中国科普作家网 China Science Writers Association

《走出思维泥潭》
——如何激发科学创新中的奇思妙想

内容简介

这是一本讲述如何跳出传统认知框架并提升创新性思维的作品。作者认为历史的积累带给我们的各种经验知识使得我们建立起固有的认知框架，形成了思维定势，从而限制了科学的进步与创新。比起笼统地叙述“如何创新”，本书作者用生动的语言讲述了科学史上取得重大创新发现的一些经典案例。通过他们打破认知偏见，从而有了惊人科学发现的经历，引出“泥潭之猪”（PIG In MuD）的创新方法，帮助读者锻炼创新性思维。

这是一本面向普罗大众的畅销书，一般的读者会以为这是一本写给科技工作者的书——虽说作者初衷也确实如此。但这其实是一本对所有人来说都是开卷有益的宝藏书，每一个需要提升工作能力、改善社交状态、稳固亲情纽带的人都能从中获得裨益。本书可以让你通过有效且简单的训练来改变多年形成的几乎已经固化的思维模式，从而让你能用更富有洞察力和创新力的方式方法去面对和解决工作生活中遇到的所有问题，这是很了不起的成就。每个人都会有自己的思维泥潭，对于所有不甘平庸的人来说，走出去是我们唯一的出路。

推荐序

白春礼

中国科学院院士，“一带一路”国际科学组织联盟主席

党的十八大以来，我国科技创新事业取得历史性成就，重大创新成果竞相涌现：“悟空号”“墨子号”“慧眼”“天问一号”“嫦娥五号”“奋斗者号”“中国天眼”等重大科学成果不断涌现，中国高铁、北斗导航、5G通讯成为国家名片，C919大型客机、量子计算、国产航母等厚积薄发。在衡量高质量科研产出的自然指数（Nature Index）排名中，中国位居世界第二位。但随着全球科技创新风起云涌，国与国之间的科技竞争愈演愈烈，需要承认的是，我国科技创新水平与世界先进水平还有较大差距，表现在从0到1的原始创新动力不足，核心技术受制于人，诸如芯片、高端光刻机、传感器、高端数控机床、重大疾病原研药等一批高科技产品长期被“卡脖子”，极大威胁着我国产业链与供应链的安全。此外，科技革命迭代速度不断加快，新兴科学不断涌现、传统学科间亦呈现交叉、融合、会聚之势，引发的颠覆性技术正悄然地渗透进产业变革之中。面对当今世界百年未有之大变局，科技创新已成为影响和改变世界经济版图的关键变量，我们迫切需要加快科技强国建设的步伐。

尽管科学发展日新月异，科学研究方法变得更加多种多样，科学仪器也越来越精细复杂，但是科技创新中最重要的工具却始终是人类大脑。与此同时，随着科学研究的持续深入，科学问题变得越发地错综复杂，科学家的思维也容易陷入焦灼与困顿。因此，在科技创新中如何充分利用科学家的大脑、如何促进科学家原创性思维和颠覆性创新，既是一个科学问题，又是一个有意思的哲学话题。科学进步往往遵循严谨的范式，但有时会过于刻板。科学研究活动本身具有高度复杂和不确定性，不同学科领域需要不同的研究方法，不同科学家运用的方法往往也不尽相同，因此，科学界很多人认为难以找到普遍适用的科学研究方法。然而，哲学的思维方式，有时则充满了感性与新奇，这反而可以为科学严谨的研究方法提供全新的解决方案。不同学科的科学研究方法具有共性的基本原理和思维技巧，创造性思维往往是建立在共性原理和技巧的基础之上的——显然，这种思维方式来源于哲学。

为了有助于理解，让我们再去思考一个现实中的例子：为何跨学科的讨论有时能够激发思维科学创新的火花？其实，多半是因为“外行人”更容易跳出学科固有思维范式，更加关注于问题本身，特别是关注一些基础性、原理性问题。比如，有时质疑本学科“专业人士”已经公认并坚定认为“正确”的结论，有时却可以获得意想不到的正向效果。而这些“外行人”，实际上扮演的就是“科学哲人”的角色——真正的科学哲人不只关注建立哲学学说、传播哲学思想，而是会聚焦基础问题组织跨学科的对话交流，为有潜力的科学家提供思维创新养分。这是我们在中国科学院建立哲学研究所的原因之一。科学思维其实也是分层次的，自觉思维、常规思维和创造性思维是其由低到高的三个层次。所谓自觉思维，就是在科学活动中对某个问题有所意识，从而对自己大脑造成刺激并对问题进行表层思考，一个想象的办法可能会在大脑中浮现；此时，常规思维开始发挥作用，我们需要超越下意识的、自觉的思考和行为，对想象的办法连接好中间步骤并加以拓展，同时多渠道地进行求证，决定取舍并努力得到可行性方案；创造性思维，则往往放弃常规的思维活动，放飞自己的想象力，有时甚至是梦幻或者幻想，德国化学家凯库勒就是在梦中想到了苯环的结构。

