设计实验

提出假设后，下一步就是设计肯定或否定假设的实验。这时同样需要进 行视觉思维：“如果该结构是有效的，接下来什么事情必然发生呢？我要设计 实验来证明它确实会发生。”用外展推理的方法表述就是：

结果    我观察到非期望事实A。

规则    A的发生可能因为B。

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情况    如果B，那么C必然发生。检查接下来是否发生了    C。

通过伽利略和炮弹的故事，我们可以更清楚了解这种方法：

结果    亚里士多德认为力量产生速度。由此可以得出，当力量停止作用于物体时，物体将停止运动。但是大炮发射炮弹时，即使力 量已经停止作用，炮弹仍然继续运动。就其与运动的关系而言， 亚里士多德关于力量的概念一定是错误的。

规则    我只要扔下手中的球，就能观察到运动与力量之间的关系。与此同时，我注意到背景包括3个构成要素：

球的重量 球下落的距离 球下落的时间 可以提出3种不同的假设：

1. 力量与其作用物体的重量成正比

2. 力量与其作用时物体通过的距离成正比

3. 力量与其作用的时间成正比

情况 如果假设3是对的，那么通过的距离将与时间的平方成正比。这 就意味着如果物体在单位时间内通过单位距离，那么它在2个单 位时间内将通过4个单位距离，在3个单位时间内将通过9个单 位距离，依此类推。

从斜面的一侧往下滚球，以便有足够的时间测量在不同单位时 间内通过的距离，并由此判定距离和时间的关系是否就是我的 假设所提出的关系。

新规则结果完全一样。因此力量导致了速度的变化。

设计实验的诀窍在于，通过实验得到的一定是明确的“是”或“不是”的 答案。改变背景中的某一个条件，还不足以使你“看清楚发生了什么”，而 实验的结果让你明确地肯定或者否定所作的假设。

过去80年来，人类在自然科学领域取得的最伟大进步都严格遵守了这一 要求。引用达尔文的一句话：

所有的观察结果，如果要起作用的话，必须支持或反对某一观点。 奇怪的是，竟然有人看不到这一点。

作为讨论的结束，下面对比外展推理的两种形式，如表附录1-1所示：

表附录1-1分析性和科学性解决问题方法采用相同的模式

基本流程

分析性解决问题方法

科学性解决问题方法

1.问题是什么？

想象你现在得到的结果与你想要的结果之间的差距

界定你得到的结果和按常规理论你应该得到的结果之间的差别
2.问题在哪里？

想象目前背景中可能导致该结果的各种要素

说明传统的可能导致差别的理论假设
3.存在问题的原因？
 分析每个要索是否以及为什么导致该结果
 假设可以消除差别和解释结果的可能结构

4.我们能做什么？

提出符合逻辑的改变结构并产生期望结果的备 选方案

设计实验，排除一个或多个假设
5.我们应该做什么？

建立体现这些改变和产生最满意结果的新结构

在实验结果的基础上重新提出理论


可以看出，两者有着相同的模式。这种模式的巨大价值在于能帮助你迅 速找到思考和解决问题的突破口，以严谨的方式推动你的思维前进，尽量减 少中间步骤，而且不会为一些不相关因素所羁绊或耽搁。

每一步都要求一个文字上能“看见”的最终结果；每一幅图像都指明以 后进行分析的方向。当问题得到解决的时候，这些图像将成为指导你的讨论 过程和斟酌字句的依据。

赫伯•西蒙说，解决问题只不过是通过对问题的表述使解决方案不言自 明。我一直在努力使你了解最有效使用这种表述的方法。我们所有人的思维 很可能比曾经尝试过的更有创造性和更有效。更清楚地了解各种方法，也许 会鼓励我们作新的尝试。