2.4　创造能力研究的P4要素

创造力是根据一定目的在头脑中创造出新产品并使之实现的能力，它包含四大要素：对创造者（Person）人格特质的剖析；对创造历程（Process）的研究，着重于创造者的心理历程研究；对创造产品（Product）的研究及创造产品的涵盖范围及分类；对创造环境的推动（Press）的研究，着重研究人与环境的交互作用。这些概括称为对于创造的P4要素，它们的共同作用，推动着创新社会的发展与进步。

创造者（Person）的人格特质

心理学家认为创造能力的潜质是人人都具备的，但“创造性的行为”却并非人人都能作出。学富五车的人，可以作为百科大辞典来咨询，但穷其一生也不一定有创造性的行为。然而知识和经验又是创造的素材，是创新所必需的。

人与人之间确有天资才能的差异，主要反映在以下几方面：

（1）数学定量分析能力。中国历史上涌现过许多数学达人，如祖冲之、陈景润、华罗庚等。

（2）空间构建能力。这是初等几何要发展的能力，也是建筑师、飞行员、职业运动员、舞蹈演员等要具有的品质。

（3）逻辑推演能力。表现人文领域因果关系的判断能力，是推理小说作者、侦察员等职业特长。

（4）综合判断能力。如在复杂形势下的决断能力。

能力所长之处必定会使人在某一领域具有优势，但其中并不包括创新能力。富于创新思维的人格特质，需要后天自我修养和积累形成，天才不等于有创造优势，善于创造的人格素质主要表现在想象力、联想力、观察力……这些素质的内容将在后续章节中详细讨论。

创造历程（Process）

国学大师王国维在论及文学创作时，提出作家在文学创作时可能经历的心理历程，可以用三句宋词来描述，第一层“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路。”（晏殊·蝶恋花），说明作者已陷入深思酝酿境界。第二层“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”（柳永·蝶恋花）表明作者在苦苦思索，为了卓越好词而不放弃。第三层“众里寻他千百度。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”（辛弃疾·青玉案·元夕）表明经艰苦努力后得知于意外这一顿悟过程的惊喜。这与佛教禅宗六祖慧能大师的哲学主张“万法尽在自心中，顿见真如本性”的禅修思想也是相通的。

近代科学研究者也会有一个大致相同的心理历程，可分为：

（1）准备期，指从小受教育的知识积累和经验的熏陶时期，为创造作了支撑准备；

（2）孕育期是创造目标定位聚焦后的思考及研究过程；

（3）爆发期，指正确答案在久思不解后而突然萌发，甚至在想放弃的瞬间豁然开朗与顿悟的过程；

（4）验证期，科技研发常常不能一蹴而就，是一个需要对细节周密完善，要对所有可能影响因素进行剖解，给出数学模拟，反复实验验证并不断更新完善的过程。这一精益求精、追求完美的过程，若像前三个历程一样找一个诗意的表述，也许可用“万种思量，多方开解，只凭寂寞厌厌地。系我一生心……”（柳永·忆帝京）。

人们的创新过程可比喻为，在漆黑无尽隧道中匍匐而行，依靠上天所赐予的四支火炬或所谓四种能力，持怀疑的目光在探索中前进。这四把火炬分别是理性思维、逻辑推理、数学运算和实验能力。经常是经过漫长的潜行，渐渐听到涛声，在无限欣喜中，以为出口在即，但随即发现，这一出口又把我们导入了一个新的迷宫。以形象思维开始，以理性思维结束，即是一个创造历程的循环。

工程创造研发历程一定要遵循“朴素原则”，就是在研究中要善于抓主要矛盾和整体把握，善于摆脱枝节问题的困扰，而不是把问题越搞越复杂。最简单的求解，结果一定是最可靠、最完美的。14世纪逻辑学家、圣方济各会修士曾提出“如无必要，勿增实体”，即简单有效原理，而那些空洞无物的普遍性要领都是无用的累赘，应当被无情地“剃除”。这又被称为“奥卡姆剃刀原理（Occam’s Razor）”。

太空时代早期，苏联有全方位优势，发射第一颗人造卫星、进入太空第一人、第一次太空行走、第一次月球软着陆，都是苏联太空领域的“功勋章”。但20世纪60—70年代，在与美国的登月竞争中，苏联却遭惨败。苏联研发的大推力火箭上安装着并行运行的数十个喷气嘴的发动机（图2-13），几次实验都是因为其中两三个喷嘴故障导致全局失败，而美国的“土星”火箭并行运行的发动机数量仅为6个左右，由于结构简单，又创新性地采用往返地月的航天器，航天器只绕月飞行，不在月球上着陆，仅派小型登月舱往返于月球和航天器之间，终于用简单、推力较小的火箭先于苏联登月。1969年7月3日，苏联N1火箭爆炸，而同年7月20日美国“阿波罗11号”使阿姆斯特朗成功登月，两个超级大国登月竞赛终于分出了胜负。

