施一公演講太精彩！讓科研迷茫的人少走很多彎路
這個(gè)視頻來(lái)源于施教授參加2018年全國(guó)科學(xué)道德和學(xué)風(fēng)建設(shè)宣講教育報(bào)告會(huì)上的演講。
視頻34min，有點(diǎn)長(zhǎng)但看完受益匪淺，建議收藏！
我的觀點(diǎn)都來(lái)自于我的切身經(jīng)歷和感悟，所以個(gè)人色彩會(huì)非常強(qiáng)烈；根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)引起個(gè)別人不適，先提前道歉。
但也請(qǐng)大家記?。何业挠^點(diǎn)和世界上任何其他人的觀點(diǎn)一樣，都是主觀的，也都是有局限性的，因此未必全然正確、更未必適用于任何一個(gè)具有不同成長(zhǎng)經(jīng)歷、來(lái)自不同培養(yǎng)環(huán)境的你們。
所以我下面要講的僅供大家參考，更多的是拋磚引玉，希望能夠由此激發(fā)大家的獨(dú)立思考。
有時(shí)，個(gè)別優(yōu)秀科學(xué)家在回答學(xué)生或媒體的問(wèn)題時(shí)，輕描淡寫(xiě)地說(shuō)自己的成功憑借的是運(yùn)氣，不是苦干。這種客氣的回答避重就輕，只是強(qiáng)調(diào)成功過(guò)程中的一個(gè)偶然因素，常常對(duì)年輕學(xué)生造成很大的誤導(dǎo)；一些幼稚的學(xué)生甚至?xí)虼碎_(kāi)始投機(jī)取巧、不全力進(jìn)取而是等待所謂的運(yùn)氣。
說(shuō)極端一點(diǎn)：如果真有這樣主要憑運(yùn)氣而非時(shí)間付出取得成功的科學(xué)家，那么他的成功很可能是攫取別人的成果，而自己十有八九不具備真正在領(lǐng)域內(nèi)領(lǐng)先的學(xué)術(shù)水平。
“我認(rèn)為最重要的事情就是在實(shí)驗(yàn)室里的工作時(shí)間，當(dāng)今一個(gè)成功的年輕科學(xué)家平均每周要有60小時(shí)左右的時(shí)間投入到實(shí)驗(yàn)室的研究工作......我建議每個(gè)人每天至少有6小時(shí)的緊張實(shí)驗(yàn)操作和兩小時(shí)以上的與科研直接有關(guān)的閱讀等。文獻(xiàn)和書(shū)籍的閱讀應(yīng)該在這些工作時(shí)間之外進(jìn)行?！?/span>
這封郵件寫(xiě)得語(yǔ)重心長(zhǎng)，用心良苦。其中的觀點(diǎn)我完全贊同，無(wú)論是在普林斯頓還是在清華大學(xué)我都把這封郵件的內(nèi)容轉(zhuǎn)告實(shí)驗(yàn)室的所有學(xué)生，讓他們體會(huì)。
第二年，我開(kāi)始逐漸適應(yīng)科研的“枯燥”，對(duì)科學(xué)研究有了一點(diǎn)兒興趣，并開(kāi)始有了一點(diǎn)兒自己的體會(huì)，有時(shí)領(lǐng)會(huì)了一些精妙之處后會(huì)得意地產(chǎn)生“原來(lái)不過(guò)如此”的想法，逐漸對(duì)自己的科研能力有了一點(diǎn)兒自信。這時(shí)，博士學(xué)位要求的課程已經(jīng)全部修完，我每周五天從上午9點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)到晚上7、8點(diǎn)，周末也會(huì)去半天。
到了第三年，我已經(jīng)開(kāi)始領(lǐng)會(huì)到科研的邏輯和奧妙，有點(diǎn)兒躍躍欲試的感覺(jué)，在組會(huì)上常常提問(wèn)，而這種“入門”的感覺(jué)又讓我對(duì)研究增加了更多興趣，晚上常常干到11點(diǎn)多。1993年我曾經(jīng)在自己的實(shí)驗(yàn)記錄本的日期旁標(biāo)注“這是我連續(xù)第21天在實(shí)驗(yàn)室工作。”以激勵(lì)自己。
到第四年以后，我完全適應(yīng)了實(shí)驗(yàn)室的科研環(huán)境，再也不會(huì)感到枯燥，時(shí)間安排則完全服從實(shí)驗(yàn)的需要。其實(shí)，這段時(shí)期的工作時(shí)間遠(yuǎn)多于剛剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，但感覺(jué)上好多了。研究生階段后期，我的刻苦在實(shí)驗(yàn)室是出了名的。
