非线性理论与创造性思维方式，本文主要内容关键词为：创造性论文,思维方式论文,理论论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：NO31 文献标识码：A 文章编号：1000-2731(2004)03-0089-06
一、引言
现代科学技术革命实质上是人类历史上规模最大的、前所未有的智能革命。当前世界各国之间的经济竞争、科技竞争，关键是人才之争，人的智力与智能之争。而智能的源泉是思维，智力的本质是创新；科学创造更需要创造性思维。
我们看到：在环境与条件相同的情况下，有些人虽然读了很多书，知识很渊博，但是不会运用，最终无所作为或贡献甚少；反之，有些读书不多的人，思维活跃，取得了较大的创造性成果，这便是思维能力强弱所致。实际上，创造力的实质和核心是创造性思维。研究表明人的思维能力是通过社会生活实践和学习获得的。一个人刚出生时，除了啼哭、吸吮等本能和反射性活动外，还没有真正的思维能力。决定思维发展方向和水平的，是人的社会生活的经济和文化条件，特别是所受教育及个人的学习程度[1](P4)。为此，有必要开发人们的创造性思维能力，也可以说是进行“脑力资源”的开发。本文拟对非线性理论与创造性思维方式之间的关系加以初步探索。
二、思维与思维方式
1.什么是思维、思维方式？
“思维”在英语中为thinking，它来源于拉丁语tongere。据《美国哲学百科全书》思维条目的记载，思维作为本质的人类活动，以两种形式表现出来：第一，人们通过思维可以在实然、必然、或然三种水平上获得对事物的认识，第二，人们通过思维以决定做或不做某事情[1](P2)。美国心理学家克雷奇(D.Krech)认为：“思维被认为是进化的最高成就，而且确实被认为是表明人类存在的本质的东西。”[2]中国管理科学研究院思维科学研究所所长田运指出：“思维是在特定物质结构（脑）中以信息变化的方式对对象深层远区实现穿透性反映的、可派生出和可表现为高级意识活动的物质运动。”[3]总之，思维是人对客观世界进行观察、分析、判断的综合认知运动过程，思维的结果是获得思想、意识和理念。有了思维，人类才得以认识自然，才能把握靠人的感觉所不能把握的事物的本质。一切科学的发现，都是靠思维做出的。
思维活动是由思维客体、思维主体、思维工具三个要素构成的。思维客体，即思维对象；思维主体，即思维着的个体或群体；思维工具，是连结思维主体和思维客体的桥梁，是主体反映客体的中介。思维活动的三个要素及其变化制约着人们的思维活动，要素之间的相互作用形成不同的思维方式。
思维方式是思维活动进行的方式，是思维结构和思维功能的统一，或者说，思维方式是思维过程内部相互作用与外部相互作用的统一[4]。思维方式是表征人们思维活动不同特点、不同类型的一个哲学范畴，它有两个特点：①思维方式是在一定历史阶段上形成的，在一定时期内相对稳定的、定型化了的、带有普遍性的思考问题的方式；②思维方式是在一定知识背景下自然形成的一种从事思维活动的规范，它起着榜样和范例的作用。思维方式并不具体规定人们如何去从事思维活动，不给人们提供思维活动的固定的程序和标准的模式，也不提示具体的思维结构。它标志着一定历史阶段上人们理性认识的方向和趋势，从总体上规范着人们的思维活动，给出人们认识事物和分析问题的总思路，具有普遍的指导性和范例性。它对科学认识和科学技术发展的影响比之于任何一个具体的思维方法要广泛得多，深刻得多。
