科學研究的藝術

W.I.B.貝弗里奇 著

陳捷 譯

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比爾德莫爾（William Ian Beardmore，WIB）貝弗里奇是澳大利亞動物病理學家，也是劍橋大學動物病理學研究所所長。他於1908年4月23日出生在澳大利亞新南威爾士州朱尼市，並於2006年8月14日去世。他是1957年的《科學研究的藝術》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者。

第十章 戰略和戰術

“研究，完成，出版。”——法拉第

戰術

為了考察並更好地理解一個復雜的過程，有時把這個過程分解成若干組成部分，然後分別加以考慮，這種方法常常很有幫助。我在這篇有關科學研究的專著中也是這麼做的。我先後描述了假說、推理、實驗、觀察、機遇和直覺在科學研究中的作用，並指出每一因素的特殊用途和不足之處。然而，在實際生活中，這些因素當然不是單獨作用的。通常需要幾個或所有的因素同時在研究中起作用，雖然解決問題的關鍵往往只需一個因素，這一點我們可從上述的一些小故事中看到。

第一、二章中概述了解決實驗醫學和生物學上簡單問題的方法，在以後的幾章中又相繼討論了每個因素在研究中的特殊作用。章節順序的排列並無特殊意義，其篇幅的長短也與重要性無關。現在留待討論的只是一些有關戰術的一般考慮。為此，我們不妨把別處已經談過的各點再扼要重述並匯總。

進行科學研究並無一定之規可循。研究人員應發揮自己的聰明才智、創造精神和判斷能力，並利用一切有用的方法。席勒寫道：

“成功的方法必有價值。……成功證明：在這項研究上，研究人員做對了。他所選擇的重要事實，他所排斥的其它不相關部分，他應用‘定律’將這些事實連級起來，他作的推理，他感到的類似處，他對各種可能性的權衡，他作的猜測，他擔的風險，都對了。但僅是在這一項研究上。到了下一次研究時，雖然他認為這個項目與上次‘基本相同’，而且是人類看來少有的相像，但是他會發現區別（兩個不同項目永遠有區別）是關係重大的，必須對自己的方法和假設有所修改，方能成功地解決它。”

有人把科學研究比做向未知世界開戰。這種說法使我們想到在戰術上有可借鑒的地方。首先考慮的是有充分的准備工作，包括整理獲得的一切資料和情報以及調配必要的物資和器材。進攻者如能設法擁有一種新式技術武器，就更具有極大的有利條件。最有希望取得進展的方法是：把兵力集中在敵軍最薄弱的有限地區。可用初步偵察和佯攻的方法發現敵人的薄弱環節；如遇敵軍頑抗，則最好用計謀迂迴前進，避免正面強攻。在偶爾取得重要突破的時候，雖然頗有風險，但最好的方法還是迅速占據大塊土地，而把鞏固陣地的工作主要留給後來人，當然前提是：工作很重要而足以吸引他們。然而，一般說來，進展是一步一步取得的。奪取新陣地後，必須鞏固已經奪取的陣地，才能把它作為下一步進攻的基地。這是進展的正常格律形式，不但在科學研究中是這樣，而且在一切形式的學術研究中都是如此。收集了材料以後，自然就要稍事停頓，予以綜合，加以解釋，然後，下一步是根據得到的新結論再去收集初始資科。

即使在應用研究方面，例如在對人體或家畜疾病的研究上，通常也是先盡力找出問題的某個方面或各個方面，而不是有意以某一種特定的實際用途為目標。經驗給我們作了肯定的證明：充分理解了問題，就幾乎一定能發見有用的事實。有時，通過發現致病寄生蟲生活周期中的某個薄弱環節，就能找到簡便的控制方法。想到這樣一種可能性，在研究病毒或腸蟲之類傳染因子時，考慮到它的生物學方面，並仔細研究它如何生存，特別是在從一種宿主到另一種宿主的過度期間如何生存，是很有好處的。

生物學上的新發現往往首先是定性的現象，所以第一個目的通常是把新發現提煉為定量的且能再現的過程，最後終於能歸結為化學或物理的根據。值得一提的是，在主要的科學期刊上，大部分的研究部自稱其目標是揭示某種生物過程的作用機制。我們的一個基本信念是：一切生物作用最終都能用物理學和化學加以解釋。以神秘的所謂“活力”為假說的活力論，以及以一種超自然的支配力量為假說的目的論，都早已為實驗生物學家所摒棄。但是，將目的論的含義加以修正，還是可以承認的，即理解為某個器官或某種功能所達到的目的是幫助整個有機體或整個物種得以生存。

