我對(duì)科學(xué)研究的體驗(yàn)（二）
施一公
方法論的轉(zhuǎn)變
我的博士后導(dǎo)師尼古拉·帕瓦拉蒂奇（NikolaPavletich）只比我大一歲半，很年輕，是美國(guó)科學(xué)院院士，他曾8年間在《自然》和《科學(xué)》上發(fā)了30篇論文，我認(rèn)為他的工作可以寫(xiě)成兩本教科書(shū)。
在此，我想說(shuō)方法論中很重要的一點(diǎn)，也就是——不能簡(jiǎn)單地接受別人告訴你的事情，你自己要去思考，而且要有批判性思維（criticalthinking）。
我想舉一個(gè)較為“極端”的例子。
記得我在麻省理工學(xué)院面試博士后時(shí)，尼古拉的導(dǎo)師（也是美國(guó)科學(xué)院院士）告訴我說(shuō)，尼古拉特別聰明，他能精讀26種科學(xué)期刊（journal），知識(shí)淵博，能力非常強(qiáng)。我聽(tīng)后特別震驚，因?yàn)槲易约阂沧x文章，但是讀上兩三本期刊后就沒(méi)有時(shí)間做研究了，覺(jué)得讀文章很占用時(shí)間，這樣會(huì)顧此失彼。
我想，一個(gè)人怎么會(huì)這么強(qiáng)大，做這么好的研究，讀這么多的文章，還什么都懂——這也是我去他的實(shí)驗(yàn)室做博士后的原因。
有一天，我看到《自然》上有篇文章非常精彩，它闡述的是結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。我把它精讀了一遍，想證明自己讀得很不錯(cuò)。當(dāng)時(shí)這個(gè)成果剛剛發(fā)布一個(gè)禮拜，我就拿著文章去辦公室找尼古拉。
“尼古拉，這篇文章做得很漂亮，我很想和你討論一下。”我說(shuō)。
“這個(gè)……”他看著我很尷尬地笑了笑，“一公，抱歉，這篇文章我還沒(méi)有讀。”
我想這可能是他最近太忙的緣故，有些遺憾。
又過(guò)了一兩個(gè)月，我再次看到了一篇很好的文章，我又花了幾個(gè)小時(shí)精讀了一遍，而且讀得很透。我再次去敲尼古拉的門(mén)，因?yàn)槲矣X(jué)得這是對(duì)我很有幫助的一件事情，我希望我的導(dǎo)師知道，我將來(lái)要努力成為一位獨(dú)立的科學(xué)家，也要有自己的實(shí)驗(yàn)室，和他一樣優(yōu)秀。
“尼古拉，這片文章發(fā)表兩周了，做得很漂亮。我覺(jué)得有些東西可以學(xué)，和你討論一下如何？”
尼古拉再次尷尬一笑，說(shuō)：“我還沒(méi)讀。”
那時(shí)候我突然著急起來(lái)了：“尼古拉你到底讀不讀文章?。?rdquo;
他看了看我，把笑容一收說(shuō)：“一公，你知道為什么嗎？世界上最難以復(fù)制的就是時(shí)間。我的時(shí)間是很有限的，我真的沒(méi)有多余的時(shí)間去讀這篇文章。”
這點(diǎn)對(duì)我的觸動(dòng)非常大，這使我懂得在不同領(lǐng)域、不同課題階段會(huì)有不同的要求，在他當(dāng)時(shí)的那個(gè)階段，他當(dāng)然沒(méi)有時(shí)間去讀這樣的文章。他是一位卓越的科學(xué)家（brilliantscientist），他要做的是更高層面的、更具有創(chuàng)造性的事情，并不是要按照傳統(tǒng)的說(shuō)法“一定要怎么做”。
我再講一個(gè)例子。有一次，我們?cè)谀峁爬淌诘膶?shí)驗(yàn)室里做一個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是嘗試抽放一個(gè)蛋白質(zhì)的蛋白，做了整整兩天還沒(méi)能拿到，我不知道哪里出了問(wèn)題，感到很失望。
“結(jié)果如何？”尼古拉過(guò)來(lái)問(wèn)我。
“抱歉，我還沒(méi)有得到任何結(jié)果。”我說(shuō)，“但是不用擔(dān)心，我會(huì)盡全力找到問(wèn)題出在哪里，找出原因再重新做。”
“一公，你為什么一定要找到實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功的原因呢？”尼古拉問(wèn)我。
