從諾貝爾獎?wù)剟?chuàng)新思維第一部分

從諾貝爾獎

談創(chuàng)新思維清華大學(xué)2016.9從諾貝爾獎看化工造福人類1909年，哈伯(F.Haber)在

600℃，20MP下合成氨，

1918年獲諾貝爾獎1913年，博施(C.Bosch)合成氨商業(yè)化，1931年獲諾貝爾獎2007年，埃特爾(G.Ertl)闡明合成氨相關(guān)表面催化反應(yīng)機(jī)理2007獲諾貝爾獎2人口增長了多少倍？糧食增長多少倍？20億噸5億噸20億70億多馬科(G.Domagk)發(fā)現(xiàn)抗菌藥磺胺，開創(chuàng)合成藥物時代，獲1939年諾貝爾獎弗萊明(A.Fleming)發(fā)現(xiàn)青霉素可滅葡萄球菌(1929年);弗萊里(H.W.Florry)、錢恩(E.E.Chai)提取出青霉素獲1946年諾貝爾獎鮑林(C.Pauling)發(fā)現(xiàn)纖維狀蛋白質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵理論，獲1954年諾貝爾獎克里克(F.Crick)沃森(J.D.Watson)威爾金斯(M.Wilkins)提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲1962年諾貝爾獎野依良治(R.Noyori)發(fā)現(xiàn)手性催化劑，獲2001年諾貝爾獎。發(fā)展新的手性藥物療效增加幾倍至幾十倍。2000年藥物1/3是手性藥物，售價為230億美元3從諾貝爾獎看化工造福人類開辟了分子生物學(xué)領(lǐng)域和生物制造產(chǎn)業(yè)的無限前景施陶丁格(H.Slaudinger)、齊格勒(K.Ziegler)、納塔(G.Natta)建立終合催化體系理論和配位聚合催化劑，1963年獲諾貝爾獎，成就了石油化工中規(guī)整性高聚物(如聚乙烯、聚丙烯、順式聚丁二烯…)形成千萬噸級產(chǎn)業(yè)4從諾貝爾獎看化工造福人類橡膠60%由人工合成，8萬噸年產(chǎn)量的合成橡膠相當(dāng)于145萬畝橡膠園科研創(chuàng)新能力是未來國際競爭

主要體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國防實(shí)力、民族凝聚力、綜合國力的競爭，最終決定于：

科技水平、人才素質(zhì)，創(chuàng)新能力的競爭科技進(jìn)步是社會發(fā)展的內(nèi)生要素，技術(shù)轉(zhuǎn)移會遇到多種扼制。30年來經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，粗放型模式已經(jīng)走到盡頭科學(xué)發(fā)展觀在于科技拉動經(jīng)濟(jì)《國家創(chuàng)新指數(shù)報告》2014全球有R＆D支出的國家112個，2007年共為10725億美元。其中40個國家的支出占98%按創(chuàng)新資源<29位>企業(yè)創(chuàng)新<13位>

知識創(chuàng)造<19位>創(chuàng)新績效<11位>

創(chuàng)新環(huán)境<13位>五方面來考查，中國所分別的名次附上中國國家綜合創(chuàng)新能力總排名第十九位前五位排名：美國、日本、瑞士、韓國、以色列《全國競爭力報告2014-2015》（世界經(jīng)濟(jì)論壇）144個經(jīng)濟(jì)體居28位?！妒澜绺偁幜δ甓葓蟾?015》（洛桑國際管理學(xué)院），61個經(jīng)濟(jì)體中居22位《全球創(chuàng)新指數(shù)2014》（世界產(chǎn)權(quán)組織）143個經(jīng)濟(jì)體中居29位。中國2007年科學(xué)論文數(shù)目世界第二位。2007年論文及引用數(shù)排世界第三位，2007年專利數(shù)量世界排名第六位。第一次工業(yè)革命：蒸汽機(jī)的發(fā)明與產(chǎn)業(yè)化第二次工業(yè)革命：電力運(yùn)用第三次工業(yè)革命：信息技術(shù)—新能源（核、光伏…）技術(shù)結(jié)合推動導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)集群，個性化技術(shù)，分布式技術(shù)，綠色技術(shù)。