雖然很苦，但我心里很驕傲，我知道自己在用行動(dòng)打造未來(lái)、在創(chuàng)業(yè)。有時(shí)我也會(huì)在日記里鼓勵(lì)自己。我住在紐約市曼哈頓區(qū)65街與第一大道路口附近，離紐約著名的中心公園很近，那里也常常有文化娛樂(lè)活動(dòng)，但在紐約工作整整兩年，我從未邁進(jìn)中心公園一步。
是啊，一個(gè)精彩的實(shí)驗(yàn)帶給我的享受比看一部美國(guó)大片強(qiáng)多了。現(xiàn)在回想起當(dāng)時(shí)的刻苦，感覺(jué)仍很驕傲、很振奮！我在博士生和博士后階段那七年半的努力進(jìn)取，為我獨(dú)立科研生涯的成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
做一個(gè)優(yōu)秀的研究生，必須具備批判性的思維
其實(shí)，整個(gè)大學(xué)和研究生階段教育的很重要一部分就是培養(yǎng)critical analysis的能力，養(yǎng)成能夠進(jìn)行創(chuàng)新科研的方法論。這里的例子非常多，覆蓋的范圍也非常廣，在此舉幾個(gè)讓我難忘的例子。
然而，在美國(guó)，生命學(xué)科的一個(gè)博士研究生，平均需要6年左右的時(shí)間才能得到PhD學(xué)位。這一分析說(shuō)明：絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)與預(yù)料不符，或者是負(fù)面結(jié)果。很多低年級(jí)的博士生一看到負(fù)面結(jié)果就很沮喪，甚至不愿意仔細(xì)分析原因。
一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)探索型研究課題的每一步進(jìn)展都有幾種、甚至十幾種可能的途徑，取得進(jìn)展的過(guò)程就是排除不正確、找到正確方向的過(guò)程，很多情況下也就是將這幾種、甚至十幾種可能的途徑一一予以嘗試、排除，直到找到一條可行之路的過(guò)程。
在這個(gè)過(guò)程中，一個(gè)可靠的負(fù)面結(jié)果往往可以讓我們信心飽滿地放棄目前這一途徑；如果運(yùn)用得當(dāng)，這種排除法會(huì)確保我們最終走上正確的實(shí)驗(yàn)途徑。
比如，對(duì)照實(shí)驗(yàn)沒(méi)有預(yù)期結(jié)果，或者缺乏相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，或者是在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和判斷上產(chǎn)生了失誤，從而做出“負(fù)面結(jié)果”或“不確定”的結(jié)論，這種結(jié)論對(duì)整個(gè)課題進(jìn)展的傷害非常大，常常讓學(xué)生在今后的實(shí)驗(yàn)中不知所措、苦惱不堪。
因此，我告誡并鼓勵(lì)我所有的學(xué)生：只要你不斷取得可靠的負(fù)面結(jié)果，你的課題很快就會(huì)走上正路；而在不斷分析負(fù)面結(jié)果的過(guò)程中所掌握的強(qiáng)大的批判性分析能力也會(huì)使你很快成熟，逐漸成長(zhǎng)為一名優(yōu)秀的科學(xué)家。
在我的實(shí)驗(yàn)室，偶爾會(huì)有這樣的學(xué)生只用很短的時(shí)間（兩年以內(nèi)，有時(shí)甚至一年）就完成了博士論文所需要的結(jié)果；對(duì)這些學(xué)生，我一定會(huì)讓他們繼續(xù)承擔(dān)一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的新課題，讓他們經(jīng)受負(fù)面結(jié)果的磨練。沒(méi)有這些磨練，他們不僅很難真正具備批判性思維的能力，將來(lái)也很難成為可以獨(dú)立領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)秀科學(xué)家。
