浅议科学研究活动中的极点思维，本文主要内容关键词为：极点论文,科学研究论文,思维论文,活动中论文，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。
在力学研究史上，古希腊学者亚里士多德曾作出了一个错误的但为人们奉为真理长达两千多年之久的力学论断：物体的运动是由于外力的作用，外力作用停止，运动的物体便静止下来。直到1638年意大利科学家伽利略利用其巧妙的思维，得出了与亚氏论断完全相反的科学结论。
伽利略是这样思考的：在假定无摩擦的呈"V"字形的斜面上，小球从H高处滚下，球可到达另一斜面的H高度；如果这一斜面的倾斜角减小，小球仍可达到其相同高度；更进一步，如果设想斜面的倾斜角无限减小——最终成为平面，那么，小球从第一斜面H高处滚下后，它在第二斜面（即平面）上的运动就永远达不到它原有的高度。也就是说，小球将在第二斜面上永远运动下去。这表明，物体具有保持其运动状态的特性，物体的运动并不需要外力的作用，改变物体的运动状态才需要外力的作用。伽利略的这一科学结论后来被英国科学家牛顿所采用，成为了牛顿力学中的一条科学定律：惯性定律。
伽利略思路的巧妙之处在于把第二斜面的倾角减小以及减小后得出小球仍将达到原有高度H这一结论的基础上向前迈出了实质性的一步：把第二斜面的倾斜角无限减小，直至达到它的极限状态——倾斜角为零度而对小球运动状态所进行的思考上，他才得出了上述的科学结论。对伽利略的这一思路进行分析，可以发现，这一思路的实质就是将所研究的问题或问题中的某种因素（如倾斜角因素）在思维中推进到它的极限状态，即推进到它在程度上不能再超过的极点上进行的思考，这种思考也就是极点思维——一种将问题在思维中推进到极点上进行思考的思维。
对极点思维的上述理解表明：(1)在极点思维中，思维者应将所研究的问题推进到它的极限状态，即推进到它在程度上不能再超过的极点上进行思考。这是关于“推进”的程度的问题。(2)对所研究问题的推进，不是当下的一种实际运演，即不是在外显空间里进行的一种物质性操作，而是在人脑中即在内隐空间里进行的一种精神性的假定与设想。这是关于“推进”的空间问题。(3)在思维中对问题的推进，不是一种“三段论”式的逻辑推演，而是以想象的方式进行的，想象性是极点思维不可缺少的品质。这是关于“推进”的方式问题。(4)关于“推进”的制约性问题。问题不同，在思维中推进所达到的状态不同，因而所得到的思维结果也不同。这种不同反映出极点思维尽管以想象方式进行，但不是随心所欲的，它要受所研究的问题的性质以及问题所处的环境等因素的制约。
极点思维在科研活动中具有广泛的应用。这仅从基础理论科学的研究对象上即可看出。基础理论科学是以理想客体为研究对象的。所谓理想客体，就是为了便于研究问题而建立起来的一种抽象的理想对象，这种理想对象是研究者把所研究的客体原型的某些属性在思维中推进到极限值的结果。如把物体的体积在思维中推进到它的极限状态零，从而获得了力学的研究对象——只有一定质量而无形状和大小的“质点”；如把固体在外力作用下的形变在思维中推进到它的极限状态零，从而获得了刚体力学的研究对象——在任何外力作用下都不发生形变的“刚体”；同样，流体力学中的没有粘滞性、不可压缩的“理想流体”、电磁学中的没有空间大小的“点电荷”、生物学中的没有任何组织分化特征的“模式细胞”等都是运用极点思维所得到的结果。
极点思维在科研活动中具有十分重要的作用。这首先表现在它能将研究对象简化和纯化，有利于对自然规律的揭示。自然界的现象十分复杂，各种因素交织在一起，使人不易发现其规律。科学要揭示事物的客观规律，就必须尽可能地排除那些掩盖事物内部规律的干扰因素，否则科学研究将变得极为复杂，以致于实际上无从着手，这就需要对研究对象进行思维的抽象，即在思维中割掉研究对象与其他事物的联系或只考虑其主要联系，并将研究对象本身的复杂特性根据研究的需要作理想化处理，使研究对象以一种简化或纯化的形态呈现出来。将研究对象作理想化处理，就是将研究对象的某些属性在思维中推进到它的极限状态。1665年，牛顿对万有引力定律就有了成熟的思考，但他一直不能发表这一成果，这与当时测量地球半径的数据不精确有关，但最根本的原因是他未能把地球、月球作为质点来处理，这足足使牛顿发表万有引力定律的时间推迟了20年。1685年，牛顿对地球、月球作了理想化处理：他把地球、月球作为无形状、无大小而质量全部集中在他们各自中心的质点来处理，并在数学上给予了证明。由于研究对象的简化，使原来复杂的数学运算也变得简便易行了。计算结果表明，月球的向心加速度与地面上物体的重力加速度之比，正好等于地球半径的平方与月心到地心距离的平方比，从而获得了关于万有引力定律的科学认识。显然，牛顿对地球、月球所作的理想化处理，也就是运用了极点思维。
极点思维在科学研究活动中的作用还表现为它能导致科学定律的发现和科学原理的提出。我们知道，思想实验是科学研究活动中的一种重要方法，这种方法不是实际地进行实验，实验的构想和动作是在人的思维中来完成的。由于思想实验可以超越许多实际条件的限制，使实验条件、过程在思维中以理想化的方式表现出来，所以，它常常能导致重大的科学发现。而在思想实验中，极点思维又是常常被使用的，前面所述的伽利略的思想实验，就是采用极点思维而导致了惯性定律的发现。同样，德国科学家爱因斯坦在他设想的“火车实验”这一思想实验中也采用了极点思维：当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路时，对站在两道闪电正中间的铁路旁的一个观察者来说，这两道闪电是同时发生的。而对于乘坐一列由东向西高速行驶并正好经过两道闪电中点的观察者来说，这两道闪电并不是同时发生的，因为车上的观察者是在行近西方的闪电而远离东方的闪电，西方的闪电比东方的闪电先到达他的眼里。若进一步设想这列火车是以光速前进的话，列车上的观察者将只能看到西方的一道闪电，而东方的那道闪电则根本追不上他了。这样，爱因斯坦把火车由某一高速进而推进到速度的极点——光速上进行思考，结果他提出了同时的相对性原理，这一新的思想成为爱因斯坦创立的狭义相对论中的一条重要科学原理。
在科学研究活动中，极点思维为什么有如此重大的作用呢？这可从哲学的角度给以说明。极点思维把研究对象中的某些因素在思维中推进到极限状态去思考，这种被推进的因素在整个研究问题中往往是一种次要因素。这种次要因素在思维中一经推进到极点，次要因素也就被“忽视”了，而研究对象的主要因素则被凸现出来。这样，由于抓住了事物的主要方面，“忽视”其次要方面，使事物以一种纯化的形态表现出来，从而有利于揭示事物的本质。牛顿对万有引力定律的揭示就是如此。此外，极点思维还巧妙地运用了质量互变规律。在极点思维中，当研究对象的某种因素在思维中被推进时，认识的结果往往还不能升华，因为被推进的因素还处于量变之中，而一旦把被推进的因素推进到它的极点上，认识的结果往往会发生质变，因为量变引起质变。伽利略对惯性定律的揭示就是如此。