想像、联想、理性与创新

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想像、联想、理性与创新
杨玉良

来源：《学位与研究生教育》2007年第5期
      我今天要谈的主题是：从历史与现实情况来看，要建立创新文化，我们在精神上主要缺乏什么？
（一）
    我想从这样一件事情开始。1977年，物理化学家、哲学家，非平衡自组织和耗散结构理论的创始人普里高津（I. Prigogine）获得了该年度的诺贝尔化学奖。1995年6月25～28日，我非常荣幸地受国家自然科学基金委员会的指派参加了在德国Lindau召开的“第45届诺贝尔奖获得者报告会”，有机会当面聆听了普里高津的报告，并参加了他出席的座谈会，交流了思想，留下了深刻的印象。回国后，我提交了一篇报告，其中有段话是这样写的：“我最深刻的感受是科学是有用的，它可以推动技术发展，这一点几乎无人会否定。然而，人们忽视了科学的另一个重要方面，即科学也是一个民族文化的重要组成部分。从这点上说，科学与音乐、诗歌、体育等方面有着共同之处，但科学更为重要。科学将影响一个民族的思维方式、创新精神等诸多方面。”“我们国家目前需要一批科学的思想家，应该给科学思想家以应有的地位。”记得在座谈会上我问了普里高津关于中国的科学问题，虽然已记不清他的具体回答，只记得他对中国的老子和庄子的哲学思想十分推崇。后来，在2000年5月26日，普里高津访问雅典国立工业大学时，与记者基希斯（I. Zisis）在谈到21世纪首次索尔维（Solvay）会议在希腊召开的原因时这样说道：“我认为21世纪的第一次会议放在雅典开是再恰当不过的，因为西方科学诞生于希腊。当然，埃及人、中国人以前也知道很多的事情。但是埃及人、中国人的几何学主要是观察性的，他们没有发展起来如同希腊人所引入的理论和证明。”这个评述在当时对我有很大的触动。
     其实，有一个长期萦绕在我心头的困惑是：纵观中国历史，中国有过以“四大发明”为代表的许多非常伟大的发明。中国火药的发明已有1000多年的历史，鞭炮和焰火燃放至今，但是我们却为何没有诞生与之相关的化学、爆炸力学，而且似乎没有任何诞生理论体系的痕迹。我手头有个资料说，中国的风筝已经放了2500年了，但是其间却从来没有一个人思考过这里面究竟有什么空气动力学问题，没有诞生任何像样的理论。我在上大学时，读“文化大革命”中翻译的《爱因斯坦文集》，有一句话的大意是说：他认（爱因斯坦）为中国没有任何理论思维，令人惊奇的是它们（指现代科学）居然也发生了。后来才知道这是在当时政治气候下的有意或无意的误译，更正后的翻译大意应是：因为中国没有理论思维，那么它们如果在中国发生，那才是奇怪的。上面提到的这些例子都印证了爱因斯坦和普里高津的观点，即我们没有从这些事实中进行抽象、推理，直至建立相应的科学理论。作为中国人，我对此感到十分遗憾。
      但是问题出在哪里？原因何在？稍稍研究一下科学史，看看近代科学是怎么发展过来的就会发现：古代中国人和古代希腊人在对自然界的看法上有着根本差别。古希腊人认为自然界不仅仅是有别于人的东西，而且是有规律、有秩序的，更重要的是认为这种规律和秩序是可以为人们所认识、所把握的，因为它们是数学的。现在，人们一般认为，希腊人这种对于自然的理性的态度，是极为重要的。虽然它也有缺点，可是缺点只是在技术层面上，在根本性的层面上是重要的。事实上，科学精神就来源于此，来源于“自然界是有规律的，是可以认识的”的基本理念。