大师们的思维模式

在如今日益强调开拓创新的时代,人们开始逐渐意识到培养批判性思维的重要性。所谓批判性思维,是指能够抓住要领,善于反思质疑,基于严格推断,富于机智灵气的思维模式。这种思维品质对于人们辨析习惯性和直觉性判断中的漏洞有很大帮助,而质疑就是其鲜明特征之一。下面这几则具有代表性的事例,就能说明质疑的重要和可贵。

“亚里士多德定论”的质疑

作为近代科学的奠基人,伽利略对科学实验情有独钟,他坚信科学实验能帮助人们了解各种现象的内在规律。1589年,年仅25岁的伽利略在众目睽睽之下登上比萨斜塔,亲自演示了科学史上著名的“比萨斜塔实验”。而这个实验源自他对人们长期以来一直认可的“亚里士多德定论”―― 不同重量的物体从高空下落的速度与其重量成正比的质疑。

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随着两个重量不同的铁球同时自由下落,两个铁球同时落地的事实,不仅验证了物理学上极为重要的“自由落体定律”,同时也推翻了古希腊哲学家亚里士多德提出的权威定论,一举扭转了人们的思维定势。

而更难能可贵的是,伽利略不仅用实验揭示真相,而且还运用合理的假设推导,论证了自己的观点。伽利略的证明思路是:先假定亚里士多德的“物体越重,下落越快”的论断正确。那么,现在有两个物体A和B,A的重量超过B,根据前面的假设可得,物体A下落的速度肯定会超过物体B;接着,设想中把A和B两个物体紧紧固定在一起得到物体C,显然C的重量更大,根据亚里士多德的定论,那么物体C应该下落的更快。

再仔细考虑C自由落下时的情形,不难发现:C由A和B两部分组成,下落时较重的A速度要快过较轻的B。形象地描述,跑得较快的A在前面拉着较慢的B,跑的较慢的B在后面拖着较快的A,那么受落后的B的影响,A和B一起下落的速度应介于A和B单独自由下落速度之间。简单地说,物体C的下落速度比A的下落速度要慢。但前面已经得出“C的下落速度最快”的结论,这样,由同一假定出发,就推出两个相互矛盾的结果,可见亚里士多德的论断是错误的。

“质数公式”的质疑

17世纪时,有个法国律师叫费尔马。他非常喜欢数学,常常利用业余时间研究高深的数学问题,结果取得了很大的成就,被人称为“业余数学家之王”。

费尔马研究数学时,不喜欢搞证明,喜欢提问题。他凭借丰富的想象力和深刻的洞察力,提出了一系列重要的数学猜想,深刻地影响了数学的发展。他提出的著名“费尔马大定理”,几百年来就吸引了无数的数学家进行探索和研究。费尔马最喜欢的数学分支是数论,他曾深入地研究过质数的性质。1640年,他发现了一个有趣的现象:

由于计算结果越来越大,也许是厌倦烦琐的费尔马没有继续验算下去,他颇为自信地肯定:只要n是自然数,由这个公式算出的数一定都是质数。

这是数学史上一个很有名的猜想,由于演算起来很麻烦,或许是人们对于费尔马的信任,总之一直没人去验证它的正确性。直到1732年年仅25岁的大数学家欧拉认真研究这个问题时,人们才发现了费尔马的粗心。因为欧拉只针对接下来的一种情形进行试验,就发现了其中的破绽:当n=5 时

显然它不是质数,由此欧拉用反例推翻了费尔马的猜想。

数学家欧拉 图源:goolge.com

值得指出的是,从表面上看这个过程好象很简单,而事实上要把一个大数进行分解谈何容易,不仅需要具备敏锐的数学直觉、洞察力和非凡的计算能力,而且要付出大量的时间和精力以及艰苦卓越的试验,而更重要的是,对似乎已经成为定论的数学规律进行质疑和挑战,才是导致“费尔马猜想”被否定的真正原因。

《塞下曲》的质疑

唐代诗人卢纶的《塞下曲》:月黑雁飞高,单于夜遁逃。欲将轻骑逐,大雪满弓刀。这是唐诗里的名篇。意思是说:月亮被云遮掩,到处一片漆黑,敌酋单于趁机隐蔽逃跑,极度慌乱中将栖雁惊得冲天而起。将军发现敌军潜逃,立刻率领轻装的骑兵准备追击,可是大雪纷纷而下,一会儿连弓刀上都落满了雪花。

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这首《塞下曲》描写传神,琅琅上口,意境深邃,令人警醒,从唐代流传至今已有千年。绝大多数读者都会沉浸于边塞寒景军情的细节想象,但我国著名数学家华罗庚于1982年读到该作品时,却对此诗提出质疑:既然北方已经是下大雪的冬天,那么作为侯鸟的大雁早就应该飞往南方了,又怎么会出现在雪夜呢?于是他按《塞下曲》的格律写了一首质疑诗 :“北方大雪时,群雁早南归。月黑风高夜,怎得见鸟飞?”用此诗对《塞下曲》违背自然规律和生活常识的描述进行反驳,由此在文学和诗歌界引起反响和争议。

华罗庚先生作为蜚声中外的大数学家,专业学识可谓炉火纯青勿容置疑,凡事审慎质疑,习惯于用严谨的逻辑思维细究原委,亦是数学家的特点。不过也有人认为,数学与文学毕竟“隔行如隔山”,文学中的艺术想象和欣赏,并不能用常规的科学尺度来评判衡量。但无论如何,培养批判质疑、考证探究的可贵品质,对于开拓创新大有裨益,所以华老追求新知的科学态度,和善于思辨勇于批判的精神毫无疑问值得肯定。

以上这几则事例给我们的启迪是:对任何判断或结论切莫人云亦云,不加思考地机械接受,盲从式的以讹传讹更要不得。善于思辨勇于质疑、理性分析考证探究,不唯书本不唯权威才是开拓创新的基础。

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