中科院神經(jīng)所的研究生每年都有博士生的論文研究進展報告，最近我參加了一個學(xué)生的報告。

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這位學(xué)生很聰明、也特別努力，過去一年的工作是針對導(dǎo)師的一個假說所設(shè)計的兩種不同的實驗，得到的結(jié)果都不符合假說所預(yù)期的結(jié)果。

他說雖然一年的工作都失敗了，仍不愿放棄，又提出了另一種實驗，下幾個月準(zhǔn)備再繼續(xù)努力，希望能證實這個假說。

如果還是失敗的話，就準(zhǔn)備換一個論文題目。這個學(xué)生的實驗設(shè)計嚴謹，實驗數(shù)據(jù)和結(jié)論也可信，報告時思路清晰，對這個假說充滿信心。

在場的老師對這個學(xué)生都很滿意，尤其是他的導(dǎo)師對他不怕失敗的挫折，仍堅持努力工作尤其贊賞，也同意學(xué)生應(yīng)該再努力做另一組實驗，如果還是不能證實這一假說，就換一個論文題目。

這個小故事說明了一個科學(xué)界普遍的現(xiàn)象。

就是學(xué)生和導(dǎo)師都沒有真正理解科學(xué)研究的本質(zhì)，對假說和實驗的意義沒有正確的概念。

根據(jù)上世紀初Karl Popper對知識論和科學(xué)方法總結(jié)出的理論，也是目前科學(xué)哲學(xué)領(lǐng)域普遍接受的理論，假說存在的意義，不是為了給實驗“證實”的，而是用來反駁的。

科學(xué)實驗的目的不是為了證實（verify 或 prove）一個假說，而是尋找反證。

假說是一種猜想（conjecture），最好的實驗結(jié)果是能反駁（refute）它，從conjecture 到refutation，就完成了科研重要的一環(huán)。

假說如果不能預(yù)測實驗得到的結(jié)果，就需要進一步修正，提出一個能解釋實驗結(jié)果的新假說，這是對假說的重要反饋環(huán)節(jié)。

這種從假說到反駁到新假說的出現(xiàn)，是推動科學(xué)進展最有效的模式。

符合假說的結(jié)果不能說就是證實了假說，只能說結(jié)果支持了假說，假說可以繼續(xù)存在。

事實上，假說是永遠無法被證實的，因為是不可能對涵蓋所有實驗參數(shù)空間進行所有可能的實驗。

這位學(xué)生的兩組嚴謹?shù)膶嶒?#xff0c;沒有得到假說預(yù)測的結(jié)果，應(yīng)該認為是成功的而不是失敗的實驗。

如果第三組實驗也得不到預(yù)期的成果，那是更好的結(jié)果。

他完全不應(yīng)該換題目，而是去重新提出一個修正的假說，能解釋他已獲得的實驗結(jié)果。

這個導(dǎo)師所提出的假說，是依據(jù)目前神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域一般想法的假說，是目前流行的理論和研究范式（existing paradigm）的產(chǎn)物，如果實驗結(jié)果說明假說所預(yù)測的不正確，就說明目前領(lǐng)域的想法是有問題的，是需要修正的。

一個重要的假說、理論框架和范式（paradigm）能統(tǒng)治一個領(lǐng)域多年，就是因為所預(yù)測的現(xiàn)象與許多實驗結(jié)果符合，但是遲早總會發(fā)現(xiàn)有某些實驗結(jié)果是不符合的，不符合的結(jié)果多了，就到了推翻或革新假說的時候。

這時如果又有人提出了一個革新的修正假說，就會在這個領(lǐng)域造成Thomas Kuhn所說的研究范式的革新（paradigm shift）。

教科書中的重要理論、概念和假說，隨時間過程都會有大幅度修正，這反映的就是研究范式的革新。

我們都知道教科書中的假說，遲早都是會被修正的，可是我們不知道是哪些假說、在什么時候會被修正；能對這些修正過程有所貢獻，是我們創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究的最高目標(biāo)。

我們一般關(guān)注的創(chuàng)新，做新的實驗，觀察新現(xiàn)象，研發(fā)出新技術(shù)，都是基于目前領(lǐng)域已有的范式。我稱之為前瞻式（prospective）創(chuàng)新。

但是還有另一種模式的創(chuàng)新，是現(xiàn)在很少人做的，我稱之為“回顧式（retrospective）”創(chuàng)新。

這種創(chuàng)新不需要提出新的假說，設(shè)計新的實驗，而是用新方法或新技術(shù)去重新檢驗?zāi)切┲谓炭茣募僬f、前人曾發(fā)表過的主要實驗結(jié)果。

這些假說可能是基于幾十年前的實驗結(jié)果所提出的。

當(dāng)時的實驗技術(shù)與現(xiàn)在相比可能落后得多，得到的實驗數(shù)據(jù)也可能比較粗淺、甚至不可靠。但是因為這些假說都進了教科書，變成領(lǐng)域普遍接受的假說，也沒有人再去檢驗它們的實驗基礎(chǔ)的可靠性。

現(xiàn)在你用新的方法去設(shè)計實驗，重新檢驗它是否正確，雖然基本上只是用新方法重復(fù)別人的實驗，我相信可能有一半的機會，得到的實驗結(jié)果并不支持這個假說，很有可能對普遍接受的假說，重新提出質(zhì)疑，如果是非常重要的假說，甚至造成領(lǐng)域內(nèi)研究范式的革新。這種回顧式的研究和前瞻式的研究一樣，都是屬于創(chuàng)新的范疇。

