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所有成功的科學家有一個共同的特點，那就是他們必須付出大量的時間和心血。實際上，一個人無論從事哪一種職業(yè)，要想成為本行業(yè)中的佼佼者，都必須付出比常人多的時間和心力。有時，個別優(yōu)秀科學家在回答學生或媒體的問題時，輕描淡寫地說自己的成功憑借的是運氣，不是苦干。這種客氣的回答避重就輕，只是強調(diào)成功過程中的一個偶然因素，常常對年輕學生造成很大的誤導；一些幼稚的學生甚至會因此開始投機取巧、不全力進取而是等待所謂的運氣。說極端一點：如果真有這樣主要憑運氣而非時間付出取得成功的科學家，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)先的學術(shù)水平。

神經(jīng)生物學家蒲慕明先生在多個神經(jīng)科學領(lǐng)域做出了重要貢獻。十幾年前，身處加州大學伯克利分校的蒲先生曾經(jīng)有一封電子郵件在網(wǎng)上廣為流傳，這封郵件是蒲先生寫給自己實驗室所有博士生和博士后的，其中的一段翻譯過來是這樣說的：“我認為最重要的事情就是在實驗室里的工作時間，當今一個成功的年輕科學家平均每周要有60小時左右的時間投入到實驗室的研究工作......我建議每個人每天至少有6小時的緊張實驗操作和兩小時以上的與科研直接有關(guān)的閱讀等。文獻和書籍的閱讀應(yīng)該在這些工作時間之外進行?！边@封郵件寫得語重心長，用心良苦。其中的觀點我完全贊同，無論是在普林斯頓還是在清華大學我都把這封郵件的內(nèi)容轉(zhuǎn)告實驗室的所有學生，讓他們體會。

我從小就特別貪玩，不喜歡學習。但來自學校和父母的教育與壓力迫使自己盡量刻苦讀書，保送進了清華。嘗到了甜頭以后，我在大學階段機械地保持了刻苦的傳統(tǒng)，綜合成績?nèi)嗟谝?、提前一年畢業(yè)。當然，這種應(yīng)試和灌輸教育的結(jié)果就是我很少真正獨立思考、對專業(yè)也提不起興趣。

大學畢業(yè)后我去美國留學。博士一年級，因為對科研和專業(yè)沒有興趣，我內(nèi)心浮躁而迷茫，無法繼續(xù)刻苦，而是花了很多時間在中餐館打工、選修計算機課程。第二年，我開始逐漸適應(yīng)科研的“枯燥”，對科學研究有了一點兒興趣，并開始有了一點兒自己的體會，有時領(lǐng)會了一些精妙之處后會得意地產(chǎn)生“原來不過如此”的想法，逐漸對自己的科研能力有了一點兒自信。這時，博士學位要求的課程已經(jīng)全部修完，我每周五天從上午9點做實驗到晚上7、8點，周末也會去半天。到了第三年，我已經(jīng)開始領(lǐng)會到科研的邏輯和奧妙，有點兒躍躍欲試的感覺，在組會上常常提問，而這種“入門”的感覺又讓我對研究增加了更多興趣，晚上常常干到11點多。1993年我曾經(jīng)在自己的實驗記錄本的日期旁標注“這是我連續(xù)第21天在實驗室工作?！保约钭约?。到第四年以后，我完全適應(yīng)了實驗室的科研環(huán)境，再也不會感到枯燥，時間安排則完全服從實驗的需要。其實，這段時期的工作時間遠多于剛剛進實驗室的時候，但感覺上好多了。研究生階段后期，我的刻苦在實驗室是出了名的。

在紐約做博士后時期則是我這輩子最刻苦的兩年，每天晚上做實驗到半夜三點左右，回到住處躺下來睡覺時常常已是四點以后；但每天早晨八點都會被窗外街道上的汽車喧鬧聲吵醒，九點左右又回到實驗室開始了新的一天。每天三餐都在實驗室，分別在上午9點、下午3點和晚上9點。這樣的生活節(jié)奏持續(xù)11天，從周一到第二周的周五，周五晚上乘坐灰狗長途汽車回到巴爾地摩的家里，周末兩天每天睡上近十個小時，彌補過去11天嚴重缺失的睡眠。周一早晨再開始下一個11天的奮斗。雖然很苦，但我心里很驕傲，我知道自己在用行動打造未來、在創(chuàng)業(yè)。有時我也會在日記里鼓勵自己。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活動，但在紐約工作整整兩年，我從未邁進中心公園一步。