我聽(tīng)后很驚訝，當(dāng)時(shí)我說(shuō)：“尼古拉，如果你不知道失敗原因的話(huà)，怎么能繼續(xù)工作呢？”
尼古拉的回答非常干脆：“再仔細(xì)做一遍，就會(huì)成功。”
對(duì)一個(gè)生物學(xué)的大型實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，兩三天的實(shí)驗(yàn)中會(huì)有幾十個(gè)步驟。如果要一個(gè)一個(gè)步驟地做下來(lái)，以此弄清哪一步出問(wèn)題的話(huà)，至少得花費(fèi)半個(gè)月的時(shí)間。
尼古拉說(shuō) “再做一次”，有可能就是實(shí)驗(yàn)中的酶加錯(cuò)或有其他原因，再做一遍的成功性很大。后來(lái)的結(jié)果證實(shí)果然如此。
這讓我明白了———做科研并非找不出原因就無(wú)法進(jìn)步，而要視情況來(lái)定。如果一個(gè)問(wèn)題困擾你多年，不把問(wèn)題找出來(lái)課題無(wú)法往前走的話(huà)，那么確實(shí)需要繼續(xù)努力；但如果是一個(gè)技術(shù)錯(cuò)誤，你是不需要花費(fèi)時(shí)間去找原因的。這就是他給我第二個(gè)啟發(fā)。
我再舉第三個(gè)例子———我認(rèn)為這些都跟方法論以及批判性思維有關(guān)。
不知在座的本科生同學(xué)有沒(méi)有意識(shí)到，高中階段以學(xué)習(xí)知識(shí)為主，對(duì)我們來(lái)說(shuō)那時(shí)并不特別注重舉一反三的思維能力訓(xùn)練。但是，邁入大學(xué)以后，你們就要開(kāi)始自覺(jué)轉(zhuǎn)變———從汲取知識(shí)到創(chuàng)造知識(shí)。等你攻讀碩士、博士的時(shí)候，你就可能創(chuàng)造知識(shí)。
可以想象，本科階段的一節(jié)課是前人工作幾十年總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，而你只用50分鐘就學(xué)完了。然而等到你讀博士的時(shí)候，也許你五、六年的科研工作還很難成為教科書(shū)里的只言片語(yǔ)。
這就是其中的艱辛和艱難，成長(zhǎng)和轉(zhuǎn)變是很不一樣的。你需要在大學(xué)伊始盡快轉(zhuǎn)變思維，這就是方法論的轉(zhuǎn)變。
當(dāng)前，好多中國(guó)人都喜歡和大師、科學(xué)家在一起，有機(jī)會(huì)的話(huà)定會(huì)去與他們交談，這是正確的，在這個(gè)階段你們一定要這樣做。
但有件事情引發(fā)了我的思考。記得有一次，1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主菲利普·夏普 （PhillipA.Sharp）來(lái)做講座，他希望能見(jiàn)尼古拉談一談。
我知道他舉辦講座的那一天尼古拉在，因?yàn)樯衔缥覀冊(cè)黄鹩懻撊绾螌?xiě)一篇文章?？晌衣?tīng)到尼古拉對(duì)秘書(shū)說(shuō)：“抱歉，請(qǐng)告訴夏普我那天有事，謝謝他，我們以后有機(jī)會(huì)再見(jiàn)面。”
夏普來(lái)做講座的那天，尼古拉把自己關(guān)在辦公室里，上午跟我談話(huà)，下午專(zhuān)心做自己的機(jī)理研究。我覺(jué)得，很少人有這樣的定力，這是不可思議的一件事。
這個(gè)例子不是讓同學(xué)們?nèi)バХ?，而只是想讓大家思考時(shí)間的取舍，以及方法論的轉(zhuǎn)變。
挑戰(zhàn)學(xué)術(shù)權(quán)威
我認(rèn)為挑戰(zhàn)學(xué)術(shù)權(quán)威對(duì)中國(guó)學(xué)生尤為關(guān)鍵。因?yàn)橹袊?guó)學(xué)生經(jīng)常會(huì)認(rèn)為老師講的大部分是對(duì)的，或者基本上是對(duì)的。即使錯(cuò)，也會(huì)以為自己沒(méi)有理解好。
記得有一次我在普林斯頓大學(xué)講課，學(xué)生在課堂上提出了一個(gè)問(wèn)題，其實(shí)我不知道答案，但覺(jué)得我能推測(cè)出一個(gè)。我講了幾句后，學(xué)生當(dāng)場(chǎng)就反駁了我：