《走出思维泥潭》这本书讨论了如何通过训练来改变思维模式从而提升创造力，并且结合科学史上的诸多重大发现，有力地说明了创造性思维确实是科技创新中的有力武器，更可能帮助科学家取得重大突破。

中华民族伟大复兴事业正处在一个关键时期，面对复杂多变的国际环境，我们更应该沉下心来、凝神定力，注重培养原创性思维，为独创性的科学研究开辟思维空间，尽早走出“思维泥潭”。原创性思维模式的训练越早开始越好。特别是对中小学生、大学生一直到研究生的训练，应该改变以往千篇一律的填鸭式教学方法，在开放式、互动式教学中把培养学生的原创性思维能力以及学术研究上的批判精神摆在突出位置。鼓励学生在学习和科学研究上勇于突破，支持学生参加各种课外活动和创新创业实践，培养他们敢于挑战学术权威、树立问鼎世界科学高峰的远大志向。我想，这必将成为科学之幸，创新之幸，更是民族之幸。

译者序

丁奎岭

中国科学院院士，上海交通大学常务副校长

不妨让我们先想象一幅画面：温暖的午后，你独自坐在苹果树下，一颗熟透的苹果刚好掉落下来并砸在了你的头上。你可能会想：“苹果居然砸到我的头上，好疼啊！”掉到牛顿的头上，他却想到了万有引力定律！于是，你得出结论：“牛顿真是个天才！”

是的，牛顿的确是个天才，但是天才是否可以被培养出来呢？牛顿所拥有的“创造力”究竟是一种天生的特质，还是一种可以被训练出来的能力呢？这似乎就是《走出思维泥潭》这本书试图讨论并解决的问题。

创新是有目的的创造力，被广泛认为是科学发展的动力，它构筑了人类的幸福的基石。经过数百万年的进化，今天的人类似乎已经拥有了可以掌控世间万物的能力，并总结出各种经验、范式，形成知识，在已经建立起的、牢不可催的既定“认知框架”中安逸地享受。科学也是如此。有关科学的认知框架，同样有着一系列紧密相连的预期（范式），这些认知框架帮助科学家们能够快速完成他们的任务，更好的了解自然，并能轻松地解释严谨的可复制的实验，从而更高效地探寻整个世界的运行之道。

然而，人类需要不断进步，科学家亦需要不断探索。创新产生的第一步并且也许是最重要的一步，就是要承认人类思维的局限性。既定的认知框架甚至无法解决或解释一些司空见惯的科学问题，它将我们的思维框定在“黑匣子”之中，形成可怕的思维定势（认知偏见），使得创造力受到限制，甚至影响人类文明停滞不前。

跳出去！跳出“可怕”的认知框架，还科学一个更大的奇迹！给人类一个更美好的未来！是的，是时候来查收《走出思维泥潭》这本书带给你的“创新工具箱”了。

泥潭之猪（PIG In MuD）——这个拥有着特别名字的创新工具箱将引导你，逐步找到打开创新之门的钥匙。而你需要做的，仅仅只是按照书中提示来一步步的完成。第一步，在兴趣、观察和知识的基础上，提出正确的问题并将它表述（Phrase，P）出来；第二步，通过辨认（Identify，I）认知框架，并且寻找可替代的框架；第三步，迭代（Generate，G）所有可能的解决方法；第四步，需要借助冥想，进行充分酝酿（Incubate，In）；第五步，融合（Meld，M）一个你的（Your，u）最好的想法到常规科学的过程中；最后一步，传播（Disseminate，D）你的创新发现。

那么，抓到这只泥潭中的猪，是否就意味着已经掌握持续创新的方法了呢？答案显然是否定的。创新思维技能还必须能够与日常的科学思维过程结合起来方能奏效，你仍然需要按照本书每一章节给出的方法，进行不断的思维训练——毕竟，科学是一片充满了谨慎与创造的奇幻森林，这片森林曾经并且正在铸就人类历史上最令人印象深刻的繁荣与辉煌，唯有深入这片森林，方能一探究竟。

回到当下，中国经济在快速发展的同时正面临挑战，科技在突飞猛进的背后面临诸多问题。当今的中国正处在由科技大国迈向科技强国的关键时期，我们取得了天宫、中微子振荡、墨子号等一系列重大科技成果的辉煌，但也在世界科技竞争这个“黑暗森林”的角逐中深刻认识到自身存在的不足——我们的科技创新仍然存在着许多卡脖子甚至卡脑子的问题，我们的科技体制仍然亟需不断锐意改革和持续完善。