我常常把自己的這段經(jīng)歷告訴我實驗室的學生，新生常常問我：“老師，您覺得自己苦嗎？”我回答，“只有自己沒有興趣的時候覺得很苦。有興趣以后一點也不覺得苦?！?是啊，一個精彩的實驗帶給我的享受比看一部美國大片強多了?，F(xiàn)在回想起當時的刻苦，感覺仍很驕傲、很振奮！我在博士生和博士后階段那七年半的努力進取，為我獨立科研生涯的成功奠定了堅實基礎(chǔ)。

要想在科學研究上取得突破和成功，只有時間的付出和刻苦，是不夠的。批判性分析（critical analysis）是必須具備的一種素質(zhì)。

研究生與本科生最大的區(qū)別是：本科生以學習人類長期以來積累的知識為主、兼顧科學研究和技能訓練；而博士生的本質(zhì)是通過科學研究來發(fā)掘創(chuàng)造新的知識，而探索新知識必須依靠批判性的思維邏輯。其實，整個大學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，在此舉幾個讓我難忘的例子。

作為一名博士生，如果每一個實驗都很順利、能得到預期的結(jié)果，除個別研究領(lǐng)域外，可能一般只需要6至24個月就可以獲得博士學位所需要的所有結(jié)果了。然而，在美國，生命學科的一個博士研究生，平均需要6年左右的時間才能得到PhD學位。這一分析說明：絕大多數(shù)實驗結(jié)果會與預料不符，或者是負面結(jié)果。很多低年級的博士生一看到負面結(jié)果就很沮喪，甚至不愿意仔細分析原因。

其實，對負面結(jié)果的分析是養(yǎng)成批判性思維的最直接途徑之一；只要有合適的對照實驗、判斷無誤的負面實驗結(jié)果往往是通往成功的必經(jīng)之路。一般來說，任何一個探索型研究課題的每一步進展都有幾種、甚至十幾種可能的途徑，取得進展的過程就是排除不正確、找到正確方向的過程，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程。在這個過程中，一個可靠的負面結(jié)果往往可以讓我們信心飽滿地放棄目前這一途徑；如果運用得當，這種排除法會確保我們最終走上正確的實驗途徑。

非常遺憾的是，大多數(shù)學生的負面實驗結(jié)果并不可靠，經(jīng)不起邏輯的推敲！而這一點往往是阻礙科研課題進展的最大阻礙。比如，對照實驗沒有預期結(jié)果，或者缺乏相應(yīng)的對照實驗，或者是在實驗結(jié)果的分析和判斷上產(chǎn)生了失誤，從而做出“負面結(jié)果”或“不確定”的結(jié)論，這種結(jié)論對整個課題進展的傷害非常大，常常讓學生在今后的實驗中不知所措、苦惱不堪。因此，我告誡并鼓勵我所有的學生：只要你不斷取得可靠的負面結(jié)果，你的課題很快就會走上正路；而在不斷分析負面結(jié)果的過程中所掌握的強大的批判性分析能力也會使你很快成熟，逐漸成長為一名優(yōu)秀的科學家。

我對一帆風順、很少取得負面結(jié)果的學生總是很擔心，因為他們沒有真正經(jīng)歷過科研上批判性思維的訓練。在我的實驗室，偶爾會有這樣的學生只用很短的時間（兩年以內(nèi)，有時甚至一年）就完成了博士論文所需要的結(jié)果；對這些學生，我一定會讓他們繼續(xù)承擔一個富有挑戰(zhàn)性的新課題，讓他們經(jīng)受負面結(jié)果的磨練。沒有這些磨練，他們不僅很難真正具備批判性思維的能力，將來也很難成為可以獨立領(lǐng)導一個實驗室的優(yōu)秀科學家。

Nikola Pavletich是我的博士后導師，對我影響非常大，他做出了一系列里程碑式的研究工作，享譽世界結(jié)構(gòu)生物學界，31歲時即升任正教授。1996年4月，我剛到Nikola實驗室不久，純化一個表達量相當高的蛋白Smad4，兩天下來，蛋白雖然純化了，但結(jié)果很不理想：得到的產(chǎn)量可能只有預期的20%左右。見到Nikola，我不好意思地說：“產(chǎn)率很低，我計劃繼續(xù)優(yōu)化蛋白的純化方法，提高產(chǎn)率。”他反問我：“你為什么想提高產(chǎn)率？已有的蛋白不夠你做初步的結(jié)晶實驗嗎？”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?！彼敛豢蜌獾卮驍辔遥骸安粚?。產(chǎn)率夠高了，你的時間比產(chǎn)率重要。請盡快開始結(jié)晶。”實踐證明了Nikola建議的價值。我用僅有的幾毫克蛋白進行結(jié)晶實驗，很快意識到這個蛋白的溶液生化性質(zhì)并不理想，不適合結(jié)晶。我通過遺傳工程除去其N端較柔性的幾十個氨基酸之后，蛋白不僅表達量高、而且生化性質(zhì)穩(wěn)定，很快得到了有衍射能力的晶體。