杰里米·里夫金《第三次工業(yè)革命》

（Jeremy·Rifkin）2012年第三次產(chǎn)業(yè)革命可再生能源資源的循環(huán)利用全生命周期清潔3D打印Bottom—UP個性制造并行計算分布式計算網(wǎng)格計算計算能力作為商品流通綠色制造云計算時間、空間變換（從集中到分布）定位格局重組（分布式能源資源優(yōu)化利用）扁平化分布系統(tǒng)增材制造一流技術(shù)是模仿不來的技術(shù)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，產(chǎn)品更新速度快，貿(mào)易和環(huán)保壁壘，沒有給學(xué)習(xí)者留下空間和時間。我國是DVD世界第一生產(chǎn)大國，每臺DVD要向3C聯(lián)盟、6C聯(lián)盟交納專利費(fèi)，分別為9美元和6美元，國內(nèi)每臺利潤要少于5美元。只有依靠自主創(chuàng)新，才是唯一科學(xué)發(fā)展模式。資源、生存空間競爭市場競爭科技競爭文化競爭創(chuàng)新不一定要昂貴的設(shè)備——發(fā)現(xiàn)石墨烯（2010年諾貝爾獎）安·海姆，康·諾沃肖洛夫，2004年曼徹斯特大學(xué)教授。用膠帶從石墨上粘剝出薄片，再用膠帶反復(fù)粘貼，剝離20~30層。

在氮化硅基板上，用原子力顯微鏡觀察看到，單層石墨薄片的完美六邊形單層網(wǎng)格。厚度300萬分之一毫米。創(chuàng)新不一定要昂貴的設(shè)備——發(fā)現(xiàn)石墨烯（2010年諾貝爾獎）它柔軟卻比鉆石更堅(jiān)硬，超導(dǎo)電又如玻璃透明。可用作觸摸屏，超強(qiáng)、超輕復(fù)合材料。它是P.R.Wallace1940s理論上預(yù)言過的二維晶體材料。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)不一定必須復(fù)雜設(shè)備，但要有創(chuàng)新思維。石墨烯創(chuàng)造能力與年齡無關(guān)獲獎時間姓名獲獎時年齡或發(fā)表論文時年齡研究方向1915年LawreuceBragg1890－197125歲X射線晶體結(jié)構(gòu)分析1929年R.D.Broglie(1892-1987)1924博士論文32歲電子波動性1961年R.L.Mossbawer1929—～）1955研究生論文26歲,1958年獲博士學(xué)位穆斯堡爾效應(yīng)1972年J.R.Schrieffer1931－～）1957年作研究生時發(fā)表論文26歲超導(dǎo)理論1973年B.D.Josephson(1940～~)1962年劍橋研究生時論文22歲約瑟夫效應(yīng)創(chuàng)新特征自然科學(xué)創(chuàng)新工程科學(xué)創(chuàng)新藝術(shù)創(chuàng)新尋找個性釋放、流派探求新發(fā)現(xiàn)原有發(fā)現(xiàn)相互包容，并行不悖，分別界定經(jīng)典力學(xué)、宇稱守恒…屬于宏觀世界量子力學(xué)、宇稱不守恒...屬于微觀世界新發(fā)明原有技術(shù)破壞性、替代性的結(jié)果電話電子郵件電報驛站媚俗華麗排場高雅恬淡淳樸矯情奇特怪異病態(tài)金魚、猩猩派畫家毀滅性工程創(chuàng)新照相膠片風(fēng)靡一時，柯達(dá)、富士、樂凱主宰全球影像。甚至幫助了抽象派畫家崛起，寫實(shí)派畫家受到置疑。數(shù)碼成像技術(shù)興起——柯達(dá)2005認(rèn)為投一美元在膠片可產(chǎn)生70美元利潤，投入數(shù)碼影像僅5美分，而從2000年利潤143億美元，快速減至2003年利潤41.8億美元——富士1997年起在蘇州生產(chǎn)數(shù)碼相機(jī)2002年數(shù)字化產(chǎn)品占60%。2000年光學(xué)膠卷產(chǎn)量達(dá)到頂峰，富士企業(yè)利潤為1500億日元，到2011年利潤為零。2013年富士轉(zhuǎn)型成功，發(fā)展液晶、制藥產(chǎn)業(yè)。利潤恢復(fù)到1450日元?？逻_(dá)曾經(jīng)占有數(shù)碼相機(jī)專利1000項(xiàng)，希望通過專利保護(hù)，封存、壟斷數(shù)碼相機(jī)。2012年1月柯達(dá)申請破產(chǎn)。工程教育要培養(yǎng)創(chuàng)新思維，想象力和思辨力抓住精髓，不糾纏枝節(jié)的能力恰到好處的精度，樸素原理科學(xué)雙刃劍特性，最終體現(xiàn)于工程要有道德修養(yǎng)經(jīng)濟(jì)學(xué)視角，在優(yōu)化資源配置最低資源、能源、環(huán)境代價下追求最大經(jīng)濟(jì)效率與效益?？屏_廖夫[俄]N-1火箭1000萬磅推力，32個噴咀(馮布朗[美]土星五號登月火箭150萬磅推力，4-6噴咀)認(rèn)知過程和思維方式的三次變革亞里士多德的演繹法：從形式邏輯“三段論法”演繹，給知識以普遍的理論基礎(chǔ)。如：大前提（金屬導(dǎo)電）、小前提（鐵是金屬）、結(jié)論（鐵能導(dǎo)電）培根的歸納法：科學(xué)研究從觀察和實(shí)踐出發(fā)逐級登攀，從特殊事例上升到較低公理，多級歸納，最后上升至普遍公理。愛因斯坦的直覺法：“從特殊到一般，是直覺性的；從一般到特殊是邏輯性的”?！皢渭兺蒲莅l(fā)現(xiàn)不了重大科學(xué)原理。演繹、歸納、直覺的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)。直覺悟性是一種非理性邏輯思辨，非歸納方式，從瞬間感悟到領(lǐng)悟“跳躍”到事物未知部分的那種能力。高斯19歲完成了兩千年前的難題，用規(guī)、尺作面，成正17邊形。為紀(jì)念他這一成果，他讓人把正17邊形刻在他的墓碑上。9歲時用1+100=1012+99=101...算出1+2+3+…+100=5050可能都源于直覺悟性黑格爾的辯證法思維：

