《青少年创造力培育法》第四篇（4）空间为什么是弯曲的?

《青少年创造力培育法》是一部面向基础教育阶段学生、教师及家长，系统阐述“创造力可教、可练、必练”的通俗教育读物。

全书以“万众创新”时代亟需大批原创人才为背景，用华为研发、日本诺奖井喷等案例佐证“创造力＝国家核心竞争力”；随后依次拆解大自然、兴趣、阅读、信息素养、宽容与闲暇等九大“创造力能源”，示范如何把课堂变成研究场、把作业变成微课题；继而给出观察、提问、假设、验证等一整套“科研方法工具箱”，并推介创客教育、翻转课堂、小微学校等全球最新教学形态，呼应乔布斯之问——“IT几乎改变了所有领域，为何独独对学校教育影响甚微？”。

在【重新认识“教育”“学习”】这一章节中，作者梳理了当下中式课堂“标准答案—高密度训练—唯分数评价”的流水线逻辑，指出其本质是一台高效“复印机”：学生越努力复印，自主性、想象力与创造力便被抹杀得越彻底；借此呼吁把“学习”重新定义为“研究”，把“考生”还原成“探究者”，真正实现从“复印时代”到“创想时代”的范式跃迁。

作者是深圳第二高级中学教师刘伟和深圳市教育科学研究院教研员李睿。

《青少年创造力培育法》第四篇 创造的方法

第四章

空间为什么是弯曲的?

把科学家的研究方法从他们的头脑里解放出来，成为大众研究的有力武器。
——刘伟

归纳法

牛顿14岁的时候，家乡遭受一场暴风雨的袭击。别人都往家里跑，牛顿却跑到外面研究风的力量。他一会顺着风跳，一会逆着风跳，看看落地距离有什么不同，然后根据距离来计算风的力量。他还用棱镜片把日光分解成不同颜色的光，以便研究各种颜色光的折射性。

牛顿后来成为了人类历史上最伟大的科学家之一。他在物理学、数学上都有划时代的贡献，他发现的三大运动定律、万有引力定律，奠定了经典物理学体系的基础和核心内容。他发明了微积分，奠定了近代高等数学的基础。他甚至发明了世界上第一架反射望远镜。做出这么多、这么大贡献的科学家，在人类历史上是极其罕见的。

牛顿为什么能做出如此巨大的贡献?这与他强烈的好奇心、想象力、独特的研究方法都密切相关。

通过长期的观察、实验和思考，牛顿形成了自己独特的研究方法：实验、归纳、创造。具体做法是：根据小范围内的观察和实验，归纳出经验定律或经验公式，然后不断用在更大范围内观察到的物理现象来验证和改进经验定律和经验公式，最后得到普遍的定律和公式。人们再依据这些定律和公式来创造性地改造自然。

科学研究并不神秘，就是用一套方法把观察到的现象和数据整理出秩序，牛顿采用的实验、归纳、创造就是这样的方法。

这种以归纳法为特色的研究方法，在科学史上曾经发挥了巨大的作用，许多学科的定律和公式，就是按这种方法发现的。

爱因斯坦：空间是弯曲的

在1915年前，科学家们在天文观测中发现：水星总不规规矩矩地绕太阳转一圈后回到起点，而总要比绕一圈多走一点才结束旅程，牛顿的万有引力定律解释不了这种奇怪的现象。

1915年，爱因斯坦提出了“广义相对论”,指出宇宙空间是弯曲的，而微观的基本粒子在空间中的运动也遵循这种弯曲的形式。这种惊世骇俗的理论让全世界的人都大吃一惊，但它却能解释水星奇怪的运动轨迹。

还有光的运动路线问题。信奉牛顿定律的人们认为：由于光不是由物质粒子构成的，因此光在真空中应当沿直线运动，不受引力的影响。但根据天文观测，光线经过太阳附近时，会从直路上发生偏斜，就好像光是由物质粒子构成的一样，会受到太阳引力的影响而发生弯曲。信奉牛顿定律的人们认为这种偏斜的程度不大，但爱因斯坦指出，光的偏斜将比人们认为的大两倍多。

