當(dāng)下，關(guān)于自主創(chuàng)新、原始創(chuàng)新已有許多重要的闡述，引起了社會(huì)及學(xué)界的廣泛重視。本文要討論的問題是如何創(chuàng)新，如何原始創(chuàng)新，特別是如何顛覆性創(chuàng)新？
實(shí)際上，不同學(xué)科，其創(chuàng)新各具特點(diǎn)，需要我們認(rèn)真、細(xì)致地加以研究，總結(jié)出一些規(guī)律，從而推動(dòng)創(chuàng)新的持續(xù)發(fā)展。因此，在探討科學(xué)創(chuàng)新這個(gè)總課題時(shí)，應(yīng)當(dāng)把自下而上的總結(jié)和自上而下的分析相結(jié)合，才能得出正確而又有意義的結(jié)論。
值得注意的是，在討論、研究創(chuàng)新問題時(shí)，認(rèn)真聽取科研一線有自主創(chuàng)新經(jīng)歷的團(tuán)隊(duì)和學(xué)科帶頭人的意見與看法，同樣重要。
在此，我以工程熱物理學(xué)科為例，特別是近年來受到廣泛重視的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和宇航推進(jìn)，探討該領(lǐng)域有關(guān)創(chuàng)新的一些問題。
敢于創(chuàng)新
自1903年美國萊特兄弟實(shí)現(xiàn)了人類歷史上第一次有動(dòng)力的飛行以來，航空發(fā)動(dòng)機(jī)有了巨大的發(fā)展。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著各國經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇與發(fā)展，對(duì)航空和航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提出了越來越高的要求。
拿航空發(fā)動(dòng)機(jī)來講，自1903年誕生之后，不到40年的時(shí)間，便由噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)全面取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，開啟了超聲速飛行的時(shí)代。對(duì)于這種完全新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是其中的壓氣機(jī)和風(fēng)扇，如何設(shè)計(jì)以達(dá)到高性能，是一項(xiàng)非常困難的任務(wù)。
在壓氣機(jī)和風(fēng)扇中，氣體通過旋轉(zhuǎn)的葉片壓縮到高壓比。這里的流動(dòng)既是高速、高壓比、高轉(zhuǎn)速相交集，又有高效、長壽命的性能要求，是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
而這正是20世紀(jì)40年代末、50年代初擺在年輕的吳仲華面前的一項(xiàng)艱巨而重大的任務(wù)。
彼時(shí)，在美國麻省理工學(xué)院獲得科學(xué)博士后的吳仲華剛剛加入到美國航空咨詢委員會(huì)的Lewis實(shí)驗(yàn)室，開始其航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作的生涯。
在分析了壓氣機(jī)和風(fēng)扇這些有旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部流動(dòng)的工作特點(diǎn)后，吳仲華果敢地拋棄了在基礎(chǔ)科學(xué)中盛行的求解析解的道路，根據(jù)其應(yīng)用科學(xué)（工程科學(xué)）的特點(diǎn)，提出了一系列針對(duì)性的假定，建立了兩類相對(duì)流面的理論模型和基本方程。與此同時(shí)，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的問世，為這些方程的進(jìn)一步簡化和求解創(chuàng)造了條件。
就這樣，35歲的吳仲華奠定的兩類相對(duì)流面理論成為了高性能壓氣機(jī)和風(fēng)扇設(shè)計(jì)的主要工具，為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。
由此可以看出，創(chuàng)新的主要特點(diǎn)是基于正確的學(xué)科判斷，抓住現(xiàn)象的本質(zhì)特點(diǎn)——葉片間的相互作用，創(chuàng)造出新的理論。表面上看，這里似乎沒有什么積累就創(chuàng)新了。實(shí)際上，積累可以分為兩類：直接積累和間接積累。在這個(gè)例子中，積累主要是間接積累。下文中所講的積累，主要指直接積累。
追本溯源
如今，在兩類相對(duì)流面理論的指導(dǎo)下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了四代。以軍用發(fā)動(dòng)機(jī)為例，20世紀(jì)80年代的代表是F15和F16的發(fā)動(dòng)機(jī)，它們是三代機(jī)，推重比達(dá)到8；本世紀(jì)初期，出現(xiàn)了F22的發(fā)動(dòng)機(jī)——F119（2002年投役），這是四代機(jī)，其推重比達(dá)到了10。
可是，從那以后再?zèng)]有出現(xiàn)更先進(jìn)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，就連美國在2010年前后預(yù)估可能出現(xiàn)的推重比為12~15的發(fā)動(dòng)機(jī)也只是空談。一直在從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究的我們，也早早認(rèn)識(shí)到，經(jīng)過60多年的發(fā)展，靠葉片幾何變形來提高壓比的辦法似乎已經(jīng)走到了盡頭。
