与研究生谈谈有关科学研究的几个问题

去年，生命科学学院学工办建议研究生班的班主任每年和自己班上的同学至少进行一次谈话。在班长的组织和安排下，从2015年秋季学期后半段到2016年春季学期，我和我班应约来交谈的同学每个人都进行了超过1个小时的交流。之后，有的同学还给我发来了他们对讨论的感想。从谈话和同学发来的感想中我发现，目前的研究生对很多人生发展的基本问题缺乏应有的思考和理解。一方面是缺乏思考的主动性，另一方面也不了解该如何进行思考。其结果是出现各种各样的茫然和焦虑。我根据过去十多年来对自己实验室研究生生活中所反映出来问题的观察和思考，总结了具有一定普遍性的关于科学研究的几个问题发表出来，给更多的研究生同学提供一个反思的参照。我并不需要大家的认同，只希望能引发研究生同学的思考，相信这种思考对大家的成长应该会发挥积极的作用。

一、 什么是科学和科学研究

生命来源于、依赖于、应变于环境。所有其他生物都是直接接收环境信息并做出响应，而人由于有了自我意识和认知能力，逐步发展成主要通过历史上积累而形成的认知空间（表现为观念体系）来间接地接收环境信息并做出响应。这个认知空间是否能有效地反映真实的环境，表现为观念体系的合理性和客观性。由于人类越来越依赖于认知空间来应变于环境，认知空间内容对环境反映的有效性，就成为人类生存至关重要的生存能力。这就是为什么以概念合理性和观念体系合理性为内容的思辨研究，或者叫“哲学”，成为所有文明社会不可或缺的精神财富，同时也成为一个社会发展程度的重要指标。

亚里士多德是人类有文字记载的历史上第一个对人类认知空间进行全面梳理，并构建完整的观念体系的思想者或哲学家。他建立的形式逻辑成为后世检验认知合理性的基本方法。但问题是，直到伽利略在认知中引入了实验（Wiki “Science”），之前的所有认知都是基于观察、归纳与演绎。当不同的人对同一事物/现象的解释出现分歧时，虽然各自逻辑流程都可以很严谨，但由于各自所占有的信息都不完整，缺乏客观性基础，无法避免各执一词的结局。因此仅靠逻辑，无法保证认知对环境反映的有效性。

伽利略引入实验的方法之后，人类第一次可以将观察、归纳所得出的结论作为假设，通过尽可能客观的工具设计和情境模拟来检验假设的合理性。虽然，终极的过程仍然是思辨的，但通过实验，将原来“观察—归纳—结论”的单向的认知过程，转变为引入尽可能客观的实验过程将结论作为假设进行检验，然后再判断是否接受归纳结论的双向的认知过程。这就第一次为人类认知提供了客观性的基础。实验的引入，催生了“科学研究”这种全新的认知行为，为人类的认知过程带来了革命性的转变。这就是为什么在历史上，科学革命出现之后，随即出现了工业革命，并彻底改变了人类生存模式和社会组织原则。

但是，“科学研究”这种认知行为本身也存在局限性：实验必须以物化的实体为对象。认知是个抽象的过程，是形成概念和构建概念之间关系的思辨过程。这个过程是虚拟的，因此可以是无限的。可是实验是一个具象的过程，是针对尽可能具体的现象进行扰动并观察其反应的过程。这个过程是实在的，因此只能是有限的。任何实验，所能得到的有效结论，只能是判断特定概念内涵的合理性。概念之间的关联还需要思辨过程来实现。因此，科学研究本质上是以实验为概念提供客观性基础的认知行为。与传统认知的本质不同，只是在于增加了实验的环节。这个环节使得科学的认知比传统的认知而言获得了客观性的基础，但实验的有限性和思辨的无限性之间的矛盾，成为科学研究局限性的根源。

当下有关科学研究存在一个误区，即将“科学”和“哲学”对立起来。曾经，历史上的大学者都以将自己的研究冠以“哲学”之名为荣。现在，行内人视“哲学”为“空谈”的代名词，避之唯恐不及。这两种现象都有其历史背景。“哲学”之所以曾经作为人们仰视的概念，主要是因为其理性的力量。19世纪后期，理性随着科学革命，工业革命，社会革命被带入了西方社会生活的方方面面，缺乏基于实验进行客观性检验的传统哲学的概念，面对基于实验的科学概念，自然显得幼稚。无法有效反映自然规律的黑格尔式的哲学，已经无法帮助人们进行认知空间的拓展，自然无法逃脱被冷落甚至被嘲笑的命运。可是，传统哲学形式的式微不等同于哲学所代表的理性的没落。科学之所以能兴起，不过是在传统理性认知中增加了实验这个环节，为认知过程提供了客观性的基础，是人类认知能力发展的一个新阶段。如果因为实验而否认理性思辨，将“思辨”以“哲学”的名义扫地出门，那则否定了人类认知的核心要素。这不仅将伤害科学研究本身，而且将伤害人类生存的基本能力，并最终损害人类的生存。因此，当下流行的“科学”“哲学”之争是一个肤浅的伪命题。