中国古代曾经以当时先进、朴素的辩证思维方式使自己处于古代科学技术发达国家的地位，但是这种思维的传统的局限性，也严重影响了中国近代和现代科学技术的发展。现代科学技术的迅猛发展，使得思维活动的三要素发生了重大变化：①思维客体的变化，人类思维活动正在进入宇观、胀观与微观、渺观领域。传统的不同研究对象相互贯穿形成的横断领域及相互交叉形成的交叉领域，也成了人类思维的新客体；②思维主体结构的变化，首先思维主体的集体性和社会性已经大大加强，精神生产活动过去主要由科学家、思想家个人承担，现在却由科学家、思想家群体——即科学共同体共同承担；另外，思维主体的理论知识结构、思维心理结构也发生了重大改变；③思维工具的变革，首先新的科学理论提供了新的思维方法，如系统方法、精确的数学模型方法、宏观的统计方法、研究模糊对象的模糊数学方法等；另外科学技术的发展为思维主体提供了现代化的技术手段，如各种新的观测手段、实验仪器等物化的思维工具。总之，科学技术的发展迫切需要变革思维方式，因为思维方式越先进，科学技术成效就越大。同时，现代科学技术的发展，为现代人实现思维创新能力的提高奠定了基础和条件；人的思维创新能力的提高也反过来极大地促进科学技术的迅速发展，两者是互相促进的。
2.创造性思维与思维方式
从思维性质上来分类，思维有两种类型：再造（现）性思维和创造性思维。其中，再造性思维是一切思维的基础，没有再造性思维就不会有知识的积累、继承与传播；创造性思维能力是创造力的实质和核心，创造性思维能力和创造性技能的统一，就是人类所特有的创造力。只有在重复与创新，再造与创造之间保持适当平衡的人，才是最具创造性的。
所谓创造性思维是指在科学创造的过程中由已知探求未知、从而获得新思想、新观点、新理论的思维活动；再造性思维（也称惯性思维）是指人们受已有知识和经验的局限，按照一定的思路，一定的格式去思考，具有一定的倾向性和心理态势，作某种定向运动，从而形成的一种思维定势[5](P359)。创造性思维与再造性思维各自蕴含着不同的思维素质，显现出不同的特征。创造性思维具有以下基本特征：①思维的自主性，其显著特点是求异、求新、敢于怀疑，对已有观点、理论持分析批判的态度。②思维的联动性，创造性思维善于由此及彼产生连贯的思索，从一类事物联想到另一类事物，从一个思路到多个思路，由正向到逆向，从纵向到横向，引起一系列“连锁反应”，体现出思维的灵活性、变通性、流畅性，产生奇妙的结果[5](P360)。例如潜水艇源于鱼的启示、飞机源于飞鸟的启示等等，从而人们创立了仿生学。③思维的综合性或多向性，指从不同角度思考问题，在思维总进程中，由多个思维指向、多个思维起点、多个逻辑规则、多个评价标准、多个思维结论而组成的多维型思维。④思维的跨越性，从思维进程来说，可以省略常规思维步骤，把注意力迅速集中在事物的本质和结论方面，而对次要方面暂不顾及，以最快速度最高效率攻克未知，体现了较大的思维跨度。⑤思维的顿悟性，指在科学研究或艺术创作中经苦思苦想不得其解，突然使问题得到澄清的顿悟，即通常所说的灵感，它是显意识与潜意识互相转化的过程。
3.创造性思维发生的内在机制
创造性思维发生的机制是目前正在探索中的一个比较复杂的课题。创造发明从某种意义上说是科学思维过程的中断，是思维的大幅度的跳跃，这是逻辑思维达不到的，要取得科学技术上的突破有赖于非逻辑思维。爱因斯坦(Albert Einstein)曾经说过：“要创立一门理论，仅仅收集一下记录在案的现象是远远不够的，还必须有深入事物本质的大胆的创造性的思维能力。”“真正可贵的因素是直觉”[6]。培根(Francis Bacon)也曾说过：“人类主要凭借机遇或直觉，而不是逻辑地创造了艺术和科学。”[7]总之，创造性思维是更复杂的思维方式，除了必须遵循抽象的逻辑规则外，更要借助于非逻辑思维，因为非逻辑思维更富于发散性、开放性、开拓性，在探索非常规的反常现象和出现科学危机情况下，这时想象力、直觉、灵感就更起作用。非逻辑思维的创造性在于思维过程当面临新概念的构造时，传统思维束手无策，这时只能把握住反常现象的某些规定性，借助于一些开始还不够清晰、甚至是模糊的词语、符号去表达，并建立起它们之间逻辑上的联系和结合，在理顺关系之后，经反复修正使词语与符号更趋准确而形成新概念和新表达式。爱因斯坦认为“这种结合的活动似乎就是创造性思维的基本特征”[4](P248-249)。