成功来源于创新思维，而非复杂堆砌。

创新过程本无一定之法，需要根据实际情况灵活应对。灵活应对其实是一种智慧，甚至是发挥到极致的智慧。

神话往往是人们想象力发挥到极致的表现之一，我们也可以从古代神话故事中吸取智慧，借鉴思想方法。婆罗门教三大主神的梵天大神错误地答应了大魔王西兰亚卡悉布的请求，就是不可以由人或兽，在白昼或者黑夜，在房内或在房外用任何武器把他杀死。曾在大水中救出了大地母亲的毗湿奴大仙决心除去魔头，但又不能违反梵天大神原来的承诺。为此，毗湿奴大仙变成了半狮半人的生物，在傍晚把魔王拖到门槛上，用爪把魔王前胸撕开，而除掉了魔王。所以，只要有足够的聪明才智，原本乍看起来无解的难题，也可以顺利得到解决。

创新也是一个对已有知识的融会贯通的过程。魔幻小说《哈利·波特》里有这样一段情节描述，当法力强大的巫师，在无法预测某件事物的未来发展趋势时，就会把脑海里所有有关的事件都抽出来，丢进一个“思想盆”里，再不断添加一些事件进展的点滴，同时不断地搅动，最后他竟能在这“思想盆”中看到事件的真相原委和发展结局。其实，人的大脑就是这样能融合多方已有知识，通过想象力、联想力把它们链接起来并激活，迸发出全新认知过程的“思想盆”。这些创新的成果，需要通过验证，修正、补充、系统化的过程，来完善创新的最初灵感，这个阶段是创新成果的演绎和推广的交流期，也要通过跨学科交流、数学分析进行成果的伸张、凝聚、升华和清晰表达，最后形成知识产权。

创造产品（Product）的分析

创造能力的成果体现于发明和发现，发明与发现的可能范围可以概括如下：

1. 提出创造性概念。如霍金延伸爱因斯坦的理论，提出对黑洞结构的新认识，说明在黑洞终极引力圈外还有辐射发生等。对新概念完美解释永存于追求过程中，创新空间永存，命题的出现常常来自于新科学不断发现和累积，是一定历史阶段的产物。

2. 揭示新的自然现象。这种成果的产生多源于对自然的观察、审视，进而人工再现自然，演绎自然规律、预测自然规律、利用自然规律，这种成果不可能只靠逻辑推理和数学演绎完成，一般需要靠实验方面的工作。

3. 证明前人的猜想命题。许多重大科学发现起源于前人的猜想命题的证实或证伪，如哥德巴赫猜想、黎曼猜想等，至今仍吸引着世界无数的数学家为之奋战。

4. 对原科学成果的再判断。对原学说的质疑也是重要的研究创新领域，真理是有相对性的，它都有适用范围，如牛顿力学完美适用于视觉空间，而相对论则适用于宇宙空间的描述。对宇称守恒的质疑，发现了宇称守恒仅在宏观世界是适用的，而在微观世界弱相互作用下是不适用的。寻找理论的适用边界划分，也是巨大的科学贡献。

5. 发明与发现导致技术和工艺的突破。许多核心技术的突破改变了历史进程，如互联网技术、激光技术、芯片技术等都对现代社会进步起了巨大的推动作用，技术和工艺的突破是基础科学和工程科学的归宿。

上述这些领域都是创新者发挥创造能力的空间，且永续不断。

社会环境、国家政策对创新的推动（Press）

一篇关于讨论车辆交通史的文章中写道，经考古发现，美洲玛雅文明曾十分昌盛，修筑多条高等级道路，但在遇到上坡、下坡时，路是阶梯形的，这说明玛雅人并没有使用有轮的车辆；而非洲很早就出现了独轮车，让车辆与地面相对滚动前行，大大节省了体力。许多人猜想，诸葛亮的“木牛流马”，可能也是用于山地运输的独轮车。中西古代战车都曾出现双轮车。轮子的应用应是古代巨大的发明创造，但中国人直至清末民初都仅止步于双轮马车而已，而欧洲皇室的四轮马车，由于解决了前轮转向结构难题而极其豪华，成为近代汽车、火车等交通工具发展的模式。

参观山西博物院时，会发现一辆西周时期的青铜模型车，称“刖人守囿车”（图2-14），这是一个受了足刑的车夫在驾驶一辆宠物运送车的模型。车有六个轮子，后面有一对大轮承重，前轴有两对小轮子可以灵活转向，解决了车辆与车轮的连接和转向问题，这说明在两千多年前中国已经有了多轮马车技术。

可为什么到了20世纪初，中国广泛使用的仍是两轮马车呢？这既有社会政局混乱的原因，也有中国官僚、富胄认为最舒服的交通方式是人抬轿舆而非车辆的原因，所以限制了车辆的发展，故原因不在创新能力。

