科学推理的思维方式

科学推理的思维方式

作者：王鑫

在科学研究中，特别是在未知领域的推理过程中，研究者需要有一套推理分析问题的思维方式，这是顺利开展研究工作的思想武器，是打破思维定式，形成不拘泥形式的意识路线。笔者在不断学习进步中有些小小心得，与大家分享一下，请别见笑。

一、极限思维

在我们推理事物的发展时，经常使用的一种思维方式是极限思维。

有的时候一个简单的物理现象，在使用极限思维的应用下，有可能得到巨大的发现。让笔者记忆深刻的一个例子是，初中课本上的一个思考题，大体是这样的：当一个人站在高处向外抛物体，他站的越高抛出去的也就越远，那么这个过程使用极限思维的话，就会得到一个结论，那就是当站在足够高的位置上平抛物体，那么物体就会围绕地球旋转一周，再高一点，当完成一周的运动过程中不会受到阻力的影响的情况下将永远也掉不下来，后来，人们根据这一推理思维发明了人造卫星。

可以看出，极限思维把一个简单的现象，创造出了高科技产品。极限思维在我们的生活、学习及研究中也有着非常重要的作用，因此学会应用极限思维，能够改变未来。

二、过度思维

有的时候，极限存在两种：极大和极小，在两种极限情况下，延伸出一个合理的过度过程，这就是过度思维。一般情况下，极大值情况下会有一种结果，而在极小值的情况下又会有另一种结果。那么，我们就能够很轻松的就能够想象出，从一个极值到另一个极值的发展过程，那么我们可以从中找到一些特殊情况下的结果值。

比如，极小值时计算结果出现负值，而在极大值时计算结果出现正值，那么两值在过渡中一定会存在一个等于0的特殊值存在，那么找到这个特殊值，也许对我们的研究是非常有用的。比方说，人造卫星在近地轨道运行时，会发生钟慢效应，而在几万公里的高度时，会出现钟快效应，那么我们就应当第一时间分析出，一定存在一个时间既不快也不慢的高度，那么这个高度的数值也许会对我们的研究有帮助。

这在研究中也是经常使用到的分析方法。

三、枚举假设思维

这种思维是把事物的发展结果做出推测，这种推测使用二分法进行判断，也就是结果是或非，如果不能进行二分，那么采用逐级二分的方法，直至把问题分解的足够满足需要为止。分析事项也不能太多，否则将会出现思维头绪混乱的现象。每一种结果都要做出两种结果，进一步把结果中确定不成立的去处掉，直至形成唯一结果为止。

四、问题分解思维

有的时候，也许不会得到一个问题的答案，可以把这个问题进行分解，变成几个更小的问题，如果还不能解答，那么就再行分解，直至找到能够解答的为止。

五、反复修正思维

对于任何事物的认识必有一个由浅至深的过程，我们可以使用最基本的现象

展开合理的假设，按照假设作进一步的推理，如果错误，那就证明之前的假设存在错误，需要修正甚至是抛弃，这样你在失败中已经向成功迈进了一步，只要继续坚持，终究会成功的。笔者研究时空已经很久了，之前书写过好多假设的推理，但是经过时间的检验，自己都将它们pass了，有时感觉自己写的都很可笑，居然能够犯一些低级的错误。然而，只要坚持，不断学习新知识，把有问题的部分进行一一修正。科学的发展是无止境的，今天的观点在明天就有可能被证明是错误的，所以对物理要有一个坚持不懈的重新认识。另外，你要相信书，但也不能不信书，得有自己的理解，这样你就站在了巨人的肩上，那样才能真正的去推动科学的发展。

六、缩放思维

把小的进行同理放大，把大的同理缩小。一个理论的形成需要进行全方位的验证，在宏观中成立，那么把它应用到微观中看是否成立。如果要建立某一个理论，首先就要确定这个理论的适用范围，那么才能有研究的方向。

例如，光的衍射现象研究，为什么会发生这种现象呢，它和光的色散现象是否属于同一种现象呢？……那么，我们可以把两个光子放大到球那么大，看看在什么情况下会让两个球相互之间分离开来，即表现出斥力效应，而不是表现引力效应。那么我们就可以往下分析，直至找到解决问题的方法，最后我们会发现同频光子间的斥力最大，非同频光子间甚至会出现相互靠近的现象，那么问题又来了，……

七、正反等价思维

有些时候，我们证明一个公式或者结论时，直接证明非常困难或者条件不足，那么我们可以进行反向等价的去证明。例如：笔者使用了这种方法来验证空间能平定律。我们正向不能理解天体的所有能量之和为0，那么我们就把它当前所具有的能量等价为由静止态受力运动而得来的，那么静止态的能量一定为0。既然引起了运动，在能量方面一定存在做负功和正功的情况，根据能量守恒定律可知，负功和正功一定是相等的，总和一定为0。那么如果我们能够找到存在静止态的点，那么就说明天体的能平定律是正确的。于是笔者又研究了行星假如存在静态点和轨道半径之间的关系，至此笔者就完成了能平定律的反向证明过程。

八、坚持不懈的思维

为什么我们要培养孩子们兴趣爱好呢，其本质就是在培养坚持不懈的精神，有了这种精神，他们才会走得更远，成功的机会才更大。所以成功的父母，就是给了孩子一个浓厚的兴趣爱好，鼓励他们为这爱好去奋斗。可见，坚持不懈在成功中的位置很重要。

笔者在上面八个方面用的都是“思维”来表述，而不使用“方法”，这是有区别的。“方法”是工具，而“思维”是意识，意识推动的是反应速度，这要比用意识去判断使用哪种方法来的快速和直接。为什么有的人直觉很准确，就是因为在他的意识里融入了对事物发展推理的方法，使得他潜意识里已经知道了推理结果，这样就触发了预感。

那么我们如何来培养预感呢？那就是把方法融入到意识深处。有的人在经历过一次事件后，下一次同样事件来临时，就会有预感。有的人在梦境中做过类似的推理，那么真的事件来临时同样会有预感。还有的人会把别人的经历融入到自己的意识里，同样的事情如果降临在自己身上时，也会有预感。这些都说明，必须先有意识经验的积累才会有推理的结果，才会获得预感。也就是，我们尽可能

多的收集事物发展的规律，融入到我们的意识里去，那么我们对世界的预知能力就会很强。现在，不管是看历史书籍，还是观看时事政治，不管是电影，还是电视剧，都为我们接受事物的发展规律提供素材。意识积累了一定的方法和规律后，就会像下棋一样，高手在对手落子之时就已经预知胜负。世界上有许多预言家，他们能够知道未来很久远的事情，其实未来在遵循着某种他们总结出的规律在发展，这就是思维带来作用。

笔者尚未达到如此境界，仍在努力中。

“数风流人物，还看今朝！”