科学研究的艺术

W.I.B.贝弗里奇 著

陈捷 译

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比尔德莫尔（William Ian Beardmore，WIB）贝弗里奇是澳大利亚动物病理学家，也是剑桥大学动物病理学研究所所长。他于1908年4月23日出生在澳大利亚新南威尔士州朱尼市，并于2006年8月14日去世。他是1957年的《科学研究的艺术》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者。

第十章 战略和战术

“研究，完成，出版。”——法拉第

战术

为了考察并更好地理解一个复杂的过程，有时把这个过程分解成若干组成部分，然後分别加以考虑，这种方法常常很有帮助。我在这篇有关科学研究的专著中也是这么做的。我先後描述了假说、推理、实验、观察、机遇和直觉在科学研究中的作用，并指出每一因素的特殊用途和不足之处。然而，在实际生活中，这些因素当然不是单独作用的。通常需要几个或所有的因素同时在研究中起作用，虽然解决问题的关键往往只需一个因素，这一点我们可从上述的一些小故事中看到。

第一、二章中概述了解决实验医学和生物学上简单问题的方法，在以後的几章中又相继讨论了每个因素在研究中的特殊作用。章节顺序的排列并无特殊意义，其篇幅的长短也与重要性无关。现在留待讨论的只是一些有关战术的一般考虑。为此，我们不妨把别处已经谈过的各点再扼要重述并汇总。

进行科学研究并无一定之规可循。研究人员应发挥自己的聪明才智、创造精神和判断能力，并利用一切有用的方法。席勒写道：

“成功的方法必有价值。……成功证明：在这项研究上，研究人员做对了。他所选择的重要事实，他所排斥的其它不相关部分，他应用‘定律’将这些事实连级起来，他作的推理，他感到的类似处，他对各种可能性的权衡，他作的猜测，他担的风险，都对了。但仅是在这一项研究上。到了下一次研究时，虽然他认为这个项目与上次‘基本相同’，而且是人类看来少有的相像，但是他会发现区别（两个不同项目永远有区别）是关系重大的，必须对自己的方法和假设有所修改，方能成功地解决它。”

有人把科学研究比做向未知世界开战。这种说法使我们想到在战术上有可借鉴的地方。首先考虑的是有充分的准备工作，包括整理获得的一切资料和情报以及调配必要的物资和器材。进攻者如能设法拥有一种新式技术武器，就更具有极大的有利条件。最有希望取得进展的方法是：把兵力集中在敌军最薄弱的有限地区。可用初步侦察和佯攻的方法发现敌人的薄弱环节；如遇敌军顽抗，则最好用计谋迂回前进，避免正面强攻。在偶尔取得重要突破的时候，虽然颇有风险，但最好的方法还是迅速占据大块土地，而把巩固阵地的工作主要留给後来人，当然前提是：工作很重要而足以吸引他们。然而，一般说来，进展是一步一步取得的。夺取新阵地後，必须巩固已经夺取的阵地，才能把它作为下一步进攻的基地。这是进展的正常格律形式，不但在科学研究中是这样，而且在一切形式的学术研究中都是如此。收集了材料以後，自然就要稍事停顿，予以综合，加以解释，然後，下一步是根据得到的新结论再去收集初始资科。

即使在应用研究方面，例如在对人体或家畜疾病的研究上，通常也是先尽力找出问题的某个方面或各个方面，而不是有意以某一种特定的实际用途为目标。经验给我们作了肯定的证明：充分理解了问题，就几乎一定能发见有用的事实。有时，通过发现致病寄生虫生活周期中的某个薄弱环节，就能找到简便的控制方法。想到这样一种可能性，在研究病毒或肠虫之类传染因子时，考虑到它的生物学方面，并仔细研究它如何生存，特别是在从一种宿主到另一种宿主的过度期间如何生存，是很有好处的。

生物学上的新发现往往首先是定性的现象，所以第一个目的通常是把新发现提炼为定量的且能再现的过程，最後终于能归结为化学或物理的根据。值得一提的是，在主要的科学期刊上，大部分的研究部自称其目标是揭示某种生物过程的作用机制。我们的一个基本信念是：一切生物作用最终都能用物理学和化学加以解释。以神秘的所谓“活力”为假说的活力论，以及以一种超自然的支配力量为假说的目的论，都早已为实验生物学家所摒弃。但是，将目的论的含义加以修正，还是可以承认的，即理解为某个器官或某种功能所达到的目的是帮助整个有机体或整个物种得以生存。

