我对科学研究的体验（二）

施一公

方法论的转变

　　我的博士后导师尼古拉·帕瓦拉蒂奇（NikolaPavletich）只比我大一岁半，很年轻，是美国科学院院士，他曾8年间在《自然》和《科学》上发了30篇论文，我认为他的工作可以写成两本教科书。

　　在此，我想说方法论中很重要的一点，也就是——不能简单地接受别人告诉你的事情，你自己要去思考，而且要有批判性思维（criticalthinking）。

　　我想举一个较为“极端”的例子。

　　记得我在麻省理工学院面试博士后时，尼古拉的导师（也是美国科学院院士）告诉我说，尼古拉特别聪明，他能精读26种科学期刊（journal），知识渊博，能力非常强。我听后特别震惊，因为我自己也读文章，但是读上两三本期刊后就没有时间做研究了，觉得读文章很占用时间，这样会顾此失彼。

　　我想，一个人怎么会这么强大，做这么好的研究，读这么多的文章，还什么都懂——这也是我去他的实验室做博士后的原因。

　　有一天，我看到《自然》上有篇文章非常精彩，它阐述的是结构生物学领域的一项重大发现。我把它精读了一遍，想证明自己读得很不错。当时这个成果刚刚发布一个礼拜，我就拿着文章去办公室找尼古拉。

　　“尼古拉，这篇文章做得很漂亮，我很想和你讨论一下。”我说。

　　“这个……”他看着我很尴尬地笑了笑，“一公，抱歉，这篇文章我还没有读。”

　　我想这可能是他最近太忙的缘故，有些遗憾。

　　又过了一两个月，我再次看到了一篇很好的文章，我又花了几个小时精读了一遍，而且读得很透。我再次去敲尼古拉的门，因为我觉得这是对我很有帮助的一件事情，我希望我的导师知道，我将来要努力成为一位独立的科学家，也要有自己的实验室，和他一样优秀。

　　“尼古拉，这片文章发表两周了，做得很漂亮。我觉得有些东西可以学，和你讨论一下如何？”

　　尼古拉再次尴尬一笑，说：“我还没读。”

　　那时候我突然着急起来了：“尼古拉你到底读不读文章啊？”

　　他看了看我，把笑容一收说：“一公，你知道为什么吗？世界上最难以复制的就是时间。我的时间是很有限的，我真的没有多余的时间去读这篇文章。”

　　这点对我的触动非常大，这使我懂得在不同领域、不同课题阶段会有不同的要求，在他当时的那个阶段，他当然没有时间去读这样的文章。他是一位卓越的科学家（brilliantscientist），他要做的是更高层面的、更具有创造性的事情，并不是要按照传统的说法“一定要怎么做”。

　　我再讲一个例子。有一次，我们在尼古拉教授的实验室里做一个生物学实验，实验内容是尝试抽放一个蛋白质的蛋白，做了整整两天还没能拿到，我不知道哪里出了问题，感到很失望。

　　“结果如何？”尼古拉过来问我。

　　“抱歉，我还没有得到任何结果。”我说，“但是不用担心，我会尽全力找到问题出在哪里，找出原因再重新做。”

　　“一公，你为什么一定要找到实验没有成功的原因呢？”尼古拉问我。

　　我听后很惊讶，当时我说：“尼古拉，如果你不知道失败原因的话，怎么能继续工作呢？”

　　尼古拉的回答非常干脆：“再仔细做一遍，就会成功。”

　　对一个生物学的大型实验来说，两三天的实验中会有几十个步骤。如果要一个一个步骤地做下来，以此弄清哪一步出问题的话，至少得花费半个月的时间。

　　尼古拉说 “再做一次”，有可能就是实验中的酶加错或有其他原因，再做一遍的成功性很大。后来的结果证实果然如此。

　　这让我明白了———做科研并非找不出原因就无法进步，而要视情况来定。如果一个问题困扰你多年，不把问题找出来课题无法往前走的话，那么确实需要继续努力；但如果是一个技术错误，你是不需要花费时间去找原因的。这就是他给我第二个启发。

　　我再举第三个例子———我认为这些都跟方法论以及批判性思维有关。

　　不知在座的本科生同学有没有意识到，高中阶段以学习知识为主，对我们来说那时并不特别注重举一反三的思维能力训练。但是，迈入大学以后，你们就要开始自觉转变———从汲取知识到创造知识。等你攻读硕士、博士的时候，你就可能创造知识。

