優(yōu)秀科學(xué)家的思維模式（上）
廈門心理咨詢-德仁心心理咨詢：優(yōu)秀科學(xué)家的思維模式（上）
我 從獲得博士學(xué)位至今已經(jīng)整整20個(gè)春秋，但博士階段的感受仍然歷歷在目。我從指導(dǎo)自己獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的第一個(gè)博士生到現(xiàn)在也已經(jīng)17年了，其中的博士研究生和博士后中已經(jīng)有11人在美國(guó)和中國(guó)的大學(xué)里擔(dān)任獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的PI。他們的成長(zhǎng)過(guò)程差別極大，性格、能力也各有不同。應(yīng)該說(shuō)，沒(méi)有任何一個(gè)學(xué)生可以簡(jiǎn)單地遵循另外一個(gè)優(yōu)秀科學(xué)家的足跡脫穎而出。從這個(gè)意義上講，科學(xué)家的成功是不可能復(fù)制的。但是，優(yōu)秀科學(xué)家常常具備的共同特點(diǎn)應(yīng)該對(duì)年輕學(xué)生有很大啟發(fā)。
付出比常人多的時(shí)間
所有成功的科學(xué)家一定具有的共同點(diǎn)，就是他們必須付出大量的時(shí)間和心血。這是一條真理。實(shí)際上，無(wú)論社會(huì)上哪一種職業(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(shí)間。有時(shí)，個(gè)別優(yōu)秀科學(xué)家在回答學(xué)生或媒體的問(wèn)題時(shí)，輕描淡寫地說(shuō)自己的成功憑借的是運(yùn)氣，不是苦干。這種回答其實(shí)不夠客觀、也有些不負(fù)責(zé)任，因?yàn)樗麄冇幸夂雎粤俗约涸跁r(shí)間上的大量付出，而只是強(qiáng)調(diào)成功過(guò)程中的一個(gè)偶然因素，這樣說(shuō)的效果常常對(duì)年輕學(xué)生造成很大的誤導(dǎo)，因?yàn)橛行┯字傻膶W(xué)生甚至?xí)虼碎_(kāi)始投機(jī)取巧、不全力進(jìn)取而是等待所謂的運(yùn)氣；另外一些學(xué)生則開(kāi)始尋找他們的運(yùn)氣，把相當(dāng)一部分精力和時(shí)間用在了與科學(xué)研究無(wú)關(guān)的事情上面。說(shuō)極端一點(diǎn)：如果真有這樣主要憑運(yùn)氣而非時(shí)間付出取得成功的科學(xué)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(xué)術(shù)水平。
大約在十年前，著名的華人生物學(xué)家蒲慕明先生曾經(jīng)有一封非常著名的email在網(wǎng)上廣為流傳，這封email是蒲先生寫給自己實(shí)驗(yàn)室所有博士生和博士后的，其中的觀點(diǎn)我完全贊同。這封email寫得語(yǔ)重心長(zhǎng)，從中可以看出蒲先生的良苦用心。我無(wú)論是在普林斯頓還是在清華大學(xué)都把這封email轉(zhuǎn)給了我實(shí)驗(yàn)室的所有學(xué)生，讓他們體會(huì)。其中的一段是這樣說(shuō)的：
“The most important thing is what I consider to be sufficient amount of time and effort in the lab work. I mentioned that about 60 hr working time per week is what I consider the minimal time an average successful young scientist in these days has to put into the lab work……I suggest that everyone puts in at least 6 hr concentrated bench work and 2+ hr reading and other research-related activity each day. Reading papers and books should be done mostly after work.”(我認(rèn)為最重要的事情就是在實(shí)驗(yàn)室里的工作時(shí)間，當(dāng)今一個(gè)成功的年輕科學(xué)家平均每周要有60小時(shí)左右的時(shí)間投入到實(shí)驗(yàn)室的研究工作……我建議每個(gè)人每天至少有6小時(shí)的緊張實(shí)驗(yàn)操作和兩小時(shí)以上的與科研直接有關(guān)的閱讀等。文獻(xiàn)和書籍的閱讀應(yīng)該在這些工作時(shí)間之外進(jìn)行。)
有些學(xué)生讀完蒲先生的email后告訴我，“看來(lái)我不是做學(xué)術(shù)的料，因?yàn)槲艺娴某圆黄疬@份苦?！蔽页３；貜?fù)道，“我在你這么大年紀(jì)的時(shí)候，也會(huì)覺(jué)得長(zhǎng)期這樣工作不可思議。但在不知不覺(jué)之中，你會(huì)逐漸被科學(xué)研究的精妙所打動(dòng)，也會(huì)為自己的努力和成績(jī)驕傲，你會(huì)逐漸適應(yīng)這種生活方式！”這句話表面上是勸學(xué)生，實(shí)則是我自己的經(jīng)歷與體會(huì)。我從小就特別貪玩，并不喜歡學(xué)習(xí)。但來(lái)自學(xué)校和父母的教育與壓力迫使自己盡量刻苦讀書；我高中就讀于河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，憑借著比別人更加刻苦的努力，綜合成績(jī)始終名列前茅。1984年全國(guó)高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽我獲得河南賽區(qū)第一名，保送進(jìn)入清華大學(xué)。大學(xué)階段，我保持了刻苦的傳統(tǒng)，綜合成績(jī)?nèi)嗟谝徊⑻崆耙荒戤厴I(yè)。但這種應(yīng)試和灌輸教育的結(jié)果就是我很少真正獨(dú)立思考、對(duì)專業(yè)不感興趣。大學(xué)畢業(yè)時(shí)，我本沒(méi)有打算從事科學(xué)研究，而是一心一意想下海經(jīng)商。陰差陽(yáng)錯(cuò)之間，我踏上了赴美留學(xué)之路。
