观察和真实实验同样离不开想像。任何真实实验之前都要进行设计，即对实验的步骤、条件、可能发生的问题和结果进行事先设想。这种设想也就是研究人员的想像过程。发现氧元素的普利斯特列曾说：“最有发明才干、最精明的实验家（就最广意义说）是这样的人，他们充分发挥自己奔放的想像，在风马牛不相及的概念之间寻找联系。即使这些对疏远的概念进行的比较是约略的、不现实的，它们也还是会给别人作出重大的发现提供幸运的机会。”
此外，假说、分析综合、归纳演绎等方法中也都包含有想像因素。
（五）科学想像的艺术
科学想像作为科学研究中的实在因素是因人而异的，并无标准模式，但从它在科学史中的表现，可以找到某些共性的东西作为借鉴，并为科学想像能力的培养提供一些途径。
端正想像的方向是关键
端正想像的方向，主要是指树立正确的世界观和坚定不移的科学事业心。想像是人的一种心理活动，是在人的意识倾向的支配下进行的，它的形成有其深刻的客观基础。一个人要想更好地和更快地培育、锻炼和发展自己的想像力，首先必须要有正确的方向、科学的内容和唯物辩证哲学作为强有力的精神支柱，才能促使自己以旺盛的精力、百折不挠的决心去想像自然事物和现象内部所存在的微妙复杂的奥妙，并且达到创造的目的。
渊博的知识和丰富的记忆表象储备
（1）科学想像能力与广博的知识、兴趣以及形象思维能力密切相关。想像的过程，是对记忆表象进行整理、加工和改造的过程。一个人的知识越广博，记忆表象越丰富，联想的范围和内容也就越广泛，发现的问题也就越多，想像的翅膀也就越能展得开。所以，一个人的科学想像丰富与否，一般说来，是与他的知识的多寡有着直接联系。在通常的情况下，一个科研工作者的知识越丰富，他的想像力也就越丰富。泰勒指出：具有丰富知识和经验的人，比只有一种知识和经验的人，更容易产生新的联想和独到见解。
不断地扩大自己的知识领域，丰富其记忆表象储备，就成为培育和锻炼人们的想像力的基础。
在同样的意义上，贝弗里奇指出：“独创性常常在于发现两个或两个以上研究对象或设想之间的联系或相似之点。”而普通人则往往认为这些对象之间没有联系，要做到这一点，就必须具备渊博的知识。如果具备专业学科、边缘学科以及哲学方面的广博知识，则丰富多彩而又独特的见解就更有可能产生。这是因为边缘学科和哲学是对客观物质世界规律性的一般和最一般反映，是在世界观和方法论的层次上对各种物质运动形式及其关系的概括，掌握了这些知识并与专业知识很好结合的人，自然就能从方法沦的意义上高屋建瓴地发现多个研究对象之间的联系或相似点，从而较为顺利地实现独创性想像。
例如，1766年，德国天文学家提丢斯提出一个经验定律：给数列0，3，6，12，24，48，96……中每个数加上4再除以10，就可得到各已知行星（水、金、地、火、木、土）同太阳的平均距离（天文单位）；1781年，英国天文学家F·W·赫歇耳在土星之外发现了一颗新行星——天王星，差不多正好在提丢斯定律所预言的轨道上。此后，意大利和法国的天文学家根据提丢斯定律联想到火星与木星之间2．8个天文单位的距离上应该还有一颗行星存在，后经“猎犬般的搜索”，终于由意大利的皮亚齐发现了一大群小行星。如果皮亚齐不具备行星与太阳距离的知识以及天文观察经验，他能联想到并发现新行星吗？显然是不可能的。可见，科学家的知识越丰富，科学家的科学想像能力就越是高超和神奇。
（2）广泛的兴趣能帮助人积累众多的记忆表象。想像能力对知识的依赖，要求物理学家具有广泛的兴趣。作出独创性贡献的科学家，常是兴趣广泛的人。