既然走葉片扭轉(zhuǎn)、彎曲和掠形的路不能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，那么路究竟在何方？
其實(shí)，還是要回到壓氣機(jī)和風(fēng)扇的內(nèi)部流動(dòng)中。
人們?cè)缇妥⒁獾剑咚倭鲃?dòng)中激波的增壓能力并未被好好利用，由于擔(dān)心它產(chǎn)生大的流動(dòng)損失常被棄之不用，其結(jié)果是增壓比不能提高，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也因此受到限制。
那么，能否利用激波、怎樣利用激波，才能實(shí)現(xiàn)既提高增壓能力，又不會(huì)增加流動(dòng)損失？為此，我們深入地進(jìn)行基礎(chǔ)研究，提出了增壓的新原理：采用或建立低熵增的激波系，既利用了激波的增壓能力，又不會(huì)造成流動(dòng)的大分離。
舉例來說，采用對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其增壓比可以達(dá)到通常壓氣機(jī)5~7級(jí)的增壓能力，而不會(huì)增大損失。這樣，壓氣機(jī)大級(jí)數(shù)就得以減少，重量減輕，推重比就會(huì)提高。據(jù)此估算，發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比可輕松達(dá)到12~15。
同時(shí)，由于增壓能力提高，在臨近空間的做功能力也大大增強(qiáng)，這就使得不采用復(fù)雜的組合動(dòng)力便能實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行成為可能，從而顛覆了目前國內(nèi)外普遍流行的觀點(diǎn)。
因此，通過創(chuàng)新增壓原理，我們提出了新原理發(fā)動(dòng)機(jī)。不難看出，這一航空發(fā)動(dòng)機(jī)的原始創(chuàng)新是一個(gè)漫長的過程，它從基礎(chǔ)研究開始，要進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，往往需要比較長的時(shí)間。這既是發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)識(shí)問題的過程，也是提高、積累自身創(chuàng)新能力的過程。
誠然，創(chuàng)新的過程是一個(gè)漫長的過程，必須始終抱著必勝的信念，保持學(xué)術(shù)上的韌勁和樂觀的精神，克服一個(gè)又一個(gè)困難，最后才能水到渠成。
厚積薄發(fā)
毋庸置疑，積累非常重要。往往沒有積累就談不上創(chuàng)新，但積累并不是創(chuàng)新。有時(shí)，創(chuàng)新并不需要很多的積累，一個(gè)奇思妙想也可能產(chǎn)生創(chuàng)新的結(jié)果；更多的時(shí)候是在積累的過程中提出新思想，使之發(fā)生質(zhì)的變化，從而進(jìn)一步提升、躍變和爆發(fā)，這才是創(chuàng)新。而沒有發(fā)生質(zhì)變的積累，無論歷經(jīng)多久，仍只能停留在最初的水平上。
在整個(gè)創(chuàng)新研究的過程中，逐步加深對(duì)問題的認(rèn)識(shí)同樣重要。這個(gè)過程是發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題的過程，也可能在這個(gè)過程中已經(jīng)找到了部分答案。探索、發(fā)現(xiàn)和確定科學(xué)問題，是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高自身的能力大有裨益。
在這里，我們注意到，最重要的學(xué)術(shù)思想往往出自某一個(gè)人，他始終把握著創(chuàng)新的主線，不斷地思考、分析，通過提出問題等方式在團(tuán)隊(duì)內(nèi)展開討論、交流，鼓勵(lì)突發(fā)奇想，鼓勵(lì)不同意見充分交鋒，從而使新的思想火花從小到大，逐步壯大，直到比較完善。
當(dāng)然，在許多時(shí)候，這些火花本身有重大缺陷，甚至存在致命的問題，只能曇花一現(xiàn)，成為整個(gè)創(chuàng)新過程的一個(gè)插曲。因此，從某種意義上來說，創(chuàng)新的過程是一個(gè)不斷失敗的積累過程，是一個(gè)磨煉意志的過程。
毫無疑問，一個(gè)重大的創(chuàng)新，要經(jīng)歷千百次的失�。欢О俅蔚氖s不一定能得到創(chuàng)新的結(jié)果。
在倡導(dǎo)提出新設(shè)想的同時(shí)，要鼓勵(lì)大家踴躍發(fā)表意見，展開討論和爭論。要支持正確的意見，也要寬容失敗，允許犯錯(cuò)，甚至允許在一定時(shí)間內(nèi)堅(jiān)持錯(cuò)誤。這樣一個(gè)寬松的氣氛和環(huán)境，對(duì)于創(chuàng)新是至關(guān)重要的。
在這個(gè)過程中，也要細(xì)致地考察年輕人的基礎(chǔ)知識(shí)和創(chuàng)新能力，有針對(duì)性地加以培養(yǎng)，面對(duì)面地、深入地討論問題和交換意見，這對(duì)于他們的成長非常重要。有誰能夠知道，多少優(yōu)秀的人才、多少新的創(chuàng)新型人才已經(jīng)成長起來，或者正在這樣成長著？而這些人正是我們未來的希望！■
（作者系中國科學(xué)院院士、中科院工程熱物理研究所研究員，記者倪偉波整理）