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中华学生百科全书-第70部分
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窖等实际需要，要求计算面积和体积，而创立的几何学。因为计算面积就要
涉及正方形、长方形、三角形、矩形、弓形、圆形、椭圆形等形状，计算体
积就要涉及立方体、长方体、角锥体、圆柱体、方台、长方台等。其主要特
点是同实际结合得非常紧密。南北朝时代的祖冲之创立圆周率的计算方法得
出小数点后六位的准确结果，在世界上一直领先了 1000 年之久，宋、元时代
著名的数学家沈括、泰九龙、李治、杨辉、朱世杰等创立了高次方程的解法，
多元高次方程组的消元法，联立一次同余式解法等比欧洲早 400～800 年。在
我国数学史上，除上述筹算创造外，还特别要提到的是珠算的发明，15 世纪
初，由于生产发展和社会需要，要求计算快速，因此出现了珠算和算盘的发
明，到公元 16 世纪万历年间，徐心鲁的《盘珠算法》和程大位的《算法统实》
等著作讲述珠算方法，一直沿袭至今，再也没什么变化。明代才传入一衣带
水的日本。
⑦预告西方资产阶级社会到来的四大发明
在辉煌灿烂的中国古代科学发明中，闪耀着四颗光彩夺目的巨星，这就
是举世闻名的四大发明——指南针、火药、造纸术和活字印刷术。
首先说一下指南针的发明。相传在 4000 多年前的黄帝就已发明了指南
车。这里所说的指南针，最早可追溯到战国时期发明的简便指南工具——司
南。司南的发明表明我国首先发现了磁石的吸铁性和指极性，这在《山海经》、
《管子》、《淮南子》等古代典籍中均有记载。后又进一步发现钢铁在磁石
上摩过或按一定方向放在地磁场中，也会产生磁性，而且还比较稳固，于是
有人造磁铁的产生，并以此为原料发明了新的测向仪器——指南鱼。指南鱼
在利用地磁学的发展史上，的确是件了不起的创造。指南针就在这一基础上，
把薄磁钢片改成细小的磁钢针而制成的。这在 11 世纪北宋年间就出现了，从
沈括的《梦溪笔谈》中可以找到详细的记载，指南针的重大作用是用于航海，
这在 11 世纪我国宋代就出现了。公元 1119 年宋人朱或的《萍洲可谈》里，
就有在海船上应用指南针的记载，这是世界航海史上使用指南针的最早记
录。宋元时代，由于对外贸易的海上交通的发达，指南针及其应用技术也随
之外传。先是传到波斯及阿拉伯各国，后又传到欧洲，到 13 世纪初，欧洲的
书籍上第一次提到指南针在航海上的应用，要比我国的有关记载晚 100 多
年。
一提起造纸，人们立即会联想到蔡伦，实际上东汉的蔡伦，并不是我国
纸张的发明者，他只是后来改革制纸原料的能供大众使用的新型纸——“蔡
侯纸”的发明者。我国最早的纸。也是迄今为止所知道的世界上最早的纸，
当推 2000 多年前西汉的“灞桥纸”，这种纸是 1957 年在西安附近灞桥古墓
中发现的，故以此命名。公元 6 世纪后，我国的造纸术便陆续外传，东面传
到日本，西面经中亚、西亚、东非而传到欧洲。公元 8 世纪时，阿拉伯人学
到了中国的造纸技术，于是此法又经由阿拉伯人传到非洲和欧洲。直到公元
1150 年，西班牙才有了第一家造纸工场，比中国晚了 1200 多年。至于欧美
的其他国家掌握我国造纸技术并建立造纸工场的时间就更晚了，俄国是 1567
年，美国则是 1690 年的事了。
从印刷技术本身的发展历程来看，我国在发明活字印刷之前，主要是雕
版印刷。活字印刷技术是在雕版印刷技术的基础上发明产生的。早在 1300
年前的隋代，我国在长期使用印章和拓石的基础上，发明了雕版印刷技术。
据明代《河汾燕闲录》记载，这种雕版印刷技术开始于隋文帝开皇 13 年，即
公元 593 年。活字雕版印刷技术的发明堪称世界印刷史上的一次重大的突