古希腊人重视数学是最为天才的举动，也是留给近代科学最为宝贵的精神财富，从而成为近代科学的奠基石。但反过来，中国的主流自然观却不是这样的，认为自然界的本质是不可认识的，我们能做的只是“天人合一”，即顺应自然。虽然道家还稍稍有些科学的观念，但道家这种科学观念基本上属于保守性的，逻辑也过于简单，不甚严谨。道家的观点认为世界是有逻辑的，逻辑很简单，但世界不是数学的，比如道家说的“一生二、二生三、三生万物”。这虽然也是一种逻辑，但是难道就这么简单？这说明古代中国人不是很讲究在严密、精准的意义上认识自然，而是仅凭直觉来认识自然。所以当有人用赞美的口气来谈“一生二、二生三、三生万物”的逻辑时，我的感觉并不怎么好。因为如果将其与古希腊的几何学一比较就会发现，我们在逻辑上、在数学严密性上是有严重缺憾的。这些是一个非常大的差别。比如说，大家认为勾股定理是中国人最早发现的，在公元前570年左右，古希腊的毕达哥拉斯也发现了这个勾股定理。更为关键的是认为当时毕达哥拉斯已经给出了勾股定理最为基本的几何学证明。即使有人会说毕达哥拉斯当时还不能算是给出了根本的几何学证明，但200年以后的欧几里德在他的《几何原本》里则完全给出了严格的几何证明。但在中国一直没有。有人说直到16、17世纪前，中国科技一直走在世界前面，但这只是技术发明走在世界前列，而在科学思想和精神上，中国远远落后于希腊。
     西方对数理哲学思想的重视是有传统的。比如，公元前427～347年，那时是柏拉图时代，柏拉图创办了一个学院，专门讲授逻辑方面的知识，在普及当时希腊数理哲学精神方面起到了巨大的作用。在柏拉图创办的学院门口有一块牌子写着：“不懂数学者不得入内”。从这句话可以看出希腊人当时对数学、或对以数学为代表的数理哲学的崇敬程度。公元250年左右，希腊的这种数理哲学思想经由罗马传到欧洲。欧洲继承了希腊的科学遗产，促进了欧洲整个思想精神的改变，结合16～17世纪资本主义生产方式，创造了改变人类历史进程的近代科学。
     因此，我们能够大致回答尽管当时（16～17世纪）中国的技术已经非常发达了，但为什么近代科学没有在中国诞生这个问题。对此人们总结出两点：一是当时古希腊数理精神没有通过某种渠道传到中国，而是传到欧洲，我们没有受到古希腊数理哲学思想的熏陶。二是中国的封建社会非常长，资本主义的生产方式没有在中国建立起来。所以当时中国不适合近代科学的发展，从而使得近代科学诞生在欧洲。正如杨振宁先生所说：“直到1949年新中国成立，近代科学才真正在中国这块土地上扎根。”所谓的扎根，即是指有适合其生长的土壤和环境。当前，对我们中华文化的讨论很多，我的观点是，或许在我们优秀的传统文化中最缺乏的是理性精神。只有看到这一点，才有助于建立我们新时代的创新文化。
（二）
     或许有人不完全同意上面的这个观点，认为创新首先应该有想像力，其次还应该有联想的能力。但我认为只有想像和联想还是远远不够的。我们中国人想像和联想的能力并不缺乏，而想像、联想要发展成为真正的现代科学理论需要严密的逻辑推理和论证，而这在我们的思想史上是缺乏的。