任何创新成果的产生都可以从这样几个角度去认识：一是条件演变；二是信息接通，从信息论角度看，创新成果是头脑中一些信息和另一些远离或隔阂信息的恰当接通；三是因素重组，即思维对象内外相关的若干因素之间千变万化的重新结合。这三个方面，无论从哪个角度讲，其结果均可以是无限的，这个无限正是创新的舞台和基础，创新思维主要从这个无限中找出有效的新成果。
创造性思维运用的基本思维方法有[8](P59)：①连锁扩散思维：是以思维对象（问题）为核心，全方位向外向内扩散、联想，以扩展思维空间的思考方法。扩散思维为的是打开思路，寻找创新点，在实际思维中往往是扩散一集中一扩散这样反复的过程。②时空对比思维：把思维对象（问题）的各种属性与具有相似性的概念（事物，现象）进行联想。③要素重组思维：是围绕思维对象进行多元关系的变动思考，进行对种种要素的重新组合。此法是创新思维的核心，众多新发现是在这种无穷的重新组合变动中脱颖而出。④替代转换思维：是把思维对象各属性分类、分解，并与某属性相关的（只从某角度而言，而非全相关）事物、概念进行联想，寻找发展、转移、转化、替代的可能。这种方法是思维灵活性的体现，是寻找新思路的重要方法。其他方法是：可能世界思维、条件中介思维、辩证渗透思维和系关系思维等。
创新思维的基本程序可概括为六个步骤：“点”（问题）、“面”（扩散）、“变”（重组、替换）、“潜”（搁置缓和）、“捕”（捕捉灵感）、“证”（定位论证）[8](P60)。①问题出发（点），问题的发现、对问题的初步分析是创新思维的起点。爱因斯坦认为发现和提出问题比解决问题更重要。我国著名地质学家李四光说：“不怀疑不能见真理，所以我希望大家都取怀疑的态度，不要为已有的学说压倒。[9]”②辐射思维（面），以问题为中心的球形散射、层次连锁、联想、想象。在思维的展开中，必然是扩散（辐射）思维与集中（线性）思维的辩证交替运用。创新思维必须是扩散在先、集中在后，这是创新思维过程之关键。③重组变换（变），是扩散思维的深入和连续，是诸种基本思维方法的综合运用。④转入潜思（潜），百思未解，暂时搁置，放松精神，促使发挥潜思维作用。由于潜思维是人不能直接指挥的，对潜思维黑箱的输入主要有两方面：一是思维准备条件，二是对创新问题的苦思。其输出就是一种思想的火花、灵感、直觉，从而取得创新思维的突破。⑤捕捉灵感（捕），对应解问题冥思苦想、一筹莫展时，不知不觉由于某一信息的刺激，突然间像接通电源一样，接通了解决问题的思路。要根据个人特点，善于运用不同思维状态（如睡前、散步、半醒、听音乐等）抓时机，促使灵感接通，然后抓住思想火花的闪现。⑥定位论证，把发现的新想法放到大系统中定位，并进行逻辑论证、修改、反馈。首先要论证答案的有效性、可靠性，其次需通过实践检验答案的真实性、可行性。
总之，要实现创造性思维，就要正确地选择思维方式。
三、非线性理论与创造性思维
在自然科学中，从激光物理学、量子混沌和气象学直到化学中的分子建模和生物学中对细胞生长的计算机辅助模拟，非线性复杂系统已经成为一种成功的求解问题方式。另一方面，社会科学也认识到，人类面临的主要问题也是全球性的、复杂的和非线性的。线性的思维方式以及把整体仅仅看作其部分之和的观点，显然已经过时。甚至认为我们的意识也受复杂系统非线性动力学所支配，这种思想已成为当代科学和公众兴趣中最激动人心的课题之一。
1.非线性理论与系统
