类比法可广泛运用于日常认识和科学研究。它对于探求新知识,进行发明创造,都有重要作用。科学史上的许多重大发现、发明都曾借助于类比法。类比法也可运用于论证,但只能作为一种辅助手段。
类比方法,在人们的日常生活中也是常常运用到的。比如,为了买一样称心如意的商品,常要跑几个商店,从商品的价格、功能状况、使用价值和经久耐用的程度等方面进行比较,然后确定是否买下。但这不是类比发明,因为他没有创造,只是在同类产品中挑选好一点的,与我们讲的类比发明法是不同的,这里要求的是在类比中,有新的创造。
眼海洋深潜器?演瑞士著名的科学家阿·皮卡尔就运用类比发明法创造了世界上第一只自由行动的深潜器。皮卡尔是位研究大气平流层的专家,他曾设计的平流层气球,飞到过15690米的高空。后来他又把兴趣转到了海洋,研究海洋深潜器。尽管海和天是两个完全不同的囊,但水和空气都是流体,因此,阿·皮卡尔在研究海洋深潜器时,首先就想到利用平流层气球的原理来改进深潜器。
在这以前的深潜器,既不能自行浮出水面,又不能在海底自由行动,而且还要靠钢缆吊入水中。这样,潜水深度将受钢缆强度的限制——钢缆越长,自身重量就越大,也就容易断裂,所以过去的深潜器一直无法突破2000米大关。
皮卡尔由平流层气球联想到海洋深潜器。平流层气球由两部分组成;充满比空气轻的气体的气球和吊在气球下面的载人舱。利用气球的浮力,使载人舱升上高空,如果在深潜器上加一只浮筒,不也就像“气球”一样可以在海水中自行上浮了吗?皮卡尔和他的儿子小皮卡尔设计了一只由钢制潜水球和外形像船一样的浮筒组成的深潜器,在浮筒中充满密度比海水轻的汽油,为深潜器提供浮力,同时,又在潜水球中放入铁砂作为压舱物,使深潜器沉入海底。如果深潜器要浮上来,只要将压舱的铁砂抛入海中,就可借助浮筒的浮力升至海上,再配上动力,深潜器就可以在任何深度的海洋中自由行动。这样就不需要拖上一根钢缆了。第一次试验,就下潜到1380米深的海底,后来又下潜到4042米深的海底。皮卡尔父子设计的另一艘深潜器“理雅斯特号”下潜到世界上最深的洋底,成为世界上潜得最深的深潜器,皮卡尔父子也因此获得了“上天入海的科学家”的美名。
类比发明法,还可根据不同的类比形式分为许多种,下面大致介绍几种。
直接类比法
例如:利用石头刃石刀、石斧。
鱼骨针。
茅草边齿锯。
鸟飞飞机。
照相照出照片电影。
鱼游潜水艇。
原子裂变原子弹、原子能电站。
蛋薄壳仿蛋屋顶。
大规模集成电路技术微型计算机。
收音机、录音机收录机。
太阳能电池太阳能发电站、太阳能收音机、太阳能手表、太阳能计算器、太阳能自行车、太阳能汽车。
树叶的结构伞。
梳子垫在剪子下剪头发安全剃须刀。
机械电子技术化机械电子技术的应用。
民生器具:价廉、省能、小型。
工厂自动化:自动、省力、计算机辅助设计生产等。
医疗器械:医用电子学。
电力设备:省能、省力、设备异常诊断,巡视机器人。
飞机:超高速具有安全性能等。
船舶:节能、省力、排气净化。
汽车:节能、排气、净化等。
农业:耕作机械的电子计算机化。
海洋开发:使用海底机器人等。
宇宙开发:新材料的开发等。
间接类比法
间接类比法就是用非同一类产品类比,产生创造。在现实生活中,有些创造缺乏可以比较的同类对象,这就可以运用间接类比法。
如空气中存在的负离子,可以使人延年益寿、消除疲劳,还可辅助治疗哮喘、支气管炎、高血压、心血管病等,但负离子只有在高山、森林、海滩湖畔处较多。后来通过间接类比法,创造了水冲击法产生负离子,后吸取冲击原理,又成功创造了电子冲击法,这就是现在市场上销售的空气负离子发生器。
采用间接类比法,可以扩大类比范围,使许多非同一性、非同类的行业,也可由此得到启发、开拓新的创造活力。
幻想类比法
发明者在发明创造中,通过幻想类比进行一步步的分析,从中找出合理的部分,从而逐步达到发明的目的,设计出新的发明项目,这就叫做幻想类比法。
1834年,英国发明家巴贝治绘制出通用数字计算机图样。1942年,美国的阿塔纳索夫教授和他的学生贝利,运用幻想类比法,发明设计出电脑,并制成了阿塔纳索夫—贝利计算机(世界上第一台电脑)。
