2022新科研的本質(zhì)

編者按：對于鼓勵報考學(xué)術(shù)性碩士的非常好的勵志文章，有刪節(jié)?？蒲械谋举|(zhì)文/李會超世界有70億人，專職一線科研人員近千萬，科研密切相關(guān)人口幾千萬，這是一個很龐大的群體。截至2011年，我國在讀研究生總數(shù)164.6萬人，居世界前列，其中在讀博士生27.1萬人,占16.5%；在讀碩士生137.5萬人，占83.5%。雖然如此，科研或者說學(xué)術(shù)依然顯得“神圣”“神奇”甚至是“神秘”，不少立志于此甚至正在科研的學(xué)生對它并沒有準確的認識?？茖W(xué)研究作為一個古老的職業(yè)，它有自己的特點和魅力。人類如果沒有科研，就不會進步?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)革命性的推動著生產(chǎn)力的發(fā)展，數(shù)次科技革命的標志性發(fā)明背后是那個時代新的科學(xué)認識：如果沒有經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展，壺蓋被開水頂?shù)脑俑咄咛匾哺悴怀鰧嵱玫恼羝麢C；如果沒有電磁學(xué)的發(fā)展，電子計算機將找不到基本的運算器件；沒有量子力學(xué)的發(fā)展，能夠運行DOTA的計算機將占據(jù)一棟大樓?？茖W(xué)研究，是人類認識客觀世界、探尋客觀真理的過程。它以既有的發(fā)現(xiàn)和知識為基礎(chǔ)，以符合邏輯的推理方式提出假說，以客觀的觀察和實驗手段證明假說，從而使假說上升為科學(xué)發(fā)現(xiàn)。無論是量子力學(xué)、相對論和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等開創(chuàng)性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論，還是今天研究生在實驗室中從事的一些細節(jié)研究，都遵循著這個路線，為人類的知識大廈添磚加瓦。在國內(nèi)提到科研或?qū)W術(shù)時大多只提到自然科學(xué)，而是忽略了社會科學(xué)，這也和國內(nèi)重理輕文的氛圍有關(guān)，有中科院院士但是不見有社科院院士。當然，這也是我國特定時期國情的需要，但是隨著經(jīng)濟的進步，在社會領(lǐng)域諸如社會不公、貧富差距過大、民眾幸福感降到歷史最低水平等問題的出現(xiàn)，急需人文社會科學(xué)來解決這些問題。只是相對比人文社會科學(xué)，自然科學(xué)更具客觀性，因此下面的行文均以自然科學(xué)為例。筆者在學(xué)前年齡的時候玩了一下午磁鐵后，獨立發(fā)現(xiàn)了其同性相斥、異性相吸的規(guī)律，如果我早出生幾百年，這將是一個重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，筆者會成為留名歷史的重要科學(xué)家。然而在今天卻只能是小朋友的課外探索?？蒲械谋举|(zhì)在于創(chuàng)造新知，而不是重復(fù)已有的工作，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。筆者剛?cè)胫袊茖W(xué)院讀研時，一位院士在講座中提到，美國不少大學(xué)的博士學(xué)位證書上會印上一句意為“祝賀你，你為人類創(chuàng)造了新的知識”的拉丁文。博士學(xué)位是獲得者被學(xué)術(shù)界接納、可以獨立的進行工作的標志，而學(xué)位證上的這句話也正印證了科研的這個本質(zhì)。我國的不少文藝作品創(chuàng)作者在廣大人民群眾心中打造的科研工作者形象，往往是無所不知、不出差錯的神人。這就給大眾一種錯誤的認知，真有此能力的神人，是廟里的佛和教堂里也見不到真身的上帝?？茖W(xué)認知世界的過程，是一種不斷接近真理、不斷在前人研究的基礎(chǔ)上否定前人謬誤的過程。做科研，有時就是“打臉”和“反打臉”。對于光的本質(zhì)，我們現(xiàn)在的認識是光具有“波粒二象性”，這個概念對于認真學(xué)習(xí)過高中物理的同學(xué)應(yīng)該不陌生。然而在19世紀中葉，光的波動說和光的例子說各有一個支持陣營，兩方進行著激烈的論戰(zhàn)。粒子說的支持者泊松，為了證明波動說純屬胡扯，從菲涅爾的波動說論文推導(dǎo)出了一個結(jié)論：如果光是一種波動，那么光在一個不透明的薄板后將產(chǎn)生形似“圓環(huán)套圓環(huán)娛樂城”的衍射環(huán)，并在衍射環(huán)中心形成一個亮斑。從常識上講，如果光從墻的一側(cè)射過來，墻后一定是黑漆漆一片，沒有“圓環(huán)套圓環(huán)”，更沒有星星點點的亮斑。泊松以此判定波動說肯定不正確，并炫耀性地向波動說的支持者公布了這個結(jié)果。泊松的高興勁還沒過，波動說支持者阿拉戈就在實驗中觀察到了泊松亮斑現(xiàn)象，更加有力的確立了光的波動說的正確性。泊松雖然自己打了自己的臉，但這個現(xiàn)象卻被永久的命名為“泊松亮斑”，折磨著一屆又一屆上大學(xué)物理課的同學(xué)們。