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自牛顿以来的科学家
第二篇 科学家的基本特征
第10章 科学家的能力特征
根据我所能作出的判断，作为一个科学家，我的成功，不管它有多大，是取决于种种复杂的思想品质和条件的。其中最为重要的是：热爱科学；在长期思考任何问题方面，有无限的耐心；在观察和收集事实资料方面，勤奋努力；还有相当好的创造发明的本领和合理的想法。确实使人惊异的是：使我所具有的这些中等水平的本领，竟会在某些重要问题上，对科学家们的信念，起了相当重要的影响。
——查尔斯·达尔文
不同的能力有与之对应的适合职业。这些能力有的是天生的、有的时后生习得的。比如说，绘图员、工程师、艺术家、医生，护士等要有察觉细节的能力，即对物体和图形的有关细节具有正确的知觉能力；舞蹈演员、健身教练、司机等要有运动协调能力，即身体能够迅速而准确地做出动作反应；技术工人、检修人员、模型制造人员、手工艺者等要有动手能力，即手、手腕、手指能够迅速而准确地操作小的物体；职业校对、录入人员等要有书写能力即对词、印刷物、账目、表格等的细微部分具有正确的知觉能力；公共关系人员、对外联络人员、政府新闻官、物业管理人员等要有社会交往能力，即善于进行人与人之间的互相交往、互相联系、互相帮助以便协同工作并建立良好的人际关系；管理人员、如企业经理、基金管理人要有组织管理能力，即擅长组织和安排各种活动以及协调参加活动中人的关系的能力。尽管并不是每一个职业只需要一种能力，但它需要的应该是职员能够在该职业中发挥最大效应的能力；尽管每一个人的能力也是多样化的，但每个人都有自己的优势能力。
1、能力的基本结构
我国心理工作者王极盛对科技工作者的智力做作研究＇1＇。他将智力分为5要素，即观察力、记忆力、想象力、思维能力（包括分析、综合、比较、抽象和概括）和操作能力。对150多名科技工作者采用自我评价的方法进行调查，得出智力要素在5类科技创造中的作用大小，其排列次序如下：
自然科学基础研究的科技创造是：思维能力、操作能力、想象力、观察力和记忆力。
自然科学应用研究的科技创造是：思维能力、记忆力、观察力、想象力、操作能力。
自然科学发展研究的科技创造是：思维能力、想象力、记忆力、观察力、操作能力。
社会科学研究的科技创造是：思维能力、记忆力、观察力、想象力、操作能力。
科技管理研究的科技创造是：思维能力、记忆力、想象力、观察力、操作能力。
总的科技创造是（上述5类研究的科技创造的总体）是：思维能力、记忆力、想象力、观察力、操作能力。
这个结果表明，智力5要素在5类研究中作用大小的次序不尽相同，但思维能力在5类研究中的作用都是第一位的，说明思维能力在科技创造活动中起着最重要的作用。
汪群等人建立了一个科技人才个体行为模型，这个模型确定个体行为是科技人才应该具有的很多素质因子的函数＇2＇。
P=P（y1；y2；y3；……y8）
y1—心理健康因子，主要指心理健康程度，具有良好的心理健康品质是科技人员应具有的重要素质。
y2—事业成就因子，主要指科技人员应具有很强的进取心、事业心、竞争意识和开拓精神。
y3—管理能力因子，主要指科技人员应该具有的另大送礼、管理能力、于人交往的能力和社会主动性等素质。
y4—创造能力因子，主要指科技人才通过创造性思维而在实践中有创新和发展的能力。
y5—人际关系因子，主要指科技人才与人交往、合作的能力。
y6—成长能力因子，主要支科技人才在新的环境、新的工作条件下能否很快适应并顺理成长的能力。
y7—组织环境因子，主要指科技人才个体和群体对所在组织环境中的满意程度。
y8—综合因子，主要指文化修养、知识结构、智力结构、年龄层次等因素。
显而易见，科学是一项综合的事业，要不仅需要智力，也需要一些特殊的能力。综合各种研究资料，这里折中地总结出从事科技研究的创造活动应该具备的3项基本能力。科学作为一种人文活动，需要科学家的能力是专业基础能力即科学本能，包括科学洞察力（由直觉、灵感、机遇等构成）和想象力与记忆力；科学作为理性知识实践需要科学家的能力是专业发展能力即科学智力，包括逻辑思维能力（归纳综合与演绎推理）、观察与实验能力；科学作为竞争事业需要科学家的能力是专业拓展能力即社会能力，包括学术交流能力、组织与协作能力、社会交往能力（如申请立项的说服力与筹集资金的能力）。今天，科学正在变得专门化和复杂化，因此仅有先天的聪明才智还不够，大多数科学家的能力是需要习得的，因此每一个希望进入科学殿堂的人必须接受专业教育和训练，包括大学教育、研究生（硕士、博士）教育与博士后锻炼。
图1 科学家的基本能力结构
2 科学洞察力、想象力和记忆力
洞察力是从事某一专业活动具备的特殊判断能力和本能的反应，如从事文学需要文学洞察力、从事艺术需要艺术洞察力。我们说一个科学家的科学洞察力高，是指他能够感知某一研究工作是具有价值的，善于发现科学研究的发展方向，预测研究可能产生的结果，也就是机会来了他能够抓住。科学洞察力包括直觉、灵感、顿悟和机遇等。