二、为什么读研究生

对未知自然的探索本来是衣食无忧者用来满足感官饥饿的行为。可是当认知行为加上实验，进入到“科学研究”的阶段后，其实用性开始显现。探索未知自然的“科学研究”也因为其所带来的生存模式改变而产生的利益需求，从少数人的爱好，走上了一条社会化、职业化和商业化的发展道路。当今社会，科学研究基本上是一种职业行为。尽管自然是超越于人类的客观存在，其内在规律不会因探索者的不同而改变，但“科学研究”这种分工岗位的功能，在不同社会，却因其发展历史和所在阶段而形成的主流观念的不同而有不同的解读和期待。

既然成为一种职业，就会出现职业培训。研究生就是为计划将来以科学研究为职业的人所提供的职业培训。可惜，从不同途径的随机抽样调查所得出的结果看，目前在北京大学和中国科学院的生物学科研究机构中，以将来做科研为目的而读研究生的人不超过20%。

科学研究因其发现所衍生的实用性而成为一种职业。但科学研究本身的功能并不是实用，而是对未知自然的探索。这些探索本身并不能保证有可以转变为实用性的发现。科学探索中发现的不确定性，以及现代社会科学探索所需资源对公众的依赖性，决定了科学研究只能是一种公益性职业。公益性职业在总体上不可能也不应该有令人羡慕的高收入。

和所有的动物一样，每个人都天生具有对环境的感知能力。但在人类走上认知决定生存的演化道路之后，人类认知空间已经发展到远远超出任何个体日常生活必需掌握的环境信息的范畴。在这种状态下，对未知自然的探索虽然对人类整体而言仍然是生存的终极资源，但对绝大多数个体而言，却很难理解在远远超出日常生活经验的认知空间的边界去探索未知，对其自身生存的意义。因此，科学研究虽然是一种职业，但从其功能上讲，是一种超出很多人想象范围的特殊的职业。

科学研究作为一种职业的特殊性首先表现在它以探索和发现为核心诉求和最大回报；其次表现在它是一种团队行为；第三表现在需要有效地与人交流和分享。因此，这个特殊职业对从业者有自己的特殊要求。就探索而言，显然需要探索者对周边的环境有高敏感性、对所观察的对象有高分辨力，同时，对踏上前景不确定的道路有足够的勇气。就这三个要素中的“勇气”而言，可以问自己是不是会担心以下几个问题：明天会不会没有饭吃，没有地方睡，现在的工作会不会丢掉，会不会找不到男女朋友，是不是需要赚足够的钱来养父母。如果答案是不担心，大概就具备了基本的勇气来尝试对未知的探索。

很多人会担心研究生毕业后是不是能够找到好工作。这在逻辑层面上是一个伪命题：因为研究生本来就是一个职业培训。选择读研究生，本来就意味着要在科学研究这个职业中发展。但在操作层面上是一个现实问题：因为科学研究被职业化乃至商业化之后，就必然存在岗位数和希望上岗的人之间数量不对称的问题。这个问题的终极原因是研究范围的无限性和研究资源的有限性之间的矛盾，在当今中国社会又被传统观念中一元化的唯学历论的就业市场和科研大跃进的热潮所强化。上面调查中所揭示的超过80%的不以从事研究为目标的研究生，应该就是这种环境所带来的无知与无奈的受害者。

就现有的研究条件而言，目前中国最好的大学和研究所可以为那些占研究生人数百分之十几的有志科学研究的人提供基本的职业训练。可是对那些超过80%的不以从事研究为目的的研究生能给予什么帮助呢？考虑到这些人当初选择的盲目性源于对自己和社会缺乏了解，研究生教育，应该是学校教育所能给予他们的了解自己、了解社会的最后的帮助机会。可是考虑到研究生教育的职业培训属性，双方只能达成某种妥协，即学校不可能为研究生提供了解社会不同方面的机会，但研究生可以通过全力以赴地参与研究活动，了解“这一种”职业。在提供切身体验而了解这一特殊职业的同时，了解自己，起码知道自己适合还是不适合从事这一职业。能在体验中了解一个职业，研究生生活就没有虚度；能以这一职业为参照系了解自己，那就是收获；如果在这个过程中能有科学发现，那就是研究生生活的成功。