　　可以想象，本科阶段的一节课是前人工作几十年总结出的经验，而你只用50分钟就学完了。然而等到你读博士的时候，也许你五、六年的科研工作还很难成为教科书里的只言片语。

　　这就是其中的艰辛和艰难，成长和转变是很不一样的。你需要在大学伊始尽快转变思维，这就是方法论的转变。

　　当前，好多中国人都喜欢和大师、科学家在一起，有机会的话定会去与他们交谈，这是正确的，在这个阶段你们一定要这样做。

　　但有件事情引发了我的思考。记得有一次，1993年诺贝尔生理学或医学奖得主菲利普·夏普 （PhillipA.Sharp）来做讲座，他希望能见尼古拉谈一谈。

　　我知道他举办讲座的那一天尼古拉在，因为上午我们曾一起讨论如何写一篇文章。可我听到尼古拉对秘书说：“抱歉，请告诉夏普我那天有事，谢谢他，我们以后有机会再见面。”

　　夏普来做讲座的那天，尼古拉把自己关在办公室里，上午跟我谈话，下午专心做自己的机理研究。我觉得，很少人有这样的定力，这是不可思议的一件事。

　　这个例子不是让同学们去效仿，而只是想让大家思考时间的取舍，以及方法论的转变。

挑战学术权威

　　我认为挑战学术权威对中国学生尤为关键。因为中国学生经常会认为老师讲的大部分是对的，或者基本上是对的。即使错，也会以为自己没有理解好。

　　记得有一次我在普林斯顿大学讲课，学生在课堂上提出了一个问题，其实我不知道答案，但觉得我能推测出一个。我讲了几句后，学生当场就反驳了我：

　　“施老师，我觉得这好像不是真正的原因，我觉得你讲的不对。”

　　我当时满脸通红，虽然没有在课堂上承认，但我知道这个问题我的确讲错了。这件事对我个人的触动很大。

　　但是我把同样的回答在williamhill学生的课堂上再讲一遍，下面有很多同学在皱眉思考，他们明明知道我讲的这个有问题，但最终还是接受了，还是觉得施老师不会有错。

　　其实每个人都会犯错，包括我现在正演讲的内容，大家也应该进行反思和质疑，因为我讲的都是我的主观观点。你仔细想，世界上没有绝对的客观观点，敢于质疑特别重要。

　　我从小就有个特点——“爱出风头”。下面我讲的这个故事，和我博士期间的导师杰里米·伯格（JeremyBerg）有关。

　　杰里米出生于1958年，我去他实验室做博士的时候他才32岁，是美国比较年轻的终身教授。记得有一次开组会，杰里米走进来，看起来心情很激动，他说：“今天的组会我来讲吧！”他平时是轻易不主讲的。

　　他在黑板上画了一个立体的矩形，中间画了一个隔板，左边标注氧气，右边标注氮气，隔板一拉，里面的气体便开始发生物化作用。杰里米由此开始推导公式，写满了整整一个黑板，最后得出了一个惊人的结论：热力学第二定律是错的！

　　这非常有可能，你不要小看杰里米。有一次他在开车时，突然想到了吸脂蛋白 （当时美国有很多人都在做这个蛋白的结构，但都没有做出来）。这个蛋白前面有两个半胱氨酸（cysteine），中间是三个氨基酸，后面有两个组氨酸（histi鄄dine），中间是四个氨基酸。他同时想到两个半胱氨酸参与的结构应该是一个β-sheet，两个组氨酸参与的结构应该是一个α-helix。最后他想到这个蛋白应该是正四面体的结构，zinc是包在中间的。这个结构预测得非常精美，是美国科研历史上一个非常有名的事件，后来过了两三年大家才用实验验证了这个预测。他是一个天才。

　　杰里米在黑板上推算的时候，我发现公式里出现了3处错误，都是概念性的错误，很难察觉。当时房间里有20多位博士和博士后，大家听得如痴如醉，我是唯一一个察觉到的。

　　（未完待续）

　　本文根据施一公院士2014年5月17日在 “基础学科拔尖学生培养试验计划”学生学术交流会上所作报告录音整理。整理/胡雨寒 程玺 田姬熔）

　　来源：新williamhill 2014-06-27 第1961期