科学研究的艺术

摘录《科学研究的艺术》

贝弗里奇著

陈捷译

这本书的最后两章着重论述了科学的组织工作、科学工作者必备的条件和素质以及科学家生活的种种特点。因此，本书不仅对那些攀登险峰的勇士是一根得力的柱杖，而且对那些选拔勇士、组织攀登的现代“伯乐”也是一本很好的参考书。当然，作者也有自己的缺陷和时代的局限性。他反对科学工作者阅读哲学书，认为那些浩如烟海的著作对科学用处不大；他看不到社会主义制度促进科学技术发展的积极方面，错误地认为是“政治干预科学事务”，是会使专制主义进入科学”；他宣扬科学上的新发现大多来自机遇或直觉，用了两章的篇幅试图论证科学新发现中机遇和直觉的重要性，未免有些过分，有些例证也未免过于玄虚。联系到作者所处的历史条件以及他所生活的社会制度，联系到资本主义社会中唯心主义哲学的泛滥，对这些观点的产生我们是可以理解的。尽管如此，本书仍不失为一本值得一读的科学读物。读者若能实事求是地加以分析，去粗取精，去伪存真，批判地吸取其精华所在，那么，对我们学会做科学研究是不无好处的。本书根据第三版译出。有些地方做了必要的注释。限于译者水平，错误、缺点在所难免，望读者批评指正。

译者

一九七八年四月

上一段中关于语言学习可能造成有害影响的观点并不是普遍都能接受的。然而，在决定要不要学习一种语言或一门别的科目的时候，还有一个因素要加以考虑。那就是:学习价值不大的科目消耗了学习别的科目所需的时间和精力。而思想活跃的科学家经常面临着一个所谓兴趣竞争的问题:他难得有足够的时间去做所有想做和应该做的事，所以必须对可以忽略什么作出抉择。培根说得好:我们必须决定知识的相对价值。卡恰尔（Cajal）公开反对一切知识皆有益的一般观点；反之，他说，学习无用的科目即使不占据头脑中的实际位置，也占用了宝贵的时间。虽则如此我并不想说科目的选择应该完全从实用的观点出发。我们科学家简直无暇阅读一般的文艺作品实在是件憾事。

年轻科学家还要注意科学论文写作的技巧和艺术。科学论文的英语水平一般不高，无懈可击者寥寥无几。人们的主要意见还不在于英语不够优美，而是不清，不准确。正确使用语言之所以重要，不仅在于要能够正确地报道研究活动，而且因为我们大部分的思维是通过语言进行的。有几本很好的小册子和文章是关于科学论文的写作的。特里利斯（Tre lease）专谈写作和编辑的技巧。卡普（Kapp）5和奥尔伯特（Allbutt）则主要论述如何写作各种英语文体。安德逊（Anderson）2）写了一篇有关设计科学论文中图表的文章，非常有用。我发现，撰写书刊摘要帮助很大，能使我们通晓科学成果报道中出现的那些最严重的错误同时受到惜墨如金的良好训练。

通过阅读科学伟人的生平和著作，科学家丰富了自己的生活，加深了对科学的理解。从这些书本中得到的启示使许多青年科学家受用终生。我可以推荐两本最近出版的精采传记:杜博斯（Dubos）的《路易·巴斯德:科学的自由骑士》和马夺特（Marquardt）的《保罗·埃利希（Paul Ehrlich）3。近年来人们越来越注重研究科学史。科学家对此都应略有所知科学史对学科的日趋专门化是最好的弥补，并能扩大视野，更全面地认识科学。有些这方面的著作不是写成单纯的编年史，而是深人评价知识的发展，把它看作演变的进程（例见［20，251）。还有浩瀚的文献论述科学的哲学观和科学方法的逻辑学。人们是否要进行这方面的研究取决于个人爱好，但是一般说来，这种学习对从事科学研究帮助不大。

