科学之游戏规则

刘春明
中国科学院植物研究所信号转导与代谢组学研究中心

目录

引子
1、成长经历
　　入门生物学
　　决定作博士
2、影响我科学生涯的三个人
　　启蒙恩师
　　亦师亦友
　　严师诤友
3、两个人和一本书
　　蔡南海（Nam-Hai Chua）
　　Jeff Dangl （杰夫 · 邓戈儿）
　　影响我思考的一本书
4、如何做科学
　　做科学的意义
　　如何选题
　　如何选材
5、做科学的困惑和视角
　　问题会越来越多
　　步入绝路是常发生的
　　同行的认可
　　透过分子看世界
6、做研究的“黄金准则”
　　“大问题，小研究”
　　“复杂问题简单化”
　　“正结果因负结果的存在而有意义”
　　“不要拿着鸡蛋碰石头”
　　“只要这个方法是灵的，不要随便改变它”（as soon as the protocol works, does not mess up with it）
7、如何作研究生
　　能力培养比掌握知识更重要
　　掌握自己的命运从选择自己的教育开始
　　诚信是一个学者的基本行为准则

引子
做科学好比一种游戏，只有对这种游戏有着强烈兴趣的人，才能从中获得乐趣。同时每一种游戏都有其规则，只有遵守规则的人才有可能取胜。

最近几年，常利用休假或讲学的机会回国。在国内见到一大批朝气蓬勃的年轻人，他们有的还在读本科，有的在做硕士或博士研究生。在一些场合，有机会同他们进行近距离的交流，总是会被他们的青春和朝气所感染，好像自己又回到了20年前。同时，我也可以感受到许多年轻人对于做科学所表现出来的种种困惑。他们提了很多问题，甚至同样的问题常常会在不同的时间和地点被问及。有些问题，正是我当年也曾经苦苦寻求答案的疑问。因此，常有一种历史在被重复的感觉。

2005年5月底，在由济南开往北京的火车上，我邂逅了高等教育出版社研究生分社的林金安社长。我们聊了很多。他说，针对国内一些学生和青年学者现在所面临的困惑，特别需要一本开拓思想，介绍科学研究思路的书。数天之后，当我坐在回阿姆斯特丹的飞机上时，突然产生了一种想把多年来沉积在脑子里的对科学的认识、对做科学的理解、以及从事科学研究的喜怒哀乐的感受表达出来的冲动，希望与年轻人分享。

在步入科学殿堂的旅途中，从茫然走向从容，是每一个学者必经的过程。有些事情只有在经历过之后，甚至是遭受挫折之后才会有更深刻的体验。但是，如果在踏入科学门槛之前，能够对做科学的内涵有一定的了解，会使你更好地审视与把握自己，计划未来。

促使我想把一些感受写出来的另一个原因是我时常感觉到的国内学术界的一种浮躁。这种浮躁表现在两方面：从做老板（教授和博导等）这个层次上看，大家似乎都很忙，忙着应付些申请书、忙着应付饭局、忙着应付上级领导。他们在向往着院士的头衔，追求着某日某月的大奖，丈量着中国和诺贝尔奖的距离。其结果表现为很多老板没有时间进实验室、没有时间思考、没有时间坐下来同学生讨论工作，甚至没有时间读懂别人的文章。从做弟子角度出发，就是挖空心思发SCI文章，应付毕业好出国。大多数学生并没有弄明白研究是怎么回事，只是片面地或难或易地拷贝着别人的工作。

从这个角度上来说，中国离诺贝尔奖的距离越来越远了。获得诺贝尔奖意味着通过扎扎实实的研究，发现一些全新的概念，开拓一个全新的研究领域。在此基础上，还要求这个领域的发展对人类的健康生活产生重大影响，二者缺一不可。事实上一个科学家所能做到的只是前者，为人类了解自然、促进科技做出努力。至于你的研究是否能够产生你所希望的社会效应，无疑需要一个足够的群体参与和社会的认可。因此，有些研究结果的社会效应很快可以见到（如沃森·克里克的DNA双螺旋结构的提出和卡里·穆勒的PCR技术的发现），有的则需要很多年才会表现出来（如麦克林托克的转座子）。因此，开创性的工作很重要，要有想法、有勇气、有能力去探索未知。

国内的这种浮躁还表现在对科学研究缺乏持久的兴趣上。很多人在刚刚做出一点成绩之后便主动或被动地步入仕途。尽管我们非常需要懂科学的人去做科技管理，但是，仕途会使一个科学家失去最宝贵的观察与思考的时间，从而失去原创能力。所以做好科学需要一颗冷静的心，潜下心来，耐得住寂寞和清贫，真正置身于名利场之外。

