◆ 中图分类号:C939文献标识码:A
内容摘要:本文认为创新的产生机制、形成过程类似复杂系统的发展演变过程,是人脑思维系统的元素通过自组织的作用从低级有序向高级有序演化, 在非平衡的状态下通过涨落实现突变和升华,形成创新的火花, 用复杂系统的演变规律来研究创新是适宜的。
关键词:创新 开放 自组织 突变
我国“十一五”规划把增强自主创新能力作为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节。在科研及人才培养的过程中,创新理念、创新思维的培养是至关重要的,怎样形成有利于创新的内在和外部环境,创新是怎样产生的,怎样促使创新过程的演化,值得研究。
创新思维产生于开放的系统
由热力学第二定律,封闭系统的熵最终将达到最大,即一个封闭的系统最终将达到平衡态,一种最无序的死结构。而创新是人类认识领域的开拓,是旧思维的更新,在孤立封闭的系统内是不可能实现的。系统在发展变化过程中,要完成从无序到有序,从简单到复杂,从低级到高级,必须要形成耗散结构。根据比利时科学家普利高津(Ilya. Prigogine)的耗散结构论(Dissipative structure theory),开放系统才有可能为系统提供负熵流,降低系统的熵值。使系统进入相对有序的状态,形成耗散结构。
学习者的创新过程就是对事物的新的发现,包括新的观点、新的方法等。我们知道,人的大脑是由150亿个神经细胞组成,而每个神经细胞至少含有一个DNA(脱氧核糖核酸)分子,一个DNA又是由108到1010个原子组成,这样一个非常庞大的系统源自混乱无序的原子,在长期的生物进化中,无序的原子形成有序的神经单元,具有对信息的产生、存储、传输、破译等功能。所有的元素在人脑神经网络中综合、碰撞,通过自组织(self-organization)的作用,无序的信息流、意识流就有可能升华为有序的新的知识点,进而形成新的知识构成。在这一过程中大脑对原有的知识学习和继承是前提,学习者所处的环境越开放,接受的相关知识和信息越丰富,更有利于创新的实现。
因此,不论是科研还是在人才培养的过程中,都要充分体现开放性。培养的目标:培养的人才应该具有深厚的人文底蕴,具有扎实的专业知识,具有强烈的创新意识,具有宽广的国际视野;学科建设:应该充分体现学科交融和跨越,文理渗透、理工结合,让理工学子的逻辑抽象思维与文科学生的直觉形象思维结合;教学内容:文理科的内容要有融合,结合学科的实际采用跨校的和国外的教材,尽可能把新的科研成果和新的科学概念编进教材,在更广阔和新的层面上,学生可以接受各方面的有关知识, 知识品种和类型的多样性也使得学生的思维活动倾向于多元化,产生对学生大脑更强的刺激。由此而使创新成为可能。
创新思维产生过程是自组织作用过程
可以用“自组织理论”来解释思维的过程,“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中,没有外界的特定干预,我们便说系统是自组织的”。
就个体而言,当人脑处于一个开放的环境中时,随着大量外界环境信息对人脑的刺激,开始了思维活动系统的自组织运动,输入的信息在神经网络中不断传输、汇聚、相互干扰和偶合,由此产生不同的信息流、意识流,通过神经网络内部的非线性(nonlinear)相互作用,思维系统由旧的有序向新的有序转化,突现新的思维火花。在更宽的社会层面下,个体的创新思维最终要走向群体、走向社会,在自身推广和完善的过程中实现更大更广的综合,这就是在社会层次上的创新思维的自组织过程。整个社会思维活动系统处在融合与对抗、协调与排斥、同化与变异等非线性作用中,并且这一社会思维创新活动具有组织性、突变性、非平衡性、混沌性等特点。无论是个体思维还是社会思维活动时刻都处于自组织的非线性运动之中。创新的产生就在于我们对这一运动的把握,要实现创新,应该调整我们的思维,即从线性思维到非线性思维;从分析性思维到整体性思维;从实体性思维到关系思维;从静态逻辑思维到过程思维;从决定性思维到非决定性思维。