关于中国人不乏想像和联想，有很多例子可以证明。比如说，一直到20世纪初，西方画家曾努力尝试画出日光照上楼时发出的声响，画出阳光的味道，但无法实现。林语堂先生认为，这一点却被中国的艺术家部分地解决了，他们用的是想像和联想的表现手法。用这个方法，人们就能画出声响和香气来。例如，中国人要画从庙里传出的钟声，在画面上根本没有钟的形象，仅仅在树林深处露出寺院的一角，在人的面部却可以画出听到钟声的神态??可能是捋着胡子、看着天，只要你加入联想，就觉得钟声正从那边传来，引得观画者浮想联翩。再比如中国的诗歌比较讲究意境，讲究的是“诗中有画，画中有诗”。这两者是统一的，由诗可以浮想出图像，画中可寄予诗情。如中国诗人要形容旷野的香气，他就写“踏花归去马蹄香”。如果让西方人描写，他们或许只会说，在旷野中有草和花，一股清香就袭来了。中国诗人一般不会直接说旷野的花香，而是说“马蹄香”，尽管并非人真的去闻了马蹄的气味。中国诗人先是营造了马在草原上遛了一遭这个意境，再靠联想来感受马蹄上带着的花香。再比如李白的诗句“山从人面起，云傍马头生”。这完完全全是一幅画。他要写山水风景，但又不直接写，而是从一个人的脸写起。另有一例是马致远的元曲《天净沙×秋思》：“枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马”，总共用了九个名词，再加上最后两句：“夕阳西下，断肠人在天涯”。作者先塑造了一个十分凄凉的意境，通过联想，游子的思乡之情跃然纸上。在西方的诗歌中，虽然也营造意境，但总体来说较直白。中国人即使谈哲学问题也乐于用诗。比如朱熹的《观书有感》：“半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊。问渠哪得清如许，为有源头活水来。”它写的是渠，但讲的是哲理。第二首：“昨夜江边春水生，蒙冲巨舰一毛轻。向来枉费推移力，此日中流自在行。”营造的是水涨船行的意境，讲的却是顿悟的重要性。更为有趣的是中国古人即使发牢骚，也用诗歌的意境。例如，李白不是直言说自己在翰林院过得不舒坦，想做乡村的野夫，而是说：“人生在世不称意,明朝散发弄扁舟。”因此，中国古人历来都是这样，十分善于利用想像来营造意境，再通过联想来悟出其道理。这样的例子举不胜举。所以，难道还能够说中国人没有想像力，没有联想力吗？不！恰恰相反，在我们的传统文化中，想像和联想的运用非常好。
     而且，在我们的传统文化中也不乏抽象能力。我曾经在报上看到有篇谈艺术的小文章，文中附了两张照片，一张照片是中国汉代的牛的雕塑，实际上就是把一块大石头拿来，略加斧凿，就得到了意象的“牛”。另一张照片是意大利的雕塑“大卫”，人体结构和肌肉纹理精细而准确。照片下面的一句话是：“你看哪个更艺术？”显然，与中国古代雕塑相比，意大利文艺复兴时期的雕塑是相当写实的。现代的某些艺术家认为这些雕塑主要是解剖学成果，雕塑的肌肉和血管的纹理十分细致、精准。在现代，只要用电脑对健美的人体进行三维扫描后再转成雕塑就基本可以达到类似的效果。但是中国的意象的“牛”是无法采用对真实的牛的三维扫描来达到的。因为，艺术是超越了现实存在的。人们常说，如果一幅画画得像照片，那必定是失败的；如果一张照片照得像幅画，那倒是成功的。再比如说，到了毕加索时，他力图想要摆脱现实存在的桎梏，想要通过艺术来挖掘人类心灵中的东西。他采用的办法无非是把人变形，通过扭曲了的体形或脸形来表现人心灵的扭曲。我觉得这与中国的泼墨写意画相比，抽象的水平低多了。更抽象一点的比如中国的狂草书法，其没有固定章法，运好气后一气写下来，其中某个字大，某个字小，每个字放在什么位置上，都是循着书者心情而行的，如行云流水。一般狂草书法作品都是录一首诗词，诗词本身是文学艺术的最高形式，再加上狂草书法艺术，加上书者和收藏者的印章，每个印章又有其独特的篆刻艺术。所以，我个人认为一幅狂草书法作品是艺术的集大成者，比毕加索的艺术价值要高得多。这些都源自于中国人丰富的想像力和抽象能力。因此，我的观点是，我们的文化传统中也不乏抽象能力。