在大刀闊斧進行創(chuàng)新實驗的初期階段，對每一步實驗的設(shè)計當然要盡量仔細，但一旦按計劃開始后對其中間步驟的實驗結(jié)果不必追求完美，而是應(yīng)該義無反顧地把實驗一步步推到終點，看看可否得到大致與假設(shè)相符的總體結(jié)果。如果大體上相符，你才應(yīng)該回過頭去仔細改進每一步的實驗設(shè)計。如果大體不符，而總體實驗設(shè)計和操作都沒有錯誤，那你的假設(shè)很可能是有大問題的。這樣一個來自批判性思維的方法論在每一天的實驗中都會用到。

過去二十年，我一直告訴實驗室所有學生：切忌一味追求完美主義。我把這個方法論推到極限：只要一個實驗還能往前走，一定要做到終點，盡量看到每一步的結(jié)果，之后需要時再回頭看，逐一解決中間遇到的問題。

在我的博士生階段，我的導師Jeremy Berg非常重視相關(guān)科研文獻的閱讀，有每周一次的實驗室文獻討論，討論重要的相關(guān)科研進展及研究方法，作為學生我受益匪淺。作為學生，我以為所有的科學家在任何時期都需要博學多讀。

剛到Nikola實驗室，我試圖表現(xiàn)一下自己讀文獻的功底、也想與Nikola討論以得到他的真?zhèn)鳌?996年春季的一天，我精讀了一篇《自然》周刊上發(fā)表的文章，午飯前遇到Nikola，向他描述這篇文章的精妙，同時期待著他的評述。Nikola面色尷尬地對我說：“對不起，我還沒看過這篇文章”。我想：也許這篇文章太新，他還沒有來得及讀。過了幾天，我精讀了一篇幾個月前發(fā)表于《科學》周刊的文章，又去找Nikola討論，沒想到他又說沒看過。幾次碰壁之后，我不解地問他：“你知識如此淵博，一定是廣泛閱讀了大量文獻。你為什么沒有讀我提到的這幾篇論文呢？”Nikola看著我說：“我閱讀不廣泛?！蔽曳磫枺骸叭绻悴粡V泛閱讀，你的科研怎么會這么好？你怎么能在自己的論文里引用這么多文獻？”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。并且只有在寫論文時我才會大量閱讀?！?/p>

我做博士后的單位Memorial Sloan-Kettering Cancer Center有一個優(yōu)秀的系列學術(shù)講座，常常會請來各個生命科學領(lǐng)域的著名科學家來演講。有一次，一個諾貝爾獎得主來講，并且點名要與Nikola交談。在絕大多數(shù)人看來，這可是一個不可多得的好機會去接近大人物、取得好印象。Nikola告訴他的秘書：請你替我轉(zhuǎn)達我的歉意，講座那天我已有安排。我們也為Nikola遺憾。讓我萬萬想不到的是，諾貝爾獎得主講座的那天，Nikola把自己關(guān)在辦公室里，早晨來了以后直到傍晚一直沒有出門，當然也沒有去聽講座。以我們對他的了解，十有八九他是在寫paper或者解結(jié)構(gòu)。后來，我意識到，Nikola常常如此。

在我離開Nikola實驗室前，我?guī)е冀K沒有完全解開的謎，問他：如果你不怎么讀文獻，又不怎么去聽講座，你怎么還能做一個如此出色的科學家？他回答說：（大意）我的時間有限，每天只有10小時左右在實驗室，權(quán)衡利弊之后，我只能把我的有限時間用在我認為最重要的事情上，如解析結(jié)構(gòu)、分析結(jié)構(gòu)、與學生討論課題、寫文章。如果沒有足夠的時間，我只能少讀文章、少聽講座了。

Nikola的回答表述了一個簡單的道理：一個人必須對他做的事情做些取舍，不可能面面俱到。無論是科研文獻的閱讀還是學術(shù)講座的聽取，都是為了借鑒相關(guān)經(jīng)驗、更好地服務(wù)于自己的科研課題。

在博士生階段，尤其是前兩年，我認為必須花足夠的時間去聽各相關(guān)領(lǐng)域的學術(shù)講座、并進行科研文獻的廣泛閱讀，打好批判性思維的基礎(chǔ)；但隨著科研課題的深入，對于文獻閱讀和學術(shù)講座就需要有一定的針對性，也要開始權(quán)衡時間的分配了。

