薛永武:自然美为人才创造提供灵感源泉
人才教育的新视野
从现代仿生学的角度来看,自然界各种物种的内在生命构造之美对于人才开发具有重要的启示。在人类与大自然的关系史上,自然界的生生不息符合各种物种的内在发展规律,也体现了物种特有的内在结构。人类不但从自然界中获得衣食住行的所有资源,而且还自觉不自觉地师法自然,拜大自然为师。
随着科学技术的发展,从20世纪50年代以来,人们已经逐渐认识到研究生物的系统性和结构性原理,这是开辟新技术的重要途径,因此,科学家开始自觉思考和研究各种事物的结构功能,把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉,开始把生物学自觉渗透到各种发明创造的实践之中,以此推动科学技术的发展。
自然事物具有千奇百怪、功能独特,甚至是具有许多超出我们想象的能力。大自然这些独特的结构和功能,往往在潜移默化中能够启发科学家的智慧,放飞科学家的想象力,启迪科学家的创新思维。
生物学和工程技术学科结合在一起,互相渗透孕育出一门新生的现代科学——仿生学。仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。仿生学不仅受到生物结构功能系统性的影响,而且首先是生物的结构和功能抓住了科学家的眼球。在广袤无垠的大自然中,各种生物的结构功能系统所显现出来的自然美异彩纷呈,美不胜收。这些形态各异的自然美能够为人才的创造提供灵感源泉。根据创造心理学的原理,创造者一般都是感物而动,心随境迁,触景生情,有感而发,在科学史上许多的发明创新,都是受到自然事物的触动有感而发的创造性结晶。实际上,仿生学不但是一门新兴的自然科学,而且也是一门特殊的创造学或创新学,对于人才开发具有特殊的启迪意义。
大自然作为人类的老师,自然美能够使创造者从自然事物的结构和功能等特点中激活发散思维,捕捉到创新的灵感,进而产生创造性顿悟。
水生动物运动具有特殊的魅力,能够激发航海部门对流体力学的研究;鸟类、昆虫具有高超的飞行技巧,能够激发航空部门进行飞行的模拟与动物的定位与导航研究;无线电技术部门可以对人的神经细胞、感觉器官和神经网络进行模拟;计算机可以对人的大脑进行模拟,开展人工智能的研究;萤火虫具有生物光,这是一种人类理想的光,科学家根据萤火虫创造了日光灯,合成了荧光素,还能够研制出类似生物光的冷光,用于安全照明;意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的电池;科学家可以模仿水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟水母感受次声波的器官,这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义;苍蝇的触角像一台灵敏的气体分析仪,科学家根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种非常奇特的小型气体分析仪,安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分,也可以测量潜水艇和矿井里的有害气体,或者改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理;科学家还根据苍蝇的楫翅(又叫平衡棒),制成了“振动陀螺仪”,应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶;苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由3000多只小眼组成,科学家模仿它制成了“蝇眼透镜”,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片,这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,能够极大地提高工效和质量。
从创造心理学的角度来看,一个人的创新性灵感必须是有源之水和有本之木。现代仿生学启示我们,大自然是人类的老师,而生物的内在结构则是人类科技创新非常巧妙的老师。各种生物都具有自己的独特结构特征及其生命的内在机制,我们从事科研创新活动的时候,完全可以借鉴生物的结构特征,汲取生物生命的内在机制原理,把生物学与创造学结合起来,以此为契机,在感觉器官仿生、自组织系统和神经元的仿生、生物运动器官的仿生、生物力学的仿生、医学的仿生、各种商品的创造方面,全面提高我们的创新能力。