和世界上大多数学者一样，我没有做过诺贝尔奖梦（至少目前还没有）。我只是这个行当里的一份子。在国外飘游的十几年里，先后走过新加坡、英国、美国，最后来到荷兰，既经历过痛苦的挣扎、也有过成功的喜悦，对科学的了解逐步加深，对自己也越来越有信心。在这篇文字里，我会阐述我个人对科学的理解。我将尽可能使用通俗的语言、使用生活化的例子来表达我个人的想法。我希望在读完这些文字之后，你能够获得两点启示：

一是保持你对科学的好奇心：好奇心是科学发现的最重要部分，一个有好奇心的人会在这种对未知的探索中得到很多乐趣。要神定气闲地跟着好奇心一步一步向前走，为自己的每一个发现而兴奋，为自己的每一个设想被验证或者被他人接受而喜悦。不管是国外还是国内，做科学都不是收入最高的职业。如在美国，科学家的收入在社会上只是中等偏上一点。在欧洲也基本如此，国内的情况也差不多。但从美国所调查的个人对自己工作的满意程度来看，科学家却遥遥领先。我想正是研究过程中对好奇心的不断满足使科学这个职业如此有魅力吧。

二是要脚踏实地走自己的路：做科学要追踪重大科学问题，但同时要脚踏实地。事实上在科学迅速发展的今天，一个科学家所能做的只是不断地为科学的长城添砖加瓦，构思长城框架的任务在上两个世纪已经由我们的前辈们完成了。踏踏实实作科学并不是很容易，它需要敏锐的思维，需要对每一个实验结果的仔细分析，通过设计对照实验来验证设想，最终形成理论。因此走近科学这座长城，并为它的建设出一份力是每个科学工作者的责任。不能扎扎实实做科学的人，因而谈不上会对科学有所贡献。有相当多的人，看起来也象是在做科学，但不过是在离长城很远的地方玩“过家家”而已。这里我引用爱因斯坦曾经说过的一句话：“科学之真谛不过是每天思考的准确化而已（The whole of science is nothing more than a refinement of everyday thinking）”。

在这个专栏里，我想首先通过个人的经历，让青年人对做科学的过程有所了解。然后我将用一些篇幅阐述西方做科学的一些窍门和规则。总之，我非常希望有更多的年轻人走出困惑，走出浮躁，在决定做科学之前，能有一些对科学游戏规则的了解和一定的心理准备。一旦投身科学研究，要有为之奋斗一生的准备。只有这样，中国的科学研究才会有希望。

1、成长经历
入门生物学
一个人的生活中有很多偶然和必然。对我来说，学生物学纯属偶然，但后来从事生物学研究却有很多必然。

由于父母都是语文教师，所以从小我就受到一些文学的熏陶。我的语文成绩在初中和高中时期一直是所有功课中最好的。然而，上世纪70年代末是重理轻文的年代，大家接受的一直是“学好数理化，走遍天下都不怕”这样的观念。因此，在1978年文登一中开始分文理班时，我义无反顾地选择了理科。我的语文老师曾因我放弃走文学之路而惋惜。至于理科学什么专业，将来干什么，当时都一无所知，我的打算是从数理化里面选一门，想来总归不会太坏吧。

当时的高考理科要考语文、数学、物理、化学、政治五门。高考成绩下来了，阴差阳错，我的成绩除了语文就是物理比较好。读文科是没戏了，报志愿时便集中在与物理有关的专业上。第一志愿我选择了青岛海洋学院的海洋物理专业，至于这个专业是学什么的根本不知道。很不幸，或者说很幸运，海洋学院没有录取我。录取通知单上写的是我没有报考的学校和专业——山东师范学院（现在的山东师范大学）生物系。

我读高中时学校还没有生物课，所以当时对生物学差不多是一无所知，当时感觉很懵懂，不知道将来能干什么。

翻箱倒柜，终于从爸爸的书堆里找到了一本与生物学有关的书，好像是根据米丘林遗传育种学翻译的一本小册子，主要是讲如何做嫁接，如何将西红柿和土豆接在一起，让上边结西红柿，下边长土豆。仔细看过之后，我的兴趣便来了，童年的很多时光是在昆嵛山脚下的一个小村子里度过的，春天的映山红、夏天的黄花菜和百合、秋天的各种瓜果一下子从记忆深处浮现出来了。学生物，应该是跟花草打交道，总不会太差吧。后来我学了遗传学，知道米丘林遗传学的很多观点，特别是南种北调的获得性遗传的观点，实际上是站不住脚的，但不管怎么说，就是这本书激起了我对当时还一无所知的生物学的兴趣。