1919年5月，英国一支观测队在非洲和巴西拍摄了日食的照片，结果证明光在经过太阳附近时，从直线偏斜到几乎刚好是爱因斯坦所预见的程度。1922年的日食照片进一步证实了爱因斯坦的理论是正确的，这个观测结果轰动了全世界，爱因斯坦一举成名。

宇宙空间果真是弯曲的!牛顿定律解释不了的现象，爱因斯坦的相对论却可以解释，并得到了观测结果的证实。

探索性演绎法

爱因斯坦之所以能提出相对论，关键是因为他采用了新的研究方法。

随着科学研究范围的不断扩大，牛顿采用的研究方法渐渐显得不够用了。爱因斯坦认为：“适用于科学幼年时代以归纳为主的方法，正让位于探索性的演绎法。”这种探索性演绎法的具体过程是：由经验材料作为引导，提出一种思想体系，它一般是在逻辑上从少数几个叫做公理的基本假设建立起来的，其他定律或公式都是由这几个公理推导出来的。对这个体系的要求，是能把观察到的事实联结在一起，同时它还具有最大可能的简单性，即这体系所包含的彼此独立的假设或公理最少。

这种演绎推理的方法，其实我们在中学的欧几里得几何学中见到过。欧氏几何就是一种思想体系，它就是从很少的几条公理出发，采用逻辑推理的方法，推出一系列几何定理，这些定理能把观察到的几何现象联结在一起。那几条公理，就是前人根据经验事实而提出的基本假设。

思想体系是由概念、公理以及逻辑推理方法得到的定律这三部分内容构成的。

相对论思想体系的公理便只有两条，即相对性原理(任何自然定律对于一切匀速直线运动的观测系统都有相同的形式)和光速不变原理(对于所有惯性系，光在真空里总以确定的速度传播)。相对论的其他定律和公式都是用演绎推理的方法由这两条公理推导出来的，相对论思想体系的正确性最终得到了实际观测的证实。

想象力比知识更重要

应当怎样创立新的思想体系?爱因斯坦认为研究者的工作可分为两步，第一步是发现公理，第二步是用公理按逻辑推理的方法推出其他定律或公式。其中第一步最难，它没有一般的方法，常常需要科学家具有异乎寻常的想象力和直觉。所以爱因斯坦强调：“想象力比知识更重要。”

爱因斯坦这种以演绎推理为特色的研究方法对当代高新科技研究产生了深远的影响，当今许多重大科技成果都是采用这种研究方法得到的。

在人文科学研究中，我国著名学者胡适曾经提出了“大胆假设，小心求证”的研究方法。具体做法是：首先去阅读与研究课题相关的资料和数据，发现问题或前人还没研究到、没有研究透的方面，然后发挥想象力和直觉的洞察力，大胆提出自己的初步假设，由于这个假设还没有得到验证，因而只能算“假设”。然后再进一步阅读和寻找资料和证据，看它们与假设是否相符。如果不相符，就调整和修改假设，再去验证。如此循环往复，最后得到可靠的结论。我国清代的“乾嘉学派”就采用了这种方法来考证古籍的真伪和研究汉字的变迁。

牛顿的方法侧重于归纳，爱因斯坦的方法侧重于演绎。在当今实际的研究中，往往两者并用。归纳中有演绎，演绎中有归纳，比如演绎的前提是公理，而公理就是根据经验归纳并加上想象力提出的。只要我们经常实际参与到课题研究中去，这两种方法就会逐渐掌握。

如果科学家采用的研究方法能普及到大众中去，成为大众研究的有力武器，那么发挥出来的智慧生产力将是惊人的。谁率先掌握了科学家的研究方法，谁就将在知识经济时代成为最有创造力的人。掌握了科学巨人的研究方法，你就将跃到巨人肩上，就可能成为比巨人站得更高的人，当然就可能获得比一般人更持久的创造力。