三、怎么选课题

人类社会的演化所走的是认知决定生存之路。有文字记载的观念体系涵盖了作为人与环境互动媒介的全部认知空间。人类有文字的历史虽然只有约6000年，可是一代代个体对认知拓展的积累使得认知空间增长程度之大，远远超出了人类个体大脑信息处理能力所能应对的范围。因此，进入20世纪之后，已经不可能出现类似亚里士多德或者《海底两万里》中的尼莫船长那样以整个自然为对象进行探索的人。所有的人只能在特定的领域，以特定的问题为切入点，对未知自然开展探索。这就产生一个无法回避的问题：什么样的问题是值得探索或者有发展前景或者有可能获得发现的问题？

从生命演化的历程来看，所有发生的事件，都有其偶然性。每个人的出生、成长、及其对环境的观念形成都有偶然性。因此，对于一个即将参与对未知自然探索的人来说，以什么问题作为切入点，终极而言是偶然的。但从接受过一定程度专业训练、以科学研究为职业的人来说，面对必须承担的岗位职责和自主选题的后果，选择什么样的课题与完成岗位职责的成效密切相关。因此选择一个合适的课题，是作为从业者为所占有资源增值的关键要素。什么样的课题是一个“合适的”课题呢？

考虑到探索未知自然目的是拓展认知空间，因此，探索过程必不可少的第一个要素是“新颖”性。要见他人之未见，想前人之未想。相对于未知自然的无限性，人类所见终究有限。因此在各种“新颖”的现象中，还需要做进一步的选择。从认知的核心功能来看，当然是选择那些站在人类现有认知空间的边界上，将人类认知空间向外拓展的问题。由于所谓的“认知空间”是以观念体系或者概念框架来加以描述的，因此，能够为人类认知空间带来拓展的问题，首先是现有概念框架中的结点概念存在逻辑冲突的问题，解决这些冲突，人们对自然的观念才可能获得合理性；其次是如果现有概念框架看上去逻辑通顺，那么就是那些按照逻辑推理应该可以带来新发现的问题；第三是由于新技术的出现可以很快带来新发现的问题。这三类问题都可以被认为是“重要”的问题。这是课题选择中需要考虑的第二个要素。考虑到科学研究作为一种认知行为的实验属性，在课题选择上的第三个要素是在实验上的可操作性。

对研究生而言，要想有一个高效的研究生生活，最佳选择是认同导师的课题。如果一个实验室有多个课题供选，其意义不超过早餐是吃豆浆油条还是牛奶面包的选择，没有实质性差别。因为研究生时代的课题对研究生而言，最重要的意义是得到一个通过体验了解科学研究这种职业的一个平台。真正重要的不是选择课题，而是了解正在进行的课题并以探索者的心态去做好这个课题。

四、怎么设计实验

对于研究生而言，了解所在实验室相关的课题是开始自己学位项目的前提。假设导师有应有的学术修养，即他/她的确站在人类认知边界上，提出了新颖的、重要的和可操作的课题，将导师提出的课题转变为自己作为主人去操作的实验，还需要相当长时间的对相关背景知识的了解，并在实验中去体会。在前面提到的“新颖性”方面，前提是要知道前人都做了什么。在“重要性”方面，如果问题属于解决结点概念中的逻辑冲突问题，这最具有挑战性，因为必需理解问题相关的基本逻辑是什么，但好处是大多数同行意识不到问题的存在，因此竞争不强；如果问题是顺水推舟的，会相对容易，但这类问题会有很多人在做，必需了解世界上都有哪些人在做并且做到什么程度，否则很容易和别人撞车；新技术带来的问题会成为热点，要求高效快速，否则必然在竞争中做无用功。不同类型各有利弊。在“可操作性”方面，则要求理解有哪些方法可用和用什么方法最好。

通常实验室会为研究生提供一套有一定可行性的技术路线，即先做什么，后做什么。但具体实验设计上，还是要靠学生自己掌握。探索未知的基本问题是5W，即What，Who， Where，When和How（Why是一个更加思辨层面的问题，先不在此讨论）。课题确定，意味着“What”，即探索对象的问题有了确定的范围，下面就是要寻找或者确定与所探索现象相关的一个因子，即Who。在这个因子确定之后，就需要解决这个因子的存在需要具备与现象相关的时空量关系，即Where和When。相关关系方面，关键的支持在证明这种关系的特异性。在特异性方面的最高判断是该因子在现象出现的地方而且只出现在这个地方。在确定时空量上的相关性和特异性之后，下面的问题就是How。How的内涵首先是因果性。在因果性方面的最高判断是同时满足必要条件和充分条件。在因果关系建立之后，必须回答How的下一个内涵，即因果关系实现的具体细节——“机制”。在当代生命科学研究中，“机制”通常意味着因子与现象之间在分子层面的物理关联。