1.一切皆流，一切皆變。

2.從量變到質(zhì)變。

3.一分為二，合二為一。

4.否定的否定。佛家、道家的思維：

1.中道法。道常無為，而無不為。

2.遮詮法。不戰(zhàn)不和、不統(tǒng)不獨(dú)、不親不疏。薛丁格貓的思維。

3.緣起論。一切隨緣，緣就是機(jī)遇。量子力學(xué)對概率的應(yīng)用。

認(rèn)知和思維模式還有創(chuàng)造力（Creativity）的定義創(chuàng)造的能力是藝術(shù)的、智力的發(fā)明才能創(chuàng)造力是根據(jù)一定目的、任務(wù)，在腦中創(chuàng)造出新技術(shù)、新產(chǎn)品……形象，并使之實(shí)現(xiàn)的過程。心理學(xué)家雷夫達(dá)爾：“創(chuàng)造力是人產(chǎn)生任何一種形式的思維結(jié)果的能力，這些結(jié)果是新穎的，是產(chǎn)生它們的人事先所未能預(yù)料的?！眲?chuàng)造的P4要素創(chuàng)作者（Person）較著重創(chuàng)作者的人格特質(zhì)。創(chuàng)造歷程（Process）著重創(chuàng)作者的心理歷程。創(chuàng)造產(chǎn)品（Product）著重創(chuàng)作者的作品。創(chuàng)造環(huán)境推動（Press）著重個人與環(huán)境的交互作用。創(chuàng)造者（Person）的人格特質(zhì)創(chuàng)造力人人皆有，“創(chuàng)造性”行為卻并非人人都具備。創(chuàng)造力須有充實(shí)得知識與經(jīng)驗(yàn)背景，但知識不等同于創(chuàng)造。創(chuàng)造需要天才，但智力最高不等于有創(chuàng)造力。善于創(chuàng)造的人之人格素質(zhì)：想象力、聯(lián)想力、觀察力、思辨力、好奇心、變通力。保羅?圖赫《性格的力量》：專注力、自控力、好奇心、