题目选定以后，下一步就要明确这方面已经做过哪些研究。作为研究的起点，教科书往往很有用处，一篇新近出版的评论文章则更佳，因为二者都对现有的知识作了全面的总结，并提供了主要的参考资料。然而，教科书只是作者撰书时期最重要事实和假说的汇编，为了使全书连贯一致，可能去掉了不衔接和有矛盾的地方。因此，我们一定要查阅原著。每篇文章中都提到其它文章，如此按踪寻迹就能找到有关题目的全部文献。索引杂志全面报导了任一学科大约时至一年以前的参考资料，非常有用。索引杂志未编进的资料则需到个别的有关期刊中搜寻。《医学累积索引季刊》《动物学记录》《兽医学索引》及《农业书目》分别是有关学科的标准索引刊物。受过正规训练的图书馆管理员知道怎样系统查阅文献。科学家有幸得到他们帮助便可获得任何有关科目的全部参考书目。最好在研究工作开始初期对全部有关文献作充分的研究，因为即使疏漏了一篇重要论文，也可能浪费很多精力。再者，在研究的过程中，以及在留意有关课题的新论文时，广泛浏览各种资料，注意有无可利用的新原理新技术，是非常有益的。

有意识地创造设想或支配设想的创造，是不可能的事。当某种困难刺激头脑时，想象的解决方法简直是自动地跃入意识。这些方法的多寡优劣，取决于过去对该问题的经验和训练对头脑的武装程度。我们所能有意识地去做的，便是这样来武装自己的头脑，自觉地把思想引导到某一问题上考虑这个问题，并审度半自觉的头脑所想出的各种建议。杜威说：思维活动中智力的因素是在建议提出后我们对建议所采取的行动。

在其它条件相同的情况下，我们知识的宝藏越丰富，产生重要设想的可能就越大。此外，如果具有有关学科或者甚至远缘学科的广博学识，那么，独创的见解就更可能产生。正如泰勒（E.L. Taylor）博士所说:

“具有丰富知识和经验的人，比只有一种知识和经验的人更容易产生新的联想和独到的见解。”

有重要的独创性贡献的科学家，常常是兴趣广泛的人，或是研究过他们专修学科之外科目的人。独创性常常在于发现两个或两个以上研究对象或设想之间的联系或相似之点，而原来以为这些对象或设想彼此没有关系。

在寻求独创性的设想时，放弃杜威提倡的那种有方向、受支配的思维活动，而任自己的想象驰骋，即梦幻，有时是有益的。哈定（Harding）说所有创造性的思想家都是幻想家。她对幻想解释如下:

“就一个题目进行幻想，……就是有意使思想消极地集中在这个题目上，使其顺着思绪发生的轨道行进，只在不出成果时才停止，而一般来说任其自然形成，自然分支，直至产生有用而又有趣的结果。”

人们不可能对所有的事物都作密切的观察，因而，必须加以区别，选其要者。在从事某一学科方面的工作时，“有训练的”观察者总是有意识地搜寻根据自己所受教育认为有价值的具体事物，但是，在进行科学研究时，他常常只能仰仗自己的辨别能力，只能靠自己的一般科学知识、判断，以及有时靠自己设想的假说来指导。正如洛克菲勒基金会医学科学会主任格雷格所说:

“研究人员必须运用其绝大部分的知识和相当部分的才华，方能正确选出值得观察的对象。这是一个举足轻重的选择，往往决定几个月工作的成败，并往往能把一个卓绝的发明家同…一个只是老实肯干的人区别开来。”

据说法拉第被邀请观察实验时，总是问要看的是什么东西。但同时，他自己也还注意观察其他现象。他遵循上一节中乔治所列举的原则，即应该搜寻每一个细节的原则。然而，在做创造性的观察时，这一原则是帮助不大的。贝尔纳认为，人们在观察实验时思想应该不受约束，以免在出于先入之见只是搜寻预期的特征时，忽视了其他的情况。他说这是实验方法的一个最大障碍，因为看不到意料之外的东西就可能导致给人错误印象的观察。他说:“走进实验室时，摆脱掉你的想象力，就象脱掉你的大衣一样。”达尔文的儿子这样写到达尔文:

“他渴望从实验中得到尽量多的知识所以不让自己的观察局限于实验所针对的那一点，而且他观察到大量事物的能力是惊人的……他的头脑具有一种技能，对他做出新发现似乎是特殊可贵的有利条件。这就是从不放过例外情况的能力。”

做实验的时候，我们如果仅仅注意那些预期的事物，就很可能错过预料之外的现象。而这些现象，尽管开始时可能令人不解，却最可能导致意想不到的重要事实的发现。

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。即使研究工作未近完成，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，对实验的记忆就会淡薄，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，理由在前面已有陈述。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。

工作完成以后，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，发表的论文如果日后证明错误，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，经过这一番努力以后，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，请求资助他有关青霉素的研究，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。”

日后证明这是一句多么典型的过谦之词啊！

科学家很少因自己的劳动而获得大笔金钱酬报，所以对于工作成果带给他的一切正当声誉，他是当之无愧的。但是，最大的酬报是新发现带来的激动。正如许多科学家所证明的，这是人生最大的乐趣之一。它产生一种巨大的感情上的鼓舞和极大的幸福与满足。不仅是新事实的发现，而且对一个普遍规律的突然领悟都能造成同样狂喜的情感。正如克鲁泡特金亲王所写:

“一个人只要一生中体验过一次科学创造的欢乐就会终生难忘。”

贝克引用了一个故事，说的是伟大的英国生物学家华莱士作出了一个小小的发现:

华莱士写道:“只有一个博物学者才能理解我最终捕获它（新的一种蝴蝶）时体验到的强烈兴奋感情。我的心狂跳不止热血冲到头部，有一种要晕的感觉，甚至在担心马上要死的时候产生的那种感觉。那天我头痛了一整天，一件大多数人看来不足为怪的事使我兴奋到极点。”

在证明了可以用牛痘接种法使人们不受天花感染时，詹纳兴高采烈，得意洋洋。谈到这点时他写道:

“我想到我命里注定要使世界从一种最大灾难中解脱出来时……我感到一种巨大的快乐，以至有时沉醉于某种梦幻之中。

巴斯德和贝尔纳对这种现象作了下述评论:

“当你终于确实明白了某件事物时，你所感到的快乐是人类所能感到的一种最大的快乐。”

“作出新发现时感到的快乐，肯定是人类心灵所能感受的最鲜明而真实的感情。”

发现者有一种要同事与自己分享快乐的强烈愿望。他往往闯进朋友的实验室，报告情况，拉人家来看结果。大多数人在作出新进展后，如能同有着同一研究课题或因工作性质接近而真正感兴趣的同事分享欢乐和高兴，那末这种乐趣的享受是会倍增的。

新发现给人以激励，使过去所遇挫折和失败造成的沮丧失望即刻荡涤一尽，从而使科学家工作干劲倍增。而且，他的同事也受到激励，所以，一项新发现为进一步的发展创造了有利条件。但遗憾的是，事情并不总是这样。我们往往发现自己高兴得太早，是一场空欢喜。随之而来可能是深深的抑郁和沮丧，这时如有同事表示理解并加以鼓励，是会有帮助的。“忍受痛苦”而不气馁，是青年科学家必修的严峻的一课。

奥斯瓦尔德认为，随着年龄增长而经常出现的创造力衰退的现象是由于对同一问题长期接触所造成的知识的积聚妨碍着独创精神，这一点在本书第一章里已经讨论过了。对于中年以后丧失独创性的科学家，奥斯瓦尔德主张他们的工作领域来个大变换。他自己在五十岁以后用这样的方法保持头脑的敏锐，显然是非常成功的。