（三）
     那么，既然我们有这么好的想像力，既然有这么好的联想和抽象能力，为什么近代的科学没有在中国诞生呢？美国的贝弗里奇（W. I. B. Beveridge）写的《科学研究的艺术》里面有这样一句话：“想像力是重要的，其不仅在于引导我们发现新的事实，而且激发我们做出新的努力，因为它使我们能够看到有可能发生的结果。但梦想和猜测若无推理使它们作有益的用途，也只是胡思乱想而已。”同时他也指出：“在探索知识的过程中，想像力虽说是灵感的源泉，但如果不受训练，也有可能酿成危险；丰富的想像力必须用批评和判断来加以平衡。”对于科学研究来说，他的话是有道理的。另有一位近代的美国哲学家阿里克斯×阿斯本（Alex F. Osborn），他也曾经警告说：“尽管想像力是创造力的必要条件，但并非所有的想像都有益处。更多地存在许多‘非创造性的想像’。”所以并非所有的想象力都是有用的，即使产生了有创造性的想像和联想，仍然是不够的，后面还需要的是理性的逻辑推理能力。由于在我们的传统文化中缺乏古希腊的数理哲学思想和理性精神，我们尽管产生了大量的有关农业、畜牧业和制造业等的发明和创造，但发明并非导致科学必然在中国诞生。要克服胡思乱想，就要使自己必须具有判断力，必须具有足够的逻辑推理能力来证明自己的想像和猜想的合理性，只有这样才会得到一个正确的结果。更进一步，要使想像过渡成科学，必须运用的后续手段是理性、逻辑的推理。
     再展开一点来说，在中国古代严密的论说文是很少的。林语堂先生也曾认为中国古代可以说是没有散文，诗赋则又过于讲究对仗，赋在格式上主要是四、六句，很难说清一个深刻的道理。我们确实可以看到，即使是诸葛亮的关乎国家大事的《出师表》，也仅是聊聊数百语，无法将问题讲得十分清楚。这就是我们的传统文化中缺乏对事物进行严密的逻辑论证的原因。但我们古人的直觉很好，所以一直到现在还常常是凭着感觉走，先对事物有一个大致的判断，然后“摸着石头过河”，而且还常常走得不坏。但是，毕竟因为缺乏严密的逻辑推理而在许多事情上常常显得粗糙。比如我们要设计一个杯子，一般有一个把能拿就行了，在力学上怎么样往往不去管。我家里就有一个瓷的大茶壶，大概是20世纪五、六十年代的产品，我发现倒满水以后，没有几个人能抓着把拿起来，因为重心离把太远，必须等水凉以后，捧着茶壶才能倒水。而且，里面的水不能装满，只能够装到70％，因为壶嘴稍微矮了点。但如果你去批评设计者，他或许会给你一句话：“茶壶可以用就行了，你干吗这么认真啊？”一般来说，我们的思维方式常常就是这样的，是有缺憾的。
    今天开的会是研究生教育的创新工作会议，所以得提到创新型人才培养。提到“创新”，我非常担心这个词会被口号化、庸俗化。一般来讲，叫得太多了以后就会被庸俗化。提到（科技）人才，有人曾经把科学家分成两类：一类是猜测型的。猜测型的会有一定的风险，当对一个问题猜测到了以后，然后才去设法证明它是否正确，所以如果猜测型的科学家后面没有理性证明能力的话，那么一般说来失败率会极高，成功也更多的是碰巧；另一类是推理型的。这类科学家不猜测，先收集足够多的资料，然后再通过推理得到一个很好的结果。第二类科学家缺乏的往往是第一类科学家的那种想像。一种最佳的状态应该是把这两类科学家们的思想方式有所结合，也就是说，既有大胆的猜测，又有非常严密的逻辑推理和论证。我觉得中国的研究生创新能力并不差。但是由于我们的传统文化中的一些缺憾，在当今的科学技术及人文社科发展阶段下，我认为得静下心来，弘扬理性精神，提高逻辑推理能力，对理工科类的研究生来讲，更要提高数学能力。