本世纪下半叶，科学的重点从线性因果关系转向非线性关系、不确定性、模糊性、不稳定性的关系研究。钱学森将非线性科学的研究视为真正的基础研究，他指出非线性科学对于各门基础科学以至社会科学研究都有很大作用。在非线性科学里面，一个最引人注目的问题就是混沌，可以说，对混沌现象的认识，是非线性科学最重要的成就之一，1975年，“混沌”作为一个新的科学名词出现在文献中。19世纪中叶的热力学首先讨论了混沌问题——称之为“平衡热混沌”。布朗运动，丁铎尔现象，宇宙熵极大的热平衡态，都涉及混沌问题。19世纪末20世纪初，彭加勒(Henri Poincare)在研究三体问题时再次遇到了混沌问题。20世纪60年代，混沌问题引起人们极大兴趣，成为研究的热点。美国的气象学家N·洛伦兹(Edward N.Lorenz)关于大气湍流的研究，普利高津(Ilya Prigogine)的耗散结构理论、哈肯的协同学等非平衡相变理论，把混沌问题的研究推进到一个新阶段。现在混沌动力学的许多概念和方法，诸如奇怪吸引子、相空间重构和符号动力学，正在被应用到自然科学和工程技术的许多门类中。
严格来说，混沌现象是不含外加随机因素的完全确定性的系统所表现出的内秉随机行为[10]。比如某些完全确定性的系统，不外加任何随机因素就可能出现与布朗运动不能区分的行为；“失之毫厘，差之千里”的对初值细微变化的敏感依赖性，使得确定论系统的长时间行为必须借助概率论方法描述，这就是混沌，混沌理论研究在更高的程度上把确定性与随机性、必然性与偶然性、决定论与非决定论统一起来；耗散结构、协同学以及其他非平衡相变理论研究系统如何从混沌到有序，从低级有序到高级有序，再从有序到新的混沌的辩证过程。一个开放系统从外界吸收负熵流，可以从无序转化为有序。一个有序系统经过倍周期分岔或阵发混沌又进入新的混沌。人们对混沌中的有序问题进行了研究，发现简单决定论系统可以滋生复杂性，而复杂系统也可以遵从简单规律，并发现混沌是创生信息之源。
混沌理论告诉我们：经济的和其他社会的变量之间的非线性关系，能产生混沌行为，从而导致系统的不确定性；混沌行为对初始条件具有严重的依赖性，系统初始条件的一点小变化，最终能带来行为结果的巨大变化，这就是所谓的“蝴蝶效应”，即一个原以为可以忽略不计的微小变化（“南美洲一只蝴蝶扇动翅膀”），可以造成系统的面目全非（“在北美洲引起了一场风暴”）。《从混沌到有序》的作者、诺贝尔奖得主普里高津(Ilya Prigogine)指出：人们认识世界的角度和方法，应当超越牛顿思维的束缚，实现根本性的转变，即“转向多重性、暂时性和复杂性”；人们应当认识到，我们是生活在一个多元论的世界之中。
非线性理论还认为：系统整体的功能，既可以表现为整体大于部分之和，也可以等于部分之和，还可以小于部分之和，这种综合效应决定于部分之间相互作用的性质。要素之间的非线性作用即协调作用，它们的相干性或协同性，决定系统的正效应；要素之间的线性作用决定系统的零效应。还有一种称作为非线性复杂系统的理论，它是一种跨学科方法论，以此来解释复杂系统中微观元素的非线性相互作用造成的某些宏观现象。
2.现实世界与社会的非线性
亨利·彭加勒(Henri Poincare)认为，所有的行星、恒星和天体之间的因果相互作用，在其相互影响可以导致混沌轨迹的意义上，都是非线性的（例如三体问题）。一般地，量子世界自身同样既不是保守的也不是线性的。另外，从哲学上看，生命的出现可以在非线性因果性和耗散自组织的框架中得到解释；生物群体的生态生长也可以运用协同学概念来说明：生态系统是复杂的耗散系统，包括植物或动物之间以及与其环境之间的相互的非线性代谢作用；如果大脑被看作一个神经细胞的复杂系统，那么它的动力学也就假定由神经网络的非线性数学来描述；认识论的传统课题，如感知、想象和认知，都可以在跨学科的复杂系统框架中进行讨论。一般说来，经济过程是非常复杂的，需要非线性耗散模型。从经济循环到财政混乱，它们只可能以消费者和生产者、财经政策、股票市场、失业等等的非线性相互作用引起的协同效应来解释。
