創造發明的基本原理
偉大的科學大師愛因斯坦認為，從邏輯上來看科學基本原理是科學家的“自由發明物”，是“思維的自由創造”。但由於它深深紮根於“一個離開知覺主體而獨立的外在世界”，因此具有強大的生命力。另外，“它同大量的單個觀察關聯著”，所以具有真理性和輻射性。
科學基本原理的強大生命力表現在，它在一定的條件下可以推演出一個經得起實踐檢驗的理論體係；科學基本原理的強大輻射性表現在，它把科學真理的光輝射向相互間有關聯的領域。創造發明的基本原理同樣具備上述兩大特征，因此，它是創造者進行有效思維的指南。從創造過程來分析，可以把創造發明的基本原理分為三類：創造發明的外在動力原理、創造發明的方法論原理和創造發明的思維原理。這些原理不僅時刻激勵著創造者的創造欲望，而且，指示著創造者前進的方向。
創造發明的外在動力原理
創造發明的外在動力是指社會技術環境，它包括與技術相關的經濟環境、政治環境、科學環境和教育環境等。創造發明離不開經濟環境，發明的推廣速度和規模與資金的投入直接相關；創造發明又受到政治環境的製約，某項發明即使背離了經濟規律，但隻要它能滿足一定的政治目標，就可得到特殊的保護而獲得迅速的發展；創造發明與科學水平的高低直接相關，科學的規律、原理指導創造發明全過程；創造發明依賴於教育環境，教育水平的提高、教育內容的充實、教育普及率的增長，它能為創造發明提供良好的條件。總之，社會諸因素是創造發明的一個推動力。
一、需要——可能原理
社會需要是創造發明的根本動力。社會一旦有技術上的需要，則這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進，也更能把創造發明推向前進。這是因為社會需要為創造發明提供了保障，同時，激發創造者的創造積極性。社會需要為發明成果提供了市場，使創造者能夠得到應有的報酬；社會需要使創造者能夠得到社會的支持，其勞動得到社會的認可。
美國著名學者赫伯特.A.西蒙指出，我們今天生活著的世界與其說是自然的世界，還不如說是人造的或人為的世界。在我們周圍，幾乎每樣東西都有人工技能的痕跡。所以，我們所處的環境實際上是人為的環境。在這環境中絕大多數是人為事物，而人為事物正是在社會需要這一可能的情況下由創造者發明的成果總彙。人類社會的基本需求是十分豐富的，如生命的延續、群體的協調、資源的節約、潛能的挖掘、器官的延伸、感官的滿足、價值的追求……等。這些需求都是推動人類進行創造發明的動力。就拿器官延伸來說吧。人類在認識自然、改造自然的過程中，也認識了自身，了解到自身器官的局限性。為了克服這些局限性，人類開始發明各種人造器官，以代替人的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等。目前，射電望遠鏡已可使人類“看”到100億光年之遙的天體，憑借著儀器可以“感”到質量僅有10-23克的微觀粒子，“聽”到次聲波和超聲波……。
再以感官的滿足來講，自古以來人類就著手從色彩繽紛的大自然中獲取染料，以美化生活。我國勞動人民發明了從茜草中提取絳紅色茜素，印度人則從木藍中提取靛藍，腓尼基德羅城有人從蝸牛類動物中提取紫色。這些染料色澤鮮豔，耐洗抗曬，但數量太少，價格昂貴。求美的需要一直驅使著化學家們從事發明和發現新染料。1856年英國化學家珀金發明了合成染料——苯胺紫，1857年底投產，產品命名為“錦葵紫”。1859年著名德國化學家霍夫曼用四氯化碳處理苯胺物，發明了“令人喜愛”的紅色染料。1860年又研製出“苯胺藍”。與此同時，德國的年輕化學家格裏斯成功地進行了氮化反應，為氮染料的發展打下了基礎。以後，人們又合成了茜素和靛藍。據1860年記載英國有染料專利20項，德國有專利5項，到1900年英國有這方麵的專利50項，德國則有427項。可見，人類對美的追求是推動染料發明的強大動力。價值的追求也激發著人們的創造欲。從一般意義講，價值是某一客體對人們所具有的作用和意義。這就是說價值是人們需要和客體屬性這兩者的結合。
