科學之遊戲規則

劉春明
中國科學院植物研究所信號轉導與代謝組學研究中心

目錄

引子
1、成長經歷
　　入門生物學
　　決定作博士
2、影響我科學生涯的三個人
　　啟蒙恩師
　　亦師亦友
　　嚴師諍友
3、兩個人和一本書
　　蔡南海（Nam-Hai Chua）
　　Jeff Dangl （傑夫 · 鄧戈兒）
　　影響我思考的一本書
4、如何做科學
　　做科學的意義
　　如何選題
　　如何選材
5、做科學的困惑和視角
　　問題會越來越多
　　步入絕路是常發生的
　　同行的認可
　　透過分子看世界
6、做研究的“黃金準則”
　　“大問題，小研究”
　　“複雜問題簡單化”
　　“正結果因負結果的存在而有意義”
　　“不要拿着雞蛋碰石頭”
　　“只要這個方法是靈的，不要隨便改變它”（as soon as the protocol works, does not mess up with it）
7、如何作研究生
　　能力培養比掌握知識更重要
　　掌握自己的命運從選擇自己的教育開始
　　誠信是一個學者的基本行為準則

引子
做科學好比一種遊戲，只有對這種遊戲有着強烈興趣的人，才能從中獲得樂趣。同時每一種遊戲都有其規則，只有遵守規則的人才有可能取勝。

最近幾年，常利用休假或講學的機會回國。在國內見到一大批朝氣蓬勃的年輕人，他們有的還在讀本科，有的在做碩士或博士研究生。在一些場合，有機會同他們進行近距離的交流，總是會被他們的青春和朝氣所感染，好像自己又回到了20年前。同時，我也可以感受到許多年輕人對於做科學所表現出來的種種困惑。他們提了很多問題，甚至同樣的問題常常會在不同的時間和地點被問及。有些問題，正是我當年也曾經苦苦尋求答案的疑問。因此，常有一種歷史在被重複的感覺。

2005年5月底，在由濟南開往北京的火車上，我邂逅了高等教育出版社研究生分社的林金安社長。我們聊了很多。他說，針對國內一些學生和青年學者現在所面臨的困惑，特別需要一本開拓思想，介紹科學研究思路的書。數天之後，當我坐在回阿姆斯特丹的飛機上時，突然產生了一種想把多年來沉積在腦子裡的對科學的認識、對做科學的理解、以及從事科學研究的喜怒哀樂的感受表達出來的衝動，希望與年輕人分享。

在步入科學殿堂的旅途中，從茫然走向從容，是每一個學者必經的過程。有些事情只有在經歷過之後，甚至是遭受挫折之後才會有更深刻的體驗。但是，如果在踏入科學門檻之前，能夠對做科學的內涵有一定的了解，會使你更好地審視與把握自己，計劃未來。

促使我想把一些感受寫出來的另一個原因是我時常感覺到的國內學術界的一種浮躁。這種浮躁表現在兩方面：從做老闆（教授和博導等）這個層次上看，大家似乎都很忙，忙着應付些申請書、忙着應付飯局、忙着應付上級領導。他們在嚮往着院士的頭銜，追求着某日某月的大獎，丈量着中國和諾貝爾獎的距離。其結果表現為很多老闆沒有時間進實驗室、沒有時間思考、沒有時間坐下來同學生討論工作，甚至沒有時間讀懂別人的文章。從做弟子角度出發，就是挖空心思發SCI文章，應付畢業好出國。大多數學生並沒有弄明白研究是怎麼回事，只是片面地或難或易地拷貝着別人的工作。

從這個角度上來說，中國離諾貝爾獎的距離越來越遠了。獲得諾貝爾獎意味着通過扎紮實實的研究，發現一些全新的概念，開拓一個全新的研究領域。在此基礎上，還要求這個領域的發展對人類的健康生活產生重大影響，二者缺一不可。事實上一個科學家所能做到的只是前者，為人類了解自然、促進科技做出努力。至於你的研究是否能夠產生你所希望的社會效應，無疑需要一個足夠的群體參與和社會的認可。因此，有些研究結果的社會效應很快可以見到（如沃森·克里克的DNA雙螺旋結構的提出和卡里·穆勒的PCR技術的發現），有的則需要很多年才會表現出來（如麥克林托克的轉座子）。因此，開創性的工作很重要，要有想法、有勇氣、有能力去探索未知。

國內的這種浮躁還表現在對科學研究缺乏持久的興趣上。很多人在剛剛做出一點成績之後便主動或被動地步入仕途。儘管我們非常需要懂科學的人去做科技管理，但是，仕途會使一個科學家失去最寶貴的觀察與思考的時間，從而失去原創能力。所以做好科學需要一顆冷靜的心，潛下心來，耐得住寂寞和清貧，真正置身於名利場之外。