從我懂事開始，就受到教育：但凡失敗都有其隱藏的道理，應(yīng)該找到失敗的原因后再重新開始嘗試。直到1996年，我在實驗上也遵循這一原則。但在Nikola 的實驗室，這一基本原則也受到有理有據(jù)的挑戰(zhàn)。

有一次，一個比較復雜的實驗失敗了。我很沮喪，準備花幾天時間多做一些對照實驗找到問題所在。沒想到，Nikola阻止了我，他皺著眉頭問我，“告訴我你為什么要搞明白實驗為何失??？”我覺得這個問題太沒道理，理直氣壯地回答：“我得分析明白哪里錯了才能保證下一次可以成功?！盢ikola馬上評論道：（大意）“不需要。你真正要做的是把實驗重復一遍，但愿下次可以做成。與其花大把時間搞清楚一個實驗為何失敗，不如先重復一遍。面對一個失敗了的復雜的一次性實驗，最好的辦法就是認認真真重新做一次?！焙髞?，Nikola又把他的觀點升華: （大意）“是否需要找到實驗失敗的原因是一個哲學決定。找到每一個不完美實驗結(jié)果原因的傳統(tǒng)做法未必是最佳做法”仔細想想，這些話很有道理。并不是所有失敗的實驗都一定要找到其原因，尤其是生命科學的實驗，過程繁瑣復雜；大部分失敗的實驗是由簡單的操作錯誤引起的，比如PCR忘記加某種成分了，可以仔細重新做一遍；這樣往往可以解決問題。只有那些關(guān)鍵的、不找到失敗原因就無法前行的實驗才需要刨根究源。

我選擇的這些例子多少有點“極端”，但只有這樣才能更好地起到震蕩大家思維的作用。其實，在我自己的實驗室里，這幾個例子早已經(jīng)給所有學生反復講過多次了，而且每次講完之后，我都會告訴大家打破迷信、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，我每天在實驗室里注定會對不同的學生重復講上幾遍。嚴密的邏輯是批判性思維的根本。

對社會人而言，科學研究是個苦差事；對真正的科學家而言，科學研究實在是牽腸掛肚、茶飯不思、情有獨鐘、妙不可言?？縿e人的勸說和宣講來從事科學研究不太可行，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家，正所謂“不瘋魔、不成活”。在這個過程中，獨立人格和脾氣顯得格外重要。所謂獨立人格，就是對世界上的事物有自己獨立的看法。恰恰是一些有脾氣的人不會輕易隨波逐流，可以保持自己的獨立人格。因為時間關(guān)系，這里就不舉例了。

做學問的誠實反映在兩方面。首先是有一說一，實事求是，尊重原始實驗數(shù)據(jù)的真實性。在誠實做研究的前提下，對具體實驗結(jié)果的分析、理解有偏差甚至錯誤是很常見的，這是科學發(fā)展的正常過程?？梢哉f，絕大多數(shù)學術(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，這種學術(shù)問題的爭論往往是科學發(fā)展的重要動力之一。越是前沿的科學研究，越容易出現(xiàn)錯誤理解和錯誤結(jié)論。

比較有名的例子是著名物理學家費米1938年獲得諾貝爾獎，獲獎的重要原因之一是他發(fā)現(xiàn)了第93號元素。實際上，盡管費米在1934年曾報道用中子轟擊第92號元素鈾可以產(chǎn)生第93號元素，德國的化學家哈恩在1939年1月發(fā)表論文，證明產(chǎn)生的元素根本不是93號元素，而是56號元素鋇！但這個錯誤并沒有改變費米是杰出的物理學家的事實，也沒有影響他繼續(xù)在學術(shù)上的進取。費米很快提出后來用于制造原子彈的鏈式反應(yīng)理論并于1941年在芝加哥大學主持建成世界上第一座原子反應(yīng)堆。

再舉一個生命科學領(lǐng)域的例子，Edmond Fischer和Edwin Krebs因為發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的磷酸化于1992年獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，但如果仔細閱讀他們發(fā)表于二十世紀五十年代的幾篇關(guān)鍵學術(shù)論文，你會發(fā)現(xiàn)他們當時對不少具體實驗現(xiàn)象的理解和分析與我們現(xiàn)在的理解有一定差距，用今天的標準可以說不完全正確；但瑕不掩瑜，這些文章代表了當時最優(yōu)秀最有創(chuàng)意的突破。