1996年4月，我剛到Nikola實(shí)驗(yàn)室不久，純化一個(gè)表達(dá)量相當(dāng)高的蛋白Smad4，兩天下來(lái)，蛋白雖然純化了，但結(jié)果很不理想：得到的產(chǎn)量可能只有預(yù)期的20%左右。
見(jiàn)到Nikola，我不好意思地說(shuō)：“產(chǎn)率很低，我計(jì)劃繼續(xù)優(yōu)化蛋白的純化方法，提高產(chǎn)率?！?br>
他反問(wèn)我：“你為什么想提高產(chǎn)率？已有的蛋白不夠你做初步的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)嗎？”我回敬道：“我雖然已有足夠的蛋白做結(jié)晶篩選，但我需要優(yōu)化產(chǎn)率以得到更多的蛋白?！?br>
他毫不客氣地打斷我：“不對(duì)。產(chǎn)率夠高了，你的時(shí)間比產(chǎn)率重要。請(qǐng)盡快開(kāi)始結(jié)晶。”
實(shí)踐證明了Nikola建議的價(jià)值。我用僅有的幾毫克蛋白進(jìn)行結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，很快意識(shí)到這個(gè)蛋白的溶液生化性質(zhì)并不理想，不適合結(jié)晶。我通過(guò)遺傳工程除去其N端較柔性的幾十個(gè)氨基酸之后，蛋白不僅表達(dá)量高、而且生化性質(zhì)穩(wěn)定，很快得到了有衍射能力的晶體。
我把這個(gè)方法論推到極限：只要一個(gè)實(shí)驗(yàn)還能往前走，一定要做到終點(diǎn)，盡量看到每一步的結(jié)果，之后需要時(shí)再回頭看，逐一解決中間遇到的問(wèn)題。
Nikola面色尷尬地對(duì)我說(shuō)：“對(duì)不起，我還沒(méi)看過(guò)這篇文章”。
我想：也許這篇文章太新，他還沒(méi)有來(lái)得及讀。過(guò)了幾天，我精讀了一篇幾個(gè)月前發(fā)表于《科學(xué)》周刊的文章，又去找Nikola討論，沒(méi)想到他又說(shuō)沒(méi)看過(guò)。幾次碰壁之后，我不解地問(wèn)他：“你知識(shí)如此淵博，一定是廣泛閱讀了大量文獻(xiàn)。你為什么沒(méi)有讀我提到的這幾篇論文呢？”
Nikola看著我說(shuō)：“我閱讀不廣泛?！?/strong>
我反問(wèn)：“如果你不廣泛閱讀，你的科研怎么會(huì)這么好？你怎么能在自己的論文里引用這么多文獻(xiàn)？”
他的回答讓我徹底意外，大意是“我只讀與我的研究興趣有直接關(guān)系的論文。并且只有在寫(xiě)論文時(shí)我才會(huì)大量閱讀?！?/strong>
在絕大多數(shù)人看來(lái)，這可是一個(gè)不可多得的好機(jī)會(huì)去接近大人物、取得好印象。Nikola告訴他的秘書(shū)：請(qǐng)你替我轉(zhuǎn)達(dá)我的歉意，講座那天我已有安排。我們也為Nikola遺憾。
讓我萬(wàn)萬(wàn)想不到的是，諾貝爾獎(jiǎng)得主講座的那天，Nikola把自己關(guān)在辦公室里，早晨來(lái)了以后直到傍晚一直沒(méi)有出門，當(dāng)然也沒(méi)有去聽(tīng)講座。以我們對(duì)他的了解，十有八九他是在寫(xiě)paper或者解結(jié)構(gòu)。后來(lái)，我意識(shí)到，Nikola常常如此。
他回答說(shuō)：（大意）我的時(shí)間有限，每天只有10小時(shí)左右在實(shí)驗(yàn)室，權(quán)衡利弊之后，我只能把我的有限時(shí)間用在我認(rèn)為最重要的事情上，如解析結(jié)構(gòu)、分析結(jié)構(gòu)、與學(xué)生討論課題、寫(xiě)文章。如果沒(méi)有足夠的時(shí)間，我只能少讀文章、少聽(tīng)講座了。
直到1996年，我在實(shí)驗(yàn)上也遵循這一原則。但在Nikola 的實(shí)驗(yàn)室，這一基本原則也受到有理有據(jù)的挑戰(zhàn)。