现在，我们各学科的科学家，哪怕是搞物理学的，数学能力都相对比较差。我认为这源自于我们跟世界发达国家对数学的认识上的差别。西方把数学作为一种思考问题的基本思维框架，一种思想方法；而我们仅仅是把数学看成数、理、化、生里面的一门学科而已，在教学上也更多地注意操作层面上的东西，忽视了数学本身是所有科学（包括人文与社会科学）的一种基本思维方式。前不久，上海东方电视台的《大师》节目里介绍了国学大师陈寅恪教授。虽然陈寅恪教授是研究国学的，但他招研究生却有一个要求，就是首先考他的数学水平。他说他相信历史也应该像自然科学那样严密，别人考证到年代，他甚至希望能考证到年、月、日，然后到哪一天的上午或下午。他做学问的严谨程度就这样，因此他招研究生时，首先要考学生的数学能力。
     关于数学的重要性，历史上有许多人曾经研究并讨论过。要强化数学教育，也不是我在这里贸然提出来的。即使在当今的美国，仍然在讨论这个问题，仍然在强调这个问题。我们做任何一项研究工作，一般会涉及两个方面：一个是实证，一个是抽象。抽象就是依据你实证的研究结果提取出某些带有共性的思想和理论的东西来。但往往我们做实证研究的很多。比如纳米科技，我们大部分论文的水平也很高，主要是用现代技术手段，比如利用你的合成技术来合成一些东西，然后利用高分辨率的电子显微镜等等看到很规则的纳米结构图案，但不少文章中没有太多的科学思想。因此，每当有人说中国的纳米科学技术研究已经走到了世界的前沿，我总有些疑虑。我担心关于纳米技术的基本科学理论（包括分子组装等等）很有可能不在我们这里产生，因为我们没有足够地重视这点。记得我在复旦大学为纪念诺贝尔奖设立100周年纪念会上的讲话中说过这样一段话：“一个令人焦虑的现象是，现在即使是理工科学生对数学教育的忽视也是如此之普遍，如果不及时注意，将会对我国未来的发展带来巨大的损失。数学是抽象的描述语言，但许多人却对其感到恐惧，甚至反感，这种情绪使得他们与严密的科学之间形成隔阂。这种隔阂是一道屏障，从他个人来讲，这使他无法欣赏到科学真正的内在之美，所以使得他们在面对可称之为人类智慧结晶的科学成就时缺乏必要的科学鉴赏能力。即便是他们自己也做出了一些成果，也难以获得高格的愉悦感，就会趋于功利化，更多会想到成果导致的个人经济利益，或者是个人荣誉和奖励。”或许这确实值得我们去对这个问题作些思考。
     数学是作为一种普遍的思维方式，培根(R. Bacon)早就有所强调。他说：“数学是进入各个科学门户的钥匙，如果没有数学知识，就不可能知晓这个世界的一切。” 很多科学家也认为：造物主就是数学家。很多理论物理学者更认为他们工作的原材料就是数学。可我们有不少研究人员和研究生不这样想，他们认为：数学不知道不要紧，我数学不知道，科学照样搞得不错。但是科学搞得好不好，关键在于若干年后回过头来再看你的论文是否被扔到垃圾堆去了，还是人们从那里面仍然可以看到你智慧和理性的光芒。这就需要我们采用合适的数学和逻辑手段来从实证性的研究中提取带有普适性的原理。控制论的创立者诺尔伯特×维纳（Norbert Wiener）举了两个例子来说明数学的重要性。一个是氢氧混合燃烧，加氮气对燃烧产生什么影响；另一个是关于传染病的传播。这两个事物的数学模型是相同的。因此，他得出一个结论：“数学的优势在于数学抽象能使我们的注意力不再局限于特定的情况，而是关注解决问题的思路、方法和可用抽象形式的表达。它的一个好处是从一个领域到另一个领域，数学的描述可以毫无偏差的用于另一个领域。”