所有成功的科學家一定具有的共同點，就是他們必須付出大量的時間和心血。這是一條真理。實際上，無論社會上哪一種職業(yè)，要想成為本行業(yè)中的佼佼者，都必須付出比常人多的時間。
大約10年前，著名華人生物學家蒲慕明先生曾經(jīng)有一封郵件在網(wǎng)上廣為流傳，這封郵件是蒲先生語重心長寫給自己實驗室所有博士生和博士后的，其中的觀點我完全贊同。無論是在普林斯頓還是在清華大學，我都把這封郵件轉(zhuǎn)發(fā)給實驗室的所有學生，讓他們體會。其中的一段是這樣說的：
“我認為最重要的事情就是在實驗室里的工作時間，當今一個成功的年輕科學家平均每周要有60小時左右的時間投入到實驗室的研究工作中……我建議每個人每天至少有6小時投入緊張的實驗操作，并且用兩小時以上的時間從事與科研直接相關(guān)的閱讀等工作。文獻和書籍的閱讀則應主要在這些工作時間之外進行。”
有些學生讀完郵件后告訴我：“看來我不是做學術(shù)的料，因為我真的吃不起這份苦?！蔽页３；貜偷溃骸拔以谀氵@么大年紀的時候，也會覺得長期這樣工作不可思議。但在不知不覺中，你會逐漸被科學研究的精妙所打動，也會為自己的努力和成績而驕傲，你會逐漸適應這種生活方式！”這樣的回答，其實源自我自己的經(jīng)歷與體會。
我從小就特別貪玩，并不喜歡學習，但來自學校和父母的教育與壓力迫使我盡量刻苦讀書。我高中就讀于河南省實驗中學，憑借著比別人更加刻苦的努力，綜合成績始終名列前茅。1984年全國高中數(shù)學聯(lián)賽我獲得河南賽區(qū)第一名，保送進入清華大學。大學階段，我保持了刻苦的傳統(tǒng)，綜合成績?nèi)嗟谝徊⑻崆耙荒戤厴I(yè)。然而事實上，我很少真正獨立思考，對所學專業(yè)也不感興趣。大學畢業(yè)時，我本沒有打算從事科學研究，而是一心一意想下海經(jīng)商，結(jié)果陰差陽錯間踏上了赴美留學之路。
可想而知，留學的第一年，我情緒波動很大，內(nèi)心浮躁而迷茫，根本無心念書、做研究，而是花了很多時間在中餐館打工、選修計算機課程。第二年，我開始逐漸適應科研的“枯燥”，并開始有了一點自己的體會，有時領(lǐng)會了一些精妙之處后不免 “洋洋得意”，也會產(chǎn)生“原來不過如此”的想法，逐漸對自己的科研能力有了一點自信。這期間，博士研究生的課程全部修完，我每周5天、每天從上午9點做實驗到晚上七八點，周末也會去兩個半天。到了第三年，我已經(jīng)開始領(lǐng)會到科研的邏輯，有點兒躍躍欲試的感覺，在組會上常常提問，而這種“入門”的感覺又讓我對研究增加了很多興趣，晚上常常干到11點多，趕最后一班校車從霍普金斯醫(yī)學院回到住處附近的霍姆伍德校區(qū)。1993年，我曾經(jīng)在實驗記錄本的日期旁標注“這是我連續(xù)第21天在實驗室工作”，以此激勵自己。其實，這多少有作秀之嫌，因為其中的一個周末我一共只做了五六個小時的實驗。到第四年以后，我完全適應了實驗室的科研環(huán)境，也不會再感到枯燥或時間上的壓力了。時間安排完全服從實驗的需要，盡量往前趕。其實，這段時期的實驗時間遠多于剛剛進實驗室的時候，但感覺上好多了。
研究生階段后期，我的刻苦在實驗室是出了名的。在紐約做博士后時期則是我這輩子最苦的兩年，每天晚上做實驗到半夜3點左右，回到住處躺下來睡覺時常常已是4點以后；但每天早晨8點都會被窗外紐約第一大道上的汽車喧鬧聲吵醒，9點左右又回到實驗室開始了新的一天。每天三餐都在實驗室，分別在上午9點、下午3點和晚上九十點。這樣的生活節(jié)奏持續(xù)11天，從周一到第二個星期的周五，周五晚上坐灰狗長途汽車回到巴爾地摩的家里。周末兩天每天睡上近10個小時，彌補過去11天嚴重缺失的睡眠，周一早晨再開始下一個11天的奮斗。雖然體力上很累，但我心里很滿足、很驕傲，我知道自己在用行動打造未來、在創(chuàng)業(yè)，有時也會在日記里鼓勵自己。我住在紐約市曼哈頓區(qū)65街與第一大道路口附近，離紐約著名的中央公園很近，那里時有文化娛樂活動，但在紐約工作整整兩年，我從未邁進中央公園一步。