数周之后，我搭上了去济南的火车，我的生物学学习生涯就在偶然之中开始了。

记得当时有个文革电影，里面有一流行的台词叫“先结婚后恋爱”，我选择生物学 ，基本上也是如此。先进门槛，再培养兴趣。

回头看来，从高中到大学，实际上是人生中选择兴趣的第一个重要转折点。生物、数学、艺术、法律、工程和哲学，是完全不同的领域，错误的选择可能会使一个在某方面非常有潜力的人失去成功的机会。回过头来，觉得自己当时阴错阳差“嫁给”生物学，恰恰是发挥了自己这方面的潜能，只是当时浑然不觉而已。真可谓“上错花轿嫁对郎”了。

决定作博士
决定读博士，我经历了一个艰难的过程，花费了相当长的时间。因为我一直没有想好，是否要一辈子搞学问，以及要搞什么学问。这是每一个想读博士的人首先要问自己的两个问题，毕竟这个决定将影响你的一生。

1970年开始读小学，1987年拿到中国科学院上海植物生理研究所的硕士学位。连续17年的漫长学习过程，让我感觉到疲惫不堪。虽然当时的导师许智宏先生曾说服我继续攻读博士学位，但是我知道我做不到。尽管我那时对科学已经有了一点感觉，并且在《试验生物学报》上发表了两篇文章，但苦恼也随之而来，我对未来有些茫然。最烦心的事莫过于我发现做科学的无休无止性。在没有做科研之前我觉得自己懂得很多，但是当我花了几年心血去研究它时，却发现我不懂的问题非但没有减少，反而更多了。这种发自内心地压力使我痛苦不堪。

我需要休息一下，喘喘气，思考思考自己究竟想做什么。

我首先回到了我的母校，山东师大，开始了我的助教生涯。从给本科生带遗传学试验开始，到后来讲授遗传学课程，我发现自己还是挺喜欢教书的。面对学生我可以把我所学到的知识、把我对科学的理解传授给他们。兴致来的时候，还可以在课堂里尽情地发挥一番，那种感觉真很惬意。

在短短两年的教书生涯里，我最大的改变是在众人面前说话不再胆怯了。这种改变对我以后的发展有很大帮助。不过，麻烦也来了。我从小就对人的形象就不敏感，很多人在我看来长得都很像，所以我很难把学生区分开，更不用说准确叫出他们的名字。这对做老师来说，是一件挺不可忍受的事情，成为我跟学生交流的一个障碍。

在山东师大工作期间，我也做了一些棉花体细胞胚发生的研究工作，并取得了一些进展，完成了一篇《植物学报》的论文，还写了两篇生物工程方面的综述文章。用许先生的话说，我观察事物很仔细，比较适合搞研究。

1989年，国家人事部专家司向新家坡国立大学派遣电脑和生物工程方面的研究人员，许先生推荐了我。当时他已经是上海植生所的所长，每年在新家坡国立大学建成不久的细胞与分子生物学研究所（IMCB）工作2～4个月。在为期半年的讲师团培训之后，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)的实验室工作。蔡先生是新加坡籍的华人学者，是我见过的最聪敏的学者之一，他在近代植物分子生物学的很多领域都做出了突出贡献，有很大的影响力。平时大家习惯上称他为Nam，除了在洛克菲勒大学有自己的实验室以外，他还远程指导着新加坡实验室的工作。

在新加坡，我开始真正的走近许智宏先生。晚饭后和周末我们经常一起聊天，从他那里我学到了很多做人、做学问的技巧。他那种柔中有刚的性格、对科学的执著和热爱造就了他的人格魅力。我想正是这种魅力，使他能够成为中国科学院的副院长和北京大学的校长。当然这是后话。

当时一起共事的还有我非常钦佩的贾士荣教授。贾先生来自中国农科院生物工程中心，是一位很慈善的学者。另外还有来自马来西亚的潘永忠博士（Eng-Chong Pua）和来自印度的阿涅尔(Anil Kush)博士。

每个礼拜五下午，我们五个人都会一起去职员俱乐部（Faculty Club）喝啤酒。我们一边喝酒，一边聊天。跟他们几个前辈在一起，我学到了很多东西，也知道了不少做科学中的有趣和无聊的事情。当然发发牢骚，讲讲老板的“坏话”也是乐趣的一部分，这个习惯我们一直持续了三年。后来我才发现泡酒吧是很多科学家的爱好，在那里大家喝酒聊天中互相启发，很多重要的思路就是在酒吧里诞生的。几年后我去剑桥时还特意去了詹姆斯·沃森（DNA双螺旋结构发现者之一）自传中提到的那个“鹰（The Eagle）”酒吧，一个很平常的酒吧，平常得连音乐都没有，就是在这里沃森和克里克经常讨论，甚至是“吵架”。学术圈子的这种喝酒和国内酒场最大的区别就是没有人劝酒。大家轻松而随便地边喝酒边聊天，能喝者多喝，不能喝的小酌。酒是量力而行的一件道具，科学研究的话题却是聊得海阔天空。