和世界上大多數學者一樣，我沒有做過諾貝爾獎夢（至少目前還沒有）。我只是這個行當里的一份子。在國外飄遊的十幾年裡，先後走過新加坡、英國、美國，最後來到荷蘭，既經歷過痛苦的掙扎、也有過成功的喜悅，對科學的了解逐步加深，對自己也越來越有信心。在這篇文字裡，我會闡述我個人對科學的理解。我將儘可能使用通俗的語言、使用生活化的例子來表達我個人的想法。我希望在讀完這些文字之後，你能夠獲得兩點啟示：

一是保持你對科學的好奇心：好奇心是科學發現的最重要部分，一個有好奇心的人會在這種對未知的探索中得到很多樂趣。要神定氣閒地跟着好奇心一步一步向前走，為自己的每一個發現而興奮，為自己的每一個設想被驗證或者被他人接受而喜悅。不管是國外還是國內，做科學都不是收入最高的職業。如在美國，科學家的收入在社會上只是中等偏上一點。在歐洲也基本如此，國內的情況也差不多。但從美國所調查的個人對自己工作的滿意程度來看，科學家卻遙遙領先。我想正是研究過程中對好奇心的不斷滿足使科學這個職業如此有魅力吧。

二是要腳踏實地走自己的路：做科學要追蹤重大科學問題，但同時要腳踏實地。事實上在科學迅速發展的今天，一個科學家所能做的只是不斷地為科學的長城添磚加瓦，構思長城框架的任務在上兩個世紀已經由我們的前輩們完成了。踏踏實實作科學並不是很容易，它需要敏銳的思維，需要對每一個實驗結果的仔細分析，通過設計對照實驗來驗證設想，最終形成理論。因此走近科學這座長城，並為它的建設出一份力是每個科學工作者的責任。不能扎紮實實做科學的人，因而談不上會對科學有所貢獻。有相當多的人，看起來也象是在做科學，但不過是在離長城很遠的地方玩“過家家”而已。這裡我引用愛因斯坦曾經說過的一句話：“科學之真諦不過是每天思考的準確化而已（The whole of science is nothing more than a refinement of everyday thinking）”。

在這個專欄里，我想首先通過個人的經歷，讓青年人對做科學的過程有所了解。然後我將用一些篇幅闡述西方做科學的一些竅門和規則。總之，我非常希望有更多的年輕人走出困惑，走出浮躁，在決定做科學之前，能有一些對科學遊戲規則的了解和一定的心理準備。一旦投身科學研究，要有為之奮鬥一生的準備。只有這樣，中國的科學研究才會有希望。

1、成長經歷
入門生物學
一個人的生活中有很多偶然和必然。對我來說，學生物學純屬偶然，但後來從事生物學研究卻有很多必然。

由於父母都是語文教師，所以從小我就受到一些文學的薰陶。我的語文成績在初中和高中時期一直是所有功課中最好的。然而，上世紀70年代末是重理輕文的年代，大家接受的一直是“學好數理化，走遍天下都不怕”這樣的觀念。因此，在1978年文登一中開始分文理班時，我義無反顧地選擇了理科。我的語文老師曾因我放棄走文學之路而惋惜。至於理科學什麼專業，將來幹什麼，當時都一無所知，我的打算是從數理化裡面選一門，想來總歸不會太壞吧。

當時的高考理科要考語文、數學、物理、化學、政治五門。高考成績下來了，陰差陽錯，我的成績除了語文就是物理比較好。讀文科是沒戲了，報志願時便集中在與物理有關的專業上。第一志願我選擇了青島海洋學院的海洋物理專業，至於這個專業是學什麼的根本不知道。很不幸，或者說很幸運，海洋學院沒有錄取我。錄取通知單上寫的是我沒有報考的學校和專業——山東師範學院（現在的山東師範大學）生物系。

我讀高中時學校還沒有生物課，所以當時對生物學差不多是一無所知，當時感覺很懵懂，不知道將來能幹什麼。

翻箱倒櫃，終於從爸爸的書堆里找到了一本與生物學有關的書，好像是根據米丘林遺傳育種學翻譯的一本小冊子，主要是講如何做嫁接，如何將西紅柿和土豆接在一起，讓上邊結西紅柿，下邊長土豆。仔細看過之後，我的興趣便來了，童年的很多時光是在崑嵛山腳下的一個小村子裡度過的，春天的映山紅、夏天的黃花菜和百合、秋天的各種瓜果一下子從記憶深處浮現出來了。學生物，應該是跟花草打交道，總不會太差吧。後來我學了遺傳學，知道米丘林遺傳學的很多觀點，特別是南種北調的獲得性遺傳的觀點，實際上是站不住腳的，但不管怎麼說，就是這本書激起了我對當時還一無所知的生物學的興趣。