创新思维是思维系统在非平衡状态下的突变
普利高津(Ilya. Prigogine)的耗散结构理论认为, 系统仅仅保持与外界的物质和能量交换,如果处于平衡态,或即有小的涨落, 系统也不可能出现新的有序结构。只有当系统远离平衡态时, 才有可能通过涨落或突变形成新的稳定的有序结构。
要实现思维创新, 就要远离平衡态, 造就一个有组织性的、非均匀的、混沌的、非平衡的思维系统。系统的非平衡的态势是创新思维产生的推动力。创新往往产生于直觉和灵感,创造性思维过程一般经历“理论经验的积累,直觉和灵感的创新”两个阶段, 复杂科学将创新看成已有知识和组元重新组合而造成的突变现象,直觉和灵感是思维的高级形式,是思维各要素的非线性作用过程,灵感就是在远离平衡态时思维系统临界点的突破,具有“蝴蝶效应”。
从人脑的结构看,人脑的神经网络是一种非线性排列的物质系统。信号的输入和输出不是简单的线性叠加,而是非线性的作用,思维对新的信息作出急剧的反应并实施重组,并且在思维活动中能产生1+1>2的整体放大效应,具有发散性和创造性特点。最终往往导致科学理论的发现或产生艺术创造。这就是思维进程中质的“突变”。
在科研或教育过程中,应当相信人人都具有“创造性”,在已有知识和新的信息的综合与碰撞中,思维系统产生一种力图使新的信息与潜意识相合的力量,其间的势差所形成的张力,是自我超越的创新动力。我们的知识结构既要宽泛开放,也要注意知识的交流和共享,更应该涉猎新的和跨学科的知识,尽量营造一种非平衡的机制,形成思维系统中较大的势差。
还要注意思维系统的非线性作用。科学家指出创新思维不是抽象的逻辑推理, 而是一种直觉, 或灵感。人脑程序中的非逻辑语言占到很大比重,每个神经元都相当于一个“中央处理器”,每个神经元又通过突触与周边神经元产生几十万种连接,各个神经元之间、分子之间、分子与原子、粒子之间形成各种场的相互干扰,这些都发生在如此小的空间内,形成一个混沌(chaos)的系统,由此产生的直觉、灵感思维、形象思维、创造性思维是非线性运行的,具有突变性和不可预测性,是新的元素产生的根本。
非线性作用是一种混沌的动力学作用过程,对思维系统大的输入不一定有大的输出,外部信息的输入,在系统内部形成一种正反馈的放大机制,产生雪崩式的巨量突变,一句话、一幅画、一个现象作用于人的思维系统,这时都有可能引发思维的“蝴蝶效应”,导致创新的产生,因此要调整我们的思维理念,循规蹈矩、机械、逻辑的推理是没有出路的,无法使思维系统跃升到远离平衡的状态,而打破常规,超越固有的思维定势,广泛的联系、大跨度的涉猎,才可能使一个人思维系统产生飞跃。20世纪60年代美国最有影响的认知学派代表人物布鲁纳(J·S·Bruner)也认为,直觉思维与分析思维不同,它不根据仔细规定好的步骤,而是采取跃进、越级和走捷径的方式来思维的。
当然,不能完全否定逻辑思维对创新的贡献。灵感的产生,表面看来是随机的、突发的现象,实际根源于人们持续的探索精神和对学科宽泛的知识积累。逻辑思维使人们积累知识,随着知识的积累和对问题的长久钻研, 思维系统才有可能在某个偶然因素的激发下实现认识的飞跃。
创新是一个复杂的过程,应该用新的科学的信念来看待创新的过程,科学的发展表明,我们研究问题应该由单学科研究转向多学科交叉;从以分析、实验为主的机械论方法为主转向以综合、系统、整体为主的有机论方法为主;由线性到非线性科学;应该把人类的知识财富、浩大的自然和我们主观的思维作为一个广泛联系的网络来研究,在对这一网络近似地描述中不断创新。
参考文献:
1.普利高津.从混沌到有序[M].译文出版社,2004
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4.爱因斯坦.爱因斯坦文集(一)[M].商务印书馆,1997
5.布鲁纳.教育过程[M].文化教育出版社,1982