可想而知，留學(xué)的第一年，我情緒波動(dòng)很大，內(nèi)心浮躁而迷茫，根本無(wú)心念書、做研究，而是花了很多時(shí)間在中餐館打工、選修計(jì)算機(jī)課程。第二年，我開(kāi)始逐漸適應(yīng)科研的“枯燥”，并開(kāi)始有了一點(diǎn)自己的體會(huì)，有時(shí)領(lǐng)會(huì)了一些精妙之處后會(huì)洋洋得意，也會(huì)產(chǎn)生“原來(lái)不過(guò)如此”的想法，逐漸對(duì)自己的科研能力有了一點(diǎn)自信。這期間，博士研究生的課程全部修完，我每周五天、每天從上午9點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)到晚上7、8點(diǎn)，周末也會(huì)去兩個(gè)半天。到了第三年，我已經(jīng)開(kāi)始領(lǐng)會(huì)到科研的邏輯，有點(diǎn)兒躍躍欲試的感覺(jué)，在組會(huì)上常常提問(wèn)，而這種“入門”的感覺(jué)又讓我對(duì)研究增加了很多興趣，晚上常常干到11點(diǎn)多，趕最后一班校車從霍普金斯醫(yī)學(xué)院回Homewood campus（我住在附近）。1993年我曾經(jīng)在自己的實(shí)驗(yàn)記錄本的日期旁標(biāo)注“This is the 21st consecutive day of working in the lab.”（這是我連續(xù)第21天在實(shí)驗(yàn)室工作。），以激勵(lì)自己。其實(shí)，這多少有作秀之嫌，因?yàn)槠渲械囊粋€(gè)周末我一共只做了五、六個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)。到第四年以后，我完全適應(yīng)了實(shí)驗(yàn)室的科研環(huán)境，也不會(huì)再感受到枯燥或時(shí)間上的壓力了。時(shí)間安排完全服從實(shí)驗(yàn)的需要，盡量往前趕。其實(shí)，這段時(shí)期的實(shí)驗(yàn)時(shí)間遠(yuǎn)多于剛剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，但感覺(jué)上好多了。
研究生階段后期，我的刻苦在實(shí)驗(yàn)室是出了名的。在紐約做博士后時(shí)期則是我這輩子最苦的兩年，每天晚上做實(shí)驗(yàn)到半夜三點(diǎn)左右，回到住處躺下來(lái)睡覺(jué)時(shí)常常已是四點(diǎn)以后；但每天早晨八點(diǎn)都會(huì)被窗外紐約第一大道(First Avenue)上的汽車喧鬧聲吵醒，九點(diǎn)左右又回到實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始了新的一天。每天三餐都在實(shí)驗(yàn)室，分別在上午9點(diǎn)、下午3點(diǎn)和晚上9、10點(diǎn)。這樣的生活節(jié)奏持續(xù)11天，從周一到第二個(gè)星期的周五，周五晚上坐灰狗長(zhǎng)途汽車回到巴爾地摩(Baltimore)的家里，周末兩天每天睡上近10個(gè)小時(shí)，彌補(bǔ)過(guò)去11天嚴(yán)重缺失的睡眠。周一早晨再開(kāi)始下一個(gè)11天的奮斗。雖然體力上很累，但我心里很滿足、很驕傲，我知道自己在用行動(dòng)打造未來(lái)、在創(chuàng)業(yè)。有時(shí)我也會(huì)在日記里鼓勵(lì)自己。我住在紐約市曼哈頓區(qū)65街與第一大道路口附近，離紐約著名的中央公園(Central Park)很近，那里也時(shí)有文化娛樂(lè)活動(dòng)，但在紐約工作整整兩年，我從未邁進(jìn)中央公園一步。
我會(huì)把這段經(jīng)歷講給每一個(gè)我自己的學(xué)生聽(tīng)，新生常常問(wèn)我：“老師，您覺(jué)得自己苦嗎？”我通?；卮穑爸挥凶鲎约簺](méi)有興趣的事情時(shí)候覺(jué)得很苦。有興趣以后一點(diǎn)也不覺(jué)得苦?！?是啊，一個(gè)精彩的實(shí)驗(yàn)帶給我的享受比看一部美國(guó)大片強(qiáng)多了?，F(xiàn)在回想起當(dāng)時(shí)的刻苦，感覺(jué)仍很驕傲、很振奮！有時(shí)我想：如果自己在博士生、博士后階段的那七年半不努力進(jìn)取，而是不加節(jié)制地看電影、讀小說(shuō)、找?jiàn)蕵?lè)（當(dāng)時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)在這么內(nèi)容豐富），現(xiàn)在該是什么狀況？做一個(gè)優(yōu)秀的博士生，時(shí)間的付出是必要條件。
方法論的轉(zhuǎn)變