在新加坡开始的一年半做得很辛苦，前后做了两个项目，但这两个项目都挺没劲的，我基本上没有找到苗头。这期间的惟一收获是抽空跟我的同事米兰（Mee-Len Chye，一位不大会讲中文的华裔女博士，现在香港大学）和阿涅尔学了一些植物分子生物学的技术。这些技术为我第三个课题的开展打下了基础。

有一天，Nam找到我，说我们应该搞胚胎发育研究。尽管体细胞胚胎（体外诱导的胚胎）发育是我的强项，但是他所建议的合子胚（来自受精卵的胚胎）研究却着实令我无从下手。为换这个方向，我还跟他在电梯里吵了一架。

我认为这个项目是不可能成功的。当时日本Osaka实验室pin突变体的工作刚刚发表，证明了pin突变体的表型是由于生长素的极性运输被阻断引起的。其论文中最有趣的结果是发现可以用生长素运输阻断剂处理正常的植物而模拟突变表型。Nam让我研究一下在合子胚的形态发生过程中是否有生长素运输的参与。要做这样的实验，首先需要一个体外的胚胎培养系统，特别是将形态发生之前的原胚取出来，在体外培养。胚胎培养在当时主要是一种育种辅助手段，用来挽救远缘杂交育种过程中出现的败育的胚胎，杂种胚胎由于没有合适的胚乳营养环境，多数在发育到心型胚或鱼雷胚时期开始败育。

当时国际上胚胎培养能够达到的最小记录是由莽聂耳1976年创造的。他通过设计双层培养基成功地培养了直径50微米的晚期球形胚。但是对我来说这是远远不够的，因为在这一时期胚胎的基本形态结构已经建立了。我们必须要从30微米以下的原胚开始（8-16细胞）培养，否则研究激素运输的工作就没法开展。我自认为想把1/33毫米的胚胎在显微镜下从子房中分离出来，并在体外培养成活，简直是天方夜谭的事情。后来证明Nam是对的。

争论归争论，我还是接手了这个项目，而且很认真地做了。我查了很多资料。其中瑞斯马等人在1952年所做的工作对我的启示最大。他们观察到早期的植物胚胎生长在一个非常高的渗透压环境里，这一结果促使我想到设计高渗透压的培养基。另外一个重要因素是发现谷氨酰胺对早期胚的发育是必要的。经过半年多的试验，一个理想的合子原胚体外培养系统便建立起来了（刘春明等，Plant J. 1993）。

利用这个系统，我研究了生长素极性运输在器官形态发生中的作用。我发现了一个后来看来是很重要的现象 — 植物通过生长素的运输极性来控制叶器官的发生位置（刘春明等，Plant Cell 1993)。照片也成了这期杂志的封面。

我三年合同到期时，我对做研究产生了浓厚的兴趣。究其原因有两点：一是科学发现所带来的满足感，在探索未知和科学证明的过程中，我发现了一个人在科学进步中的价值。二是我发现自己很喜欢学术圈子的氛围。这是一个坦诚和批评性的圈子、一个没有虚伪应酬的圈子。因此，我第一次有了做博士的欲望。

这是一个让我犹豫了六年的决定。也许对有些人来说是一个挺浪费时间的过程，但对我来说是完全值得的。对于这时的我来说，没有任何其他职业能够像做科学这样自由地追踪自己的好奇心，通过自己的思索和研究找到问题的答案。对植物世界的好奇，使我有了永远做不完的问题。

这个过程是我发现并忠实自己对科学研究的感觉的过程，真象是感觉电流通过。没有这个过程，我想即使我选择去做博士了，要么是半途而废，要么是虽然做完，却是心有旁骛。

2、影响我科学生涯的三个人
“一日为师，终生为友”，描述的是中国传统意义上的师生关系。每个人一生当中，都有过无数的老师，每个老师都会给我们传递知识，教导我们人生真谛，有的还可能成为我们的终生之友。对我来说，有三位老师在我的学术生涯中起了至关重要的作用。从他们身上，我学到了不少做科学的基本游戏规则。对他们，我一直心存感激，很多年过去了，我依然将我发表的每一篇文章寄给他们，听取他们的批评指正。