直接类比
直接类比就是在自然界或社会现象中寻找与思考对象类似的事物,在原型和已知成果的激发下产生灵感,找到解决问题的新方法。
这种类比法主要是把事物中显而易见的外在结构作为思考点,比如在荷叶结构的启发下发明雨伞。
传说雨伞是木匠的祖师鲁班发明的。鲁班曾在路边建造了很多亭子,方便过路人在亭子里休息,雨天的时候可以避雨,晴天的时候可以遮阳。有一次,他在雨天遇到一个急着赶路的人。那人怕耽误时间,只在亭子里待了一会儿就又冒雨前行了。鲁班心想,如果有一种能够随身携带的亭子就好了。
有一天,鲁班看到一群孩子在水边玩耍,每人头上戴着一片荷叶。他想到荷叶既能遮阳又能挡雨,不就是一个移动的亭子吗?回家之后,他先用竹子做了一个支架,然后在顶上蒙上了一块羊皮,模仿荷叶的结构制作了一把伞。后来,为了方便携带,他又发明了能开能合的伞。
直接类比在科学研究、工程设计等方面的应用很广。运用直接类比,你可以尝试把自然界中或社会中的各种现象和原理为我所用,让它们在你的研究领域内发挥作用。
19世纪20年代,英国要在泰晤士河下面修建地下隧道。传统的地下施工方法是“支护施工法”,这种方法施工进度非常慢,而且经常遇到塌方事故。工程师布鲁内尔为解决如何更好地在地下施工的问题大伤脑筋。
有一天,布鲁内尔无意中看到一只小虫子在钻橡树皮,它先用嘴挖出树屑,然后将自身的硬壳挺进去再继续深挖前进。他突然想到,这和挖隧道不是一样的道理吗?如果先将一个空心钢柱体打入松软岩层中,然后在这个“构盾”的保护下进行施工,不就安全多了吗?他把这个设想付诸实践,于是就有了世界上著名的“构盾施工法”。
此外,医疗设备听诊器也是借助直接类比发明的。
19世纪的某一天,一位贵族小姐来找雷内克医生看病,只见她面容憔悴,手捂胸口,好像病得不轻。听她讲述完症状之后,雷内克认为她可能得了心脏病。但是要想确诊,还得听心肺的声音。那时的做法是隔一条毛巾把耳朵贴在病人的胸廓上进行诊断,但这种方法显然不适合用在贵族小姐身上。
雷内克心想能不能用别的办法呢?他想到前些天在街上看到的一件事:几个孩子在木料堆上玩,一个孩子用铁片敲打木料的一端,让另一个孩子在另一端听有趣的声音,雷内克一时兴起,也听了听。想到这里他灵机一动,马上找来一张厚纸,将纸紧紧地卷成一个圆筒,一头按在小姐心脏的部位,另一头贴在自己的耳朵上。果然,小姐心脏跳动的声音连其中轻微的杂音都被他听得一清二楚。他高兴极了,告诉小姐的病情已经确诊,并且一会儿可以开好药方。
随后,他请人制作了一个中空的木管,长30厘米,口径0.5厘米,这就是世界上第一个听诊器。
你能用一只手把鸡蛋捏碎吗?也许你想象不到薄薄的蛋壳却能承受很大的力。英国消防队员为了试验鸡蛋的受力,曾把一辆消防车停在草地上,伸直救火梯子,消防队员从离地21米高的救火梯顶端向草地扔下10个鸡蛋,出乎意料的是只破了3个。有人做试验发现当鸡蛋均匀受力时,可以承受34.1千克的力。鸡蛋具有如此大的承受力,是与它特有的蛋形曲线和科学的结构分不开的。一个鸡蛋长约4厘米,而蛋壳厚度约有0.38毫米,厚度与长度之比为1:130。
奇妙的蛋壳引起了建筑学家的关注,它以最少的材料营造出最大的空间,而且能承受强大的外界冲击力。建筑学上把这种具有曲线的外形、厚度很小、能承受很大的外界压力的结构叫薄壳结构。直到1924年,德国的半圆球形的蔡斯工厂天文馆才真正采用了薄壳结构。
之前,人们并不敢把屋顶建得太薄。1925年德国耶拿斯切夫玻璃厂厂房采用了球形薄壳,直径为40米,壳的厚度只有60毫米,采用钢筋混凝土为建筑材料,厚度与跨度之比为l:667。建筑师运用直接类比的方法把这种结构应用在建筑上,现在像鸡蛋那样的建筑已经很普遍了。
直接类比需要我们具备很好的观察能力,大自然处处向我们显示了神奇,但是这需要我们去发现。一双善于发现的眼睛可以帮我们找到自然界和生活中对我们有用的属性,然后应用于更广泛的领域中,从而给我们带来更大的价值。
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