直觉、灵感、顿悟和机遇这几个词经常连在一起（事实上它们在概念上也难以区分）来说明一种思维现象。它们通常指的都是对某类事情的一种突如其来的领悟或理解，是头脑的一种下意识活动。不管是直觉、灵感、顿悟还是机遇，他们都有一些共同的特点，例如非逻辑性（它们不受严格逻辑规律的约束、可能是逻辑的简化和压缩或者根本与逻辑无关）、意外性（人们在有意识的、有目的的活动中不知道这些东西何时、何地、以何种方式出现在人们面前）、易逝性（他们来得突然，走得也迅速，它们像雷电一样稍纵即逝）。
英国科学家贝弗里奇特别强调直觉和机遇对科学新发现的重要性。在《科学研究的艺术》一书中，他用两章和一个附录的篇幅，举了30多个例子来说明直觉和机遇＇3＇。
当然科学家的洞察力也不完全是天生的、神秘莫测的。贝弗里奇认为产生直觉的条件是：对问题进行了一段时间专注的研究，伴之以对解决问题的渴望；放下工作或转而考虑其他；然后，一个想法戏剧性地突然到来，常常有一种肯定的感觉，人们经常为先前竟然不曾想到这个念头而感到狂喜或甚至惊奇。着名的德国科学家H。L。F。赫姆亥兹认为人的创造活动存在3个阶段：“最初的一种持续不断的研究，直到不可能在进行下去；一段时间的休息，然后继续恢复研究；一个突然的意想不到的答案的出现”；法国科学家彭加勒在此基础上补充了第四阶段，即“启迪之后的再一次有意识努力，已证实所获得的认识”，这是被很多科学家认可的创造过程的经验模式的典范。这里，第3个阶段就是直觉、灵感或者机遇的作用，它是前两个阶段的必然后果。
现代科学史上关于机遇的几个着名的例子包括德国物理学家伦琴发现×射线、英国细菌学家弗莱明（A。Fleming；1881…1955）发现青霉素、美国科学家巴丁（J。Bardeen；1908…1987）、布拉顿（W。H。Brattain；1902…1987）和肖克莱（W。Shockley；1910…1989）发现锗的空穴放大效应（据此制成了世界上第一只晶体管）、美国天文物理学家彭齐亚斯（A。A。Penzias；1933）和威尔逊＇4＇（R。W。Wilson；1936…）发现宇宙背景辐射。
爱因斯坦十分注重直觉。他赞扬玻尔说“很少有谁对隐秘的事物具有这样一种直觉的理解力，同时又兼有这样强有力的批判能力”。他评论埃伦菲斯特时说：“他具有充分发展了的非凡的能力，去掌握理论观念的本质，剥掉理论的数学外衣，直到清楚地显露出简单的基本观念。这种能力使他居为无与伦比的教师。”
想象是头脑突破固有知识束缚的非逻辑性重新组合。科学创造中的想象首先具有概括性的特点，它是通过对那些储存于大脑之中的、能够感知的经验事实进行改造、再加工和重新组合而来的。第二，科学创造活动中的想象与逻辑思维有密切关系。因为科学家的创造活动是有目标指向的。想象从解决具体的问题出发，在科学家的自觉意识引导下各种意象发生再生与重组。科学活动特别是理论研究中的“思想实验”就是利用想象的典型例子。第三，科学想象往往是直觉思维的前导和诱因。一般来说，产生顿悟的直觉是长期的思考和不经意的遐想的产物。想象的一种基本形式是联想，它是由此物直接到比物或者由某一偶然事件的刺激引起的一种相似的想象。
想象力品质的结构主要由想象的现实性（想象的开始应该源于客观现实）、主动性（应该由想象者定向展开）、生动性（形成的形象应该鲜明）、丰富性（想象的过程应该冲破时空限制）和独创性（想象的产物应该新奇独特）构成。
爱因斯坦特别强调想象力的作用。他认为科学家在探讨自然的秘密时，“多少有一点像一个人在猜一个设计得很巧妙的字谜时的那种自由”，他需要极大的想象力。不过“他固然可以猜想以无论什么字作为谜底，但是只有一个字才真正完全解决这个谜”。同样，自然的问题也只有一个答案，所以最后还是应该受实践的检验。在谈到想象的重要性时，他说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素”。
想象力对于科学，其重要性不下于它对于艺术。艺术如无想象，就会成为枯燥无为的作品。同样，科学如无想象，就很可能停留在一些表皮的、抓不住本质的经验公式上。不过二者之间也有不同，科学中的想象最后要受到实践的旅客不留情的检验，而文学创作中的想象虽然也应反映客观实际，但却比较灵活。例如，小说中某角色的结局不必是唯一的。
记忆力是智力结构中一个基本的成分，它是智力的基础。从传统心理学观点看，记忆力就是人脑对过去的经验、知识、心理体验和各种活动的保持的能力，也就是进行记忆的能力。从信息论的观点看，记忆力是人脑对信息的输入、编码、储存和提取的能力。记忆力是一个过程，它包括识记、保持、再认或再现3个基本环节。识记，是指人脑识别、接收并保持所获得的信息的过程，它是记忆的第一过程。保持，是指已经获得的信息、材料在头脑中短期或长期保留的过程。在这个过程中，有些信息可能被遗忘，有些信息可能被巩固而保留在头脑中不再遗忘；所谓的再现和再认