找到一个基本原理

让我们假设发明起始于一个目的，为此要找到一个实现某种需求的解决办法。这个需求可能来自于某种经济机会，一种关乎潜在市场利润的可能性，或者来自经济环境的变化、社会挑战、军事需求。

需求通常并不来自于外部刺激，而是源于技术自身。20世纪20年代，飞机设计者们认识到他们可以使飞机在高纬度稀薄的空气中获得更高的速度。但是在这样高的纬度上，往复式发动机甚至是压缩空气超动力发动机都无法得到足够的氧气，而导致螺旋桨缺少必要的“咬力”（bite）。为了解决这个问题，就需要一个不同于活塞–螺旋桨（piston-propeller）的原理。

这种需求产生的方式很具典型意义。它们出现时常常只有极少数实践者知晓，同时可行的解决方案也还未出现。假设这时已经有了解决方案，那么标准技术就足以应付。但现在不行，因而如何定义问题本身就变成了挑战。那些接受挑战的人会遇到类似需要满足某个需求或需要克服某种限制的情况。他们很快会将挑战简化为需求——一个需要解决的技术问题。喷气式发动机的发起者（originators，由于发明者inventor这个词常常蕴含“古怪而孤独地进行工作的人”之意，所以我不打算使用它）弗兰克·惠特尔和 汉斯·冯·奥海因都意识到此前的活塞–螺旋桨原理的局限，因而需要寻找不同的原理。但是他们将这种需要重新表达为一个技术性的问题——一个需要满足的要求。惠特尔为此选择去寻找某种动力设备，要轻巧且高效，可以适应高纬度的稀薄空气，如果有可能，甚至可以不要螺旋桨。冯·奥海因则去寻找“稳定的奇热动力学流动过程”³，意思是“当空气进到这个系统时，在遇到对马赫数敏感（mach-number-sensitive）的发动机元件之前会减速”。至此，需求已经变成一个被详尽描述的问题。

现在需要继续去寻找合适的解决方案。思想者（我暂且将发起者设定为一个人，而通常的情况都是几个人同时工作）开始专注在问题上，开始调查、搜索能够通过进一步发展来满足必要条件的可能性。这种搜索通常是概念性的、宽泛的、执着的。牛顿的一段很有名的关于他的引力轨道理论的评论是：顿悟来自于“连续不断的思考”。这种连续的思考允许潜意识工作，有可能从过往的经历中回想起某个现象或概念，而且它提供了一个潜意识的警觉，当一个可供选择的原理或界定问题的不同方式出现时，叩门声就会轻轻地响起。

这个阶段所追求的并不是完整的设计，正如我前面说过的，这时需要寻找一个基本的概念，即关于何种效应或效应组合作用时正好会解决问题的理念，以及关于达成这个理念所需要的工具手段的设想。

每个经过认真思考得出的备选原理又会带来自己独有的困难，这些困难将抛出新的次一级的概念性问题。因此“新障碍”等于是对待解问题进行了缩小或再定义。一旦思想者认识到一小部分问题可以被解决，其他大部分的解决方案就会跟进，或者至少会比较容易地落实到位。这是个在不同层级之间来回跳跃的过程，一会儿需要测试原理在某个层级上的可行性，一会儿需要解决它们在较低层级上产生的问题。

上文提到的整个过程如同预先策划登山线路一样。抵达顶峰相当于解决问题，预想一个基本原则如同设定一个从某个确定地点出发的比较可靠的整体（或至少大部分）的攀登线路。山上是障碍重重，充满了未知的冰瀑、裂谷、峭壁、雪崩和坠石。每一个新的原理（或者说攀爬的总体规划）都会遇到需要克服的困难。

此时，递归性又一次上演了，因为每一个障碍都变成了自身的次级问题，并需要各自的解决方案（次级原理或者次级技术）。直到完成了从出发地到山顶的可行的攀登规划之后，才意味着获得了整体的解决方案。

当然，我们可能曾经领略过这座山的某处风景，也就是说，某个次级技术是我们知道的，那么其解决方案就可能被采用。如此一来，整个过程更像将已知部分连缀在一起，而不是作为先锋去寻找一条完全陌生之路。这个过程也是递归性的，整个事件内部是级联关系，它形成了一个前进的计划，或者对我们来说，是一个技术的预想过程。

这些候选路径，这些原理，又是从何而来的呢？

它们来自几个方面。有时候原理是借用的，它们本来满足的是别的目的，或使用的是另外的域。惠特尔在1928年曾考虑了几种可能性⁴：火箭推进力、转动式喷嘴的反作用力、使用螺旋的涡轮推力（涡轮螺旋桨飞机）、活塞引擎推动的管道排风机（reaction jet），以及所有这些问题引发的次级问题。这里的每一种可能性都借用了本来服务于其他技术目的的原理。