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來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

作者：蒲慕明院士，轉(zhuǎn)載時(shí)有刪節(jié)，僅用于學(xué)術(shù)分享，版權(quán)屬于原作者。

中科院神經(jīng)所的研究生每年都有博士生的論文研究進(jìn)展報(bào)告，最近我參加了一個(gè)學(xué)生的報(bào)告。

這位學(xué)生很聰明、也特別努力，過去一年的工作是針對(duì)導(dǎo)師的一個(gè)假說所設(shè)計(jì)的兩種不同的實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果都不符合假說所預(yù)期的結(jié)果。

他說雖然一年的工作都失敗了，仍不愿放棄，又提出了另一種實(shí)驗(yàn)，下幾個(gè)月準(zhǔn)備再繼續(xù)努力，希望能證實(shí)這個(gè)假說。

如果還是失敗的話，就準(zhǔn)備換一個(gè)論文題目。這個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論也可信，報(bào)告時(shí)思路清晰，對(duì)這個(gè)假說充滿信心。

在場(chǎng)的老師對(duì)這個(gè)學(xué)生都很滿意，尤其是他的導(dǎo)師對(duì)他不怕失敗的挫折，仍堅(jiān)持努力工作尤其贊賞，也同意學(xué)生應(yīng)該再努力做另一組實(shí)驗(yàn)，如果還是不能證實(shí)這一假說，就換一個(gè)論文題目。

這個(gè)小故事說明了一個(gè)科學(xué)界普遍的現(xiàn)象。

就是學(xué)生和導(dǎo)師都沒有真正理解科學(xué)研究的本質(zhì)，對(duì)假說和實(shí)驗(yàn)的意義沒有正確的概念。

根據(jù)上世紀(jì)初Karl Popper對(duì)知識(shí)論和科學(xué)方法總結(jié)出的理論，也是目前科學(xué)哲學(xué)領(lǐng)域普遍接受的理論，假說存在的意義，不是為了給實(shí)驗(yàn)“證實(shí)”的，而是用來反駁的。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的不是為了證實(shí)（verify 或 prove）一個(gè)假說，而是尋找反證。

假說是一種猜想（conjecture），最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是能反駁（refute）它，從conjecture 到refutation，就完成了科研重要的一環(huán)。

假說如果不能預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，就需要進(jìn)一步修正，提出一個(gè)能解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的新假說，這是對(duì)假說的重要反饋環(huán)節(jié)。

這種從假說到反駁到新假說的出現(xiàn)，是推動(dòng)科學(xué)進(jìn)展最有效的模式。

符合假說的結(jié)果不能說就是證實(shí)了假說，只能說結(jié)果支持了假說，假說可以繼續(xù)存在。

事實(shí)上，假說是永遠(yuǎn)無法被證實(shí)的，因?yàn)槭遣豢赡軐?duì)涵蓋所有實(shí)驗(yàn)參數(shù)空間進(jìn)行所有可能的實(shí)驗(yàn)。

這位學(xué)生的兩組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，沒有得到假說預(yù)測(cè)的結(jié)果，應(yīng)該認(rèn)為是成功的而不是失敗的實(shí)驗(yàn)。

如果第三組實(shí)驗(yàn)也得不到預(yù)期的成果，那是更好的結(jié)果。

他完全不應(yīng)該換題目，而是去重新提出一個(gè)修正的假說，能解釋他已獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這個(gè)導(dǎo)師所提出的假說，是依據(jù)目前神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域一般想法的假說，是目前流行的理論和研究范式（existing paradigm）的產(chǎn)物，如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明假說所預(yù)測(cè)的不正確，就說明目前領(lǐng)域的想法是有問題的，是需要修正的。

一個(gè)重要的假說、理論框架和范式（paradigm）能統(tǒng)治一個(gè)領(lǐng)域多年，就是因?yàn)樗A(yù)測(cè)的現(xiàn)象與許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合，但是遲早總會(huì)發(fā)現(xiàn)有某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不符合的，不符合的結(jié)果多了，就到了推翻或革新假說的時(shí)候。

