本章从创造性思维的角度，论述创立科学理论的思维过程、思维方法与思维形态，并阐明在这个过程中所使用的语言
第一节 创立理论的思维过程
在科学理论创立的过程中，如何从经验上升到基本概念与基本假设的问题，规范的科学哲学家并没有深入研究，他们只是用概率论方法测定基本假设的经验支持度。 实证的科学哲学家在总结概括自己的科学研究经验的基础上，一方面指出从经验上升到基本概念与基本假设是“没有逻辑通道”的，另一方面他们深入地研究了这个问题的整个思维过程，把它划分为若干阶段，并指出其中提出基本概念与基本假设的阶段必须运用直觉、灵感与想象力等思维形式。
19世纪末，新的科学理论层出不穷，研究新理论是如何创立的关系到科学的发展，根据一些著名科学家进行科学研究的经验，人们总结出创立新理论的整个思维过程，即从提出问题、解决问题到新理论的证明和检验的全过程。认为创造性思维过程一般应概括为如下四个阶段：
第一，准备阶段——问题的提出。研究者针对提出的问题，首先进行周密的调查研究，搜集与问题有关的研究成果，然后用已有的理论进行分析，主要用比较、分析、综合、概括、演绎、归纳等思维方法。这时候是有意识地积累相关背景知识(主要是基础理论、专业理论和相关学科的理论以及有关的事实根据)的阶段。
第二，酝酿阶段——问题的求解。针对问题，根据已有的理论和搜集到的事实，提出各种可能的解决方案(也就是科学探索过程中的假说)，并对所提方案作出评价。这实际上是试错过程，它往往要经过多次甚至无数次的失败，从而促使问题中的矛盾愈来愈尖锐化。这是有意识和无意识交替作用的阶段。
第三，豁朗阶段——问题的突破。解决问题的方案(假说)是在这个阶段形成的，这是创造性思维过程的关键阶段，在这个阶段上突破陈旧的观念，摆脱思维定势的束缚，创造性地提出新观念、新思想、新方法，是决定性的环节。这个阶段也是有意识和无意识交替作用的阶段。 第四，验证阶段——问题成果的证明和检验。解决问题的方案是否能成功、是否有价值，只有经过检验、评价才能确定。这个阶段主要是设计、安排实验与观察，检验由新假说推演出来的新结论是否正确。这一阶段基本上是常规思维，是有意识地进行的。 第二节 创立理论的语言
客观事物是现象与本质的统一。科学抽象是透过现象认识本质的理性手段。它具有“分离”、“区分”、“纯化”和“组合”的作用。完整的科学抽象过程包括两个行程，即：第一，从关于事物的整体的表象，通过科学抽象，形成概念；第二，从科学抽象得出的概念上升为理论。
科学理论的创立过程实质上是一系列的抽象过程，即概念、规律等等的构成、形成过程。科学抽象离不开语言。
一、科学理论与科学语言
科学认识的成果是通过语言来表达的，而语言则是以语音或文字(符号)为物质外壳，以语法为结构规律而构成的、人类社会特有的一种信息系统，是人们进行交际和思维活动的工具。科学语言是一种特殊的语言，是随着科学作为独立的特殊的认识活动的产生与发展而发展起来的。科学语言是在科学研究过程中从日常语言(自然语言——它一般地描述人们的感觉、经验与内心的感受)中提炼出来的，自然语言是它的基础。原因：自然语言具有自身的缺陷。
科学认识形成的每一个环节(科学事实的获取、科学概念的形成、科学定律的提出直至科学假说的形成)，无不需要用科学语言来记录、描述与传播，才能成为共同的精神财富。
1．记录科学事实的语言
科学理论形成的直接基础和前提是科学事实，不论它的获得方式如何不同，都必须通过科学语言中的词和句子来表达、记录、贮存和传递以表明其存在。观察与实验是获得科学事实的一条重要途径，它的结果必须运用科学语言加以记录、整理、描述和交流，否则就不能成为确切的科学事实，在科学界中得到承认。 2．表达科学概念的术语