我一定會把自己的這段經(jīng)歷講給我的每一個學生聽，新生常常問我：“老師，您覺得自己苦嗎？”我通?；卮穑骸爸挥凶鲎约簺]興趣的事情時覺得很苦，有興趣以后一點也不覺得苦?！笔前?，一個精彩的實驗帶給我的享受比看一部美國大片強多了?，F(xiàn)在回想起當時的刻苦，感覺仍然很驕傲、很振奮！有時我想：如果自己在博士生、博士后階段的那7年半不努力進取，而是不加節(jié)制地看電影、讀小說、找娛樂（當時的互聯(lián)網(wǎng)遠沒有現(xiàn)在這么內(nèi)容豐富），現(xiàn)在該是什么狀況？
做一個優(yōu)秀的博士生，付出時間是必要條件。
要想在科學研究上取得突破和成功，僅僅刻苦地付出時間是不夠的，批判性分析（criticalanalysis）是必須具備的一種素質(zhì)。
博士研究生與本科生最大的區(qū)別是：本科生以學習吸取人類積累的知識為主，兼顧科學研究和技能訓練；而博士生的本質(zhì)是通過科學研究來發(fā)掘創(chuàng)造新知識，當前和以往學習的知識都是為了更好地服務于科學研究。在以學習知識為主的本科生階段，提出問題固然重要，但答案往往已經(jīng)存在，所以問題是否具有批判性沒有那么關(guān)鍵。博士生階段則完全不同，必須具備批判性分析的能力，否則不可能成為優(yōu)秀的科學家。這一點，我稱之為方法論的轉(zhuǎn)變。
其實，整個大學和研究生階段教育的實質(zhì)就是培養(yǎng)批判性分析的能力，使學生具備能夠進行創(chuàng)新科研的方法論。這里的例子非常多，覆蓋的范圍也非常廣，在此擇要舉例說明。
正確分析負面結(jié)果（negativeresults）是成功的關(guān)鍵。作為生命學科的一名博士生，如果每一個實驗都很順利、能得到預料中的正面結(jié)果 （positiveresults），除個別研究領(lǐng)域外，一般只需要6~24個月就應該可以獲得博士學位所需要的所有結(jié)果了。然而實際上，在美國，生命學科的博士生平均需要6年左右的時間才能得到博士學位。這一數(shù)字本身就說明：絕大多數(shù)實驗結(jié)果會與預料不符，或者是負面結(jié)果。大多數(shù)低年級博士生對負面結(jié)果的看法很消極，直接影響了他們批判性分析能力的培養(yǎng)。
其實，只要有適當?shù)膶φ諏嶒?，判斷無誤的負面實驗結(jié)果往往是通往成功的必經(jīng)之路。一般來說，任何一個探索型課題的每一步進展都有幾種、甚至十幾種可能的途徑，取得進展的過程基本就是排除不正確路徑、找到正確方向的過程，很多情況下也就是將這幾種、甚至十幾種可能的途徑一一予以嘗試、排除，直到找到一條可行之路的過程。在這個過程中，一個可信的(conclusive)負面結(jié)果往往可以讓我們信心飽滿地放棄目前這一途徑。如果運用得當，這種排除法會確保我們最終走上正確的實驗途徑。從這個角度講，負面的實驗結(jié)果不僅很正常，也很有益于課題的最終成功。我告誡并鼓勵我所有的學生：只要你不斷取得可信的負面結(jié)果，你的課題就會很快走上正路；而在不斷分析負面結(jié)果的過程中所掌握的強大的邏輯分析能力也會使你很快成熟，成長為一名優(yōu)秀的科學家。
我對一帆風順、很少取得負面結(jié)果的學生總是很擔心，因為他們沒有真正經(jīng)歷過科研上批判性分析的訓練。我的實驗室里偶爾會有這樣的學生，只用很短的時間（兩年左右，有時甚至一年）就完成了博士論文所需要的結(jié)果。對這些學生，我一定會讓他們繼續(xù)承擔一些富有挑戰(zhàn)性的新課題，讓他們經(jīng)受負面結(jié)果的磨練。沒有這些磨練，他們很難真正具備批判性分析的能力，將來也很難成為可以獨立領(lǐng)導一個實驗室的優(yōu)秀科學家。
