这种思维模式只是为了获得创新的灵感,并不能用来作为理性的演绎和推导。当然,获得解决问题的灵感,其重要性也是显而易见的,这个问题在最后一节还要专门提到。

这是一种可以直接应用于科学研究中的不加约束的形象思维,它常常用于对方案的“评估”。如对于新设计、新方案的评价可以由形象思维出发做出预估。所以这种用于科学研究的第四种形象思维就是“直接应用于科学研究中评估的形象思维”。如我国第二款隐形战机图像一出来,网友称之为“粽子机”(歼-31),并依其形象网友马上就对它的性能做出了预估分析。当科研中的新方案提出后,就可以在分析之前,依据已有的理论,对新方案以形象思维做出合理的预估,为正确开展后续研究给出一些依据。其实,这种形象思维方法在科技界和人类认识事物时早已是广泛应用。应该学会把抽象思维与形象思维结合起来。现代科学表明:人的左脑主管抽象思维,而右脑则主管形象思维。有人画了一幅画,很有意思,见图1。画的是一个人头,他的左半张脸是大师爱因斯坦,而右半张脸却是蒙娜丽莎。这真是奇妙地表示了抽象思维与形象思维的相结合。
2形象思维在科技创新中的应用事例
下面介绍在作者的研究中如何应用形象思维于科学研究的逻辑推理过程,看看形象思维如何能发挥出巨大的作用。

在机械工程领域,机构的创新有重要的地位,对任何新机构最基本的认识就是首先要知道它的自由度。传统的自由度公式就是使用了100多年的Grübler-Kutzbach公式。然而人们不断地发现这个公式对许多新机构不适合。特别是到20世纪末当有重要应用的空间并联机构出现后,问题就变得更加严重突出。它成为机械工程基础理论里在国际上持续了150年的难题[2]。如同一个硬币的两面,机构自由度问题的另一面是按给定自由度数目和性质综合机构。不能正确分析自由度,