科研需要哪些思维方式?

最近关于创新体制，诺贝尔奖的讨论比较多，到底是什么让我们那么急功近利，那么追逐热门？我想并不是我们的知识欠缺，因为我们可以消化所有的资料并且能够运用到产品上。但是我们却提不出好的理论、方法和系统方案。其本质的原因到底是什么呢？我想可能更深层次来自于我们没有培养起有利于创新的思维方式，没有掌握更加科学的思维方法。尽管查了一些资料，但是都觉得没有全面的分析这个问题。当然也有一些书系统的讨论，比如怀特海的《思维方式》，以及关于各种思维方式的总结。个人以为针对中国人的思维方式，我还没有见到非常深入系统的讨论。

正如百度百科中写道：“思维方式是人们大脑活动的内在程式，它对人们的言行起决定性作用。”正是我们的思维方式导致了我们的行为结果不那么理想，未来如果我们要有所突破，也一定是在思维方式上有所提高而得到更好地结果。人并不是生来就具有思维能力，思维能力是后天的学习结果，是人和外界活动以及知识互动的结果。这样一来，人的思维方式就离不开具体环境、特定的历史时期、一定的社会教育模式以及人类的总体知识水平。这是个迄今还不能完全明确的一个课题，涉及到诸多学科，包括生理学、心理学等，现在各国关于脑计划的研究风起云涌，但是这个课题在可预期的20年内恐怕不能得到充分的解决。个人以为，创新的过程是各种思维方式的综合运用，在特定的时间空间和知识体系内发挥了综合作用，从而得到了最好的效果。

我们虽然无时无刻都在利用思维模式或者思维方法，但是我们每一个人很少在自觉地训练或者调整自己的思维方法，大多数还是属于朴素的本能的利用自己的思维能力，这就限制了我们每个人去充分的挖掘自己的潜力。下面几点关于科学研究的思维模式也许能够有所启发。

模式一、直线思维

直线思维是人们最常使用的思维方式，也是最简单和最本能的方式。这种思维的方式就是用直线去理解当前的状态。从当前点出发，用刚发生过的事情建立方向，用直线去预测结果。这种思维的好处是，人比较省力，用起来很简单，从人类节约自身体力角度看，这是最佳选择。但是这种直线思维有好处，也有很大的坏处。当未来趋向于变化尤其是剧烈变化的时候，直线思维的结果就产生很大的偏差。比如，农民种菜养猪种庄稼，一窝蜂，都是因为去年或者在过于的某个时期，某种产品的价格提高了，产生了很大的利润，因此，预测未来会继续高价格。从表面看，这显然是不对的命题，尤其是当大家都用类似的思维的时候，就产生了撞车现象。这种对于有众多思维集成得到的结果不适合直线思维。对于科研也是如此，热门的科研让人看到了效益，于是所有人都趋利性的追逐热门，自然也会产生撞车现象。但是直线思维也有其好处，就是不会产生对现实的过度解读。中国人很奇怪，很多很简单的事情反而想的复杂了，比如，关于人际关系构成的社会问题，中国人很少采用直线思维，而是充分挖掘历史，过度解读当前，形成了集体焦虑。对于社会关系来说，直线思维形成简单的契约社会，人和人之间没有复杂的心理暗示。因此，正确的使用直线思维就很重要。

模式二、逆向思维

逆向思维是讨论比较多的一种思维方式，顾名思义，就是按照当前的反方向思考。其目的是否定当前的状态，向相反的方向寻找目标。这种思维在年轻人成长的过程中都会遇到，就是我们常说的叛逆期。也许当前遇到的问题或者路线是正确的，在刻意的逆向思维上也要假设为不正确。但是，一旦人过了叛逆期，逆向思维并不能持久的保留。大多数人会发现，逆向思维的结果充满了风险，从规避风险的角度看，人的所谓成熟之后，消除了逆向思维能力，就是为了降低风险。但是对于科学研究来说，逆向思维是必不可少的。当所有人肯定或者否定一个命题的时候，就形成了一种集体意识，这种集体意识的能力可以压倒绝大多数人的判断力，从而不敢用逆向思维，生怕由此产生严重不良后果。对于科学研究来说，采用逆向思维的同时，需要提前预估好风险，在可接受的情况下，采用逆向思维的结果。这就能够解释为什么早期那些大科学家都要有一个宽裕的条件，不光是为了做实验，更多的在于能够抵抗风险。穷人经不起折腾，一点点风险都可能导致生命的结束，因此在苦难中长大的人，往往逆向思维能力较弱，就是因为对于风险带来的后果更加敏感。

