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◆ 王曉曉
“重演”中找規(guī)律
--考察重演法
◆ 王曉曉
潮汐漲落,候鳥遷徙,花開花落,這都是人們習以為常的周期重演現(xiàn)象。如果對某些重演現(xiàn)象進行深入研究,你會發(fā)現(xiàn)其中存在一定的規(guī)律,從而受到啟發(fā),進行發(fā)明創(chuàng)造。這種透過重演現(xiàn)象找規(guī)律的發(fā)明方法就是考察重演法。
我國著名科學家竺可楨能夠在氣象學領(lǐng)域做出卓越的貢獻,與他堅持考察重演現(xiàn)象是分不開的。
竺可楨從青年時代起,就養(yǎng)成了觀察的習慣。他每天早晨起床后的第一件事,就是觀測并記錄氣溫、氣壓、風向、溫度等氣象要素。從杭州搬到北京后,他還進行物候觀察,并以日記的形式進行記錄。在進行觀察的同時,他還閱讀了大量的古籍,將有關(guān)氣候和物候的記載一頁一頁地摘抄下來。
在掌握了大量觀察資料的基礎(chǔ)上,竺可楨對這些資料進行整理和精心研究,發(fā)現(xiàn)了世界氣候存在波動的重演現(xiàn)象,并寫了《歷史時代世界氣候的波動》一文。文中,他批駁了那種認為“氣候一成不變”的觀點,有理有據(jù)地指出,世界各國史前時期和歷史時期的氣候變化是普遍性的,而且存在一定規(guī)律的波動,既不是一成不變的,也不是直線下降或上升。
1972年,他又發(fā)表了《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》,對中國氣候變化作了定量分析。這篇論文震驚了國內(nèi)外氣象學界,為祖國贏得了榮譽。
就讀于比薩大學時,伽利略每周都要到比薩教堂參加祈禱儀式。一天,教堂工作人員為一盞從天花板垂下來的吊燈添完油后,吊燈就在空中輕輕地擺動。伽利略被擺動的吊燈吸引住了,目不轉(zhuǎn)睛地盯著吊燈,看得出了神。突然,他發(fā)現(xiàn)吊燈來回擺動是有規(guī)律的,雖然往返的距離越來越短,但每往返擺動一次所用的時間差不多。
這個推斷正確嗎?伽利略立刻回到宿舍做實驗。他找來兩根一樣長的繩子,各墜一塊相同重量的鉛塊,然后將兩根繩頭分別系在不同的廳柱上,把兩塊鉛塊拉到不同的高度同時放手。
實驗表明,盡管兩個鉛擺一開始擺動的幅度不同,但在相同時間里擺動的次數(shù)一樣。由此,伽利略提出了著名的單擺等時性原理。根據(jù)這一原理,他設計了擺鐘。后來,荷蘭人惠更斯在伽利略設計的擺鐘基礎(chǔ)上發(fā)明了世界上第一個實用擺鐘,實現(xiàn)了人類計時史上的一次飛躍。
海灘、游泳場經(jīng)常發(fā)生鯊魚傷人事件,這種不斷重演的事件是不是也有一定的規(guī)律呢?
人們發(fā)現(xiàn)被害者大多身著紅、綠、藍色泳裝,而身著橙黃色泳裝的人常常幸免于難。有人還特意做了實驗:把一條餓了幾天的鯊魚放在池中,輪流把涂有不同顏色的板塊投入池里。結(jié)果,饑腸轆轆的鯊魚每次見到板塊就咬,唯獨看到橙黃色的板塊立即逃之夭夭。接著,實驗者用黃色光照射水面,鯊魚則躺在池底不動。
根據(jù)這種規(guī)律,人們發(fā)明了安全救生衣,這種救生衣的顯著特點就是顏色是橙黃色的。
考察重演現(xiàn)象有助于發(fā)明創(chuàng)造,那什么是重演現(xiàn)象呢?它指同一事物或同類事件在一定的時間、空間里以同一形式或相似的形式反復地演示。重演現(xiàn)象大體可以分為兩種,一種是連續(xù)性顯示的重演,另一種是離散性顯示的重演。
無論哪種重演現(xiàn)象,都潛藏著某種客觀規(guī)律,考察重演現(xiàn)象,就意味著摸到了某種規(guī)律的觸角。只要認真考察,進行實驗探索,就有可能發(fā)現(xiàn)某些科學現(xiàn)象或做出發(fā)明作品。這就是考察重演法的基本原理。
根據(jù)這個基本原理,我們運用考察重演法進行發(fā)明創(chuàng)造時,仍需將重點放在觀察實踐上,在實施過程中,可以按照“發(fā)現(xiàn)重演現(xiàn)象——揭示重演規(guī)律——思考規(guī)律”的步驟進行。
同學們,你們明白了嗎?試著運用考察重演法進行發(fā)明創(chuàng)造吧。