有研究表明，物理的、社会的和精神的实在都是非线性的和复杂的。人类的生态、经济和政治问题已经成为全球的、复杂的和非线性的问题[11]。科学的发展越来越表明，在我们的现实世界上，几乎所有的系统从本质上说都是非线性的，非常多的领域及其有关事物都具有混沌特性，尽管科学技术愈分愈细，但混沌概念可以通用，混沌学通过各种各样时空尺度提供了各学科的共同点，从而加强了科学技术各领域的横向联系。
在系统理论中，复杂性不仅仅意味着非线性，还意味着大量的具有许多自由度的元素。所有的宏观系统，如石头或行星、云彩或流体、植物或动物、动物群体或人类社会，都是诸如原子、分子、细胞或有机体这样的组元构成的。在复杂系统框架中，人群的行为用（宏观）序参量的演化来解释，（宏观）序参量是由人们或人类的子系统（国家、组织机构等等）的非线性（微观）相互作用引起的，协同学模型的一个基本结论是，城市的发展不可能以每个人的个人自由意志来解释，尽管每个区域中的人们的行动都有其个别的意向性、计划性等等，但是全局的发展趋势却是非线性相互作用的结果。
总之，非线性和复杂性是物质、生命和人类社会进化的显著特征，要真正认识现实世界，把握世界的本质，就必须把注意力转向研究系统之间及系统构成要素之间的非线性相互作用。
3.非线性理论、非线性思维与创造性
物理的、社会的和精神的实在都是非线性的和复杂的。在一个非线性的复杂的现实中，线性思维是危险的，例如在医学上医生和心理学家常常以简单性思维进行诊断和治疗，然而人是一种复杂的精神和肉体的非线性生命体，线性思维表现在医疗中的局部的、孤立的和“线性的”治疗方法，都可能会引起许多负面的协同效应。然而，近年来器官移植中引入了新的诊断手段和技术设施，它们是建立在从复杂动力学系统看待大脑所获得的新见解基础上；神经病和心理疾病可以解释成高度敏感的非线性系统中的复杂状态；甚至医学治疗也必须考虑到这个复杂器官的高度敏感性[11]……，这些进步与创新都是建立在当今非线性理论与非线性思维基础之上的。
非线性理论指出：线性关系只有一种，而非线性关系千变万化，无法穷举；线性关系是互不相干的独立贡献，而非线性则是相互作用；非线性相互作用使得整体不再简单地等于局部之和，而可能出现不同于“线性叠加”的增益或亏损，从子系统到大系统，不仅有量的积累，更主要的是发生了质的飞跃。由此只有良好的愿望而不考虑到个别决策的非线性效应是不够的，因为线性的思维和行动能激发起全局性的混沌，尽管我们局部的行动带着最良好的愿望；而且生态、经济或政治系统中的局部性变化，都可能引起一场全球性危机。目前非线性系统研究采用的方法或工具有元胞自动机、几何动力学、分叉理论和复杂适应系统理论等[12](P29)，而它们大部分是以已有的非线性理论为基础的。
随着现代科学技术的发展，线性化理论的局限性日益明显，那种用简单性思维看待工业化和绝大多数工程问题的思路，使人类付出了惨重的代价。20世纪后半叶诞生兴起的以孤子、混沌、分形等为主要特征的非线性科学，是人类科学史上的“又一次大革命”，几乎涉及到自然、社会和人类思维的各个领域，非线性科学的发展同时也带来了思维方式的伟大变革。
