17、新现象、新规律与新技术

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人在动物界中是很普通的，既不是体型最大的，也不是最凶猛最敏捷的，但人有其它动物无法比拟的大脑，这是人相对动物最大的优势。因此，充分利用大脑带来的智慧是我们的力量之源。那么，发达的大脑会带给我们什么呢？从人类历史的发展来看，火和石器的使用、青铜和铁器的制造、基础自然科学的突破，让我们的历史获得了一次又一次的飞跃。大脑让我们能够更加深刻的认识世界，通过发现新现象，寻找新规律，发明新技术，不断认识和改造世界，从而推动人类社会的进步。

我们可以从前人走过的足迹中寻找获得新发现的经验或规律，尽管创新本身可能没有多少规律可循。所谓新现象自然是指以前并没有发现或没有留意的现象。新现象的发现往往带有偶然的因素，例如，伽伐尼无意间将不同材质的金属器械碰到青蛙腿，发现青蛙腿抽搐了一下。谁能想到这样一个偶然的现象让伏打深入研究了七年，最终发明了伏打电堆，为产生持续电流创造了条件；奥斯特偶然发现电流周围小磁针的偏转，打开了电磁学的大门；伦琴偶然发现的X射线、贝克勒尔发现的放射性以及汤姆孙发现的电子让我们的视野深入到了原子内部，打开了研究原子的大门。新现象的重要性往往需要深邃的直觉才能认识到，否则就算新领域的效应已经出现在眼皮底下也会视而不见。在伦琴发现X射线之前，阴极射线管已经在世界各地的实验室里工作了40年，许多科学家实际上已经见到了X射线，却从未在意，更没有深入研究，直到伦琴发现并认识到了它的重要性。而新现象的出现经常意味着突破现有的规律框架，发现以前从未遇到的新规律。在爱因斯坦之前，洛伦兹和庞加莱已经走到了狭义相对论的门口，而且已经推导和计算出了狭义相对论中的大量内容，但是他们并没有推门而入，而真正取得突破，迈出决定性一步的人是爱因斯坦。爱因斯坦依据他深邃的直觉指出，狭义相对论的核心是同时的相对性，也就是在一个惯性系内同时的事件在另一个惯性系内则是不同时的，时间在其中扮演了关键的角色，而且爱因斯坦认识到代表绝对静止观念的以太的概念在相对性原理面前自然成为多余的了。

与其说规律是人总结出来的，倒不如说规律是人们不得不接受的一种东西。人们并不喜欢被规律的条条框框限制，因此出现了众多怀疑论者。在人类探索史上，一次次研发永动机面临的总是失败，甚至连第二类永动机都是不可逾越的，而每一次实验的失败都增加了我们对能量守恒的信心；一次次超光速传递信息的努力都无功而返，让人们没有理由拒绝这条原理。因此能量守恒和光速不变是从无数失败实验中总结出来的，物理学家比其他任何人都希望能量不守恒，光速可超越，因为那会带来显而易见的巨大好处，可是总有一种无形的力量束缚着我们，让我们不能随心所欲，而这股无形的力量我们就称之为规律。因此，规律其实是失败的总结，就像化工厂内的规章制度，那一条条规章是同类行业许许多多血的教训换来的，而不是某个人心血来潮随意写的。自然规律的探索史告诉我们，要想突破现有规律，发现新规律，要有充分的心理准备，因为有非常大的可能是我们劳心劳力，投入巨大而一无所获。当然，失败的实验并非毫无意义，至少一次次的告诉后人，哪条路是走不通的。先驱们就像大航海时代的冒险家，一次次闯入自己认为的未知海域，却并不知道前人有没有来过。他们希望通过一次次的试错，幸运女神会冲他微笑，让他们能够发现新航线甚至新大陆，他们中的幸运儿成为了哥伦布。如果没有这些怀疑论者和探险家，发现新的领域，从而获得新规律将变得几乎不可能，科学也将被困死在一片狭小的领域，很难向前迈进。所以，寻找新规律的途径就是以新现象为突破口，不断试错，不断反思和不断总结。在这个过程中，数学与实验具有着不可替代的作用，通过实验，我们可以检验是否走在正确的道路上，及时纠正可能误入歧途的逻辑，而通过数学，我们可以精确的描述新规律，将大量繁琐的内容简洁完美的囊括在一套数学体系之中。

对于新现象和新规律，科学家们总是谦虚的说发现了某个东西，而对于将这些认识应用到具体的场景中时，人们习惯于说发明了某种新技术。这种从无到有的过程是一种真正的创造，是推动社会进步的直接动力，层出不穷的新技术和新发明，改善了人们的生活，改造了我们周围的生存环境。蒸汽机、内燃机、电动机、计算机的发明，使我们从认识自然突破为改造自然。俄国的阿奇舒勒通过分析总结大量科学专利，找到了一套新技术和新发明遵循的规律，被称之为TRIZ理论。他告诉我们，无论是简单产品还是复杂技术，都遵循一定的进化规律，而技术矛盾的解决则是新技术进化的动力，而理想的新技术就是用尽可能少的资源实现尽可能多的功能。新技术的爆发总是伴随着基础科学的突破，牛顿力学的完善使人们进入机械化和工业化时代，各种机械式发明不断出现；对电磁现象的深入认识，让人们发明了各种电气设备，推动人类社会进入电气时代，而对电磁波的掌握、量子论和相对论的理解，让人们在通信、半导体、计算机和互联网、GPS等各方面获得了空前的发展，使我们进入了信息时代。当我们探索到新现象，发现了新规律，总是会在不久的将来迎来大量新技术的爆发，而新技术的产生又让我们能够探索的极端实验环境进一步拓展，从而发现更多的新现象和新规律。当几乎所有现象都可以包含在现有体系中时，新技术和新发明也逐渐趋向饱和，直到某个探险家在现有体系中，发现了一条不起眼的裂缝。