破，实现这一重大突破的是北宋优秀刻字工人毕升，他被誉为世界活字印刷
技术的首创者。他在总结前人印刷经验的基础上，经过近 9 年的潜心研究探
索发明了胶泥活字，利用胶泥活字排版印刷的工艺流程与现代流行的铅字排
版印刷的工艺流程完全相同。毕升作为一名普通的工人，他的这一重大发明
并不为当时的人所重视，只是由于沈括在其《梦溪笔谈·活板》中作了详细
记载，才流传至今而不致于湮没无闻。元代的王祯在毕升的基础上，又成功
地创造了木活字印刷法，并将木活字按音韵排在他发明的可以旋转的转轮排
字架上，使用这种排字架，工人便能在拣字过程中，通过旋转轮盘，使字就
人，大大减轻了劳动量，节省了劳动时间，提高了劳动效率。王祯把他制造
木活字，使用转轮排字的方法加以总结，以《造活字印书法》为题记载下来，
作为其《农书》的附页，这便成了世界上最早的活字印刷技术的专著。我国
古代的印刷技术，特别是活字印刷技术的外传，在世界上产生了深刻而广泛
的影响。雕版印刷技术大约在 8 世纪由我国传到日本，13 世纪传到埃及，14
世纪开始传到欧洲，欧洲才开始有木板印刷术的图像。木活字印刷术在 14
世纪，由我国往东传到朝鲜、日本，往西传到高加索、小亚细亚和埃及的亚
历山大城。欧洲的活字印刷技术是我国元代传去的，那里直到 15 世纪才有了
活字印刷。大约在公元 1450 年，德国人谷登堡依照中国活字印刷技术的原
理，初步制成一种铅，锑、锡合金的活字，铸成拼音字母用于印刷，这比我
国毕升发明活字印刷技术的时间，晚了 400 多年，比我国采用金属活字也要
晚 100 多年。
我国至迟在唐代初年（公元 7 世纪），已经发明了火药。初唐时期，在
“药王”孙思邈的《丹经要诀》一书中，就记载了配制火药的方法。火药的
重要作用不是作为鞭炮、礼花供节日吉庆之用，而是应用于军事，制造火药
武器。我国最早的火药武器是火箭、火枪和火炮。简单的火炮在唐代末年就
已经发明应用了。以往的砲是石旁，因为它是用抛石机抛出石头，就像我们
从电视《三国演义》中看到的那样，火炮发明后“炮”字就改为火旁了，因
为它是用抛石机发射装有火药的火球。到了宋代，火药武器有了迅速的发展，
并应用于对西夏、辽、金、元的战争中。在公元 1044 年出版的军事百科全书
式的著作——《经武总要》里，已经记载了许多复杂的火药配方，这比世界
上任何国家的记录都早。1132 年一个叫陈规的人发明了火枪，继而又发明了
突火枪，这是一种管形并装有子弹的火枪，13 世纪左右，这种火枪又由竹管
改为金属管，称为“铳枪”。稍后，又发展为金属制造的管形火炮。到了元
代出现的铜铸火铳，由于威力巨大而被誉为“铜将军”，现在中国历史博物
馆还珍藏着元至顺 3 年（1332 年）的铜火铳，这是至今已发现的，世界上最
古老的铜炮。到了明代还发明了原始的“导弹”和“两极火箭”，这在当时
的确是一种令人瞠目结舌、威力无比的新式武器。我国火药在南宋时期，大
约于公元 1225～1248 年，便开始以商人为媒介，传到阿拉伯各国。到了元代，
我国火药武器的制造技术和使用技术，也传到了阿拉伯。14 世纪以后，我国
制造、使用火药和火药武器的技术，才经阿拉伯传到欧洲。火药武器的制造
和使用，不仅我国汉族早于欧洲，我国某些少数民族（例如彝族），也是早
于欧洲的。
总之，对于指南针、造纸术、活字印刷术及火药这辉煌的四大发明，我
国各族人民历来是引以自豪的，这从世界范围看，“四大发明”发明的时间
最早，在当时的水平最高，外传后在国际上的影响最大，特别是对欧洲文艺
复兴时期科学文化的推动，生产技术的发展，以至社会政治的进步，都起到
了巨大的作用。马克思在 1861～1863 年写的《政治经济学手稿》中有一段极