曾获1979年诺贝尔奖的美国物理学家格拉肖这样说：“往往有许多物理问题的解答并不在物理范围之内，涉猎多方而的学问可以提供开阔的思路，如多看看小说，有空去逛逛动物园也会有好处，可以帮助提高想像力，这同理解力和记忆力同样重要。假如你从未看过大象，你能凭空想像出这种奇形怪状的东西吗？……往往在我们研究物理问题时，会诉诸现实世界的各种形式。对世界或人类活动中的事物形象掌握得越多，就越有助于抽象思维。”这就是说，广泛的兴趣能促使认识主体在多方了解世界的过程中积累起众多的感性形象，并以表象的形式储存在记忆之中，进而成为科学想像的原始材料。杨振宁教授1980年谈道：“中国研究人员在念学科时的训练比美国专，这是采取在比较窄的范围内打深井的办法……我感到，在念书的时候学习的面比较广一些；后来通过自己比较广泛的接触向各个方面发展，这方法对出研究成果是效率比较高的。”
掌握思维的技巧方法
思维的技巧方法有立体思维与发散思维等多种。
（1）立体思维。立体思维是一种多向思维，或者足思维的多向移动：左思右想，瞻前顾后，上下求索，使自己的思路向四面八方不同的方向延伸、联想。
人的思维受到某种刺激，或是在某种特定的环境条件下，人脑中会自然地产生一种倾向，通过回忆可以产生许多联想。
有意识地进行联想就会产生许多意想不到的创造性设想。联想的结果可能是具体的，也可能是抽象的。看见鸟儿能飞，就想人能不能飞，正是基于这种联想，美国人莱特兄弟于1903年首次把飞机送上了天。
我国的巧匠鲁班也是从一种能划破衣服和皮肤的带刺的茅草得到联想启示，而发明了锯子。美国的一位工程师为了保证内燃机有效地工作，必须使汽油与空气能够均匀地混合。如何实现这种混合呢？
1891年，他看到妻子喷洒香水，于是他从这个化妆器具得到启发，创造了发动机的汽化器。其实，汽化器就是一个喷雾器。
科学家威尔逊，一直想能否找到办法看见微观粒子运动及相互作用后的变化。在啃鸡骨时他错把鸡骨扔进了啤酒里，引发出一连串小气泡，从而发明了“威尔逊云室”，可以展示微观粒子运动的轨迹形象，还可以拍摄到相互作用时新生粒子的产生及运动的轨迹等这类过程的照片，对研究微观粒子起了很大作用。
卢瑟福从太阳系联想到原子模型；德布罗意从水波联想到物质波；有人看见爱喝酒的人用手叩瓮听声来判断瓮内盛酒多少，发明了叩诊法；气象学家魏格纳把气象中的漂移思路带入地质学的研究，创造了大地漂移说。这些都是以联想作为发明的原始出发点的。
①横向联想。即发现一种现象后，便联想到特点与之相似相关的-抒物，或者说面对被研究的问题，联想到与该问题相似或相关的另一问题，通过对这一问题的思考，对正在研究的问题提出猜想。
例如，牛顿由地上抛射体的运动想到天体的运行：“一块被抛出去的石头由于其自身重量的压迫不得不离开直线路线。它本应是按照起初开始的抛射方向走直线的，现在在空气中划出的却是一条曲线，它经过这条弯曲的路径最后到达了地面上；抛出去时的速度越大，它落地前走得就越远。因此，我们可以假定抛出的速度不断增加大，使得它在落地之前能划出1，2，5，10，100，1000英里的弧长，最后一直增加到超出了地球的界限，这时石头就要进入空间而碰不到地球了。”
牛顿就把月亮比做这样一个抛射体。物体落向地球这种人所共知的现象，同天体按照轨道环绕一个中心（月亮绕地球，行星绕太阳）运行于天空中的表观之间似乎有一道鸿沟，牛顿第一个在这个鸿沟上架起了一座桥梁，这在科学史上，是人类在认识宇宙的道路上迈开的决定性的一步。
②逆向联想。即看到一种现象后，立即想到它的反面，将问题的过程倒过来，进行反向分析、研究，追根索源，探求成因，最疑设问，使认识深入的思维方式。
有一次，日本索尼公司名誉董事长井深大去理发，一边理，一边看电视，但电视图像是反的。原来，他是从理发镜里看的。这位很会动脑筋的人，在头脑中立刻出现了一个新的设想：如果制造一种反画面的电视机，那么在镜子里面不就可以看到正画面了吗？