舉這兩個例子是希望大家區(qū)分error與misconduct的區(qū)別。比如一個實驗由于條件有限，做出了一個結(jié)論，后來別人用更高級的實驗手段、更豐富的實驗數(shù)據(jù)推翻這個結(jié)論，那么第一篇只要詳實地報道了當時的實驗條件，更重要的是基于這些描述其他實驗室都可以重復出其報道的實驗結(jié)果，就情有可原，無須撤稿。但如果明知實驗證據(jù)不足，為了支持某個結(jié)論而編造實驗條件或?qū)嶒炞C據(jù)，這就是造假了，視為學術(shù)不端。

但誠實的學問還有另外一層重要含義：只有自己對具體實驗課題做出了相應(yīng)的貢獻(intellectual contribution)后，才應(yīng)該在相關(guān)學術(shù)論文中署名。這一點，很多人做不到。大老板強勢署名的事情屢見不鮮；更有甚者，利用其學術(shù)地位和影響力，使一些年輕學者不得不在文章里掛上自己的名字，有時還以許諾未來的科研基金來換取論文署名。這種做法不僅有失學術(shù)道德，更是會嚴重阻礙創(chuàng)新，對整個學術(shù)界風氣的長遠惡劣影響更甚于一般的造假。

你們在課堂里學到的所有定律、公理等等，都是前人對自然現(xiàn)象的歸納總結(jié)，是現(xiàn)狀下最好的歸納總結(jié)，可以有效解釋這些現(xiàn)象、甚至預測一些還未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。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現(xiàn)實的近似描述，都不是永恒的真理；隨著人類對周圍環(huán)境和宇宙認識的加深，這些定律和公理都會有失效的時候。這里最有代表性的例子應(yīng)當是強大的牛頓萬有引力定律；它可以解釋太陽系行星圍繞太陽的公轉(zhuǎn)，但它無法完美解釋水星近日點進動的問題，而需要引入愛因斯坦的廣義相對論。所以，請同學們牢記：科學研究中沒有絕對的真理，只有不斷改進的人類對自然的認識！

2、科學和民主是兩個概念

科學研究是探尋未知，其結(jié)果是科學發(fā)現(xiàn)和規(guī)律定理；而民主通常是指在決策過程中每個人都有發(fā)言權(quán)的現(xiàn)象和過程。很遺憾，但也許是很幸運，在科學研究的過程中，從來沒有“少數(shù)服從多數(shù)”這一原則。實際上，在前沿和尖端的科學研究領(lǐng)域，常常是極少數(shù)人孤獨地探索，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)的這些科學探索者的發(fā)現(xiàn)還是會被學界和社會所接受。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?？茖W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?/p>

其實，真正優(yōu)秀的科學評價也不是簡單的一人一票。我從霍普金斯大學讀博士到普林斯頓大學做教授的這18年間，常?？吹揭粋€有趣的現(xiàn)象，那就是在一場激烈的學術(shù)討論過程中，初始階段大多數(shù)人堅持的觀點逐漸被少數(shù)幾個人的觀點說服，成了實實在在的多數(shù)服從少數(shù)。這些少數(shù)人制勝的法寶就是精準的學術(shù)判斷力和嚴密的邏輯。這種現(xiàn)象，在基金評審、科學獎項評審、重大科研課題討論及評審等等過程中也常常出現(xiàn)。

走上科研的道路，每個人的動力都不同。有人可能是基于興趣，有人可能是因為成就感，也有人就是把科研當成了追求名利、甚至僅僅是謀生的手段。所以，大家沒有必要盲目崇拜所謂學術(shù)權(quán)威、盲目崇拜教授專家。

然而，在科學評價中，卻是“論跡不論心”。也許以名利為手段的會最終心想事成，做出重大科學成果名利雙收；也有清高淡泊醉心學術(shù)卻因為種種原因一事無成的。這都是實實在在會發(fā)生的。

但不論每一個個體是以什么目的、什么動力在做科研，科學的本質(zhì)就是求真，科研的目標是不斷拓展人類知識的邊界、推動技術(shù)進步。而哪怕你的初衷只是把科研當成一份普通的工作、當成謀生的手段，如果你堅持走下去了，我也祝福你能夠慢慢從日復一日的重復、無路可走的焦灼，到柳暗花明、靈光乍現(xiàn)的起伏中逐漸體會到從事科研的幸福感、滿足感和成就感。真正的科研動力來自于內(nèi)心的認同！真正的學術(shù)道德在完善科研管理體制之外，也有賴于每一個個體對于科研之道的認同而實現(xiàn)的自律。

謝謝大家！