除了上面的原则之外，在实验设计方面还必须考虑合理的正负对照和重复。实验设计不是一蹴而就，更不是一劳永逸的，而是需要随着研究过程的进展，围绕目标而不断进行调整。有时连目标都需要重新确定。道理很简单：未知自然不是我们所创造的。我们只能通过实验结果来判断我们的假设是否合理，并选择下一步的探索方向。好的实验设计可以帮助研究者在有限的实验后得到确定的结果，并快速做出下一步探索方向的判断。差的实验设计虽然也可以得到数据，但这些数据无法用来进行有效的逻辑判断，从而无法推进研究进展。

五、什么叫高质量

人生的价值，在于为所在分工岗位所占有的生存资源最大程度的增值。科学研究作为一种对未知自然的探索，研究者当然希望获得在重要问题上的重要发现。因此，无论从职业的层面上，还是从探索行为的层面上，研究工作的高质量永远是研究者的基本追求。

什么叫高质量？显然存在内在和外在两个标准。就外在标准而言，发表在高影响因子杂志上的研究工作通常被认为是高质量的工作，因为这些杂志有高标准的评审流程。但由于科学研究本质上是一个认知行为，除了在实验这个环节上是客观的，其他都是主观的，因此对同一问题难免有不同的看法。在上述构成研究问题重要性的三种类型中，后两者比较容易取得共识，而第一种常常比较难以取得共识。因此一旦涉及这类问题，作为质量评价主要外在标准的杂志评审常常无法成为高质量的有效标准。

那么内在标准是什么呢？大概可以归纳为三点：第一，广度，即所研究问题重要性的历史和现状所涵盖的范围与纵深；第二，精度，即所论证问题在观念和工具层面上的分辨力；第三，关联度，即与相关概念之间逻辑关系的合理性。这三条不只体现在研究结果的展示中，更贯穿于研究活动整个过程中。因此，内在标准对于实现高质量的研究工作而言，是更为根本的标准。人可以因为无知而出错，特别是在以探索未知为诉求的科学研究中。但人不可以因为眼前的名利而自欺欺人地违背哪怕是放松内在标准。

现在科学界被形容为“以钱换论文（paper for paper）”的浮躁之风虽广受诟病，但科学研究作为一种职业所无法避免的商业化属性决定了其难以根除。这个问题本质上与人类很多行为（如以考分代表学习程度）一样，是一种本末倒置、饮鸩止渴的异化现象。对于中国这种缺乏理性传统、而科学作为一种外来文化的社会而言，科学研究的异化，必然从根本上扭曲人们对科学研究应有功能的理解，从而无法在中国建立开展真正意义探索性研究的环境。其结果，就是永远依附于别人提出来的问题，最好的情况，不过是在抢答中取胜。凡事之所以成风，最初可能起于青萍之末，可没有更多人的加入，决不可能蔚成风气。因此科学研究的异化及其所带来的危害，是每一个从业者所无法回避，必须做出选择的严重问题。

结语

人类演化至今，科学研究已经成为一种社会职业。可是，从人类演化历程来看，“认知决定生存”的演化之路，决定了科学研究不只是一个职业。它是为人类认识提供客观性基础的行为。它也是人类最后一个可以培育认识能力的核心——理性——的行为。理性之为人类生存的重要性，在于它是帮助人类在地球生物圈取得现在地位的力量之源。从这个意义上，科学研究需要全社会特别是从业者去敬畏，去供奉，乃至在需要时挺身而出去捍卫其尊严。

科学研究从个体层面只是个职业，可从群体层面，就不只是一个职业。它对于人类可持续生存努力中的源头地位，要求每个从业者不得不面对一个对于一个从业者而言是额外的，可对于这个职业而言却是不可推卸的责任，即不能把科学研究只看成一个养家糊口的职业，或者是一个争名夺利的擂台。任何利用人类社会大部分成员对科学研究的无知和因为过去成就所形成的信任而将这个职业作为垫脚石，去牟取个人名利的行为，都会最终伤害人类生存能力源头，都是恶行，都必须受到全社会的谴责。对于所有已经和希望以科学研究为职业的人，都必须经常反思这个问题，不断做出自己的判断和选择。

科学研究作为探索未知的认知行为，从业者因为探索对象的未知性和不确定性而享有人类各种分工中最大程度的自主性。与之相应的，也不得不承担最大程度的自律。人类走到今天犯过多少滔天大错，却仍然没有像其他很多物种那样灭绝，想来大概只有两个秘密武器：一是对未知自然的探索，通过拓展认知空间而扩张生存空间，并在这个过程中发展自身的理性能力；二是自律，顺应自己的良心而做出最艰难的抉择。前者永远给人类带来新的生存机会，而后者则常常为人类划出不可逾越的底线。人类这个幸运的物种，就在这两个秘密武器的引领和保护下蹒跚前行。恰好，科学研究集两个极端于一身，沉重然而崇高，充满各种生理和心理上的挑战的同时又可以得到各种不同的体验和奖赏。你，准备好了吗？