其精辟的论述：“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的
三大发明。火药把骑士阶级炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立殖民地，
而印刷术则变成新教的工具，总的说来变成科学复兴的手段，变成对精神发
展创造必要前提的最强大的杠杆。”马克思把它们向西方的传播看成是推动
西方社会发展，实现由封建社会向资本主义社会改革的强大力量。
16 世纪后，我国在科学技术上，与西方由落后迅速向先进转化的情况相
反，逐渐由先进向落后转化了。究其原因，除政治制度限制了科学理论研究
的发展外，主要是用来作为发明创造根据的科学理论大为落后了。尽管 16
世纪初～18 世纪初，我国出现了像李时珍（著《本草纲目》）、徐霞客（著
《徐霞客游记》）和宋应星（著《天工开物》）等伟大的科学家，但同西方
文艺复兴后由哥白尼所开创的、伽利略奠基的、并为牛顿集其大成的近代科
学理论体系相比，我国还是处于经验科学理论体系阶段，尽管也产生了诸如
建在天坛的“回音壁”的发明，以及杂交蚕蛾法、炼铁联合作业法、湿蜡铸
造法、花机织罗法，排除煤矿的瓦斯法等世界首屈一指的发明创造，但在经
验科学体系的指导下，不可能产生划时代的重大发明创造了。18 世纪我国由
于“重农抑商”的经济政策，“重文轻技”的文化政策、科技政策，“八股
取士”的教育政策以及“闭关锁国”的外交政策，影响了社会经济和科学文
化的发展，埋没和摧残了人才，阻碍了国际科学技术的交流，呈恶性循环态
势，加之受列强侵略，因而在世界民族之林落伍了。新中国成立后，特别是
党的十一届三中全会以来，我国的科学技术有了突飞猛进的发展，与西方发
达国家在科学技术上的差距日趋缩小，某些领域已站在世界的前沿，成为这
些领域科学技术的输出国之一。
灵感与创造性思维
创造性思维的过程
创造性思维是人类独具的，千百年来，人类凭借着创造性思维，在不断
地认识世界和改造世界。从这个意义上说，人类所创造的一切成果，都是创
造思维的必然结果。
创造性思维是开拓人类认识新领域的思维，即指有创见的思维。创造性
思维是人们在已有经验的基础上，从某些事实中更深一步地找出新关系、寻
求新答案的思维。创造性思维与一般思维的不同点主要在于它具有新颖性、
独创性及突破性等。
创造性思维与一般思维、尤其是逻辑思维之间有明显的区别。逻辑思维
是在现有知识、经验之内的思维活动，虽然有时候它也可以导致发现与发明，
但由于不能离开现有的知识，多局限于知识的固有化，只能在某个范围内按
照已知规律进行判断和推理，从中得到一些结论。与逻辑思维不同，创造性
思维常常是在不合逻辑的地方发现隐秘。创造性思维在很大程度上是以直
观、猜测和想象为基础而进行一种思维活动。
由于创造思维的复杂性，对于创造性思维的活动过程与活动阶段，很难
做出精确的分析与研究。目前，不同的人对于其阶段的划分及认识也极不一
致，下面所述为一般的划分。
准备阶段
这是创造性思维活动的第一阶段。这一阶段主要是收集和整理资料，储
存必要的知识和经验，准备必要的技术、设备及其他有关条件。
对于任何领域的创造，都必须对前人在这个领域内的所积累的知识和经
验有比较全面的了解，必须对必要的基础和专业知识进行深入地学习。例如
爱迪生为发明电灯，所收集的有关资料据说竟写了 200 本笔记，总计达 4 万
页之多。因此，就创造性思维的整个过程而言，准备阶段是它起点开始的第
一步。
酝酿阶段
这一阶段主要对前一阶段所获得的各种资料、知识进行消化和吸收，从
而明确问题的关键所在，并提出解决问题的各种假设与方案。在这个阶段中，
有些问题虽然经过反复思考、酝酿，但仍未获完满解决，思维常常出现“中
断”、想不下去的现象。这些问题仍会不时地出现在人们的脑海中，甚至转