所謂價值的追求是指人們對人生價值和自我價值的追求。而人生價值是一種特殊的價值形態，它包括人的社會價值又包括人的自我價值。人的社會價值是指個人通過創造性勞動對社會作出的貢獻，體現了個人對社會的意義；人的自我價值是指每個人完善和發展自己、認識和改造自然、改造社會的創造性能力和人格。人的社會價值與自我價值是辯證的統一。一方麵人隻有通過創造性勞動，在德、智、體、美諸方麵得到全麵的發展，成為具有高尚人格的人，為社會創造更多的價值，以滿足社會和其他成員的需求；另一方麵，為社會作貢獻又是個人自我價值得以實現的根本途徑，是自我價值的確證。
衡量人生價值的尺度首先是創造性勞動，這可從兩方麵來考察：一是從對社會的貢獻來看，創造性勞動的根本目的是為了製造出各種物質財富和精神財富，推動物質文明與精神文明的發展。二是人的自我完善程度。在馬克思主義看來，任何人的職責、使命、任務就是全麵地發展自己的一切能力……。這種發展並非整日閉門思過，而是投身於創造之中。
二、發明—認可原理
發明意味著創造新的事物，首創新的製作方法。從曆史的長河來看，每一項有益的發明都會得到社會認可。可是，就某一項發明來說，其結果就有可能遭到非難，無法實施。發明—認可原理旨在說明，發明與認可並非始終同一。在發明的進程中，由於種種原因，不少發明成果的認可在時間上常常被拖延，在傳播和推廣中常常受到限製，甚至被扼殺。
造成發明受阻的因素很多，從社會的角度來看最基本的有以下四種：
1.當發明成果觸犯了反動統治階級利益時，反動的統治階級就要扼殺它。
列寧指出，壟斷必然引起生產、技術停滯和腐朽。這是因為壟斷組織控製了大部分生產和銷售市場，可以規定壟斷價格，牟取高額利潤，因而在相當程度上失去了技術進步的動力。另外，新技術的發明和使用往往造成原有固定資本的貶值，因此壟斷資本家利用其特權地位，寧可收買技術專利而不加以實施，人為阻礙發明成果的推廣和使用。當然，壟斷並不完全排除運用發明成果。因為，技術發明在生產中的推廣和應用給資本主義經濟的發展起了極為重要的作用。所以，它們總是挑選有利於本階級利益的技術發明，壓製另一些發明，使技術發明成果的運用出現畸形。2.當發明創造違背了陳規戒律時，社會習慣勢力和傳統的保守勢力必然會起來阻止。
一項有益的發明，一方麵是對自然規律的正確認識，另一方麵是對規律的利用，是主觀與客觀相吻合的程度表現，所以就其本質來說對人類社會的進步是有益的。但新的創造發明常常與社會上原有的習慣、各種傳統觀點相背離、相抵觸。由於各種陳規習俗是人們在相當長的時期內形成的，世代相傳，具有一定的普遍性和頑強性，當一項發明與之發生矛盾時，習慣勢力必然會極力阻止它的發展。例如美國著名的醫學家瑪格麗特桑格，在本世紀初提出了婦女節育方法，並製成了避孕藥，還創辦了節育診所，試圖推廣自己的發明成果。盡管這項成果得到學術界的稱讚，受到部分婦女的歡迎，但遭到了舊道德、倫理習慣勢力的攻擊。紐約的道德維持會會長安東尼·康斯托克發出禁令：禁止避孕用具和禁止傳播避孕知識，並把避孕用具和宣傳書籍作為色情物品，列入“禁止利用郵政和火車輪船傳遞色情品”的法律之中。禁令還明文規定，凡違反者要判處十年監禁或罰款。該會的成員說桑格的活動是“不道德的”、“非法的”，她的避孕藥品和用具是“猥褻、下流、淫蕩、邪惡、汙穢和令人作嘔的東西”。他們還以政府的名義出麵多次查抄桑格的節育診所，弄得她終日不寧。為此，她遠涉重洋來到東方傳播節育成果。可是，當她到達中國後，便受到中國傳統習慣勢力的反對，不少人攻擊她，說她要使中國人滅種。當她乘船到日本時，日本政府根本就不允許她上岸。桑格的發明成果就這樣被埋葬在傳統習慣勢力中長達20年之久。桑格本人也多次被捕入獄，受盡磨難。3.當發明成果超出同時代大多數人的認識水平時，它往往得不到人們的認可。
任何一項發明創造都是人類認識水平提高的一種標誌，理應得到人們的肯定與認可。但由於認識是一個不平衡的過程，所以，當一項發明超越時代的認識時，就會受到人們的抵製。比如，1928年英國細菌學家弗萊明發現了青黴菌，發明了一種能有效地殺滅葡萄球菌、鏈球菌、肺炎球菌等細菌的良藥——青黴素，它的療效要比磺胺類藥好得多。可是當弗萊明拿著青黴素結晶請求一些有影響的醫生作臨床試驗時，竟遭到醫生們的拒絕。原因是青黴素是從陰暗潮濕的環境中繁殖提取出來的。十年後，牛津大學病理學院教授弗洛裏與生物化學家契恩等人合作，再次製出了青黴素。當他們把這種藥用於治療在二次世界大戰中受傷的英國士兵時，收到了極好的療效。可是，當他們向大醫院推薦此藥時，不少醫生的回答是，抱歉，我們仍歡迎磺胺藥。他們到處申請投產，可是處處碰壁。後來弗洛裏跑到美國，但大多數藥廠都拒絕生產，隻有個別小廠答應試生產。直到1944年，英美聯軍在法國登陸時，受傷的人數驟增，磺胺類藥供不應求，醫生們開始用青黴素來代替。到這時，青黴素才得到人們的認可。