正如人类脑电图表面上显示为无规律的杂乱无章，但在总体上、在运动过程中却存在内在规律性一样，非线性思维也蕴含着一种非逻辑（相对于形式逻辑）的内在逻辑。这种非逻辑并不是反逻辑或不要逻辑，它具有非常复杂的结构，但是确有规律可循。这种非逻辑（相对于形式逻辑、数理逻辑等）也是一种逻辑，它是现代科学意义上的模糊逻辑、辩证逻辑。可以说，非线性思维是一种非逻辑的逻辑思维，非线性思维的过程完全符合系统论辩证法，是人类认识系统辩证发展的必然结果[13](P25)。另一方面，非线性思维的准备期、酝酿期都是应用逻辑思维的，特别是其结果（科学的发现和突破）是符合逻辑的（当然对逻辑的理解不能停留在传统的层面上），必须自觉应用逻辑才能导出严密的科学理论。否则，一切科学发现、艺术创造都会是不可捉摸的虚无缥缈的东西。世界的本质是非线性的，非线性思维是分析和处理事物的根本方法，线性思维只不过是非线性思维分析和处理问题的高度简化和近似处理。非线性思维比线性思维的高明之处在于[12](P27)：首先非线性现象远多于线性现象，非线性思维有其不可比拟的现实的客观基础；其次非线性思维对事物的认识不会削去事物的本质特性，不像线性思维常常在简化过程中，把事物与其认识搞得面目全非。非线性思维是从总的方向上，从发散的、逆向的、反常规的甚至从混沌中把握有序，拓展思路，探求真理，它与现实世界的非线性和复杂性规律有些一致，因而更容易发现新规律，最具创造性。
人类思维“经验——理性——直觉——灵感”四图式的递进是一循环交互、互为因果、相互促进的运动过程，后两者的演化是非线性的，而非线性思维形式的直觉和灵感是思维的最高阶段。研究表明：非线性思维的发生是有规律可循、自组织性的[13](P25)；任何人都有可能产生非线性思维，但非线性思维不会凭空产生，它要有优良的思维品质和意志力作基础。整个世界，从宇观、宏观到微观本质上都是非线性的，甚至在当代科学研究中不考虑非线性因素，不建立非线性模型就无法真实而准确地反映客观规律，因此建立更完善的非线性系统理论并用来解释各种复杂性问题，是人们对客观世界认识进一步深入的必然趋势。我们认为，非线性理论是非线性思维发生的基础之一，非线性思维是创造性的一个关键因素。只有认真研究和学习非线性理论的思想精华，善于培养自己的非线性思维方法，才能使自己最具创造性，为国家和人类作出更大的贡献。
根据以上分析，非线性理论对创造性尽维方式有极大的贡献。另一方面，创造性思维方式又几乎都是非线性的，同时，非线性思维又具有创造性思维的特点，因而最具创造性。因此只有采用非线性思维，才能正确分析与研究现实世界的各种问题，科学研究才能更具创造性，我们的创造力才会更强，中国才会更快地走入世界的前列。
四、结论
人类社会的一切成果，无不得益于人类思维创新能力的提高。人类的认识史，是思维方式发展的历史；科学的发展史，也是一部思维的发展史，在人们科学研究的社会实践中，正是有赖于正确的思维方式才能由表及里地正确认识客观世界的真实情况和运动规律，从而推动了科学的发展，而科学的发展又对人类的思维提出了更高的要求。
现代科学技术革命面临的对象是复杂大系统的非线性问题，信息、知识的重要性提高到空前的高度，智力革命成为现代科学技术革命的先导，而智力也是思维的能力。在这种背景下，变革思维方式的重要性超过以往一切时代。我们必须清醒地认识到：现存物理的、社会的和精神的实在都是非线性的和复杂的，人类的生态、经济和政治问题已经成为全球的、复杂的和非线性的问题；非线性是物理世界和自然界存在的本质，非线性是系统复杂性的根源，是系统结构有序化的根本；非线性理论对创造性思维方式有极大的贡献，非线性思维最具创造性，是人类创造性思维的源泉。
新一代的研究者必须重视非线性理论的研究，有机地将各种非线性思维方式结合起来，并时刻注意培养自己的创新意识；提高适应于创造性思维的心理素质的修养；善于建构具有创新能力的知识结构。只有这样，他们的思维才会更具创造性，我们的国家才会更有希望！
收稿日期：2002-09-16
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