科研這種互相打臉的活動，遵循著一套固有的套路，不按套路出牌者的打臉行為是不被參與或不參與“決斗”的科研同行接受的。這個被稱為“科研方法”的規(guī)范，不同學(xué)科有不同的具體詮釋，但歸納成一點，就是用實驗證明假說。小學(xué)語文課文告訴我們那個可能并不存在的比薩斜塔實驗，是近代科學(xué)的標志性起點。用現(xiàn)今的科研規(guī)范看，這是第一個做的靠譜的科研工作。在這個實驗之前，認真自然的方法是相對主觀的，證明科學(xué)觀點的方法是辯論，《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》里喋喋不休的抬了4天杠的3位老兄，進行的就是這樣一個活動。在這種抬杠式的科研環(huán)境中，人數(shù)的多少有時都能決定事情的發(fā)展.古希臘有一位老兄發(fā)現(xiàn)了面積為2的正方形的邊長不能用有理數(shù)表示出來。當時的數(shù)學(xué)家為了防止他們心目中和諧的有理數(shù)世界遭到破壞，合謀將這位仁兄扔進了愛琴海喂魚。在近代科研方法確立后，實驗結(jié)果是假說理論判定的唯一的依據(jù)，從而使得這種為了真理付出生命的事情再也沒有出現(xiàn)，取而代之的，是時而閃現(xiàn)的以一己之力改變整個學(xué)科的英雄們：愛因斯坦以兩篇論文徹底改變了物理學(xué)體系，薛定諤、海森伯、泡利等聯(lián)手建立的量子力學(xué)體系使我們獲得了認識微觀世界的方法等等。王國維在《人間詞話》描述了人生的三個境界：“昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”;“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴?！焙汀氨娎飳にО俣?，驀然回首，那人正在，燈火闌珊處?！边@也恰好契合了科研工作中的三個階段：調(diào)研、實驗和分析總結(jié)。第一個階段，“望盡天涯路”，了解已有的知識和可能的研究方向;第二個階段“為伊消得人憔悴”，要進行細致的實驗，不斷解決實驗中所出現(xiàn)的問題，在實驗進入死胡同時及時改變方向。之前的努力，在第三個階段獲得成果，終于找到了“燈火闌珊處”的科學(xué)結(jié)論。完成這樣一個過程，短則幾個月，長則數(shù)十年。甚至有些需要長期積累數(shù)據(jù)的工作，需要幾代人的共同努力。我們在高中物理中學(xué)到過開普勒行星運動三定律，留名的開普勒其實只完成了第三個階段的工作。他的貴族老師第谷，花費自己的金錢和畢生的精力，積累下了大量的行星觀測數(shù)據(jù)。沒有他們，開普勒不可能有之后的發(fā)現(xiàn)?；蛟S有人會立刻站出來反對我上面的觀點，說很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程有很大的偶然性，比如大家耳熟能詳?shù)谋江h(huán)和咬住自己尾巴的蛇的故事。像這樣撞大運的事情，還有電磁波的發(fā)現(xiàn)：1886年，29歲的科學(xué)青年海因里希?赫茲正在科爾斯魯厄大學(xué)的實驗室里玩電火花。偶然間，赫茲發(fā)現(xiàn)他正在擺弄的線圈附近的另一個開口絕緣線圈的兩端有火花跳過。恰在兩年前，他的導(dǎo)師亥姆霍茲從柏林科學(xué)院接了一個有獎項目，就是用實驗的方法驗證電磁波的存在，兩年間赫茲一直在跟這個題目死磕，但沒有取得太多進展。這個偶爾閃現(xiàn)的火花讓赫茲聯(lián)想到了音叉共振的現(xiàn)象，進而意識到問題的解決已為期不遠了。他重新設(shè)計了實驗方法，成功的重復(fù)了那個偶然發(fā)生的共振放電。在這種偶然的背后，并非單純的運氣，或是漫無目的的胡思亂想。電磁波對赫茲沒有特殊的感情，她可能對當時每個進行電磁學(xué)研究的人都曾“猶抱琵琶半遮面”過，但只有赫茲以兩年多理論研究和思考的基礎(chǔ)，敏銳的意識到這個偶然現(xiàn)象背后的巨大意義，從而奪得了科學(xué)上的一個桂冠。任何一項科研工作，不管其是宏大還是細微，都需要扎實的基礎(chǔ)工作，沒有任何一個投機取巧者能在科研工作中獲得（誠實的和有科學(xué)意義的）成功。雖然“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，但科學(xué)家從事科研工作最根本的動機往往并不是對科學(xué)成果實際意義的大小，而只是探索未知世界的樂趣。同時，科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往是超越時代的，在當下也很難預(yù)測科研工作到底會在幾十年或幾百年后產(chǎn)生怎樣的價值。科研更多的應(yīng)該是一種純粹的、不帶功利的活動。赫茲剛發(fā)現(xiàn)電磁波時，曾經(jīng)寫信給他的友人，說他發(fā)現(xiàn)的這個東西除了好玩，一點實際意義都沒有。如果把今天能夠用無線電波視頻通話的3G手機放到赫老爺子面前，他也該“當驚世界殊”了。好奇，是人類進行科學(xué)探索的本質(zhì)原因和大部分科研工作者選擇科學(xué)研究作為職業(yè)的最原始的動機。這與男生們普遍喜歡的玩電子游戲魔獸爭霸(DOTA)的感覺類似。DOTA好玩，能夠把對手打敗的成就感