近年来，由于对社会、对交通快速运送的需求和政府的大力促进，中国开发出先进独特的车厢与轮轴连接的车架系统，使时速高于350千米的高速列车快速发展。到21世纪之初，中国的高速列车通车里程已稳居世界第一。可见同样的一个技术问题，社会环境状况有时会对它的发展有着决定性的影响。

战争对于创新进程的影响是巨大的。第二次世界大战前，在德国希特勒的反犹太人政策推动下，欧洲大批世界顶尖级专家学者移民美国。亚历山大·弗莱明发明的抗生素，莫里斯·威尔克斯发明的商用电脑，弗兰克·怀特发明的燃气涡轮机及喷气飞机的制造技术等，一大批源于欧洲的发明，因时局所迫转移至美国而形成创新产业。

大批顶级欧洲物理学家移民美国，成就了美国的核技术、航空航天技术、雷达技术、激光技术等，使美国的科技创新水平迅速攀升到世界顶峰。1901年至1933年美国诺贝尔物理学奖获得者仅为3人，化学奖2人，生理学或医学奖1人。而1934年到2011年间，美国诺贝尔物理学奖获得者已达到84人，化学奖63人，生理学或医学奖104人，远远超过同一时期英、德、法等国的获奖人数，由此完成了科学研究中心从欧洲向北美的转移。

技术的发明与发现不仅会受社会环境和国家政策的推动，反过来也会作用于社会环境，甚至是改变一个国家的发展策略。80多年前美国在开采石油时，发现了页岩油气、质密油气，但由于没有相应的开采技术，暂时只能搁置。

1997年得克萨斯州一家小型天然气公司，即米切尔能源开发公司，因油气资源枯竭近乎破产。78岁的总裁乔治·米切尔孤注一掷，决定开采页岩气，并成功研究了水平钻井技术，但还是由于技术难度大，产气量小，一年时间内并无进展。绝望之际，因为一名工人配错了压裂用注水浆的配方，提高了页岩气的渗出速率，竟使页岩气产量大增。此后，技术人员在此基础上不断改进技术，终于研发出页岩气大批量产出的创新工艺。

页岩气的成功开采，使得另一家小型能源公司负责人哈罗德·哈姆风险投资于页岩气技术，到2007年实现了北达科他州的商业化页岩油开采。页岩油气开采技术迅速传播，页岩气田开采在美国遍地开花。

美国作为最强大的工业国，对石油的依赖十分严重。在1973年第四次中东战争中，美国由于支持以色列，遭到了阿拉伯世界的集体报复。海湾六国对出口西方的原油施行涨价、减产、禁运等政策，制造了1973年石油危机，并进而演变成席卷西方的经济危机。

在充分意识到能源供给重要性后，美国历届政府颁布了一系列的政策措施，以期减少对进口石油的依赖，包括1974年的《独立运动计划》、1975年的《能源独立法案》、1977年的《国家能源计划》、1987年的《能源安全报告》、1991年的《国家能源战略》等。除政策扶持外，20世纪80年代开始，得益于水平钻井和水力压裂两项关键技术的突破，美国逐步实现了低成本、大规模的页岩气开发。

此外，美国加强了对中东地区的控制。1980年美国总统卡特提出“卡特主义”，称“外部势力攫取控制波斯湾地区的任何企图，都将被看作对美国根本利益的进攻。美国将使用包括军事力量在内的任何必要的手段予以击退”，并发动了几次中东战争。

2008年金融危机爆发，美国经济陷入低迷，油价大幅波动，原油价格一度冲到每桶147.25美元的最高点，使石油输出国包括俄罗斯等国经济形势看好，世界舆论唱衰美国。正当其时，美国创新型页岩气技术取得突破，使美国产油当量达到每日产1000万桶，使美国石油对外依赖程度从2008年的57%降到2018年的20%左右，能源贸易逆差从2008年的4160亿美元下降到2017年的530亿美元。且据统计，美国探明可开采的页岩气为18.8万亿立方米，可采页岩油为580亿桶，仅页岩油一项，就可供美国至少使用160年。

页岩气的生产繁荣使美国摆脱了对进口能源的依赖，实现了能源自给。此后，美国认为，中东的战略地位下降，更毫无顾虑地支持以色列，不计较中东盟友沙特阿拉伯、卡塔尔的反应，更压低油价打击俄罗斯的石油、天然气出口，意欲成就其“能源霸权”的意图。

40多年前，罗马俱乐部曾预测，到2000年，全球石油资源将近枯竭，产油国将利用各国对石油短缺的恐惧操控世界。可见技术创新的成就，也颠覆了世界对人类社会未来的看法。创新成果与世界政治、经济形势，有时密切关联。 PCUiBIwUjHdJNxQ8y9pp9GKAHLT91K4TjEemW5j1iKHKDQwXXAiVjXycFPe+JyT7