20世纪20年代初的一个深夜，担任英国剑桥大学卡文迪许实验室主任的卢瑟福，披着外衣来检查实验室，发现一位学生还在做实验。卢瑟福就问他：“你上午干什么了？”学生回答：“在做实验。”卢瑟福又问：“那你下午做什么了？”学生回答：“做实验。”卢瑟福提高嗓门问：“那你晚上又做什么呢？”学生挺直了胸脯回答：“我还在做实验。”他本以会得到老师的夸奖，不料卢瑟福对他说：“你整天做实验，还有什么时间用于思考呢？”卢瑟福对那个学生的批评是很有道理的。因为在认识活动中，获得经验事实不能代替对它的加工思考。它们既是两个相关的环节，又是两个相互独立的环节。一切科学的认识既要源于经验事实，又要高于经验事实。

从实践中获得经验事实，是科学认识的源泉，没有它，认识便成为无源之水，无本之木。科学工作者应在尽可能地占有大量的事实材料的基础上，去从事研究。但是，科学的认识并不是通过经验事实的简单积累而获得的，科学家的成果并不与他们获得的感性材料的多少成正比。在科学史上，经常出现经验事实积累很多，而科学理论却停滞不前的情况。一定的经验事实，必须通过理论思维的加工，找出其中的内在联系的发展规律，形成概念和理论系统，才能上升为科学的形态。例如，物体经过磨擦而带电，带电物体会产生火花，自古以来就为人们所知。但是，只有在实验的基础上运用理论思维发现电子后，人们把这些现象背后的规律抽出来，构成一个彼此紧密联系的体系，才建立起电子学。那种“ 一回生，二回熟，三年学会磨豆腐”的方式，只适于培养手工艺匠人，而决不是进行科学研究的方式。

科学发展到19世纪，由于观察和实验材料的大量积累，各门科学都面临着将经验材料进行加工整理的任务，即从经验材料出发，找出其中的本质联系和内在规律，提出系统的理论。这时候经验的方法越发不中用了。任何一门自然科学如果只停留在对观察的描述和数据的记录上，而不去探索支配这些现象和数据的规律，它就会失去存在的地位。只有理论思维才能为科学争得地盘。达尔文深明于此，他说：“所谓科学就是综合事实。”他的忠实战友赫胥黎说得更明确：“人们普遍有种错觉，以为科学就是做结论和概括不应当超过观察到的事实棗但是大凡实际接触过科学研究的人都知道，不肯超越事实的人很少会成功。”达尔文正是从地质构造中看出地层的演变，从古生物化石中发现现存生物与古代生物的联系，从动植物的区系中看出相邻地区有相似的动植物类型，才揭示了生物界的古往今来的发展规律。当人们认识刚从宏观物体深入到微观领域的分子、原子时，恩格斯就指出：这里必须用思维，因为分子、原子是不能用显微镜来观察的，只能用思维来把握。如今，认识已经深入到原子核、基本粒子、层子，对于它们只能是依据一定的实验，从推理中判断其存在。事物现象与本质的关系越来越隐蔽、复杂，离开理论思维，科学就寸步难行了。

高于经验事实的理论思维，究竟会不会阉割、歪曲客观事实呢？这是人们常担心的一个问题。诚然，在抽象过程中，常常会发生抽象不足或抽象过限的毛病，即有时候没有把同类现象中非本质的、个别的、偶然的因素排除出去；有时候又把本来是构成本质的因素当成非本质的内容排斥掉了。这两种毛病，前者会歪曲事实，后者会阉割事实。但是，人们可以通过努力，克服这两种毛病，把对象范围的本质因素科学地抽象出来，而且能更加接近客观真理。

1856年以前，法拉第等人已经发现电流产生磁场，运动磁场产生电流等电磁学现象的局部规律。但是，他们还没有找到数量上的规律，其理论是用直观、形象的方式表达的。在此基础上，麦克斯韦对电磁现象的各个局部性规律作出了进一步的抽象概括，表述为一组普遍适用的方程式。这时，65岁的岩石物理学家法拉第十分担心这种抽象会阉割丰富的物理学内容，他就找到麦克斯韦提出疑虑，麦克斯韦作出了充分的解释，最终使得法拉第相信了他。而且预言了电磁波的存在形式和以光速传播的性质。这些预言后来果然得到了验证，又被波拨夫、马克尼利用，发明了无线电，给人类带来了极大的福利。

理论思索是使一个民族走上科学高峰的法宝，掌握这个法宝在今天的中国显得尤为重要。我国古代有着灿烂的科学文化，但一直没有形成像欧几里德、伽俐略、牛顿那样的科学理论体系，其教训就是由于我们的祖先没有完成从感性的具体到理性的抽象这样一个理论上的飞跃。因此，总结古今中外理论思维上的成败得失，探讨理论思维的步骤、环节、方法，这个任务就历史性地落在今日中国科学工作者的身上。