我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題太沒(méi)道理，理直氣壯地回答：“我得分析明白哪里錯(cuò)了才能保證下一次可以成功?！盢ikola馬上評(píng)論道：（大意）“不需要。你真正要做的是把實(shí)驗(yàn)重復(fù)一遍，但愿下次可以做成。與其花大把時(shí)間搞清楚一個(gè)實(shí)驗(yàn)為何失敗，不如先重復(fù)一遍。面對(duì)一個(gè)失敗了的復(fù)雜的一次性實(shí)驗(yàn)，最好的辦法就是認(rèn)認(rèn)真真重新做一次?！?br>
后來(lái)，Nikola又把他的觀點(diǎn)升華: （大意）“是否需要找到實(shí)驗(yàn)失敗的原因是一個(gè)哲學(xué)決定。找到每一個(gè)不完美實(shí)驗(yàn)結(jié)果原因的傳統(tǒng)做法未必是最佳做法。”
仔細(xì)想想，這些話很有道理。并不是所有失敗的實(shí)驗(yàn)都一定要找到其原因，尤其是生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)，過(guò)程繁瑣復(fù)雜；大部分失敗的實(shí)驗(yàn)是由簡(jiǎn)單的操作錯(cuò)誤引起的，比如PCR忘記加某種成分了，可以仔細(xì)重新做一遍；這樣往往可以解決問(wèn)題。
只有那些關(guān)鍵的、不找到失敗原因就無(wú)法前行的實(shí)驗(yàn)才需要刨根究源。
其實(shí)，在我自己的實(shí)驗(yàn)室里，這幾個(gè)例子早已經(jīng)給所有學(xué)生反復(fù)講過(guò)多次了，而且每次講完之后，我都會(huì)告訴大家打破迷信、懷疑成規(guī)，而關(guān)鍵的關(guān)鍵是：Follow the logic 跟著邏輯走！
這句話，我每天在實(shí)驗(yàn)室里注定會(huì)對(duì)不同的學(xué)生重復(fù)講上幾遍。嚴(yán)密的邏輯是批判性思維的根本。
科學(xué)家往往需要一點(diǎn)點(diǎn)脾氣
靠別人的勸說(shuō)和宣講來(lái)從事科學(xué)研究不太可行，真正自己從心里感興趣直至著迷、一心一意持之以恒地探奇解惑，才有可能成為一流的科學(xué)家，正所謂“不瘋魔、不成活”。
在這個(gè)過(guò)程中，獨(dú)立人格和脾氣顯得格外重要。
所謂獨(dú)立人格，就是對(duì)世界上的事物有自己獨(dú)立的看法。恰恰是一些有脾氣的人不會(huì)輕易隨波逐流，可以保持自己的獨(dú)立人格。因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，這里就不舉例了。
不可觸碰的學(xué)術(shù)道德底線
在誠(chéng)實(shí)做研究的前提下，對(duì)具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析、理解有偏差甚至錯(cuò)誤是很常見(jiàn)的，這是科學(xué)發(fā)展的正常過(guò)程。
可以說(shuō)，絕大多數(shù)學(xué)術(shù)論文的分析、結(jié)論和討論都存在不同程度的瑕疵或偏差，這種學(xué)術(shù)問(wèn)題的爭(zhēng)論往往是科學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧?strong>越是前沿的科學(xué)研究，越容易出現(xiàn)錯(cuò)誤理解和錯(cuò)誤結(jié)論。
實(shí)際上，盡管費(fèi)米在1934年曾報(bào)道用中子轟擊第92號(hào)元素鈾可以產(chǎn)生第93號(hào)元素，德國(guó)的化學(xué)家哈恩在1939年1月發(fā)表論文，證明產(chǎn)生的元素根本不是93號(hào)元素，而是56號(hào)元素鋇！
但這個(gè)錯(cuò)誤并沒(méi)有改變費(fèi)米是杰出的物理學(xué)家的事實(shí)，也沒(méi)有影響他繼續(xù)在學(xué)術(shù)上的進(jìn)取。費(fèi)米很快提出后來(lái)用于制造原子彈的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論并于1941年在芝加哥大學(xué)主持建成世界上第一座原子反應(yīng)堆。
