清华大学《创新思维及创造能力养成》

崭新的理论体系引领新的创造带着怀疑的目光在无尽隧道中潜行听到涛声以为出口在即而其可能导入另一个新迷宫数学有解的方程是否都对应着一个真实的物理世界四把火炬理性思维逻辑推演数学运算实验规则创造的产品Product 创造能力体现于发现与发明提出创造性概念完美仅存在于追求过程之中创新空间永存仅靠逻辑推理数学演绎无法实现命题多来自实践是一定历史阶段的产物新的自然现象的揭示观察自然了解自然再现自然演绎自然预测自然利用自然证明前人的命题猜想科学假设直觉离不开科学实验数学是自然哲学而不是自然科学对科学假设真伪判断真理相对性它都有适用范围寻找其边界如弱相互作用宇称不守恒发现与发明导致技术和工艺突破核心技术突破改变历史它是发现和发明的归宿科学家工程师能工巧匠是推动社会进步的三驾马车能工巧匠的贡献 15世纪海上航行通过测量北极星高度确定纬度经度测量一筹莫展 1530年弗里西斯G Frisius 荷兰提出利用船内时钟指示的原出发港时间和在船所在地点从太阳高度测出的当地时间两者之差可算出两地经度差每差一小时经度相差15度当时在温度湿度重力变化不停颠簸转弯航行中没有精确的钟表二百多年海难不断 1735年英国木匠约翰哈里森作出第一台航海钟三个月内只差了五秒钟准确的经纬度测量成就了英国的海上霸业创造环境推动Press 政治经济军事发展需求教育科研开发体制与结构政策激励机制等小结创造能力培养的基础还是在于对已有知识的系统全面深刻的掌握这样才能真正站在巨人的肩上有所发现创造出于思索

成功出于勤奋科学理论体系的客观真理性不能单纯靠科学本身来判定实践是检验科学理论和客观真理的最终标准谢谢交叉与组合能力凡能自由想象并把互不相干的各种观点结合起来的人就是最勇敢最有创造性的实验者思维活动中最困难的是重新编排整理一组熟悉的资料并且摆脱当时流行的理论从不同角度着眼看待它 H Buuerfield 这种交叉组合作用似乎是创造性思维的本质特征爱因斯坦交叉创新领域交叉炼油煤化工冶金化工行业交叉硫酸法钛白湿法磷酸通过稀硫酸磷矿石技术交叉反应分离以反应操作达到分离目的学科交叉生物化工生物酯作催化剂大爆炸宇宙论伽莫夫George Gamow 1904-1968 于20世纪40年代提出大爆炸模型根据是①河外天体元素光谱谱线有系统性的谱线红移红移与距离成正比若用多普勒效应解释必有大爆炸产生②球状星团同位素测得年龄都在宇宙温度降至几千度后产生短于150～200亿年③许多天体氦丰富度为30％左右为宇宙早期高温时产生不能用恒星内部核反应解释④ 1965测得宇宙背景辐射温度约3K与大爆炸宇宙论假设说推算值相符合但在解释星系形成均匀各向同性的起源等方面尚有困难因大爆炸宇宙模型1978年彭齐亚斯和威耳逊获诺贝尔奖而伽莫夫已于1968年逝世大分子三维排序可作遗传基因信息传递的物质基础测出DNA T胸腺嘧啶 A腺嘌呤 C胞嘧啶 G鸟嘌呤四种碱基数目相同蛋白质结构α螺旋排列 DNA 双螺旋结构的确认 1951-1953 最初采用碱基同配 A-A C-C T-T G-G 最终模型糖-磷酸苷螺旋骨架 T-A

C-G 碱基配对薛定谔 E Schrodinger 《生命是什么》 1944 E Chargaff 和RD Hotchkiss 色层分析 1948 鲍林L C Pauling X射

线衍射 1950 弗兰克林威尔金斯 DNA X衍射照片 1951 J Donohue

的批评 1953 沃森 J Watson 克里克 F Crick 《自然》 4356

期发表 maxbook118com DNA脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现 T－胸

腺嘧啶 A－腺嘌呤 C－胞嘧啶 G－鸟嘌呤 FRANKLIN 和她的X光衍

射图片蜜蜂基因组共有236亿个碱基对人类基因组的碱基对要比

蜜蜂多十倍以上基因测序的直接应用全基因组关联研究GWAS 已查明心脏病糖尿病癌症自身免疫病人常见DNA变异对精神病

哮喘老年痴呆骨质疏松等症也可能出现变异千人基因组计划已

确认了1500万个基因变种可能通过对人类遗传密码正确排序的比对

对理解引发疾病的复杂遗传环境因素随即突变等各因素作用有意义

对早期筛选高危人群和治疗更有针对性人造生命细胞synthia

k·文特尔团队将山羊支原体的内部挖

空注入覃状支原体的DNA使新的支原体自我繁殖植入的DNA片段包

含的850个基因人类的DNA有20000个基因可用制造特定藻类吸收

CO2加速疫苗食材新物质合成可对自然生物多样性和制造生物武器

造成威胁研制出一个完全由人工合成的基因体所控制且可自我复

制的细胞是一种彻底的基因工程还不能称合成细胞交叉领域的成

就从多学科联合探究入手诺贝尔自然科学奖统计时间段获奖项

数交叉学科数比率％ 1901－1925 69 25 3623 1926－1950 74 26 3514 1951－1975 96 41 4291 1976－2000 95 45 4737 ∑ 334 137 4102

观察力Observation 对小概率现象的观察对平淡无奇事物的注意对交叉领域的观察对跨尺度现象的观察善于发现已有理论与实践的矛盾勇于挑战传统理论坚持反复完善对小概率现象的观察 2002年诺贝尔物理奖关于中微子的研究利用ν e 37Cl→37Are-反应发现太阳的电子中微子νe丢失了23 发现丢失的原因是νe 电子中微子→νμ缪子中微子说明中微子存在震荡现象进而证明了中微子有质量通过maxbook118com哲伦星云中超新星爆发百年一遇典型的小概率事件Koshiba测定了中微子质量的大小由此Koshiba获得2002年12的诺贝尔奖对平淡无奇事物的观察力 1930年HPines在分析石油裂解产物中不饱和烃含量时用与H2SO4反应测烯烃生成酯后进入水相的量油相减少长时间放置发现油相反转增加未被重视1932年申请专利UOP 异丁烷＋正丁烯高辛烷值汽油 1940年产业化高辛烷值汽油运到英国用于二战 HFH2SO4 烷基化对偶然出现事物的观察力生物学家弗莱明A Fleming美注意到窗外葡萄球菌致命病菌培养皿被污染出现被分解的透明斑块能抑制葡萄球菌生长的是青霉菌代谢产物青霉素是楼上一位学者研究青霉菌时飘落下来的该论文1929年发表 1939年生化学家钱恩E B Clain英和弗洛里H W Florey 英注意到该论文分离出青霉素晶体证实其疗效且对人毒性小 1940年美军方介入开发了大规模深层发酵技术这一突破从二战至今抗生素拯救了无数人的生命也为当今发展生物技术打下基础对跨尺度现象的观察力从个体尺度厘米尺度水蚤在水面滑行壁虎在天花板上爬行难以解释从纳