所以，不要害怕負面結(jié)果，關(guān)鍵是如何從分析負面結(jié)果的過程中獲取正確的信息。
“一個人必須對他要做的事情作出取舍，不可能面面俱到。無論閱讀科研文獻還是聆聽學術(shù)講座，目的都是為了借鑒相關(guān)經(jīng)驗，更好地服務于自己的科研課題?！?/span>
耗費時間的完美主義阻礙創(chuàng)新進取。尼古拉·帕瓦拉蒂奇是我的博士后導師，也是對我影響最大的科學家之一。他有極強的實驗判斷力和思維能力，做出了一系列里程碑式的研究工作，享譽世界結(jié)構(gòu)生物學界，31歲時即升任正教授。1996年4月，我剛到尼古拉實驗室不久，純化一個表達量相當高的蛋白Smad4。兩天下來，蛋白雖然純化了，但結(jié)果很不理想：得到的產(chǎn)量可能只有應該得到的20%左右。見到尼古拉，我不好意思地說：“產(chǎn)率很低，我計劃繼續(xù)優(yōu)化蛋白的純化方法，提高產(chǎn)率?！彼磫栁遥骸澳銥槭裁聪胩岣弋a(chǎn)率？已有的蛋白不夠你做初步的結(jié)晶實驗嗎？”我“回敬”道：“我有足夠的蛋白做結(jié)晶篩選，但我需要優(yōu)化產(chǎn)率以得到更多的蛋白?！彼豢蜌獾卮驍辔遥骸安粚Α．a(chǎn)率夠高了，你的時間比產(chǎn)率重要。請盡快開始結(jié)晶?！睂嵺`證明了尼古拉建議的價值。我用僅有的幾毫克蛋白進行結(jié)晶試驗,很快意識到這個蛋白長度并不理想，需要通過蛋白質(zhì)工程除去其N-端較柔性的幾十個氨基酸。事實上，除去N-端幾十個氨基酸的蛋白不僅表達量高，而且生化性質(zhì)穩(wěn)定，純化起來非常容易，根本不用擔心產(chǎn)率的問題。
在大刀闊斧進行創(chuàng)新實驗的初期階段，對每一步實驗的設(shè)計當然要盡量仔細。但一旦按計劃開始后，對其中間步驟的實驗結(jié)果則不必追求完美，而是應該義無反顧地把實驗一步步推到終點，看看可否得到大致與假設(shè)相符的總體結(jié)果。如果大體上相符，你才應該回過頭去仔細改進每一步的實驗設(shè)計。如果大體不符，而總體實驗設(shè)計和操作都沒有錯誤，那你的假設(shè)（或總體方向）很可能是有大問題的。
這個方法論在每一天的實驗中都會用到。從1998年開始自己的獨立實驗室到現(xiàn)在，我一直告誡所有學生：切忌一味追求完美。
再來談談科研文獻（literature）與學術(shù)講座（seminar） 的取舍。尼古拉·帕瓦拉蒂奇博學多才，在我們許多博士后的心目中，他一定讀很多文章、常常去聽學術(shù)講座。沒想到，事實大大出乎我們的意料。
在我的博士生階段，我的導師杰里米·伯格非常重視相關(guān)科研文獻的閱讀，每周召開組內(nèi)文獻討論會，討論重要的科研進展。剛到尼古拉實驗室時，我曾試圖表現(xiàn)一下自己讀文獻的功底，也想同時與尼古拉討論以得到他的“真?zhèn)鳌薄?996年春季的一天，我精讀了一篇《自然》雜志的文章，午飯前遇到尼古拉時，我向他描述了這篇文章的精妙，同時期待著他的評述。尼古拉面色有點尷尬：“對不起，我還沒看過這篇文章?！碑敃r我想，噢，也許這篇文章太新，他還沒有來得及讀。過了幾天，我閱讀了一篇幾個月前在《科學》上發(fā)表的研究文章，又去找尼古拉討論，沒想到他又說沒看過。幾次碰壁之后，我不解地問他：“你知識如此淵博，一定是廣泛閱讀了大量文獻，為什么恰好沒有讀我提到的這幾篇論文呢？”尼古拉看著我說：“我的閱讀并不廣泛?！蔽曳磫枺骸叭绻悴粡V泛閱讀，你的科研成果怎么會這么好？你怎么能在自己的論文里引用這么多文獻？”尼古拉的回答讓我非常意外：“我只讀與我的研究興趣有直接關(guān)系的論文，并且只有在寫論文時我才會大量閱讀。”