在科学上，最受尊崇、最受欢迎的进展莫过于对新定律和新原理的认识，以及某些对人类最有实际用处的新事实的发现。通常，人们不太重视新的实验技术和仪器的发明，尽管引进一项重要的新技术往往同新定律、新事实的发现一样，能大力推动科学的进展。细菌的固体培养基、细菌虑器、病毒的血液凝集作用以及色层分离法都是突出的例子。研究人员和科学研究的组织人员，如能对新技术的发展多加重视，必会有所裨益。

法拉第、达尔文、贝尔纳以及几乎所有的伟大科学家，都有这样的特点：他们根据自己的发现，深入进行研究，不到穷尽，决不罢休。前面所述贝尔纳针对家兔消化作用所做的实验，就很好地说明了这种态度。当霍普金斯发现，某种蛋白质试验法是由于试剂中含有二羟醋酸杂质的时候，他深入研究，找出二羟醋酸与蛋白质中何种基相互作用，最後导致他作出了著名的色氨酸离析。任何一个新事实都是一种潜在的、重要的新武器，有可能用来进一步揭示知识；一项小小的发现可能导致重大的发现。正如廷德尔所说：

“知识一经获得，便给自己的周围投射上微弱的光亮。意义十分有限而不能披露自身以外事物的发现是没有的。”

新发现一旦作出，成功的科学家立刻从各个可能的角度予以观察，并将它与其它知识相联系，找出科学研究的新途径。科学发现中真正持久的愉快并不来自发现本身，而是由于想到有可能把它用作新进展的阶梯。

当发现有成功希望的线索时，应尽可能暂时放下其它活动或有趣的问题，而全力追踪这个线索。这一点，一个稍许具有研究精神的人是无需别人教给他的。但是，在研究过程中，进展往往非常困难，常常是“山穷水尽疑无路”。正是这个时候，需要想方设法，千方百计，用尽一切聪明才智。也许，首先应该尝试的是把问题放下几天，然後从新的角度重新加以考虑。将一个难题暂时搁置起来有三个好处：能有时间进行“孕育”，即让头脑的下意识部分消化资抖；有时间让头脑忘却那些受条件限制的思考；最後，不再固执地想一个问题，也就是避免钻牛角尖。这种暂时放下的原则，在日常生活中当然是普遍采用的。例如，对一个困难问题不马上表态，而要“睡过一觉”再做决定。本书其它章节己强调过讨论的用处，主要不在于寻求技术上的建议，而在于启发新思想。讨论还能帮助人们透彻地理解问题，这一点是非常重要的。

当人们处于绝境时，另一个应该尝试的方法是：从头开始，从不同的角度看问题，找出新的途径。有时会从实地或临床搜集到更多的资料，这些观察到的新现象也许会有助于产生新设想。在把问题归结为实验方案进行探讨时，研究人员可能由于选择不当，以致做了无效的，错误的归纳，而在重新观察原始问题时，他可以选择另一个方面来研究。有时，可把难题分成若干个比较简单的组成部分，分别加以解决。如果困难还解决不了，或许还可选择别的技术方法来克服。在眼前的问题与其他已解决的问题之间寻找相似的地方，可能会有所帮助。

为解决难题而一再努力之後，如果仍未有进展，那么，通常最好是先放下几天或几个月，进行别的工作，但仍不时考虑和谈论它。有时一个新想法的产生，或是其他领域里出现的一个新进展，可使我们重新开始研究这个问题。如果没有新的进展出现，则只能放弃这个问题，认为根据目前有关领域的知识水平是无法解决的。然而，一遇困难，或为别的研究方向所吸引而冲动，就立刻放下手里的难题，这可是科学工作者身上的严重缺点。一般说来，研究一经开始，研究人员就应竭尽全力去完成。一个不断改变自己的任务，去追逐新想到的高明设想的人，往往是一事无成。

研究工作将近完成时，应予以书面报告供出版用。这在工作结束以前就应该着手进行，因为常常会发现一些空白点或薄弱环节，要乘手边还有材料的时候加以弥补。即使研究工作来近完成，也最好每年写出一篇研究报告，因为，如果不这样做，待工作将近完成时再根据以前的笔记写作，对实验的记忆就会谈薄，工作就会增加困难，不易做好。此外，对研究的问题最好能定期回顾，理由在前面己有陈述。但是，未获重要成果的研究工作则不宜发表，它使科学期刊质量降低，并有碍作者在有识之士心目中的声誉。

