探索问题的敏锐性
在大量的外部刺激中，人们通常接受的只是那些属于已有知识和观念的“坐标网”范畴内的东西，而无意地抛弃了其余的信息。习惯的立场、评价、情感以及对通行的观点和见解的信赖都影响着认识。能够看到那些不属于以前已经掌握范围内的东西的能力，是比简单观察强得多的能力。这种新鲜的见解和敏锐性并不是和目光的锐利或者视网膜的特征相联系的，而是一种思维的品质。因为一个人不仅是用眼睛观看，而主要的是用大脑来思考问题的。
三百年前，笛卡儿谈到建立一种绝对中性的语言以描述客观观察到的现象的必要性。他希望这种语言能预先防止由于偏执的观点和立场而导致的歪曲。但是，在整整三个世纪里，这种语言并没有研究出来。然而，它在原则上有没有可能呢？
爱因斯坦的传记作者叙述了一次富有教益的谈话。当年轻的海森堡告诉爱因斯坦，他要制定一个完全以事实为依据的、不包含任何猜测的物理学理论的计划时，爱因斯坦怀疑地摇了摇头说：你能不能依赖于你所运用的这种理论观察到这个现象呢？恰恰是理论决定了能够观察到的东西。有人过于简单地宣布爱因斯坦的见解是唯心主义的错误。他们说，虽然他是一位伟大的科学家，但是在通晓认识论问题方面是一个弱者。但是主张在反常方式下探索真理的内核，这是颇有意味的。
1590年一个春天的早晨，一个手拿铅弹头和铁球的人登上了着名的比萨斜塔。他从塔上抛下了这两个物体。他的学生们站在下面，而他本人从高处朝下看。他所抛出的铁球和铅弹头同时着地。这个人就是伽利略。
从亚里士多德时期以来的两千年中，存在着这样一种观念，认为落体的速度和它的重量成正比。脱离树枝的枯叶慢慢落下，而丰满的果子则象石头一样很快地落到地上。人们都这样认为。但是要知道，人们也不止一次地看到过另外一种现象：从悬崖峭壁上落下的两块巨石，尽管它们体积不同，但都同时落到了峡谷的底部。可是谁都没有觉察到这一点；因为“观察”和“看见”完全不是一回事①。结果是，爱因斯坦的见解是正确的，那就是人们观察到的东西是由其所运用的理论决定的。伽利略终究发现了，下落的铁球和铅弹头的速度不依赖于它们的重量——那是因为他怀疑了亚里士多德力学，由此产生了实验的念头。实验的结果并不使他感到意外，而仅仅是证实了已经形成的关于自由落体加速度不依赖于落体的质量的假说。
实验简单得惊人：既不要巧妙的装置，也不要专门的设备。任何人都能登上塔顶和抛下两个不同重量的物体，但在整个19世纪里，谁也没有想出这点。而伽利略则在对别人来说一切都是清楚的、亚里士多德的权威和两千年的传统神圣化了的地方看出了问题。
另一个例子是法国物理学家马里奥特发现盲点。一开始，他是通过思考分析视神经乳头构造的途径，得出了盲点应该存在的结论。在这以后，只是借助于一张画上小圆圈和正方形的白纸找到了盲点。
尽管看起来，这比意识到自己的感觉还简单，但无论是在他以前还是以后，都没有人看到盲点。只是在熟悉了眼睛解剖学和马里奥特的实验方法以后，才能够有意识地在自己的视野中找出盲点。
美国科学史家库恩在《科学革命的结构》一书中，援引了理论怎样影响观察结果的许多例子。在接受哥白尼体系的头五十年里，虽然观察的方法依然照旧，但是天文学家发现了许多天体。新的理论使得有可能发现那些以前的观察者所一窍不通的东西。①
毕竟也不应当把爱因斯坦的见解绝对化。他发现了认识的特点，但是这种特点并未把认识过程的全部规律性包括无遗。
心理学家的观察表明，在感知视觉映象时，就在所形成的特征和词之间建立了联系，也就是产生了所谓的视觉经验的言语表达。多半正是言语表达确定了作为视觉信息单位被认识的最低量。
人类学家的观察也证实了这种观点。人们发现，北美洲印第安人霍披部族在语言中有“绿色”这个词，但没有“天蓝色”这个词，他们不能够把绿色和天蓝色区分开来。但是，他们当中掌握了英语的人就能很好地区分这两种颜色。
看来，在找出其他观察者们没有发觉的任何新的东西之前，需要形成一个相应的概念。概念的形成常常借助于词，也可能运用其它信息符号。
压缩思维操作的能力
在思维的过程中，需要从推理链的某个环节逐步过渡到其它环节。由于这个原因，有时思维的注意力不能成功地把握整个状况，即从第一步到最后一步的所有推理。但是，人具有缩短长长的推理链条并用一个概括的步骤代替它的能力。
压缩思维操作的过程，这仅是个别场合表现出来的用一个概念代替几个概念的能力，使用更大容量的信息符号的能力。有一些研究人员担心，科学信息的迅速增长最终将造成科学发展速度的延缓。