要想在科學(xué)研究上取得突破和成功，只有時(shí)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：本科生以吸取學(xué)習(xí)人類積累的知識(shí)為主、兼顧科學(xué)研究和技能訓(xùn)練；而博士生的本質(zhì)是通過(guò)科學(xué)研究來(lái)發(fā)掘創(chuàng)造新知識(shí)，當(dāng)前和以往學(xué)習(xí)的知識(shí)都是為了更好地服務(wù)于科學(xué)研究。在以學(xué)習(xí)知識(shí)為主的本科生階段，提出問(wèn)題固然重要，但答案往往已經(jīng)存在，所以問(wèn)題是否critical沒(méi)有那么關(guān)鍵。博士生階段則完全不同，必須具備critical analysis的能力，否則不可能成為優(yōu)秀的科學(xué)家。這一點(diǎn)，我稱之為方法論的轉(zhuǎn)變。其實(shí)，整個(gè)大學(xué)和研究生階段教育的實(shí)質(zhì)就是培養(yǎng)critical analysis的能力，養(yǎng)成能夠進(jìn)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(gè)讓我終生難忘的例子。
1、正確分析負(fù)面結(jié)果（negative results）是成功的關(guān)鍵
作為生命學(xué)科的一名博士生，如果每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都很順利、能得到預(yù)料中的正面結(jié)果（positive results），除個(gè)別研究領(lǐng)域外，一般只需要6-24個(gè)月就應(yīng)該可以獲得博士學(xué)位所需要的所有結(jié)果了。然而實(shí)際上，在美國(guó)，生命學(xué)科的一個(gè)博士研究生，平均需要6年左右的時(shí)間才能得到PhD學(xué)位。這一數(shù)字本身就說(shuō)明：絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)與預(yù)料不符，或者是負(fù)面結(jié)果（negative results）。大多數(shù)低年級(jí)的博士生對(duì)負(fù)面結(jié)果的看法很消極，直接影響了他們critical analysis能力的培養(yǎng)。
其實(shí)，只要有適當(dāng)?shù)膶?duì)照實(shí)驗(yàn)（control experiments）、判斷無(wú)誤的負(fù)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是通往成功的必經(jīng)之路。一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)探索型課題的每一步進(jìn)展都有幾種、甚至十幾種可能的途徑（hypothesis），取得進(jìn)展的過(guò)程基本就是排除不正確、找到正確方向的過(guò)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(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，一個(gè)可信的(conclusive)負(fù)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(yùn)用得當(dāng)，這種排除法會(huì)確保我們最終走上正確的實(shí)驗(yàn)途徑。從這個(gè)角度講，負(fù)面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅很正常、也很有益于課題的最終成功。非常遺憾的是，大多數(shù)學(xué)生的負(fù)面結(jié)果并不令人信服，經(jīng)不起邏輯的推敲！而這一點(diǎn)往往是阻礙科研課題進(jìn)展的最大阻礙。比如，按照一個(gè)常規(guī)的 protocol操作時(shí)不能得到positive control的相應(yīng)結(jié)果，或者缺乏相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，或者是對(duì)可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在分析和判斷上產(chǎn)生了失誤，從而做出“負(fù)面結(jié)果”或“不確定”（inconclusive results）的結(jié)論，這種結(jié)論對(duì)整個(gè)課題進(jìn)展的傷害非常大，常常讓學(xué)生在今后的實(shí)驗(yàn)中不知所措、苦惱不堪。我告誡并鼓勵(lì)我所有的學(xué)生：只要你不斷取得conclusive的負(fù)面結(jié)果，你的課題就會(huì)很快走上正路；而在不斷分析負(fù)面結(jié)果的過(guò)程中所掌握的強(qiáng)大的邏輯分析能力也會(huì)使你也會(huì)很快成熟，成長(zhǎng)為一名優(yōu)秀的科學(xué)家。我對(duì)一帆風(fēng)順、很少取得負(fù)面結(jié)果的學(xué)生總是很擔(dān)心，因?yàn)樗麄儧](méi)有真正經(jīng)歷過(guò)科研上critical analysis的訓(xùn)練。在我的實(shí)驗(yàn)室，偶爾會(huì)有這樣的學(xué)生只用很短的時(shí)間（兩年左右，有時(shí)甚至一年）就完成了PhD論文所需要的結(jié)果；對(duì)這些學(xué)生，我一定會(huì)讓他們繼續(xù)承擔(dān)一些富有挑戰(zhàn)性的新課題，讓他們經(jīng)受負(fù)面結(jié)果的磨練。沒(méi)有這些磨練，他們很難真正具備critical analysis的能力，將來(lái)也很難成為可以獨(dú)立領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)秀科學(xué)家。所以，不要害怕負(fù)面結(jié)果，關(guān)鍵是如何從分析負(fù)面結(jié)果中獲取正確的信息。
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