因果类比法
因果类比法是指两个事物的各个属性之间,可能存在着同一因果关系,因此,我们可以根据一个事物的因果关系,推出另一事物的因果关系,这种类比法就是因果类比法。
例如,在合成树脂(塑料)中加入发泡剂,使合成树脂中布满无数微小的孔洞,这样的泡沫塑料既省料,重量又轻,并有良好的隔热和隔音性能。
日本一个叫铃木的人运用因果类比法,联想到在水泥中加入一种发泡剂,使水泥也变得既轻又具有隔热和隔音的性能,结果发明了一种气泡混凝土。
仿生类比法
模仿生物的结构和功能等,搞出新的发明项目,这就叫做仿生类比法。
例如:人走路步行机。人体机器人。人眼人造眼。蛙眼电子蛙眼。鹰眼电子鹰眼。蜻蜓眼和苍蝇眼复眼照相机。手臂新式掘土机。
中国西汉将领陈平在2000年前,运用仿生类比法,发明设计出古代机器人。
1962年,美国一家公司制造并售出了世界上首批工业用机器人。
中国江西省南昌市三中学生熊杰,运用仿生类比法,发明设计了管内机械手,荣获了第三届中国青少年发明一等奖。
综摄类比法
发明者借助于分析设法变陌生为熟悉,这是确定发明课题的前提;再通过亲身类比、比喻和象征类比等综合类比,发明设计出发明项目,这就叫做综摄类比法。
美国创造学家威廉·戈顿发现创造性思维明显地分为两个阶段:变陌生为熟悉的阶段和变熟悉为陌生的阶段。这两个阶段确实有不同的思维特点,在创造性过程中有不同的作用。
变陌生为熟悉是第一阶段。这个阶段主要用分析的方法,了解问题,查明问题的主要方面以及各个细节。人的机体本质上是保守的,它排斥任何陌生的东西。思维也一样,当人们遇到陌生的事物时,总是设法把它纳入一个可以接受的模式中,通过把陌生的事物和熟悉事物联系起来,把陌生的转换成熟悉的。没有这个思维过程,人们很难真正了解要解决的陌生的问题。
类比发明法是一项富有创造性的发明方法,人们可以用各种不同的事物进行类比,将会不断地产生出新的创造设想,获取更多的创造成果。但是,从异中求同,从同中见异的类比发明法也有缺点,就是运用这种方法推导出来的结论,或提出的创造设想,成功的可靠性不高。有时会把人引入迷途,尽管如此,它仍然是一种最大的创造性的发明方法。
反证法是通过确定与论题相矛盾的判断的虚假,然后根据排中律在同一思维过程中,两个相互矛盾的思想不能都是假的,其中必有一个是真的?,由假推真,来证明论题真实性的一种证明方法。反证法又称否定法,它在对类似证据难以从正面进行鉴别时,可从反面寻找不属于某证的依据,通过否定而达到确定诊断的目的。如果结论的反面只有一种情况,只要断定这种情况不成立就可以了,这种反证法叫归谬法。如果结论的反面不只一种情况,就需把各种情况一一驳倒,从而肯定结论的正面正确,这种反证法叫穷举法。
最早在数学中引用反证法的是古希腊毕达哥拉斯学派的希波克拉提斯,约公元前460年左右。在欧几里得的《几何原本》中也有不少用反证法的范例。我国在5世纪时《张邱建算经》中已运用反证法。
眼张仲景用反证确病症?演张仲景所著《伤寒论》中61条说:“下之后,复发汗,昼日烦躁不得眠,夜而安静,不呕,不渴,无表证,脉沉微,身无大热者,干姜附子汤主之。”六经皆有“烦躁”,究竟是何证呢?张仲景用“无表证”否定其为太阳病证;用“不呕”否定其为少阳病证;用“不渴”否定其为阳明病证。于是可能病证在三阴,结合“脉沉微,身无大热”,便可确认其为少阴阳虚证,而用干姜附子汤治疗。如原为肝阳上亢证,当出现肢体麻木或震颤等症时,即可诊为肝阳化风证。如便秘多日,不知属实属虚,可稍与小承气汤试攻之,药后转矢气者为燥结腑实,药后便溏者属脾虚。
眼传宗接代与生女孩?演有一篇署名评论《如果所有的母亲都生男孩》(《人民日报》198337),它批评社会上有少数人“生女孩不能传宗接代”的观点时,没有正面、直接地进行论证,而是用了反证法:有人说,生了女孩的家庭,将来女孩还是要到男家。所以他们还是不能传宗接代。其实这种思想是在人们头脑里留下的镣铐。女方到男方和男方到女方是一样的,我国的傣族从来就是男方到女方家,他们还不是传宗接代到现在?