在开始创造之前，必须花很长时间掌握必要的起码的知识。但是，科学信息的积聚过去不会、今后也绝不会造成科学进程的延缓和停止。由于人有压缩思维操作的智慧，能在某种程度上成功地追上这个进程，由于运用越来越多的抽象概念，人可以不断地扩充自己的知识领域。
例如，还在十八世纪，化学中氧化的概念已经产生，它指的是氧化物。过了一个世纪，这个概念的含意扩展了，它不仅包括加氧，而且还包括失氢。最后，现代给氧化下的定义，一般地是指原素失去电子。氧化这个概念的容量在一个半世纪中大大地增加了。
还有另一个例子。现代的实验观点是与培根和洛克的观念根本不同的。经验方法的创始人反对盲目地相信权威和教条。他们号召人们相信的只是“感觉经验”，认为感觉器官是真正可靠的知识的唯一源泉。
甚至19世纪许多伟大的自然科学家对实验的理解也不象现代人们对它的理解：认为实验只是发挥感觉器官潜力的方法。观察仅满足于看到自然界本身在他面前显示的东西，而实验则提出各种问题并使大自然回答这些问题。
最后，到现在确立了把实验作为一种转变状态的运演的观点，它允许在几种假设之间进行选择，从而决定了科学思想进一步的发展方向。
可以举出许多现代科学概念的例子，在这些概念中，综合了大量的其它概念、事实和观察。条件反射这个概念信息容量特别大。在公式V=IR中，四个符号密集了巨大的信息。
概念和它们之间关系的简便的符号标记是有效思维的最重要的条件。从以下的例子中可以看出，材料的简便符号作用是何等巨大。
为了学会算术的除法，在中世纪需要大学毕业，甚至不是所有的大学都能教好这门深奥难解的课程。还必须一定要到意大利去求教，因为这个国家的数学教员，在除法方面具有很高的技能。如果回想一下，在那个时候，人们使用的是罗马数字，那么问题就很清楚了，为什么百万数目的除法，只有那些把一生贡献给这个课题的、有专门才能的大胡子男子汉才能进行。
自从引进了阿拉伯数字以后，一切都变了。更确切地说，问题不在于数字本身，而在于位置计算制(这里指的是十进位制)。现在九岁的学生用最简单的一组规则(算法)，就能计算百万数和十亿数的除法。信息内容的容量依旧，但是更加完善的符号标记就能使信息处理得既快又简便。如果能找到材料的组织和符号的合适形式的话，那么，在二十一世纪就完全可能把目前只有少数专家才懂得的现代数学中最复杂的部分列入中学的教学大纲。到那时，复杂的概念和相互关系将以简单的通俗化的公式写出，正好象麦克斯韦方程式那样，如果采取矢量形式写的话，短短的两行就能容纳。
清晰简明的符号标记，不只是便利学生掌握材料，而且能简便地记下已经知道的事实，对深入研究的理论的简洁的叙述方式是进一步前进的必要的前提，是科学进步的一个重要阶段。引进新的优美的符号方式，精确地阐明已知的某种方法，这个工作也带有创造的特点，需要独树一帜的思维。
经验迁移的能力
运用解决一个问题时获得的本领去解决另外一个问题的能力极其重要，即把问题特殊的“核心”部分和那些非特殊的、也许可以在其它方面运用的部分分开的技能。实际上，这是一种作出战略概括的能力。
按照波兰数学家巴纳赫的说法，“数学家是这样一种人，他善于发现几种论点之间的类同；好的数学家，能判明类同的证据；最有才能的数学家，不仅能发现几种理论的类同，而且能够想象，从类同之中再看到它们的类同”。发现类同，这也就是作出战略总结、迁移技能和思想的一个必要条件。
在底特洛斯神话中，希腊人表达了自己对创造出斧、螺旋钻和机翼的天才发明家的赞美之情。底特洛斯的姐姐把她12岁的儿子塔尔送到底特洛斯那儿训练培养。外甥表现出天才和勤奋。神话认为塔尔发明了罗盘、陶器环和锯子。根据一些文献资料，说他以硬骨鱼类的脊椎为模本(根据另一些资料，说他以蛇的颚为模本)发明了锯子。换句话说，发明家利用了从生物界中得来的模型，把它在生物体结构中发现的东西迁移到技术构造中去。技术创造的这个方面，现在称为“仿生学”。这个术语是新的，但方法本身早已运用了。由于观察到船蛀虫在木头里开辟道路的运动，英国工程师勃留涅利在1818年产生了建筑水下地道的技术思想。“勃留涅利沉箱”是类似于船蛀虫前进的金属圆筒。
在1903年，莱特兄弟造出了飞机。但还有一个没有解决的问题：他们不知道怎样稳定飞机在空中转弯之后的状态。当兄弟俩观察了鵟鸟的飞行之后，解决了问题。他们制作了后边可折起的机翼，这就是现代飞机的襟翼的雏形。