這時(shí)如果又有人提出了一個(gè)革新的修正假說，就會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域造成Thomas Kuhn所說的研究范式的革新（paradigm shift）。

教科書中的重要理論、概念和假說，隨時(shí)間過程都會(huì)有大幅度修正，這反映的就是研究范式的革新。

我們都知道教科書中的假說，遲早都是會(huì)被修正的，可是我們不知道是哪些假說、在什么時(shí)候會(huì)被修正；能對(duì)這些修正過程有所貢獻(xiàn)，是我們創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究的最高目標(biāo)。

我們一般關(guān)注的創(chuàng)新，做新的實(shí)驗(yàn)，觀察新現(xiàn)象，研發(fā)出新技術(shù)，都是基于目前領(lǐng)域已有的范式。我稱之為前瞻式（prospective）創(chuàng)新。

但是還有另一種模式的創(chuàng)新，是現(xiàn)在很少人做的，我稱之為“回顧式（retrospective）”創(chuàng)新。

這種創(chuàng)新不需要提出新的假說，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，而是用新方法或新技術(shù)去重新檢驗(yàn)?zāi)切┲谓炭茣募僬f、前人曾發(fā)表過的主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這些假說可能是基于幾十年前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所提出的。

當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與現(xiàn)在相比可能落后得多，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可能比較粗淺、甚至不可靠。但是因?yàn)檫@些假說都進(jìn)了教科書，變成領(lǐng)域普遍接受的假說，也沒有人再去檢驗(yàn)它們的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的可靠性。

現(xiàn)在你用新的方法去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，重新檢驗(yàn)它是否正確，雖然基本上只是用新方法重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)，我相信可能有一半的機(jī)會(huì)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不支持這個(gè)假說，很有可能對(duì)普遍接受的假說，重新提出質(zhì)疑，如果是非常重要的假說，甚至造成領(lǐng)域內(nèi)研究范式的革新。這種回顧式的研究和前瞻式的研究一樣，都是屬于創(chuàng)新的范疇。

科學(xué)的發(fā)展就是不斷地修正已有的假說和理論。

前瞻式創(chuàng)新可能會(huì)獲得新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不符合現(xiàn)有范式，但需要實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)去設(shè)計(jì)一些有針對(duì)性、能獲得反證的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不符合假說的結(jié)果高度重視（而不是像我說的那位研究生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)失敗而舍棄他的發(fā)現(xiàn)）。

回顧式的研究方式，是直接去重新驗(yàn)證已有假說的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，直接去尋找假說的基礎(chǔ)是否有破綻，是一種更直接地對(duì)現(xiàn)有假說的正面沖擊，更可能造成研究范式的革新。

我強(qiáng)調(diào)回顧式創(chuàng)新，是我個(gè)人多年的親身體驗(yàn)。

我的實(shí)驗(yàn)室在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最重要的貢獻(xiàn)，就是在二十余年前，我們針對(duì)教科書中統(tǒng)治了突觸可塑性領(lǐng)域半個(gè)世紀(jì)的赫伯（Hebb）假說（脈沖相關(guān)性學(xué)習(xí)法則），使用新技術(shù)（在體神經(jīng)元膜片鉗記錄）、設(shè)計(jì)了有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)赫伯假說，而發(fā)現(xiàn)了有脈沖時(shí)序依賴性的突觸可塑性，這個(gè)發(fā)現(xiàn)與同時(shí)期其他實(shí)驗(yàn)室的類似結(jié)果一起，造成了目前教科書中的新版(有脈沖時(shí)序依賴性)的突觸學(xué)習(xí)法則。

重要的突破性（0到1）科研創(chuàng)新不是無中生有的，也不是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新現(xiàn)象，在一流期刊出了一篇好論文，而是在目前科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的理論和技術(shù)有大幅度革新（產(chǎn)生研究范式革新）；在符合現(xiàn)有領(lǐng)域的格局和范式之內(nèi)的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)，可以說是漸進(jìn)式（1-100）的創(chuàng)新。