數周之後，我搭上了去濟南的火車，我的生物學學習生涯就在偶然之中開始了。

記得當時有個文革電影，裡面有一流行的台詞叫“先結婚後戀愛”，我選擇生物學 ，基本上也是如此。先進門檻，再培養興趣。

回頭看來，從高中到大學，實際上是人生中選擇興趣的第一個重要轉折點。生物、數學、藝術、法律、工程和哲學，是完全不同的領域，錯誤的選擇可能會使一個在某方面非常有潛力的人失去成功的機會。回過頭來，覺得自己當時陰錯陽差“嫁給”生物學，恰恰是發揮了自己這方面的潛能，只是當時渾然不覺而已。真可謂“上錯花轎嫁對郎”了。

決定作博士
決定讀博士，我經歷了一個艱難的過程，花費了相當長的時間。因為我一直沒有想好，是否要一輩子搞學問，以及要搞什麼學問。這是每一個想讀博士的人首先要問自己的兩個問題，畢竟這個決定將影響你的一生。

1970年開始讀小學，1987年拿到中國科學院上海植物生理研究所的碩士學位。連續17年的漫長學習過程，讓我感覺到疲憊不堪。雖然當時的導師許智宏先生曾說服我繼續攻讀博士學位，但是我知道我做不到。儘管我那時對科學已經有了一點感覺，並且在《試驗生物學報》上發表了兩篇文章，但苦惱也隨之而來，我對未來有些茫然。最煩心的事莫過於我發現做科學的無休無止性。在沒有做科研之前我覺得自己懂得很多，但是當我花了幾年心血去研究它時，卻發現我不懂的問題非但沒有減少，反而更多了。這種發自內心地壓力使我痛苦不堪。

我需要休息一下，喘喘氣，思考思考自己究竟想做什麼。

我首先回到了我的母校，山東師大，開始了我的助教生涯。從給本科生帶遺傳學試驗開始，到後來講授遺傳學課程，我發現自己還是挺喜歡教書的。面對學生我可以把我所學到的知識、把我對科學的理解傳授給他們。興致來的時候，還可以在課堂里盡情地發揮一番，那種感覺真很愜意。

在短短兩年的教書生涯里，我最大的改變是在眾人面前說話不再膽怯了。這種改變對我以後的發展有很大幫助。不過，麻煩也來了。我從小就對人的形象就不敏感，很多人在我看來長得都很像，所以我很難把學生區分開，更不用說準確叫出他們的名字。這對做老師來說，是一件挺不可忍受的事情，成為我跟學生交流的一個障礙。

在山東師大工作期間，我也做了一些棉花體細胞胚發生的研究工作，並取得了一些進展，完成了一篇《植物學報》的論文，還寫了兩篇生物工程方面的綜述文章。用許先生的話說，我觀察事物很仔細，比較適合搞研究。

1989年，國家人事部專家司向新家坡國立大學派遣電腦和生物工程方面的研究人員，許先生推薦了我。當時他已經是上海植生所的所長，每年在新家坡國立大學建成不久的細胞與分子生物學研究所（IMCB）工作2～4個月。在為期半年的講師團培訓之後，1990年2月，我乘上了去新加坡的航班，到IMCB 蔡南海教授(Nam-Hai Chua)的實驗室工作。蔡先生是新加坡籍的華人學者，是我見過的最聰敏的學者之一，他在近代植物分子生物學的很多領域都做出了突出貢獻，有很大的影響力。平時大家習慣上稱他為Nam，除了在洛克菲勒大學有自己的實驗室以外，他還遠程指導着新加坡實驗室的工作。

在新加坡，我開始真正的走近許智宏先生。晚飯後和周末我們經常一起聊天，從他那裡我學到了很多做人、做學問的技巧。他那種柔中有剛的性格、對科學的執著和熱愛造就了他的人格魅力。我想正是這種魅力，使他能夠成為中國科學院的副院長和北京大學的校長。當然這是後話。

當時一起共事的還有我非常欽佩的賈士榮教授。賈先生來自中國農科院生物工程中心，是一位很慈善的學者。另外還有來自馬來西亞的潘永忠博士（Eng-Chong Pua）和來自印度的阿涅爾(Anil Kush)博士。

每個禮拜五下午，我們五個人都會一起去職員俱樂部（Faculty Club）喝啤酒。我們一邊喝酒，一邊聊天。跟他們幾個前輩在一起，我學到了很多東西，也知道了不少做科學中的有趣和無聊的事情。當然發發牢騷，講講老闆的“壞話”也是樂趣的一部分，這個習慣我們一直持續了三年。後來我才發現泡酒吧是很多科學家的愛好，在那裡大家喝酒聊天中互相啟發，很多重要的思路就是在酒吧里誕生的。幾年後我去劍橋時還特意去了詹姆斯·沃森（DNA雙螺旋結構發現者之一）自傳中提到的那個“鷹（The Eagle）”酒吧，一個很平常的酒吧，平常得連音樂都沒有，就是在這裡沃森和克里克經常討論，甚至是“吵架”。學術圈子的這種喝酒和國內酒場最大的區別就是沒有人勸酒。大家輕鬆而隨便地邊喝酒邊聊天，能喝者多喝，不能喝的小酌。酒是量力而行的一件道具，科學研究的話題卻是聊得海闊天空。