在创新主导未来的新时代，机会总是垂青于那些有准备的人，成功更会眷顾那些破译了创新“黑匣子”勇于创造的人。我们要敢于搬开阻碍创新发展的绊脚石，大胆破除基础科学创造力不足的矛盾，拨开那片挡住科技人才创造性思维的乌云。更重要的是要培养出一大批不仅掌握现代科学方法并且能够突破惯性思维具有强大创造力的科学家人才，这才是中国科学的希望和未来，更是我们建设世界科技强国的必由之路。因此，所有破题的根本，都回避不了、也必须解决创新的源头问题——创造力的训练与培养。而这，也正是这本书带给我们的启迪。

翻译本书也是因为一次偶然的机会，我和中国科学院的老同事赵军博士畅聊科学文化时，聊到了这本书，我们都一致决定将这本书翻译出来介绍给更多的读者。经过简短的沟通，由赵军博士负责翻译，黄正和陈以昀两位博士参与协助，由我负责全书译后的校审。翻译这本书前后也经历了数年时间，书中涉及到诸多学科领域专业术语和科学史内容，我要特别感谢承担具体翻译任务的三位青年才俊，尤其是赵军博士，他为翻译本书付出了大量时间，在翻译过程中精益求精，客观地说，没有这些努力，本书的翻译很难达到现在的质量和水平。

毫不夸张地说，无论你是科学创新工作者还是教育战线的一员，甚至你只是想提升自己的创造性思维能力，你只要花上一些时间认真阅读这本书，相信都会有所收获。同时，希望这本书能够成为各类学校学生提升自己创造性思维能力的一本参考书，从而为中国创新的未来打下坚实基础。

推荐语

“每一项真正的突破性创新都无前例可循，但这些创新往往遵循一些共同的关键要素。本书的重点就是通过例举和归纳来总结这些创新的要素。”

——施一公（中科院院士，西湖大学校长）

“人之可贵在于能够创造性地思考。本书介绍了一系列培养创造性思维的联系，教我们如何在日程的生活和工作中更好地运用这些创造性思维技能。”

——樊登（樊登读书创始人）

本书通过经典案例和相关练习，向读者展示了良好的隐喻和观察是怎样改变思路的，指导读者用正确的提问、类比和群体智慧来解决具体问题。

——《自然》

本书以科学创新为主题，同时有许多能应用到其他领域的创新思维和方法。对于任何想要摆脱惯性思维和培养创新思维的人来说，都十分值得一读。

——《出版人周刊》

作者简介

罗伯塔·乃斯

美国医学科学院院士，得克萨斯州立大学公共卫生学院教授。2012年当选为美国流行病学会主席，美国国立卫生研究院、国家疾控中心和国家航空航天局等顾问。她长期致力于启迪科研人员的创新思维模式，被誉为美国顶尖的创新思维专家，近年来推出了多本有关创新能力培养与创新思维的畅销书。

译者简介

审校

丁奎岭，有机化学家，中国科学院院士，上海交通大学党委常委、常务副校长，中国科学院上海有机化学研究所特聘研究员，兼任中国化学会第三十届理事会党委书记、副理事长。主要从事手性催化合成以及二氧化碳绿色转化领域的研究。发表学术论文180余篇，著有学术著作多部，多项专利成果授权企业使用并实现产业化。他具有丰富的科研和教育经验，对顶尖人才管理和科学创新文化建设有着深入思考和成功实践。

主译

赵军，管理学博士，现任职于中国科学院国家空间科学中心，在科技创新领域具有丰富的管理和领导实践经历，长期从事战略研究工作。研究领域主要包括科技体制机制、创新政策、高层次人才政策、科学传播等。公开发表30余篇学术论文，出版《创造力危机》、《生物能源产业生态系统研究》等多部学术著作，曾主持多个重要研究课题，组织并参与起草多份有影响力的战略研究报告，还推动多项科研成果实现产业化。

参译

黄正，理学博士，囯家杰出青年科学基金获得者，中国科学院上海有机化学研究所研究员，博士生导师。主要从事金属有机化学和均相催化研究，在《自然》和《科学》等杂志公开发表了60余篇学术论文，获授权专利7项，开发了数个催化剂实现产业化。曾获陈嘉庚青年科学奖、中国均相催化青年奖等。

陈以昀，有机化学博士，国家优秀青年科学基金获得者，中国科学院上海有机化学研究所研究员，博士生导师。先后在北京大学和普林斯顿大学获得学士和博士学位，在哈佛大学和霍华德·休斯医学研究所从事博士后研究工作。研究兴趣为生物相容可见光化学。曾获中国光化学泊菲莱优秀青年科学家奖，上海市科技系统青年五四奖章。

来源：“中国科讯”微信公众号