在科学事实的基础上形成的科学概念，是反映对象的本质属性的思维形式。它是科学知识体系的基本单位。科学概念必须借助于科学语言、用科学术语来表达。科学术语是概念的语言符号，是表达概念的词或词组，它将概念和认识对象的特有属性联系起来。
科学术语有三个基本特征：单义性、信息载量大、关联性。 科学术语在科学研究中具有重要的意义。
科学概念与日常生活概念(或称常识概念)是有区别的：在认识论上，它们虽然都是反映对象属性的思维形式，但是常识概念比起科学概念来，所反映的对象属性是初步的、表层的，而后者反映的是进一步的、深层次的；常识概念具有多义性、歧义性、含糊性，科学概念具有专义性、清晰性、严密性。
3．确立科学定律的命题
无论是经验定律还是理论定律，都是对自然现象或自然过程的本质或规律作出的判断，而判断是概念的展开，是关于概念所反映的对象(包括客观对象和主观构想出的对象)属性、内部联系和外部联系的论断，它必须用由科学术语构成的科学语句(即科学命题)来表述，命题是逻辑推理的基本单位。
在科学发展过程中，新观点、新观念、新理论的出现，必然会形成新的科学概念，新的科学术语，因此，科学语言是在不断地变化与发展的
二、科学语言与科学理论的创立
科学理论是由科学概念、科学定律与逻辑及数学组成的。（自然科学的基础物理学）。与此相应，科学理论的语言也包括三个组成部分：基本的科学术语；基本的科学命题；逻辑演算和数学演算。以牛顿力学理论为例，它是科学发展史上第一个完整的科学理论，这个科学理论就是由力学的基本术语、力学的基本命题和逻辑语言与数学语言写成的。 三、科学语言的形式化——人工语言
1、人工语言的的产生 希尔伯特的《几何基础》(1899)提出公理化方法，它是构造理论体系的演绎方法。罗素与怀特海的《数学原理》(1913)提出数理逻辑，它是逻辑与数学相交叉的一门学科。在这两大成就的基础上构造出人工语言，它最初是出于研究数学基础问题的需要而产生的，是数学语言与逻辑语言的形式化。
2、人工语言的构造程序 人工语言的构造分四步：第一步，给出初始符号，它们相当于语言中的字母；第二步，确定形成规则，它们相当于语言中的语法规则；第三步，提出公理，它们相当于科学中的基本假设；第四步，确定变形规则，它们相当于形式逻辑中的推理规则
3、人工语言产生的意义 人工语言是科学语言的进一步发展，它是以数学、数理逻辑符号为框架的一种更抽象、形式化程度更高的科学语言，是科学语言发展的一个新飞跃。不过，需要指出的是，这种人工语言依然离不开自然语言的。因为符号的“转换规则”还需要通过自然语言予以确定或描述；尽管在思维推理过程中不必对“符号操作”的每一步都说明其含意，但最终的结果还必须使用自然语言才能加以理解。 第三节 创立理论的思维方法
创立科学理论的思维方法是多种多样的，在演绎方法和非演绎方法之外，思想模型方法在科学理论的创立中也发挥越来越重要的作用。
一、演绎方法
1、定义 最早对演绎方法作出系统论述的是亚里士多德。数学的发展推动了演绎方法的发展。现在的演绎方法包括演绎推理和以演绎推理为基础的证明和公理方法。数理逻辑的兴起和发展，极大地拓展了演绎方法的功能和成效，使人工智能的逐步实现成为可能。 2、特点 演绎推理的根本特点是：前提与结论之间的联系具有蕴涵关系，或者说前提与结论之间具有必然联系。
3、公理方法 公理方法是一种重要的演绎方法，它从一些不加证明的公理出发，根据演绎规则，推导出一系列定理，从而构成一个演绎体系，这个体系称为公理系统，欧几里得几何就是几何学中的一个公理系统。公理化方法可以用来整理已知的科学知识，构造理论体系。 4、作用 演绎方法在科学假说的检验过程中发挥着独一无二的重要作用。 5、理想实验方法 理想实验方法是在科学研究中为了排除各种次要的和非本质因素的干扰，在纯粹状态下对自然过程进行研究，而在思想中把实验对象与实验过程理想化的方法。它不需物质设备，只在思想中进行，或者利用计算机进行模拟。理想实验方法是一种抽象思维活动，是逻辑推理过程。 二、非演绎方法 1．分析与综合