創造發明——認可原理告訴我們：創造發明往往會因某種社會因素的阻礙而推遲、延緩發明成果的普及和推廣。但它也說明，隻要堅韌不拔，科學的真理，必將為人們和社會所認可。
創造發明的方法論原理
縱觀創造發明的曆史，我們可以看到偉大的發明家都有自己獨特的方法，甲遵循的方法對乙未必適用。但是，有些基本原理是相同的。學習這些基本原理無疑有益於提高發明創造的能力。這正如法國生理學家貝爾納所說：良好的方法能使我們更好地發揮運用天賦的才能，而拙劣的方法則可能阻礙才能的發揮。因此，科學中難能可貴的創造性才華，由於方法拙劣可能被削弱，甚至被扼殺；而良好的方法則會增長、發揮這種才華。科學研究的過程是這樣，創造發明的過程也是如此。貝弗裏奇認為，多數人的創造能力很早就開始衰退。對於一個科學家來說，姑且假定他遲早會懂得怎樣最好地進行研究工作，但如果完全靠自己摸索，到他學會這種方法時，他最富有創造力的年華或許已經逝去。因此，如果在實踐中有可能通過研究方法的指導來縮短科學工作者不出成果的學習階段，那麼，不僅可以節省訓練的時間，而且科學家做出的成果也會比一個用較慢方法培養出的科學家所能做的多。對於一個發明家來說，掌握創造發明方法的基本原理，可以大大提高發明者的創造性。因此在創造發明過程中，掌握有關方法論的基本原理，是十分必要的。
一、功能—結構原理
我們需要的不是物，而是功能。這是美國通用電器公司設計工程師麥爾斯對功能的評價。據此，我們認為追求新的功能是創造發明的實質，結構則是達到和實現功能的保證，是創造發明的基本手段。功能—結構原理是創造發明的一個重要原理，現從以下四方麵來說明。
（一）以“功能為中心”的創造發明活動，也就是以發明物的功能為中心，逐步創造出一種能達到既定功能的某種結構體。這一原理又可以分解為以下幾個方麵：
（1）根據需要確定發明物的功能；
（2）把整體功能分解為若幹個功能組塊；（3）若這些功能組塊的結構還無法搞清（或現有的技術無法實現這些功能組塊）時，還可作進一步的分解。
（4）自下而上，將各功能塊聯結起來，構成具有既定功能的發明物。
（5）試製→功能試驗→改進→定型→投產。其中（1）、（5）是創造發明過程必不可少的，共有的步驟。因為任何創造發明活動都不能是漫無目的，總是以滿足某一特定功能為目標。同時，任何發明都必須有一個從設想到較為現實的物化過程。（2）、（3）、（4）是功能—結構發明方法的特殊之處。分解整體功能的目的是為了有效地利用現有的技術和弄清某個功能塊的結構。分解之後是建構，建構並非是機械的疊加，而是一個創造過程，是誕生一個新的功能物件。我們以“吞水音圖描記儀”來說明這一原理。
朱雲端等醫生，在長期的醫療實踐中積累了一套用聽診器聽人體吞水咽下時的聲音，來達到診斷賁門癌。可是，這種診斷方法不易推廣，因為各人的聽覺分辨力不同。為了提高診斷的準確性，他們要求發明一種能將吞水音轉化成圖形化的儀器。根據該儀器的功能，將它分解成三個功能塊：錄音功能塊、聲電轉換功能塊和熱筆描圖功能塊。由於錄音功能塊已有現成的磁記錄技術，聲電轉換技術也已成熟，如反映音質的顯示裝置，熱筆描述也有現成的技術可以借鑒，隻要將它們拿來稍作結構改造，通過建構就可達到這一特定的功能。
於是，發明者用磁錄技術，利用快錄慢放的方法將1000赫音頻變為100赫；再通過聲電轉換裝置，將100赫的信號變為視頻信號；通過視頻信號，借用心電圖儀上的熱筆描繪出音圖。就這樣，他們將磁記錄、聲電轉換、熱筆記錄等已有技術，組合成能達到預定功能的“吞水音圖描記儀”。他們的發明為醫學研究和賁門癌的診斷，提供了新的方法和新的設備。這項發明成果，以它新穎、先進而又實用，不僅獲得國家新型發明專利，還獲得第14屆日內瓦國際發明展覽會鍍金獎。