突破式創(chuàng)新的源頭常是一些特別有新穎性的想法，這種想法的出現(xiàn)常常是邏輯范疇外（beyond logic）的遐想和靈感，或統(tǒng)稱為想象力（imagination）或是創(chuàng)新力（creativity）。

想象力和創(chuàng)新力的本質(zhì)和來源是值得研究的。這是一項(xiàng)需要結(jié)合哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、信息學(xué)、社會(huì)學(xué)，甚至藝術(shù)家和詩(shī)人的觀點(diǎn)，需要多學(xué)科一起共同研討的課題。

怎么下手呢？也許可以針對(duì)曾有過重大突破性創(chuàng)新的科學(xué)家們，進(jìn)行大量的案例研究。

也就是科學(xué)家心路歷程的研究；這不是“科學(xué)史”研究，而是“科學(xué)家”研究，探索這些科學(xué)家“想象力”（創(chuàng)新思維）出現(xiàn)的環(huán)境和個(gè)人的家庭、教育、經(jīng)歷背景，尤其是創(chuàng)新思維出現(xiàn)的來龍去脈；也許可以從他們的個(gè)人回憶、自傳和訪問記錄，理出一些規(guī)律。

我們要建設(shè)一個(gè)有創(chuàng)新活力的社會(huì)，需要對(duì)創(chuàng)新的本質(zhì)、對(duì)科研環(huán)境和教育模式，系統(tǒng)性地進(jìn)行研究，提出有說服力的論點(diǎn)和方案。

這也許是哲學(xué)所可以考慮的研究方向。

一位研究意識(shí)的哲學(xué)家Daniel Dennett曾說過一個(gè)故事：一位科學(xué)家和一位哲學(xué)家一起看魔術(shù)秀，一位女士站在一個(gè)箱子里，頭伸出來講話。

魔術(shù)師拿了一把刀把盒子從中間切成兩半，這位女士還在說話。

科學(xué)家問哲學(xué)家這是怎么回事？哲學(xué)家說“我認(rèn)為魔術(shù)師并沒有切斷這位女士”。

科學(xué)家說“我當(dāng)然知道沒有切斷，我是問這個(gè)魔術(shù)是怎么做的？”，哲學(xué)家回答說“哦，這與我無關(guān)（not my department）”。

這個(gè)故事的意思是說哲學(xué)家所關(guān)心的事與科學(xué)家完全不同，哲學(xué)家關(guān)心的問題經(jīng)常與科學(xué)探索無關(guān)。

我們可以做個(gè)問卷調(diào)查，問科學(xué)家他們做科研的哲學(xué)基礎(chǔ)是什么？哲學(xué)對(duì)你的科研探索有什么貢獻(xiàn)？我們可以預(yù)期，絕大多數(shù)說不出什么哲學(xué)基礎(chǔ)，也許有些人會(huì)模糊地說什么“演繹法”、“歸納法”、“從歸納法探索自然現(xiàn)象的規(guī)律”等等。

但是，從我開始講的那個(gè)研究生和導(dǎo)師的故事來看，可以明確地說，如果他們對(duì)科學(xué)探索的本質(zhì)、假說與實(shí)驗(yàn)的意義有深一層哲學(xué)性的認(rèn)識(shí)，對(duì)他們的科研工作進(jìn)展，甚至是否能有創(chuàng)新性的貢獻(xiàn)都會(huì)有很大的影響。

所以，處在科學(xué)院內(nèi)的哲學(xué)所，我認(rèn)為應(yīng)該聚焦“科學(xué)的哲學(xué)”（philosophy of science），這是可以為科學(xué)界做出直接貢獻(xiàn)的方向。

科學(xué)院的研究生教育，目前就很需要有 “科學(xué)方法論”方面的課。

這不是像“統(tǒng)計(jì)學(xué)方法”那種教做科研所需的實(shí)際技術(shù)和方法，而是闡明科研探索的本質(zhì)和途徑。

希望我們未來的學(xué)生不再認(rèn)為他們做實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)就只是為了“證實(shí)”某某假說。