所谓分析是把研究对象的整体划分为各个要素、部分、方面、层次、环节并分别加以认识的思维方法。综合则是在分析的基础上，将人们对研究对象各个要素、部分、方面、层次、环节的认识整合起来，以形成对研究对象统一整体认识的思维方法。前者是认识从整体深化到局部，后者是认识从局部上升到整体。它们互为前提、相互依存，在一定条件下相互转化2．归纳与概括 （1）归纳定义 归纳方法是由个别或特殊推到一般的方法。这种方法最早是由亚里土多德提出来的，近代以后又有了很大发展。培根创立了 “三表法”(排除归纳法)，后来又出现了专门探究事物因果联系的“穆勒五法”。在培根之后，休谟首先注意到并提出了有深远影响的“归纳问题”。现代逻辑实证主义面对归纳法的疑难，向数学中的概率论求助，将概率引入归纳法，采用了严格的概率统计的成果，因而推动了数理逻辑的发展。
（2）归纳分类 通常认为，归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法；后者又分为简单枚举归纳法和科学归纳法。“三表法”、“穆勒五法”和概率归纳，实质上都是改进了的简单枚举法，仍然不具有演绎法那样的必然推理性质。科学归纳法则是将归纳与演绎结合起来。 （3）概括 概括也是一种从个别或特殊性认识上升为一般性认识的思维方法。经验概括是以不完全归纳方式进行的；定律概括是在经验概括的基础上，通过与理论的演绎结果相结合而得出结论的，因此是与科学归纳法相通的。 3．类比与联想
（1）类比的定义 类比方法是指根据两个(或两类)对象在一系列性质、关系或功能方面的相似，从已知其中一个(或一类)对象具有其他的性质、关系或功能，推出另一个(或另一类)对象也具有同样的其他性质、关系或功能的方法。类比是一种十分重要的创新思维方法，在科学探索中常常能发挥冲破迷雾的导航作用。
（2）类比与演绎和归纳方法的区别 类比既不同于演绎方法的从一般推导到个别，也不同于归纳方法的从个别推导到一般，是从特定的对象或领域推导到另一特定对象或领域的方法。因此，在归纳和演绎无能为力的地方，类比可以发挥自己特有的效能。
（3）类比方法的优缺点 类比方法的结论是或然的。但另一方面，也有它特有的灵活性与创造性。
（4）联想 类比的思维过程，离不开联想。联想是指从一个事物或概念过渡到另一事物或概念的思维活动。没有联想就不可能进行类比。所以，能够充分发挥想象力，尤其是在“异
中求同”，对于类比是十分必要的 4．思想模型方法的广泛应用 （1）定义 思想模型方法是指通过建构和研究思想模型来认识未知研究对象的方法。思想模型是科学抽象成果的基本形态之一，是指按照一定的研究目的，经过科学的分析而抽象出它的本质属性和特征，构造一种思维形式的模拟物，常表现为抽象的、数学的、理论的形态。诸如理想模型、数学模型、理论模型等。思想模型方法在创新思维的过程中有着广泛应用。
（2）应用 科学家如何能够猜想出理论假说？因为现象背后的实体和运动看不见、感
觉不到，因为对欲求的因果机制知之甚少，所以猜想只能从人们已经比较熟悉的相似物出发，在思想中摹写或描述研究对象的性质、结构、功能或运行规律，这样猜想出来的摹本、蓝图就是思想模型。
在科学理论的发现过程中，人们是通过建构思想模型来推断现象背后的实体和运动的，这就是思想模型方法的实质。它们是似然的、可能的、合乎情理的推断，在这里不可能有径直的必然的演绎推理。就模型是研究者的猜想内容来说，模型是研究对象；但就模型只是摹本而言，思想模型只不过是研究者所运用的中介或工具。正是由于思想模型的这种双重性质，使它在科学理论的发现过程中占有比较特殊的地位。 第四节 创立理论的思维形态 一、抽象思维与形象思维