模式三、差异思维

差异思维类似于逆向思维，但是有所差别。差异思维强调的是，即便当前的状态或者命题是正确的，也可以另辟蹊径，寻找不同的路线。这种思维方法对于科研是非常有意义的。我们常说条条道路通罗马，就是这个意思，通往问题最终解决的技术路线肯定不止一条。就好比，通往山顶的道路很少只有一条，而不同的道路的代价是不同的。中国的学生在差异性思维方面得到的训练是很弱的，甚至是刻意规避差异思维。因为我们的考试制度规定只能有一个标准答案，其他逻辑等价的答案可能都不给分，这就导致我们的思维故意给每一个问题都只保留一个选择。我想，这是阻碍我们进行创新的致命弱点。差异性思维对于科研方向和技术路线的选择是至关重要的。

模式四、跳跃思维

跳跃性思维顾名思义，并不是按部就班的思考，而是间断性的向某个方向跳起并落下。这在科研难题的突破上是非常重要的。在很多情况下，一个难题往往不能直接看到解决方案，其原因在于解决方案离当下有一个小小的鸿沟不容易跨越，如果按部就班可能就掉入了鸿沟。但是跳跃思维可以跨过小小的鸿沟，达到新的道路。但是跳跃性思维要求人具有很强的活力，也就是大脑的活动能力较高，思维过程可以跳起来，并不是每一个人都能做到的，必须保持旺盛的精力和脑力。这种能力的外在表现就是异想天开，有时候灵，有时候不灵，但是对于科研来说，没有跳跃性思维，就只能解决一些逻辑上复杂，而思路上平凡的课题。很多中国学者都属于缺少跳跃性思维，而只能帮别人解复杂问题的科学工匠。

模式五、归纳思维

归纳思维是一种人对外界信息处理的手段。我们经常看到很多学习很刻苦的同学，学习成绩和效果并不理想，其原因就在于不善于归纳总结。同样的错误需要犯3次以上，甚至无数次（这种学生按照孔子的说法，就是不能教，需要用棒喝手段才行）。这样的同学就是缺少归纳思维。事实上，归纳思维的恰当利用，能够在短时间内对复杂的信息建立各种模式，只要熟记几个简单的模式，就达到了对无穷多个可能的事实的掌握。这种思维也并不是每一个人都具备的。很多人能够很快的学习，就是因为归纳思维运用得当。当然归纳思维也存在误区，就是过度归纳。人的经验总是有限的，未知的总是无限的，有限的思维导致有限的模式，生搬硬套式的归纳并直接应用可能导致教条主义或者经验主义。

模式六、跨跃思维

跨跃思维类似于跳跃思维，但是跳跃思维具有随机性，而跨跃思维则是能够直接看到正确的方向。在王元写的《华罗庚》书中，多次提到华罗庚具有一种直接思维能力，这种直接思维不同于直线思维，而是能够绕过中间的某些障碍，好比，能够看到山后的景色。那个超级聪明的印度数学家之所以虽然年轻，就被哈代一生印象深刻，其原因也在于超强的跨跃思维能力。这种能力还不能被人真正的了解，我们只能看到有些人具备，但是如何培养，如何提高，还不得而知。不过我们总把这种具有跨跃思维能力的人称为天才。当然，我们几乎所有人都不能是天才。

模式七、并行思维

思维从一开始训练就是从一件事情开始，加上大脑自身的输入输出能力弱（参见 《失败的理论》）的特点，先完成一件事情，然后再开始另外一件事情是自然选择，也是人的本能。但是当一个人开始负责一个团队，或者从事非常复杂系统性问题的研究时，这种思维模式就不能适应，这时候必须学会同时思考几件事情。当然并不是我们拥有了多核的大脑，而是在不同的课题之间进行快速的切换。比如，在某个时刻思考一个问题，过了一个小时或者半个小时，换另外一个完全不同的课题进行思考。这种来回切换，并且让课题不间断的能力，就是并行思维。一般来说，大多数研究生习惯于串行思维，但是忽视了并行思维能力的培养。我们可能需要强迫自己去适应同时思考多个课题，以锻炼出更高的能力，为未来可能的重要岗位打下基础。

模式八、风筝思维

很多时候，我们都希望一个课题能够一气呵成，但是往往并不如人意，我们手里稍微复杂的课题都需要成年累月的不断积累，最终才能得到相对满意的答案。在这种复杂课题的研究过程中，我们不能希望每天都专心思考同一个问题，因为复杂问题往往有多个技术点需要突破，而这些技术点并不能完全孤立的思考，因此我们就需要学会放风筝一样，先放下一个课题，关注另一个课题，过段时间回头再思考前一个课题。这种思考方式和放风筝有异曲同工之妙，看似飞远了，实际上还有根线紧紧的抓在手中。又拉又放，又松又紧，这是很多复杂课题的有效思考方式。抓的太紧，很容易陷入惯性思维，放得太松，课题得不到有效的进展。如果希望做一个需要持久思考的课题，这种风筝思维似乎是非常必要的。