恩格斯也说过：一个没有理论思考的民族是很难攀登到科学的高峰的。他还说过：世界的同一性反映在描述不同事物方程式的极端相似性上。譬如，扩散方程和热传导方程是相同的，但描述的是两个完全不同的自然过程。数学还有一个重要作用，是使人们忽略枝节问题，抽提出其中最为关键的问题出来，然后概括成一个数学语言的表达式，用以精确地描述研究结果。克林顿在当美国总统时，曾为一本名为《科学与国家利益》的小册子写过前言，他特意提到：“如果我们要迎接在今天……以及明天的挑战，这个国家就必须坚持在科学、数学及工程学中的世界领先地位。”可以看出，他把数学是单独列出来的，因为注意到了它是科学的普遍思维框架。2006年发表的美国两院文章《迎接风暴》中又提到要培养大批量的中小学数学教师，因为他们觉得美国的数学教育太成问题。但我个人的经验告诉我，西方发达国家从事科学研究的教授和学生的数学水准普遍比我们要好。因此，我认为，如果在我们的教育当中，把数学当成一种思维框架和思考问题的方式来考虑和教学的话，或许就能在很大程度上弥补我们原来因从未受到过古希腊数理哲学思想的熏陶所导致的传统文化上的缺憾。
    为什么要强调把数学当成一种思考问题的框架和思维方式来考虑和教学呢？英国的理论物理学家、数学家、教育学家，也是哲学家的怀特海德（A. N. Whitehead）的一个观点很令人深思，他说：“在古代的学苑里，哲学家传授给弟子的是智慧，但在今天的大学里，我们教育的目的只是卑微到教学生某些专业、学科的一部分知识。”他认为这是现代教育的失败，我们看今天我们的教育，如果纯粹是为了升学和就业的话，那我们的教育就更加失败了。同时，他也提出警告：“第一，不要设置过多的学科，学科设置得过多，你就把知识分割成一条条不相连接的条款，就会丧失教育本身的意义。”其实，在中国古代完全是通识教育，现在又提通识教育，我们不仅要向哈佛大学或耶鲁大学学习，还要发扬我们的优秀文化教育传统。他还指出：“第二，凡是教的东西都一定要教得透彻，这个透彻不是什么都要告诉学生，而是你所要教的东西一定是你这个学科里最为精华的东西。要达到两个目标：一是使得概念转变成学生自己的概念，二是要告诉学生怎样使用这些概念。”怀特海德对教育还有一个说法，他说：“什么是教育，如果你忘掉了课堂上的内容，也忘掉了考试的内容，剩下的东西才是教育的真正结果。”他想要强调的是：教育更重要的是要教给学生真正的智慧，教给他们思考问题的方式和方法。因此我认为：数学作为科学的普遍思维框架，其所代表的精神应该留在学生的脑子里。
   创造、创新属于心理学和美学的范畴，它们和教育学一样同属于哲学这个大厦的屋檐下，我对此懂得不多，是外行。拉拉扯扯谈的只是我的散乱而零星的感悟。我想强调的是：当今我们主要缺乏的是理性精神和理性的思维方式。在研究生创新能力的培养中要加强作为普遍思维框架的数学的教育和正确的思维方法的训练。在做事方面，由于我们的社会和经济发展得非常快，快到你几乎没有时间去思考就得去做事。因此，我们需要些思想家（包括科学思想家）能安静下来在边上思考问题。不要因为我们来不及思考就去做了很多事情，过了若干年后才发现有些事完全可以不做，甚至更严重的是当时做的事给以后带来更大的麻烦。因此，我在这里要强调理性，因为理性是医治浮躁的良药。做事情前多作仔细的思考，以免留下太多的遗憾。当然，做事难免有错，错了也不要太悲观。“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”，相信后来人会把事情做得更好！