科學(xué)的發(fā)展就是不斷地修正已有的假說和理論。

前瞻式創(chuàng)新可能會獲得新的實驗結(jié)果，不符合現(xiàn)有范式，但需要實驗者主動去設(shè)計一些有針對性、能獲得反證的實驗，對不符合假說的結(jié)果高度重視（而不是像我說的那位研究生認為實驗失敗而舍棄他的發(fā)現(xiàn)）。

回顧式的研究方式，是直接去重新驗證已有假說的實驗基礎(chǔ)，直接去尋找假說的基礎(chǔ)是否有破綻，是一種更直接地對現(xiàn)有假說的正面沖擊，更可能造成研究范式的革新。

我強調(diào)回顧式創(chuàng)新，是我個人多年的親身體驗。

我的實驗室在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最重要的貢獻，就是在二十余年前，我們針對教科書中統(tǒng)治了突觸可塑性領(lǐng)域半個世紀的赫伯（Hebb）假說（脈沖相關(guān)性學(xué)習(xí)法則），使用新技術(shù)（在體神經(jīng)元膜片鉗記錄）、設(shè)計了有針對性的實驗去檢驗赫伯假說，而發(fā)現(xiàn)了有脈沖時序依賴性的突觸可塑性，這個發(fā)現(xiàn)與同時期其他實驗室的類似結(jié)果一起，造成了目前教科書中的新版(有脈沖時序依賴性)的突觸學(xué)習(xí)法則。

重要的突破性（0到1）科研創(chuàng)新不是無中生有的，也不是發(fā)現(xiàn)了一個新現(xiàn)象，在一流期刊出了一篇好論文，而是在目前科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的理論和技術(shù)有大幅度革新（產(chǎn)生研究范式革新）；在符合現(xiàn)有領(lǐng)域的格局和范式之內(nèi)的新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)，可以說是漸進式（1-100）的創(chuàng)新。

突破式創(chuàng)新的源頭常是一些特別有新穎性的想法，這種想法的出現(xiàn)常常是邏輯范疇外（beyond logic）的遐想和靈感，或統(tǒng)稱為想象力（imagination）或是創(chuàng)新力（creativity）。

想象力和創(chuàng)新力的本質(zhì)和來源是值得研究的。這是一項需要結(jié)合哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、信息學(xué)、社會學(xué)，甚至藝術(shù)家和詩人的觀點，需要多學(xué)科一起共同研討的課題。

怎么下手呢？也許可以針對曾有過重大突破性創(chuàng)新的科學(xué)家們，進行大量的案例研究。

也就是科學(xué)家心路歷程的研究；這不是“科學(xué)史”研究，而是“科學(xué)家”研究，探索這些科學(xué)家“想象力”（創(chuàng)新思維）出現(xiàn)的環(huán)境和個人的家庭、教育、經(jīng)歷背景，尤其是創(chuàng)新思維出現(xiàn)的來龍去脈；也許可以從他們的個人回憶、自傳和訪問記錄，理出一些規(guī)律。

我們要建設(shè)一個有創(chuàng)新活力的社會，需要對創(chuàng)新的本質(zhì)、對科研環(huán)境和教育模式，系統(tǒng)性地進行研究，提出有說服力的論點和方案。

這也許是哲學(xué)所可以考慮的研究方向。

一位研究意識的哲學(xué)家Daniel Dennett曾說過一個故事：一位科學(xué)家和一位哲學(xué)家一起看魔術(shù)秀，一位女士站在一個箱子里，頭伸出來講話。

魔術(shù)師拿了一把刀把盒子從中間切成兩半，這位女士還在說話。

科學(xué)家問哲學(xué)家這是怎么回事？哲學(xué)家說“我認為魔術(shù)師并沒有切斷這位女士”。

科學(xué)家說“我當(dāng)然知道沒有切斷，我是問這個魔術(shù)是怎么做的？”，哲學(xué)家回答說“哦，這與我無關(guān)（not my department）”。

這個故事的意思是說哲學(xué)家所關(guān)心的事與科學(xué)家完全不同，哲學(xué)家關(guān)心的問題經(jīng)常與科學(xué)探索無關(guān)。

我們可以做個問卷調(diào)查，問科學(xué)家他們做科研的哲學(xué)基礎(chǔ)是什么？哲學(xué)對你的科研探索有什么貢獻？我們可以預(yù)期，絕大多數(shù)說不出什么哲學(xué)基礎(chǔ)，也許有些人會模糊地說什么“演繹法”、“歸納法”、“從歸納法探索自然現(xiàn)象的規(guī)律”等等。

但是，從我開始講的那個研究生和導(dǎo)師的故事來看，可以明確地說，如果他們對科學(xué)探索的本質(zhì)、假說與實驗的意義有深一層哲學(xué)性的認識，對他們的科研工作進展，甚至是否能有創(chuàng)新性的貢獻都會有很大的影響。

所以，處在科學(xué)院內(nèi)的哲學(xué)所，我認為應(yīng)該聚焦“科學(xué)的哲學(xué)”（philosophy of science），這是可以為科學(xué)界做出直接貢獻的方向。

科學(xué)院的研究生教育，目前就很需要有 “科學(xué)方法論”方面的課。

這不是像“統(tǒng)計學(xué)方法”那種教做科研所需的實際技術(shù)和方法，而是闡明科研探索的本質(zhì)和途徑。

希望我們未來的學(xué)生不再認為他們做實驗的目標(biāo)就只是為了“證實”某某假說。

—版權(quán)聲明—

來源：中國科學(xué)報，編輯：nhyilin

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總結(jié)

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