我自从对横向思维产生强烈的兴趣之后,一直在关注和研究科学家们的创新故事,试图从众多科学家们的成功故事中去发现某种规律,然后结合横向思维的创新特性,来为我们这个社会创造一种可以复制的创新方法。关于牛顿与苹果的故事,我平时在培训时也会应用,尽管这一故事,也许一开始就不存在。
有一种传说,说是少年时代的牛顿,发现苹果落地而引发他对地球引力的思考。牛顿,1642年12月25日生于英国林肯郡伍尔索普村的一个农民家庭。12岁他在格兰撒姆的公立学校读书时,就表现了对实验和机械发明的浓厚兴趣,自己动手制作了水钟、风磨和日晷等。
苹果落地引起他的注意是偶然的。一个炎热的中午,小牛顿在他母亲的农场里休息,正在这时,一个熟透了的苹果落下来,这个苹果不偏不倚,正好打在牛顿头上。牛顿想:苹果为什么不向上跑而向下落呢?
他问他的妈妈,他妈妈也不能解释。大凡科学家都保留一颗童心,牛顿更不例外,当他长大成了物理学家后,他联想到了少年的“苹果落地”故事,可能是地球某种力量吸引了苹果掉下来。于是,牛顿发现了万有引力。
这个故事是多么地深入人心,导致人们都知道,从苹果落地中牛顿发现了万有引力定律的故事,其实那不过是法国启蒙思想家伏尔泰为宣传自然科学而编的故事,但因为这个故事的逻辑性太强,加上伏尔泰和牛顿两个名人的力量,牛顿与苹果似乎是既成事实。
在牛顿之前,人们已经知道有两种“力”:地面上的物体都受重力的作用,天上的月球和地球之间以及行星和太阳之间都存在引力。这两种力究竟是性质不同的两种力?还是同一种力的不同表现?牛顿在剑桥大学读书时就考虑起这个问题了。
牛顿23岁时,鼠疫流行于伦敦。剑桥大学为预防学生受传染,通告学生休学回家避疫,学校暂时关闭。牛顿回到故乡林肯郡乡下。他仍没有间断学习和对引力问题的思考。
那时,乡下的孩子们常常喜欢玩投石器,就是用投石器打几个转转,之后,就能把石头抛得很远。他们还可以把一桶牛奶用力地从头上转过,而牛奶竟然不洒出来。
这一现像激发了牛顿关于引力的想像:“什么力,使得投石器里面的石头和水桶里的牛奶不掉下来呢?”这个问题使他想到开普勒(德国科学家,行星运动三大规律的发明者)和伽利略(意大利科学家,自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理的创建者,奠定了经典力学的基础)的思想。
他从浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,广寒的月球,直至庞大的地球,进而想到这些庞然大物之间力的相互作用。
牛顿抓紧这些神奇的思想不放,一头扎进“引力”的计算和验证中了。牛顿计划用这个原理验证太阳系各行星的行动规律。他首先推求月球和地球距离,由于引用的资料数据不正确,计算的结果错了。
因为依理推算月球围绕地球转,每分钟的向心加速度应是16英尺,但据推算仅得13.9英尺。在失败的困境中,牛顿没有灰心,反而以更大的努力进行辛勤的研究。
1671年,新测量的地球半径值公布了。牛顿利用这一数据重新检验了自己的理论,同时,还利用他自己发明的微积分处理了月与地关系中不能把地球看作质点时,重力加速度的计算问题。
有了这两项改进,牛顿得到了两个完全一致的加速度值。这使他认为,重力和引力具有相同的本质。他又把基于地面物体运动的三条定律(即牛顿三大定律)用于行星运动,同样得出满意的正确结论。
牛顿整整经过了7个春秋寒暑,到他30岁时终于把举世闻名的“万有引力定律”全面证明出来,奠定了理论天文学、天体力学的基础。
万有引力定律的发现,宣告了天上地面的万物都遵循同一规律运动,彻底否定了亚里士多德以来宗教势力宣扬的天上地下不同的思想,这是人类认识史上的一次飞跃。
从上面的牛顿故事中,我们不难发现,牛顿最终获得的学术成果,基于两个核心因素,一个是自己的专业知识和兴趣,也就是使得他能够顺利这个天文领域的专业;另一个是对偶然事件的敏感性,从而使他发现了万有引力。
牛顿一直在研究力学,日常的思考中也被自己的研究和兴趣充塞了,这说明一个道理,任何一个科学家,首先必须要具备某一领域的专业知识,同时需要具备对自己的研究和探索的强烈兴趣。
兴趣,会使得自己的专业研究得益以持续下去的动力;兴趣也使得科学家或者研究者能时刻对自己进入的研究领域保持高度的关注。纵观历史上任何一个成功的科学家,几乎都有这样一种相同的现象,那就是都对自己的研究保持足够的兴趣。
兴趣,也使得我们对日常发生的很多偶然事件特别地敏感。如果牛顿发现苹果落地而产生对地球引力的思考这一故事成立,那么,苹果从树上掉落这一现象,熟悉果园的人应该都知道,也经常看到,但为什么其它人没有像牛顿这样联想性思考呢?
在牛顿的第二个发明故事中,说是小时候在乡下玩投石器时,因为石头虽然可以抛得很远,但最终还是要掉落下来,而投牛奶桶的时候,为什么牛奶能不洒出来。是什么力量在起作用呢?这与苹果从树上落地一样是一个偶然发生的事。
那么,我们现实社会中,有多少人会关注每天在发生的偶然事件?譬如交通事故,吵架事件,或者天气突然之间地风云变幻?我们始终麻木地生活在自己的一日三餐中,从来不去思考这些偶然事件背后的原因以及与自己的关系。
创新,就是一种创造新事物新方法新想法的行为。创新不是一个口号,它应该是一种行动:对任何事物充满兴趣,对自己从事的职业的热爱,同时更重要的是,随时关注偶然性发生的突发事件,并试图找到其内在的必然关系。
不过,现在这种努力也可以不必要了,因为横向思维中就有一种方法,可以让我们人为地创造偶然,然后我们就可以从这些偶然发生的概念中去寻找破解难题或者与创新目标之间的必然联系。
牛顿,就是具备了创新的所有元素:专业知识、强烈的兴趣度和对偶然事件的超级敏感,最终成就了自己。但到了晚年,他的研究陷入了亚里士多德的柏拉图学说的范围而不能自拔。
他花了十年的时间来研究上帝的存在,结果自然毫无所得。由此看来,即使是一个伟大的学者,一旦落入陈旧的范畴,就谈不上有丝毫的创新成就。
如何才能实现真正的创新?我们从这个牛顿的发明故事中得到了什么感悟?欢迎大家在文章后留言谈谈自己的想法。