电话发明者美国人贝尔在研究使听骨(锤骨、砧骨、镫骨)动起来的耳的鼓膜和使钢件动作的振动膜中，看出两者的类似。贝尔在自己电话机里安装了一个中耳实验标本(从尸体上弄来的)，它在机械结构中完成了必要的功能。
当然，迁移不一定由“摹仿生物体”而实现，而是能够在合乎需要的地方发觉类同。
在古代埃及，人们借助于不断转动的一连串水斗把水打上来浇到地里去。在1783年，英国人爱文思把这种思想运用到制粉厂的谷物搬运上。他完成了从液体(水)到固体(谷物)“类比的迁移”。类比十分简单，但是在过去的一千年间，谁也没有发觉它。
他的同国人维特涅仔细观察猫是怎样想办法捕捉铁丝网栅栏后面的小鸡。在猫爪子上仅留下一些羽毛。这个观察成为制造轧棉机的推动力，这种机器会把棉花和植株的其余部分分离开来。
维斯金高兹长期努力想制造一种制动装置，这个装置同时能制动整个列车。当他阅读技术杂志时发现：在建设隧道中，用压缩机的压缩空气，能在九百米远的地方(用软管输送空气)把凿井设备开动起来。发明者在这里找到了解决自己问题的钥匙。
可见，经验的迁移是思维最普遍运用的一种方法，迁移的能力是有效创造的一个重要条件。
注意的宽广分配增加了解决问题的机会：“为了创造——应该在附近思考”。按照与侧面视觉的类比，英国医生玻诺把利用与事情“无关的”信息而找出解决问题途径的能力称为侧面思维。在《安娜·卡列尼娜》一书中，托尔斯泰详细地描述了写生画家米哈依洛夫，他怎么样也弄不好画面的结构，而当他偶尔瞥见一个奇形怪状的硬脂斑点时，却帮助他找到了正确解决的办法。这正巧就是那种“侧面思维”，或者说是从很远的领域来的提示，这种提示是科学思维所特有的。罗马工程师马尔克·维特鲁维·波利昂在自己的着作《论建筑术》一书中，讲述了这样一个故事：
“当希洛王得到王位后，他决定按照誓约，为自己的成功而表示感谢，在一座教堂里，向永垂不朽的神献上金制的王冠。于是他称给工匠所需要的金子并付给酬金，定做了一顶金冠。工匠按规定的期限做好了金冠。国王很满意。看上去，工匠所做的金冠的重量与所称金子的重量完全相符。
事后，有人告密，说工匠盗窃了做金冠的一部分金子而掺进去同等数量的银子。希洛王为有人欺骗他感到生气，可是又找不到揭破这个盗窃案的方法。于是他请求阿基米德很好地想想解决这个问题的办法。沉思于这个问题的阿基米德，有一次偶然走进了浴室，当他下到澡盆以后，发觉自己浸入澡盆的身体体积与澡盆中流出来的水的数量一样。弄清楚这个事实的实质后，他马上高兴地跳出澡盆，光着身子跑回家，对所有的人大声地宣布，他找到了所要找的东西。”
这是侧面思维的演示性例子。不过应该指出，阿基米德躺在澡盆里所发现的，不是象人们有时错写成的是找到液体静力学的基本定律，而是一种比较不同物体体积的方法。阿基米德把物体浸入装满水的容器中，然后收集并测量溢出的水的体积。之后用同样方法把另一物体重新测一次。金冠的问题推动阿基米德对物体漂浮规则进行了细心而艰巨的研究。研究的结果便是后来着名的阿基米德定律。
侧面思维，是有效果的并且在一定的条件下能帮助找到解决问题的方法。这个条件就是，所探讨的问题应该是活动的稳定目的，是占优势的思想。
优势中心或者优势现象思想是由乌赫托姆斯基院士通过实验研究出来的。为了让狗的后爪形成收缩的条件反射，曾多次敲打这个爪子并和节拍器的响声结合起来。然后，把一小块蘸过马钱子素溶液的过滤纸安放在中央前回，即狗脑皮层专司左前爪的部位。当节拍器再响起来的时候，左前爪比后爪弯曲得更厉害。
这说明化学作用(马钱子素)引起的兴奋中心变成了优势中心。
所有的刺激都被吸引到这个中心来。它们已经不再引起先前引起的反应，而是引起和优势中心相联系的反应。
乌赫托姆斯基指出优势现象的两个基本特性：相对地提高了一群神经细胞的兴奋性，由于这一点，不同来源产生的兴奋累积起来，在刺激消失之后，还稳定地延缓着兴奋状态。
概念、表象、思想、问题都可以成为把所有外部刺激吸引于自身的优势中心。回想一下查·达尔文有关这一点的观察倒很有趣：
“音乐常常迫使我紧张地想到我现在致力于研究的工作。”当数学家拉格朗日在都灵听到圣弗兰恰斯科奇·巴奥尔教堂里的风琴声时，就产生了数学变分法的思想②。
大脑能形成并有力量长时间地保持住引导思维运动目的的神经元模型的兴奋状态的能力，看来是才能的一个组成部分。