1、定义 抽象思维和形象思维是人类基本的、最常见的两种思维形态。
(1)概念思维是抽象地反映客观事物本质和规律的思维活动。它以概念为“细胞”，用概念揭示事物的本质，表达认识的内容，又以概念为基础进行判断和推理。
(2)形象思维是形象地反映客观事物的本质或规律的思维活动。形象思维是以意象为基础进行形象的判断和推理。意象是从印象、表象这些还处于感性认识的有关事物的生动形象或“内心画面”中，经过分析和综合而建立起来的，舍弃了个性特征而集中反映共性特征。 2、二者的辩证关系
（1）区别 第一、概念思维的基本要素是抽象的概念，而意象思维的基本要素是形象的意象。抽象思维是运用概念进行思考的，而形象思维则是运用意象进行思考的。
第二、抽象思维的推理过程是在概念及其判断的基础上完成的，而形象思维的推理过程是在意象及其联想(想象)和典型化的基础上完成的。
（2）联系 一方面表现在生理基础上的分工合作。抽象思维与形象思维大体上分别对应大脑左右两半球功能区，其中某些功能又是互补的。这两种思维的协同作用，有益于全面发挥个人的聪明才智。另一方面表现在这两种思维共存于统一的思维过程之中，相互渗透、相互转化、相互交替、相互促进 二、收敛思维与发散思维
1、定义 所谓发散思维，是指在解决问题时，思维能不拘一格地从已有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探索各种不同的解决途径和答案。它具有流畅性、灵活性、独特性的特征。所谓收敛思维，是指在解决问题的过程中，思维能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去，从所接受的信息中产生逻辑结论。收敛思维与发散思维是美国心理学家吉尔福特(J．P．Guilford)提出来的。
收敛思维的特点是根据已有的理论和方法，按照严格的程序进行；发散思维的特点是开阔思路、从不同的方面进行思考，从不同的途径进行探索，甚至标新立异，不受传统思想观点的约束，不受已有理论和方法的束缚。
2、二者的关系 对于创新思维来说，收敛思维与发散思维都是不可或缺的，它们互相联系、互相补充、互相促进。在创立新理论的过程中，常常是先运用收敛思维，找到问题的
症结和困难所在，然后通过发散思维提出解决问题的方法和新的观点。比如，在科学史上发现海王星的案例就是如此。
收敛思维与发散思维的区别，在某种程度上也可以说是渐进方式与非渐进方式的差异。抽象思维与形象思维是科学思维的两种基本形式，当采取逐步展开的程序在头脑中综合运用时，就表现为渐进的收敛思维，这也是人们通常习惯的思维形式。当采取跳跃式、发散式地运用时，就表现为非渐进的发散思维。 三、直觉思维（顿悟）——直觉与灵感
1、定义 灵感通常是指突然出现的一种具有创新性认识内容的模糊观念，它之所以令人感到神秘，主要是因为它的出现不是事先就意料到的，而是突然到来的。
直觉是指问题突然得到了解决，它不是对事物表面的生动直观，而是对事物规律性的一种猜测。
直觉与灵感的区别在于，前者是在探索过程中径情直遂的顿悟；而后者是思路受阻后的顿悟。一个是酣畅淋漓有如顺流直下；一个是山穷水尽转而柳暗花明。一个着重强调的是未经渐进的精细的演绎推理而对规律性的快捷洞察；一个着重强调的是在百思不得其解时顿悟现象间的规律性的奇效。 四、创新思维
创新思维是一般思维形式和方法的综合性、创造性运用。一般思维的形式和方法，当它对科学认识的形成做出贡献时，它就构成了创新思维形式和方法的有机组成部分。不过，在创新过程中运用的更多的是类比与联想和思想模型的方法。
直觉实质上是对熟悉事物的再认识，在相关知识基础上的再认识。直觉是思维过程的简化、凝缩，采取了“跳跃”的形式。