工作完成以後，应该请一位有经验的同事对文章提出意见，这不仅是由于这位同事可能比作者更有经验，而且也因为人们更易看出别人著作或语言中的毛病。

这里要提请大家注意，不要轻易发表未得明确结论的研究工作，特别是不要轻易作出未由实验结果或观察到的现象充分证明的解释。白纸上的黑字将永存于文献之中，发表的论文如果日後证明错误，将有损作者的科学声誉。一般说来，一个安全的方法是：忠实记录所得的结果，谨慎地提出对结果的解释，严格区分事实与解释。过早地发表不能证实的工作，曾经损害了一些很有前途的科学家的名誉。大多数的科学家，对于最高级的形容词和夸张手法都是深恶痛绝的，伟大的人物一般都是谦虚谨慎的。1831年法拉第给一位朋友写信说：

“我现在又忙着在搞电磁效应，我觉得自己搞出点东西来了，但还没把握。可能是根草，而不是一条鱼，但是，经过这一番努力以後，总算可以拉出来了。”

他拉出来的是一只发电机。

1940年弗洛里爵士给洛克菲勒基金会写信，请求资助他有关青毒素的研究，当时他已很有根据，相信青霉素将成为一种比磺胺更有效的药剂。人们以为在这样一封信中，他会把自己的研究说得尽量好听一些，但弗洛里肯于说出的就是下面这些：

“这是一项很有希望的研究，我觉得这样说并不是过于乐观的。”

日後证明这是一句多么典型的过谦之词啊!

我承认，我一直到将近写完这本书时才读了培根的著作。读後我才体会到培根多么清晰地看到大部分的发现都是经验性的。我在研究了近代作出成果的各种方法以後，也产生了同样的观点。培根赞同地引用了塞尔萨斯(Celsus)的话：

“首先找到药物，然後再论述理由和原因；而不是先找出原因，再根据原因发现药物。”

再没有比塞尔萨斯一千八百年前所说的关于医学科学的话更能恰当地评述本世纪在化学治疗方面取得的进展了。当人们想到机遇和经验是生物进化发展的方法时，也许就不再奇怪为什么这些因素在生物学研究上起如此重要的作用了。

在科学研究中，我们常常必须最大限度、甚至超出限度地使用我们的技术，就像肖汀(Shaudino)发现梅毒的苍白螺旋体那样，别人用当时所用的方法是很难发现的。在推理上也是如此，因为新发现通常不是推理所能做出的。

物理学与生物学一样，使用归纳逻辑是不够的。爱因斯坦在这点上说得十分清楚：

“决不能用归纳法来发现物理学上的基本概念。十九世纪许多科学研究工作者不认识这一点，他们最基本的哲学错误就在于此。„„我们现在特别清楚地认识到：那些相信归纳经验就能产生理论的理论家是多么的错误啊！”

在正规的教育中，如果不是明白地，也是含蓄地让学生相信，推理是科学进步主要的或甚至是唯一的手段。这一观点得到所谓“科学方法”概念的支持。这种概念主要是上世纪某些对科学研究知之甚少的逻辑学家阐述的。在这本书里我试图指出这种观点的错误，并强调推理作为一种工具在作出新发现过程中的限度。我并不怀疑，在已知的领域内推理是最好的指导，尽管在这个范圈内使用推理的风险也往往超出人们的估计。但是在科学研究中，我们不断在已知领域之外摸索，这里的问题还不是放弃不放弃推理，而是我们发现：由于没有足够的知识作为正确推理的依据，我们根本无法运用推理。

与其欺骗自己说：面对着知识不足、概念模糊的复杂自然现象，我们能略有效地运用推理，依我看来还不如公开承认说：我们常常要诉诸于鉴赏力，要承认机遇和直觉在发现中的重要作用。

在科学研究中，诚然和在日常生活中一样，我们经常必须根据个人的判断来决定自己的行动。而个人判断的依据则是鉴赏力。唯有科学研究的技术细节，在纯客观、纯理性这个意义上才是“科学”的。尽管初看起来这点十分荒谬，但是，事实正如乔治所说：科学研究是一种艺术，不是科学。

提要

战术最好由从事研究的工作人员制定。研究人员还应有权参与战略规划的制定。但是，在这方面，研究工作的指导人员，或是包括熟悉该工作的科学家的技术委员会，都能经常对研究工作者有所帮助。委员会的主要职能是计划方针性的事务。人们只能计划科学研究，而不能计划新发现。

移植到另一科学领域的新发现，往往有助于新知识的揭示。关于如何最好地开展科学研究中的各种活动，作者已做了一些提示，但却无法制定明确的规则，因为科学研究是一种艺术。

科学研究的一般战略是：研究时具有明确的目标，但同时保持警觉，注意发现并捕捉意外的时机。