我做博士后的單位紀念斯?。瓌P特琳癌癥中心有很好的系列學術(shù)講座，常常會請來自生命科學各個領(lǐng)域的“大?！毖葜v。有一次，一位諾貝爾獎得主來作講座,并且點名要與尼克拉交談。在絕大多數(shù)人看來，這可是一個不可多得的好機會。尼古拉卻告訴他的秘書：“請你替我轉(zhuǎn)達我的歉意，講座那天我恰好不在。”我們也為尼古拉感到遺憾。讓我萬萬想不到的是，諾貝爾獎得主演講的那天，尼古拉把自己關(guān)在辦公室里，從早晨到傍晚一直沒有出門，自然也沒有去聽講座。當然，這也許是巧合——尼古拉取消了他的出行計劃。但以我們對他的了解，他十有八九是在寫論文。后來，我們也意識到，這樣的事情發(fā)生在尼古拉身上已經(jīng)見怪不怪了。
離開尼古拉實驗室前，我向他拋出了這個始終沒有完全解開的謎：“如果你不怎么讀文獻，又不怎么去聽講座，你怎么還能做一個如此出色的科學家？”他回答說，他的時間有限，每天只有10小時左右在實驗室。權(quán)衡利弊之后，他只能把有限的時間用在他認為最重要的事情上，例如解析結(jié)構(gòu)、與學生討論課題或?qū)懳恼隆?/span>
尼古拉的回答表述了一個簡單的道理：一個人必須對他要做的事情作出取舍，不可能面面俱到。無論閱讀科研文獻還是聆聽學術(shù)講座，目的都是為了借鑒相關(guān)經(jīng)驗，更好地服務于自己的科研課題。
在博士生階段，尤其是前兩年，我認為必須花足夠的時間去聽各相關(guān)領(lǐng)域的學術(shù)講座并進行科研文獻的廣泛閱讀，打好批判性思維的基礎(chǔ)；但隨著科研課題的深入，選擇文獻閱讀和學術(shù)講座就需要有一定的針對性，也要開始權(quán)衡時間的分配了。
挑戰(zhàn)傳統(tǒng)思維。從我懂事開始，就受到這樣的教育：凡事失敗都有其道理，應該找到失敗的原因后再重新開始嘗試。直到1996年，我在實驗上也遵循這一原則。但在尼古拉的實驗室，這一“基本原則”受到了有理有據(jù)的挑戰(zhàn)。
有一次，一個比較復雜的實驗失敗了。我很沮喪，準備花幾天時間多做一些對照實驗找到問題所在。沒想到尼古拉阻止了我，他皺著眉頭問我，為什么要搞明白實驗為何失??？我覺得這個問題太沒道理，理直氣壯地回答：“我得知道哪里錯了才能保證下一次可以成功。”尼古拉馬上評論說：“不需要。你真正要做的是把實驗重復一遍，也許下次就可以做成。與其花大把時間搞清楚一個實驗為何失敗，不如先重復一遍。面對一個失敗了的復雜的一次性實驗，最好的辦法就是認認真真重新做一次。”后來，尼古拉又把他的這一觀點作了升華：“是否要弄清楚一個實驗為何失敗，這是一個哲學問題。厘清每一個小差錯的習慣性思維并不一定是最好的方法?！弊屑毾胂?，這些話很有道理。并不是所有失敗的實驗都一定要找到原因，尤其是生命科學的實驗。因為實驗過程繁瑣復雜，大部分失敗是由簡單的操作錯誤引起的，可以仔細重新做一遍，這樣往往可以解決問題。只有那些關(guān)鍵的、不找到失敗原因就無法前行的實驗才需要刨根究源。
我選擇的這些例子多少有點 “極端”，但只有這樣才能更好地起到震蕩大家思維的作用。其實，在我自己的實驗室里，這幾個例子早已經(jīng)給所有學生反復講過多次了，而且每次講完之后，我都會告訴大家要打破迷信、懷疑成規(guī)，關(guān)鍵的關(guān)鍵是：跟著邏輯走！跟著邏輯走，這是我在實驗室里注定會重復強調(diào)的一句話，每天至少要對不同的學生講5遍以上。我自己每次與博士生討論課題也總是遵循嚴密的邏輯，用推理、排除法找到實驗的下一步解決方案。嚴密的邏輯，是批判性分析的根本。
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