一、技法概述
演绎就是由一般到特殊,由普遍性的判断推出特殊性的新判断的思维方法。如从“凡金属都能导电”这个已知的知识出发,结合“铝是金属”这一个别现象,便可推演出“铝也能导电”的结论。
所谓演绎创造法,就是建立在演绎推理基础上,从现有的知识出发得出鲜为人知的新知识,以实现发明创造的创新技法。
事实上,有许多创造成果可以说都是演绎创造法成功运用的产物。
例如,科学家牛顿关于地球是扁圆形的新发现,就是运用演绎推理得出来的。牛顿的演绎推理思路是:
凡自转的球,球上的物质都受离心力的作用而有沿切线方向运动的趋势,离心力的大小与半径成正比。
地球是自转的球体。
所以地球赤道附近的离心力最大,地球有形成扁圆体的趋势和表现。
又如,亚里士多德曾经断言,物体下落速度的快慢与其重量成正比。这个错误的论断延续了1800多年,直到伽利略才用实证和演绎推理使其得到了纠正。伽利略的推理过程是:设物体A比B重得多,按照亚氏说,A比B先落地。如将A和B捆在一起,成为物体A+B,一方面因为A+B比A重,它应比A先落地;另一方面因为B比A落得慢,B应该减慢A的下落速度,所以A+B又应比A后落地。这样就得出了自相矛盾的结论,从而证明亚氏论断是错误的。
演绎推理法是进行科学研究的重要方法,爱因斯坦就特别推崇演绎推理的方法。他认为,理论家的第一步工作是建立一些可以用来作为演绎出发点的原理,一旦完成这一步,推理就一个接一个,它们往往显示出一些预料不到的关系,远远超出这些原理所依据的实在范围。
二、运作艺术
1、公理演绎
在科学研究中,人们最早使用公理演绎方式。在演绎中,其大前提是公理和定义,得到的结论往往是重大的科学研究成果。如几何学的构成。许多人都为欧几里德几何学这座科学宫殿所感动。它的推理明确而又严谨;它的论断深远而又明晰。然而,不管这座数学之宫多么博大精深,但其结构却单纯得出奇:全部结论不过是从5条公理、7条定义和一些公设出发,经演绎而来的。欧几里德的创造性在于,他用已知的知识演绎出整个平面几何的理论体系,筑造了科学史上第一个完整的数学知识大厦。 此外,非欧几何的建立,狭义相对论的提出,都闪灼着公理演绎的创造光辉。
2、规律演绎
这种演绎方式以经验规律或普遍定律作为大前提,经过逻辑推理和创造性思考,去获取某种新的结论。
如元素周期律的发现。门德列耶夫在从事化学研究中,发现了元素化学性质的变化与原子量的变化之间有函数关系。然而,他开始并没有说明这种关系的内在机理。精通演绎推理的门德列耶夫却从发现的化学经验规律出发,推演出一些重要的结论,并预言了一些当时尚未被发现的元素,推断了这些待发现的元素所具有的化学性质。后来,他的预言得到了证实。在门德列耶夫研究的基础上,化学家们终于揭示出了化学元素周期律。
从普遍定律出发,进行演绎推理的创造实例举不胜举。前面列举的牛顿关于地球是扁圆形的假说,就是从万有引力定律和离心力定律出发推演出来的。从光的反射定律出发,人们从理论上推出汽车驾驶室外的观后镜应设计成凸镜;根据热力学第二定律,也可以得出不可能发明永动机的结论。
3、假说演绎
在科学创造中,假说演绎是最富探索性的一种演绎方式。假说演绎法以假说作为推理的大前提,它的一般形式可写为:
如果p(假说),则有q(某件事);
因为q或非p,所以,可能P或必定非P。
这实际上就是形式逻辑的假言推理。显然,假说演绎对否定一个假说可以是决定性的(如P则q时,非q则P必然不成立);而对判断假说为真时则未必成功(如P则q时,有q可能P成立,但不一定必然成立)。假说演绎是以假说为前提推导出可观测的结果的过程,它只有和实验结合起来,才能否证或证实假说。对假说的证实需要多次完成。假说演绎的意义正是在于它提供了进行否定或证实的前提。存在着两种对立的假说的情况下,由假说演绎法导出待检验结论,对于否证或证实假说有更明显、更重要的意义。两个互相反对的假说P或非P,如果它们就同一个问题推导出两种对立的结论q或非q,而实验和观察又能进行验证,其结果是q或非q,这就能判断P或非P中只有一种是正确的。
(汇新摘自《创造工程学》黄友直 肖云龙/编著)