“施老師，我覺(jué)得這好像不是真正的原因，我覺(jué)得你講的不對(duì)。”
我當(dāng)時(shí)滿(mǎn)臉通紅，雖然沒(méi)有在課堂上承認(rèn)，但我知道這個(gè)問(wèn)題我的確講錯(cuò)了。這件事對(duì)我個(gè)人的觸動(dòng)很大。
但是我把同樣的回答在清華學(xué)生的課堂上再講一遍，下面有很多同學(xué)在皺眉思考，他們明明知道我講的這個(gè)有問(wèn)題，但最終還是接受了，還是覺(jué)得施老師不會(huì)有錯(cuò)。
其實(shí)每個(gè)人都會(huì)犯錯(cuò)，包括我現(xiàn)在正演講的內(nèi)容，大家也應(yīng)該進(jìn)行反思和質(zhì)疑，因?yàn)槲抑v的都是我的主觀(guān)觀(guān)點(diǎn)。你仔細(xì)想，世界上沒(méi)有絕對(duì)的客觀(guān)觀(guān)點(diǎn)，敢于質(zhì)疑特別重要。
我從小就有個(gè)特點(diǎn)——“愛(ài)出風(fēng)頭”。下面我講的這個(gè)故事，和我博士期間的導(dǎo)師杰里米·伯格（JeremyBerg）有關(guān)。
杰里米出生于1958年，我去他實(shí)驗(yàn)室做博士的時(shí)候他才32歲，是美國(guó)比較年輕的終身教授。記得有一次開(kāi)組會(huì)，杰里米走進(jìn)來(lái)，看起來(lái)心情很激動(dòng)，他說(shuō)：“今天的組會(huì)我來(lái)講吧！”他平時(shí)是輕易不主講的。
他在黑板上畫(huà)了一個(gè)立體的矩形，中間畫(huà)了一個(gè)隔板，左邊標(biāo)注氧氣，右邊標(biāo)注氮?dú)?，隔板一拉，里面的氣體便開(kāi)始發(fā)生物化作用。杰里米由此開(kāi)始推導(dǎo)公式，寫(xiě)滿(mǎn)了整整一個(gè)黑板，最后得出了一個(gè)驚人的結(jié)論：熱力學(xué)第二定律是錯(cuò)的！
這非常有可能，你不要小看杰里米。有一次他在開(kāi)車(chē)時(shí)，突然想到了吸脂蛋白 （當(dāng)時(shí)美國(guó)有很多人都在做這個(gè)蛋白的結(jié)構(gòu)，但都沒(méi)有做出來(lái)）。這個(gè)蛋白前面有兩個(gè)半胱氨酸（cysteine），中間是三個(gè)氨基酸，后面有兩個(gè)組氨酸（histi鄄dine），中間是四個(gè)氨基酸。他同時(shí)想到兩個(gè)半胱氨酸參與的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)β-sheet，兩個(gè)組氨酸參與的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)α-helix。最后他想到這個(gè)蛋白應(yīng)該是正四面體的結(jié)構(gòu)，zinc是包在中間的。這個(gè)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)得非常精美，是美國(guó)科研歷史上一個(gè)非常有名的事件，后來(lái)過(guò)了兩三年大家才用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)預(yù)測(cè)。他是一個(gè)天才。
杰里米在黑板上推算的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)公式里出現(xiàn)了3處錯(cuò)誤，都是概念性的錯(cuò)誤，很難察覺(jué)。當(dāng)時(shí)房間里有20多位博士和博士后，大家聽(tīng)得如癡如醉，我是唯一一個(gè)察覺(jué)到的。
?。?strong>未完待續(xù)）
本文根據(jù)施一公院士2014年5月17日在 “基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”學(xué)生學(xué)術(shù)交流會(huì)上所作報(bào)告錄音整理。整理/胡雨寒 程璽 田姬熔）
來(lái)源：新清華 2014-06-27 第1961期
