秦四清
科研突破:思路决定出路 精选
2022-1-26 12:51
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毋容置疑,思路的正确性与可行性直接决定着行动的成功率,所以说思路决定出路。

从认识论的角度看,思路受思想支配,即思想是思路的源头。思想是人类独有的精神瑰宝,是开启世界大门的钥匙。法国哲学家安托·法勃尔·多里维指出:“人类是一种使思想开花结果的植物,犹如玫瑰树上绽放玫瑰,苹果树上结满苹果。”拿破仑强调:“世上只有两种力量,一种是剑,另一种是思想,而思想最终总是战胜剑的力量!”纵观科学史,科学大师之所以取得彪炳千秋的成就,无一不是源自思想的力量。譬如,伽利略的自由落体运动、麦克斯韦妖、牛顿的水桶和抛球、爱因斯坦的电梯与火车、薛定谔的猫等等这些著名的思想实验,均在塑造科学的历史进程中起到了至关重要的作用。

要产生思想,特别是独辟蹊径的新思想,离不开深度思考。深度思考是一切正确策略与方法的起源。通过不断地在探索过程中刨根问底、一探究竟,则可能突破思维定式,可能找到攻克科学难题的锦囊妙计,还可能提升自己看待问题、分析问题与解决问题的境界。由此而论,取得科研突破的成功人士,不一定比别人付出了更多的汗水,但一定比别人付出了更多的思考,且思考模式是正确滴。

为深化对本文主旨的理解,我举一个实例。

为解决地震预测科学难题,科学家们首先想到“把地下搞明白”,这似乎是理所当然的正常思路。为此,有些国家先后启动了“地球透镜计划”、“地球深部探测计划”、“地下明灯计划”等。那么,即使“把地下搞明白了”,真能解决地震预测难题吗?

在回答该问题前,不妨先看看下述类似的问题:

在实验室做岩样破裂实验,岩样的岩性、组构与结构已知。若岩样强度和对其加载速率未知,单凭监测信息能预测岩样被加载至何种应力状态断裂吗?

露头良好的危岩体(图1),岩性和结构已知,前人基于各种监测信息能可靠地预测其失稳吗?

显然,在未掌握岩样或岩体断裂前兆和损伤规律的前提下,答案是否定的。反之,掌握了前兆和规律,即使不知道岩样或岩体的具体岩性和结构,我们也能结合监测信息做出可靠的预测。

image.png

1 某危岩体照片

(照片来自网络,无商业目的,在此致谢!)

通过上述类比知,“把地下搞明白”并不是解决地震预测难题的首要和必要条件。我们的研究表明,只要依据严密的逻辑推理阐明了主要发震结构(锁固段)及其属性,结合实证认清了其破裂行为(地震产生模式和演化规律),且明确了地震的关联性,那么结合监测信息起码可预测某种类型的大地震——标志性地震,而厘清地下锁固段的分布只不过有助于判断标志性地震的震源位置(由于锁固段的尺度大,而标志性地震的震源位于其中的一个小区域,故通过探测厘清锁固段分布的实际用途并不大,即并非是首要和必要条件)。

再回首看这些计划的实施效果。这些计划已实施多年,虽然投入了大量的人力、物力和财力,但是几乎未能推动地震预测研究的实质性进展。为何美国国家研究理事会仍提出地球科学2020-2030年的优先研究问题之四:“What is an earthquake?”由此可见一斑。

再引申一步。人们研究包括地球科学在内的诸多难题,面临着既看不见也摸不着的“黑箱”当道。在这样的情况下,人们唯有基于大量的监测/观测信息,靠聪明的头脑和勤劳的双手,才能找到攻克这些难题的出路。例如,人类无法登陆太阳,即不能开展对太阳内部的实地探测,但依赖于丰富的观测信息,科学家们根据科学原理和推理,能大致推测太阳的内部结构,能明确太阳发热发光源于其内部的核聚变,能预判未来太阳的演变趋势。

确实,自然事物的演变极其复杂,然万变不离其宗。通过不断地深度思考凝练出关键科学问题,进而找到解决该问题的突破口——出路,才能锁定“宗”。只有这样,才能尽量避免无效科研,才能从迷茫中看到曙光,才能从貌似无解中找到通解,才能把好钢用在刀刃上。

参考(略)

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