這一點(diǎn)，很多人做不到。大老板強(qiáng)勢(shì)署名的事情屢見(jiàn)不鮮；更有甚者，利用其學(xué)術(shù)地位和影響力，使一些年輕學(xué)者不得不在文章里掛上自己的名字，有時(shí)還以許諾未來(lái)的科研基金來(lái)?yè)Q取論文署名。
這種做法不僅有失學(xué)術(shù)道德，更是會(huì)嚴(yán)重阻礙創(chuàng)新，對(duì)整個(gè)學(xué)術(shù)界風(fēng)氣的長(zhǎng)遠(yuǎn)惡劣影響更甚于一般的造假。
你不習(xí)慣的常識(shí)
也許這些定律和公理可以非常接近真理；但是，這些定律和公理僅僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)的近似描述，都不是永恒的真理；隨著人類對(duì)周圍環(huán)境和宇宙認(rèn)識(shí)的加深，這些定律和公理都會(huì)有失效的時(shí)候。
這里最有代表性的例子應(yīng)當(dāng)是強(qiáng)大的牛頓萬(wàn)有引力定律；它可以解釋太陽(yáng)系行星圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，但它無(wú)法完美解釋水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的問(wèn)題，而需要引入愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論。
所以，請(qǐng)同學(xué)們牢記：科學(xué)研究中沒(méi)有絕對(duì)的真理，只有不斷改進(jìn)的人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)！
很遺憾，但也許是很幸運(yùn)，在科學(xué)研究的過(guò)程中，從來(lái)沒(méi)有“少數(shù)服從多數(shù)”這一原則。
實(shí)際上，在前沿和尖端的科學(xué)研究領(lǐng)域，常常是極少數(shù)人孤獨(dú)地探索，做出一些有違常規(guī)的意外發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)也常常被大多數(shù)人排斥甚至攻擊。但最終，極少數(shù)的這些科學(xué)探索者的發(fā)現(xiàn)還是會(huì)被學(xué)界和社會(huì)所接受。
從蘇格拉底到布魯諾、哥白尼，這里的例子不勝枚舉。雖然科學(xué)真理最初往往被極少數(shù)人發(fā)現(xiàn)的道理人人知曉，但到了日常科學(xué)研究中，在各種噪音中，真正能夠全力探索、冷靜辨別真?zhèn)蔚挠钟卸嗌偃四苷嬲龅侥兀?/span>
我從霍普金斯大學(xué)讀博士到普林斯頓大學(xué)做教授的這18年間，常?？吹揭粋€(gè)有趣的現(xiàn)象，那就是在一場(chǎng)激烈的學(xué)術(shù)討論過(guò)程中，初始階段大多數(shù)人堅(jiān)持的觀點(diǎn)逐漸被少數(shù)幾個(gè)人的觀點(diǎn)說(shuō)服，成了實(shí)實(shí)在在的多數(shù)服從少數(shù)。
這些少數(shù)人制勝的法寶就是精準(zhǔn)的學(xué)術(shù)判斷力和嚴(yán)密的邏輯。這種現(xiàn)象，在基金評(píng)審、科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)評(píng)審、重大科研課題討論及評(píng)審等等過(guò)程中也常常出現(xiàn)。
而哪怕你的初衷只是把科研當(dāng)成一份普通的工作、當(dāng)成謀生的手段，如果你堅(jiān)持走下去了，我也祝福你能夠慢慢從日復(fù)一日的重復(fù)、無(wú)路可走的焦灼，到柳暗花明、靈光乍現(xiàn)的起伏中逐漸體會(huì)到從事科研的幸福感、滿足感和成就感。真正的科研動(dòng)力來(lái)自于內(nèi)心的認(rèn)同！
真正的學(xué)術(shù)道德在完善科研管理體制之外，也有賴于每一個(gè)個(gè)體對(duì)于科研之道的認(rèn)同而實(shí)現(xiàn)的自律。
謝謝大家！
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