模式九、灵感思维

灵感是我们不陌生的概念，这是一种思维在某个瞬间突然有了突破，而后续只不过是技术性的工作，往往对于课题的进步具有重要意义。历史上许多重大突破都有灵感的帮助。但是灵感迄今为止还不能说的很清楚，这是潜意识思考的一种表现。庞加莱在他的《科学与方法》一书中做了有意思的讨论，甚至建立了一种模型。我也在另外一篇博客中进行了讨论：科学创新的主要方式：潜意识思考

模式十、激情思维

激情思维类似于灵感思维，但是有所不同，灵感思维往往是一个点上的突破，就是一个思路上的进展，而激情思维则是思维的大规模溢出。比如一个作曲家能够在极短时间内作出一部交响乐，这不是简单的灵感能够完成的，而是整个技能、情绪以及潜意识思考的综合集成。对于音乐、美术和艺术的其他的门类来说，激情思维是精华作品的主要形式。工匠式的按部就班的结果往往是平庸的，中规中矩的，而激情思考的结果往往是一个人的创作顶峰。在很多时候，激情思考的作品甚至超出了创作人自己的意料，甚至很难重复。这种思维方式是我们非常想要的，但是迄今为止，还不能人为的控制。我们只能不断地积累技能，不断地接受有效信息的刺激，不断地调整自身的状态，以期望那个创作高峰的到来。我们也经常看到作家和艺术家因为找不到激情思维的状态而苦恼，甚至自杀。

模式十一、实验思维

实验思维应该也算是常见的一种思考方法，下棋的人往往采用这种思维方式，表面看这是一种逻辑思维，实际上，并不是逻辑在起作用，而是将所有的可能进行一遍计算，从中筛选出最佳路线。我们编程序，或者推导一些问题，有时候需要用到实验思维。并不需要将所有的可能都变成纸面，然后再去挑选，在大脑中就已经进行了类似操作。最终看起来是顺手拈来，实际上筛选的过程早已经完成。对于军事家来说，也是如此，一个大的战役会有不同的情况都有可能发生，作为指挥员必须考虑到所有的情况。这种实验思维的方式要求我们能够快速的遍历所有的可能，要求我们对于情况非常的了解。这是一种虚拟的快速处理能力。大多数时候，我们不具备这个能力。比如我们下棋，往往是看不到很多步，而专业的棋手往往能够看到更多步骤，这种计算能力是非常有意义的。

模式十二、内证思维

内证这个词来自于中医诊断。中医看病往往并不借助（早期中医本身也没有什么高级工具）复杂的手段进行诊断，但是即便是很小的一个病，也要考虑很多因素，比如个体的情况，药的性质等，一个好的处方是内证思考的结果。对于内证思维讨论较多的可以参考刘力红的《思考中医》。这种思维能力有别于实验思维，是一种虚拟实验加上感性的认知的综合结果，由于理解不深入，不做讨论。

模式十三、入定思维

入定是禅宗常见的现象，从佛经上能够知道，禅定或者入定要求一个人完全排除五蕴（色受想行识）的干扰，进入一种特殊的状态，在这种状态下似乎能够得到很多在清醒状态下得不到的信息和结果。除了神话小说外，《水浒》中也有类似的描述。鲁智深在五台山喝酒吃狗肉，闯了祸，普通的和尚们容不下这个捣蛋虫，方丈入定了之后，告诉他们，此人将来境界颇高。这种入定即便在佛教界，似乎也是普通人达不到的。只能意会，不知道如何进入。戒除五蕴的干扰对我等俗人来说，也只能做个梦吧。当然，如果能够把这种近乎传奇的思考方式纳入科研中，不知道会不会立刻得到诺贝尔奖级别的成果，等候更高明人物来证明。

上述十几种思维方式并不能完全覆盖科研中所需要的有效思维方式，但是如果我们能够身体力行其中一部分，也可能会比无意识的本能的胡乱摸索来的有效。一个科研成果的创新，往往需要多种思维模式的综合利用。但是，写本文的目的在于，让我们能够认识到思维的方式有很多种，各种方式之间有差别，但是又各自有自己的价值。至于如何有意识地训练这些思维，还是个现实中的难题。有些简单的思维模式是可以经过过程训练而得到快速提高，这在教育心理学中有所阐述。但是一些高级思维模式，如激情思维和内证思维等，其机理还不为人知，更不能谈如何训练。我们只能不断的自我感悟，自我训练，也许不知道哪条路是正确的训练之路，但是不停的思考思维模式如何训练，总会有所收益。在我们低头做科研的过程中，似乎可以拿出一点时间，思考一下自己的思维方式是否真的正确。