化为潜意识，这样就为第三阶段打下了基础。
不少创造者在这一阶段往往表现为狂热或如痴如醉的状态。我们所非常
熟悉的“牛顿煮手表”、“安培不识家门”、“黑格尔想问题在同一地方站
了一昼夜”等故事，都充分说明了处于这一思维阶段的人，常常被认为是“某
种程度上的狂人”。
顿悟阶段
有人曾把这一阶段称为狭义的创造阶段或真正的创造阶段。由于经过前
一阶段充分的酝酿，在长时间的思考后，思维常常会进入“豁然开朗”的境
地，从而使问题突然解决。这种现象心理学上称为“顿悟”或“灵感”。灵
感的出现无疑对问题的解决十分有利，然而，灵感是在上一阶段的长期思考
或过量思考的基础上才会产生的，没有苦苦的“过量思考”，灵感是决不会
到来的。
验证阶段
这一阶段又叫做表现阶段，也叫实施阶段。也就是把前面所提出的假设、
方案，通过理论推导或者实际操作来检验它们的正确性、合理性和可靠性，
从而付诸于实践。通过检验，很可能会把原来的假设方案全部否定，也有可
能做部分地修改或补充。因此，创造性思维常常不可能一举就获得完满的成
功。
以上所述的创造性思维阶段，十分类似于发明创造过程的几个基本程
序，这是因为创造性思维本来就自始至终地贯穿于发明创造的每一个基本程
序之中，而发明创造的每一个基本程序都必须用创造性思维才能得以完成。
可以这样说，发明创造的每一个基本程序中都含有创造性思维的这 4 个阶
段。
创造性思维的主要形式
直觉思维
与爱迪生合作的青年数学家阿普顿刚到爱迪生的研究所时，爱迪生想考
考他的能力，于是给他一只实验用的灯泡，叫他计算它的容积，一个小时后，
爱迪生回来检查，发觉阿普顿正忙着测量计算。爱迪生说：“要是我，就往
灯泡里灌水，将水倒入量杯，就知道灯泡的容积了。”阿普顿的计算才能和
逻辑思维能力无疑是令人钦佩的，然而在这个问题上他所缺少的恰恰是像爱
迪生那样的直觉思维能力。
所谓直觉思维，就是人们不经过逐步分析而迅速对问题的答案做出合理
的猜测、设想或顿悟的一种跃迁式思维。从上述爱迪生考查阿普顿的故事中
我们可以知道，直觉思维是宏观地把注意力放在事物的整体上的一种思维，
它与逻辑思维的微观地把注意力放在事物的各个部分上是很不相同的。
直觉思维有利于人们从一些偶然的整体事件中抓住问题的实质。例如，
古希腊著名科学家阿基米德在澡盆里沐浴时，看到自己身体入水后，水面上
升并缓缓向外溢出的现象，通过直觉思维，想到揭穿“金冠之谜”的方法，
继而深入到问题的实质后发现了著名的浮力定律。对于难以预料的偶然现
象，是很难用逻辑思维来解释与判断的。但是，直觉思维却可以发挥作用，
其结果往往会产生突破，形成飞跃，直至导致发明创造。例如辽宁省鞍山市
37 中陈猛同学受到从侧面看圆口茶杯呈椭圆现象的启发，凭借直觉思维找到
了发明椭圆规的“可调圆板投影法”。
直觉思维虽然能在发明创造中起很大的作用，但由于它是一种跃迁思
维，其整体思维过程只是在极短的时间内完成，以致难以用逻辑思维的语言
来逐步加以分析与表述。因此，直觉思维就往往带有一定的局限性与虚假性，
由于这个原因也经常导致一些错误的结论。例如 19 世纪初，人们为解释光在
真空中的传播，凭直觉思维，假设在真空中有一种传光介质“以太”，经过
几十年的查找，都不能证明这种介质的存在，可见这个假设是错误的。无独
有偶，法拉第受“偏振光的振动面受磁场的作用而改变”现象的启发，凭直
觉思维得到“光现象应和电磁现象联系起来研究”的正确结论，从而导致了
光的电磁说的产生。
联想思维
联想思维就是人们通过一件事情的触发而想到另一些事情上的思维。联
想能够克服两个不同的概念在意义上的差距，并在另一种意义上把它们联结
起来，由此可产生一些新颖的思想。因此联想思维是创造思维的一种重要表
现形式，创造技法中的联想构思发明法就是利用联想思维进行创造的一种发