在科學上，最受尊崇、最受歡迎的進展莫過於對新定律和新原理的認識，以及某些對人類最有實際用處的新事實的發現。通常，人們不太重視新的實驗技術和儀器的發明，儘管引進一項重要的新技術往往同新定律、新事實的發現一樣，能大力推動科學的進展。細菌的固體培養基、細菌慮器、病毒的血液凝集作用以及色層分離法都是突出的例子。研究人員和科學研究的組織人員，如能對新技術的發展多加重視，必會有所裨益。

法拉第、達爾文、貝爾納以及幾乎所有的偉大科學家，都有這樣的特點：他們根據自己的發現，深入進行研究，不到窮盡，決不罷休。前面所述貝爾納針對家兔消化作用所做的實驗，就很好地說明了這種態度。當霍普金斯發現，某種蛋白質試驗法是由於試劑中含有二羥醋酸雜質的時候，他深入研究，找出二羥醋酸與蛋白質中何種基相互作用，最後導致他作出了著名的色氨酸離析。任何一個新事實都是一種潛在的、重要的新武器，有可能用來進一步揭示知識；一項小小的發現可能導致重大的發現。正如廷德爾所說：

“知識一經獲得，便給自己的周圍投射上微弱的光亮。意義十分有限而不能披露自身以外事物的發現是沒有的。”

新發現一旦作出，成功的科學家立刻從各個可能的角度予以觀察，並將它與其它知識相聯系，找出科學研究的新途徑。科學發現中真正持久的愉快並不來自發現本身，而是由於想到有可能把它用作新進展的階梯。

當發現有成功希望的線索時，應儘可能暫時放下其它活動或有趣的問題，而全力追蹤這個線索。這一點，一個稍許具有研究精神的人是無需別人教給他的。但是，在研究過程中，進展往往非常困難，常常是“山窮水盡疑無路”。正是這個時候，需要想方設法，千方百計，用盡一切聰明才智。也許，首先應該嘗試的是把問題放下幾天，然後從新的角度重新加以考慮。將一個難題暫時擱置起來有三個好處：能有時間進行“孕育”，即讓頭腦的下意識部分消化資抖；有時間讓頭腦忘卻那些受條件限制的思考；最後，不再固執地想一個問題，也就是避免鑽牛角尖。這種暫時放下的原則，在日常生活中當然是普遍採用的。例如，對一個困難問題不馬上表態，而要“睡過一覺”再做決定。本書其它章節己強調過討論的用處，主要不在於尋求技術上的建議，而在於啟發新思想。討論還能幫助人們透徹地理解問題，這一點是非常重要的。

當人們處於絕境時，另一個應該嘗試的方法是：從頭開始，從不同的角度看問題，找出新的途徑。有時會從實地或臨床搜集到更多的資料，這些觀察到的新現象也許會有助於產生新設想。在把問題歸結為實驗方案進行探討時，研究人員可能由於選擇不當，以致做了無效的，錯誤的歸納，而在重新觀察原始問題時，他可以選擇另一個方面來研究。有時，可把難題分成若幹個比較簡單的組成部分，分別加以解決。如果困難還解決不了，或許還可選擇別的技術方法來克服。在眼前的問題與其他已解決的問題之間尋找相似的地方，可能會有所幫助。

為解決難題而一再努力之後，如果仍未有進展，那麼，通常最好是先放下幾天或幾個月，進行別的工作，但仍不時考慮和談論它。有時一個新想法的產生，或是其他領域裡出現的一個新進展，可使我們重新開始研究這個問題。如果沒有新的進展出現，則只能放棄這個問題，認為根據目前有關領域的知識水平是無法解決的。然而，一遇困難，或為別的研究方向所吸引而沖動，就立刻放下手裡的難題，這可是科學工作者身上的嚴重缺點。一般說來，研究一經開始，研究人員就應竭盡全力去完成。一個不斷改變自己的任務，去追逐新想到的高明設想的人，往往是一事無成。

研究工作將近完成時，應予以書面報告供出版用。這在工作結束以前就應該着手進行，因為常常會發現一些空白點或薄弱環節，要乘手邊還有材料的時候加以彌補。即使研究工作來近完成，也最好每年寫出一篇研究報告，因為，如果不這樣做，待工作將近完成時再根據以前的筆記寫作，對實驗的記憶就會談薄，工作就會增加困難，不易做好。此外，對研究的問題最好能定期回顧，理由在前面己有陳述。但是，未獲重要成果的研究工作則不宜發表，它使科學期刊質量降低，並有礙作者在有識之士心目中的聲譽。