在新加坡開始的一年半做得很辛苦，前後做了兩個項目，但這兩個項目都挺沒勁的，我基本上沒有找到苗頭。這期間的惟一收穫是抽空跟我的同事米蘭（Mee-Len Chye，一位不大會講中文的華裔女博士，現在香港大學）和阿涅爾學了一些植物分子生物學的技術。這些技術為我第三個課題的開展打下了基礎。

有一天，Nam找到我，說我們應該搞胚胎發育研究。儘管體細胞胚胎（體外誘導的胚胎）發育是我的強項，但是他所建議的合子胚（來自受精卵的胚胎）研究卻着實令我無從下手。為換這個方向，我還跟他在電梯裡吵了一架。

我認為這個項目是不可能成功的。當時日本Osaka實驗室pin突變體的工作剛剛發表，證明了pin突變體的表型是由於生長素的極性運輸被阻斷引起的。其論文中最有趣的結果是發現可以用生長素運輸阻斷劑處理正常的植物而模擬突變表型。Nam讓我研究一下在合子胚的形態發生過程中是否有生長素運輸的參與。要做這樣的實驗，首先需要一個體外的胚胎培養系統，特別是將形態發生之前的原胚取出來，在體外培養。胚胎培養在當時主要是一種育種輔助手段，用來挽救遠緣雜交育種過程中出現的敗育的胚胎，雜種胚胎由於沒有合適的胚乳營養環境，多數在發育到心型胚或魚雷胚時期開始敗育。

當時國際上胚胎培養能夠達到的最小記錄是由莽聶耳1976年創造的。他通過設計雙層培養基成功地培養了直徑50微米的晚期球形胚。但是對我來說這是遠遠不夠的，因為在這一時期胚胎的基本形態結構已經建立了。我們必須要從30微米以下的原胚開始（8-16細胞）培養，否則研究激素運輸的工作就沒法開展。我自認為想把1/33毫米的胚胎在顯微鏡下從子房中分離出來，並在體外培養成活，簡直是天方夜譚的事情。後來證明Nam是對的。

爭論歸爭論，我還是接手了這個項目，而且很認真地做了。我查了很多資料。其中瑞斯馬等人在1952年所做的工作對我的啟示最大。他們觀察到早期的植物胚胎生長在一個非常高的滲透壓環境裡，這一結果促使我想到設計高滲透壓的培養基。另外一個重要因素是發現穀氨酰胺對早期胚的發育是必要的。經過半年多的試驗，一個理想的合子原胚體外培養系統便建立起來了（劉春明等，Plant J. 1993）。

利用這個系統，我研究了生長素極性運輸在器官形態發生中的作用。我發現了一個後來看來是很重要的現象 — 植物通過生長素的運輸極性來控制葉器官的發生位置（劉春明等，Plant Cell 1993)。照片也成了這期雜誌的封面。

我三年合同到期時，我對做研究產生了濃厚的興趣。究其原因有兩點：一是科學發現所帶來的滿足感，在探索未知和科學證明的過程中，我發現了一個人在科學進步中的價值。二是我發現自己很喜歡學術圈子的氛圍。這是一個坦誠和批評性的圈子、一個沒有虛偽應酬的圈子。因此，我第一次有了做博士的欲望。

這是一個讓我猶豫了六年的決定。也許對有些人來說是一個挺浪費時間的過程，但對我來說是完全值得的。對於這時的我來說，沒有任何其他職業能夠像做科學這樣自由地追蹤自己的好奇心，通過自己的思索和研究找到問題的答案。對植物世界的好奇，使我有了永遠做不完的問題。

這個過程是我發現並忠實自己對科學研究的感覺的過程，真象是感覺電流通過。沒有這個過程，我想即使我選擇去做博士了，要麼是半途而廢，要麼是雖然做完，卻是心有旁騖。

2、影響我科學生涯的三個人
“一日為師，終生為友”，描述的是中國傳統意義上的師生關係。每個人一生當中，都有過無數的老師，每個老師都會給我們傳遞知識，教導我們人生真諦，有的還可能成為我們的終生之友。對我來說，有三位老師在我的學術生涯中起了至關重要的作用。從他們身上，我學到了不少做科學的基本遊戲規則。對他們，我一直心存感激，很多年過去了，我依然將我發表的每一篇文章寄給他們，聽取他們的批評指正。