責(zé)任心、勇氣與自信。一般“天才”、“高能力”通常表現(xiàn)為數(shù)學(xué)（定量的）的分析能力空間判斷想象能力邏輯的分析和語言能力等的基礎(chǔ)素質(zhì)。而非指創(chuàng)造能力。創(chuàng)造能力也許不是“天才”都自然而然具備的。創(chuàng)造行為特征

創(chuàng)造發(fā)明不等同于高知識，高智力，是多因素的綜合，可能發(fā)端于微末之處。最簡單的可能是最好的。光學(xué)玻璃透鏡制造專利第一次世界大戰(zhàn)，潛艇技術(shù)的推動，俄國要求向英國購買透鏡玻璃制造中關(guān)鍵專利。經(jīng)過盟國政府間交涉，耗費(fèi)了重金，購得專利說明書僅一句話：“在反應(yīng)過程中不停地攪拌，氣泡即可除盡。”某雜志杜撰的笑話：美國航天局用十年的時間，數(shù)十億美元開發(fā)了一種在無重力條件下不漏水的記錄用筆，以后發(fā)現(xiàn)俄國一直用的是鉛筆。想象力（Imagination）“想象比知識更重要?！薄獝垡蛩固挂軠y性想象：指未曾實(shí)際經(jīng)歷，根據(jù)片斷資料，推斷而創(chuàng)造構(gòu)想。創(chuàng)造性想象：根據(jù)確定目標(biāo)，“無”中生“有”。構(gòu)造性想象：根據(jù)多要素如用途、機(jī)能、效率、精密程度綜合而成。替代性想象：欲改良已有事物地不合理，不方便之處。想象力（Imagination）

——臆測性想象αLα臆測性想象：全新臆推地球直徑的測算：公元前三世紀(jì)，亞歷山大圖書館長埃拉托色尼，利用在阿斯旺小鎮(zhèn)日光直射地面的同一時間，測亞歷山大市陽光傾角，計算出地球直徑R＝6378千米α＝7o

L＝779千米想象力——創(chuàng)造性想象創(chuàng)造性想象：“無”中生“有”如可降解塑料的制造采用在普通塑料（PP.PE）成型時，大量加入淀粉、木屑等，使生成可解體材料，廢棄后即分解成小塊。采用發(fā)酵法，生產(chǎn)乳酸，再用化學(xué)法聚合為乳酸塑料采用在細(xì)胞內(nèi)合成聚羥基丁酸酯（PHB）塑料，用于人造器官。（以單細(xì)胞作反應(yīng)器）想象力——構(gòu)造性想象構(gòu)造性想象：構(gòu)造型綜合創(chuàng)新復(fù)合材料的制造：金屬纖維玻璃纖維碳纖維納米碳管子午輪胎隱形材料導(dǎo)電布有機(jī)合成材料塑料橡膠高強(qiáng)度需再成形不生銹有彈性、塑性、易加工想象力是種抽象思維能力理論物理的弦論：基本粒子（電子、光子、中微子、夸克等）的作用力都是極小的弦的不同振動激發(fā)態(tài)。弦需在十維度中振動，除了三維空間、一維時間外，另外六維隱于極小的“致密空間”尚不能被感知。由卡拉比-丘（成桐）通過幾何學(xué)給予了證明。憶阻器（Memristor)的想象1971年加州伯克利分校蔡少棠教授推斷，在電阻、電容、電感器之外，應(yīng)有另種組件反應(yīng)電荷與磁通量之間關(guān)系。只在數(shù)學(xué)模型上它應(yīng)存在。這一超前想象沉寂了37年。2008年惠普（HP）憶阻器作為內(nèi)存時，潛在容量驚人，而且它是有記憶功能的非線性電阻器（S.Williams）憶阻器（Memristor)的想象摻雜部分帶正電，電阻較小。電流從摻雜一側(cè)流入時，在電場影響下，空穴向非摻雜部分游移。使整體電阻下降。停止電流，空穴保持不動，體現(xiàn)了記