工作完成以後，應該請一位有經驗的同事對文章提出意見，這不僅是由於這位同事可能比作者更有經驗，而且也因為人們更易看出別人著作或語言中的毛病。

這里要提請大家注意，不要輕易發表未得明確結論的研究工作，特別是不要輕易作出未由實驗結果或觀察到的現象充分證明的解釋。白紙上的黑字將永存於文獻之中，發表的論文如果日後證明錯誤，將有損作者的科學聲譽。一般說來，一個安全的方法是：忠實記錄所得的結果，謹慎地提出對結果的解釋，嚴格區分事實與解釋。過早地發表不能證實的工作，曾經損害了一些很有前途的科學家的名譽。大多數的科學家，對於最高級的形容詞和夸張手法都是深惡痛絕的，偉大的人物一般都是謙虛謹慎的。1831年法拉第給一位朋友寫信說：

“我現在又忙着在搞電磁效應，我覺得自己搞出點東西來了，但還沒把握。可能是根草，而不是一條魚，但是，經過這一番努力以後，總算可以拉出來了。”

他拉出來的是一隻發電機。

1940年弗洛里爵士給洛克菲勒基金會寫信，請求資助他有關青毒素的研究，當時他已很有根據，相信青黴素將成為一種比磺胺更有效的藥劑。人們以為在這樣一封信中，他會把自己的研究說得儘量好聽一些，但弗洛里肯於說出的就是下面這些：

“這是一項很有希望的研究，我覺得這樣說並不是過於樂觀的。”

日後證明這是一句多麼典型的過謙之詞啊!

我承認，我一直到將近寫完這本書時才讀了培根的著作。讀後我才體會到培根多麼清晰地看到大部分的發現都是經驗性的。我在研究了近代作出成果的各種方法以後，也產生了同樣的觀點。培根贊同地引用了塞爾薩斯(Celsus)的話：

“首先找到藥物，然後再論述理由和原因；而不是先找出原因，再根據原因發現藥物。”

再沒有比塞爾薩斯一千八百年前所說的關於醫學科學的話更能恰當地評述本世紀在化學治療方面取得的進展了。當人們想到機遇和經驗是生物進化發展的方法時，也許就不再奇怪為什麼這些因素在生物學研究上起如此重要的作用了。

在科學研究中，我們常常必須最大限度、甚至超出限度地使用我們的技術，就像肖汀(Shaudino)發現梅毒的蒼白螺旋體那樣，別人用當時所用的方法是很難發現的。在推理上也是如此，因為新發現通常不是推理所能做出的。

物理學與生物學一樣，使用歸納邏輯是不夠的。愛因斯坦在這點上說得十分清楚：

“決不能用歸納法來發現物理學上的基本概念。十九世紀許多科學研究工作者不認識這一點，他們最基本的哲學錯誤就在於此。„„我們現在特別清楚地認識到：那些相信歸納經驗就能產生理論的理論家是多麼的錯誤啊！”

在正規的教育中，如果不是明白地，也是含蓄地讓學生相信，推理是科學進步主要的或甚至是唯一的手段。這一觀點得到所謂“科學方法”概念的支持。這種概念主要是上世紀某些對科學研究知之甚少的邏輯學家闡述的。在這本書里我試圖指出這種觀點的錯誤，並強調推理作為一種工具在作出新發現過程中的限度。我並不懷疑，在已知的領域內推理是最好的指導，儘管在這個范圈內使用推理的風險也往往超出人們的估計。但是在科學研究中，我們不斷在已知領域之外摸索，這里的問題還不是放棄不放棄推理，而是我們發現：由於沒有足夠的知識作為正確推理的依據，我們根本無法運用推理。

與其欺騙自己說：面對着知識不足、概念模糊的復雜自然現象，我們能略有效地運用推理，依我看來還不如公開承認說：我們常常要訴諸於鑑賞力，要承認機遇和直覺在發現中的重要作用。

在科學研究中，誠然和在日常生活中一樣，我們經常必須根據個人的判斷來決定自己的行動。而個人判斷的依據則是鑑賞力。唯有科學研究的技術細節，在純客觀、純理性這個意義上才是“科學”的。儘管初看起來這點十分荒謬，但是，事實正如喬治所說：科學研究是一種藝術，不是科學。

提要

戰術最好由從事研究的工作人員制定。研究人員還應有權參與戰略規劃的制定。但是，在這方面，研究工作的指導人員，或是包括熟悉該工作的科學家的技術委員會，都能經常對研究工作者有所幫助。委員會的主要職能是計劃方針性的事務。人們只能計劃科學研究，而不能計劃新發現。

移植到另一科學領域的新發現，往往有助於新知識的揭示。關於如何最好地開展科學研究中的各種活動，作者已做了一些提示，但卻無法制定明確的規則，因為科學研究是一種藝術。

科學研究的一般戰略是：研究時具有明確的目標，但同時保持警覺，注意發現並捕捉意外的時機。