明创造的方法。科学技术上的许多发明创造都曾产生于人脑联想。
当人的思想受到某种刺激、或在某种特定的环境下通过回忆可产生 3 种
类型的联想，即相似联想、对比联想和接近联想。
①相似联想。指人脑中出现同某一刺激物或环境相似的经验、事物的联
想，即联想物与刺激物之间存在某种共同的性质或特征。例如，看到鸟想到
飞机，因为它们都能飞；看到蜡烛想到电灯，因为它们都发光等。又如有人
从含硅的物体表面光滑，粘接剂对硅不起作用的特点出发，联想到纱布上如
浸入硅可使患者手术后纱布与皮肤不粘连而减轻痛苦，由此发明了特种医用
纱布。上海市徐汇区第一小学徐捷同学通过打电话拨号联想到插座可加一个
拨盘而发明成功“拨盘式安全插座”，又能防止插头脱落。
②对比联想。是指某一刺激物或环境产生相反性质事物的联想。例如看
到白颜色便自然想到黑颜色；看到小物体便想到大物体；遇到热的刺激马上
想到冷的滋味等。例如山东省青岛市寿光小学朱洪同学发明的“开水降温桶”
就是利用冷却水吸收从开水桶水管流出的热水的热量，可迅速使开水冷却，
以供下课急等喝水的同学们饮用。由开水的烫想到冷却水的凉，这就是一种
对比联想。
③接近联想。是指头脑中想起同某一刺激有关联的事物。这里联想与刺
激物之间只是有关联，其间并没有什么共同的特征。例如看到运动员，可自
然联想到运动场、练功房、裁判、记分牌、发令枪、起跑线等。
研究表明，对任何两个毫不相干的概念，一般最多只需要经过 4～5 步的
联想即可将它们建立起联系。例如“木质”与“足球”这两个离得很远的概
念，可以联想为：木质—树林—田野—足球场—足球。事实上，上述的“木
质—足球”之所以能在 4 步内达到，是因为这个联想的最后一环“足球”已
作为这个联想程序的终点，是预先给定了的。这种有事先给定了目标的联想
叫做定向联想。这样有目的的定向联想在创造发明中具有特殊重要的意义。
因为创造发明活动总是带来某些目的性的活动，它需要通过带有一定目的的
创造性联想作为通道去达到预定的目的。当然，作为创造思维的本身来说，
它更加提倡的是思想奔放、毫无拘束地自由联想，这也是发散性思维的一种
具体表现。
进行联想一定要有打破砂锅问到底的精神，联想的范围越广，深度越大，
对创造活动就越有俾益。例如，从落地电风扇可以调节升降的特性联想而发
明了升降篮球架；吉林省扶余三中梁国欣同学从伞的开合性能联想发明了能
开合的“全能瓶刷”，甚至从小孩吃的泡泡糖联想到热气球或飞艇等。发明
创造，都直接与联想的程序有关。事实上，古往今来，人类一直是在无意、
有意中通过各种联想，不断从自然界中得到了许多启迪，从而创造了无数的
工具、方法等成果，为自己的生存和发展创造着条件。正如日本发明家高桥
浩所说，联想是打开沉睡在头脑深处记忆的最简便和最适宜的钥匙。广西南
宁铁一中高龙同学从看水上飞机表演联想到给航模船也装上翅膀，让船贴着
水面飞翔，使船速度提高，终于发明成功了“设想中的伞翼船”。
当然联想能力的大小首先决定于一个人的知识积累和经验丰富的程度，
一般说来，知识越多、见识越广的人联想的可能性也越大。例如，一个生长
在海边的人就经常会与大海联想，而一个出生在大平原上从未见过高山的
人，一般与“山”的联想能力就会很少或者没有。在青少年的发明中，这种
事例屡见不鲜。如农村青少年的发明联想多数易与农业生产或农村生活活动
有关，发明作品也是这样，如“简易肥水耧”、“拖拉机高效照明器”、“氨
水点施器”、“多功能两用喷杆”、“无火育秧温床”等；城市的青少年的
发明联想多与工业生产或城市生活有关，发明作品如“废水冲便器”、“流
动售货车”、“节水水箱”、“便携式微孔电钻”、“液化气显示器”等；
牧区的�
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