研究人员是幸运的人，因为他能从自己的工作中找到生活的意义并感到满足。对于把个人的存在埋入大于小我的事物中从而寻求心境安宁的人，科学具有一种特殊的吸引力；那些更重视实际的人却因想到自己研究成果的不朽而感到心满意足。很少有什么职业可说比科学研究对人类幸福有更大的影响了，特别是在医学和生物科学方面。罗伯逊说:“研究工作者是新文明的开路人和先驱者。”人类存在和积累知识只有近一百万年，而文明社会约一万年前才刚刚开始。有什么理由说人类不能在世界上再居住几万万年呢？当我们想到未来将取得的成就时，不禁头晕目眩、惊愕万分。我们才刚刚开始驾驭自然力。

但是，比起寻求怎样控制世界气候，怎样利用地壳下面蕴藏的热量，比起穿过宇宙飞往其它的星球，比这些更为急迫的是必须使人类的社会发展赶上自然科学方面的成就。当人类运用集体的意志和勇气承担巨大的、但归根结底是义不容辞的责任来有意识地引导人类物种的进一步进化时，当科学研究的最伟大的工具人的头脑—本身成了科学发展的对象时，谁又能想像那个时候事物会发生什么样的变化呢？

以下内容也绝大部分源自原文摘录,但是部分内容增加自己的理解,所以和原文有所不同

跛足而不迷路能赶得上虽然健步如飞但误入歧途的人.

由于必须始终研究并解决新问题,研究人员的准备工作理论上是无止境的,研究人员的学习也是无止境,尤其是现在,各个学科的专门化知识已经非常广泛且深入了.

这主要应当包括,阅读本领域的相关期刊,跟进本领域的新技术,已经其他可能与之有关领域的新技术,新概念的发展.

阅读他人有关某一话题的论文有可能会限制思想(尤其是大量的同一思想的文章),容易使读者先入为主的按照同一方法观察问题,而别人之所以采用这一方法,只是因为其惯性,而不是因为没有别的方法或者是最好的方法.使得寻求新的有效方法更加困难,因为大多数的人,都是跟随者,所以造成一种只有一种方法的假象,其实并不尽然.

但是,不了解某一问题的常见方法,从头创新,很容易闭门造车,从而导致从头发明轮子的悲剧.

也许解决这个矛盾的方法是所谓的"第一性原理"以及多去思考某一方法的好坏以及原理而不是仅仅接受其方法本身.

对于已经具备一定研究经验和科研地位的人,拜托陈旧规则,和解决某一个问题本身一样费劲.

始终坚持,惯例仅仅是惯例,当没有足够的证据是,不会增加其更优秀的天然正义.

对于所有从事高度创造性的工作的人(科研工作也有低创造性和高创造性),构成学习的最大障碍是已知的东西,而不是未知

有很多的知识也许是虚妄的,也许是错误的,也许只是偏见

如果研究领域是一个发展缓慢的学科,也许外行更加有利(需要跨学科知识应用,以及革命性技术突破?)

内行尤其是比较成功的内行,很容易对于革新的思想抱有怀疑且抵触的态度.原文中得出结论:说明已有的知识成为的障碍,但是我觉得并不是知识本身,而是由于比较成功的内行在自己的实践或者是实验中获得了很多不可明确表述的直觉性经验,这种经验帮助其成功,因此对其深信不疑,尽管没有严格论证,但是这种经验是概率上正确的,所以内行会基于这种概率上的直觉进行判断(出于经济性考量),而这种判断都是基于已有的,得到阐释的现象得出的,概率上的正确性毋容置疑,因此其很容易怀疑某种革新的方法,这在概率上是正确的,但是事实并非如此.

简单来说,成功的科学家都基于自己的经验形成了自己的偏见,而这种偏见促进了他的成功,因此他对此深信不疑,但是偏见还是偏见,当遇到更加靠近真相的意见的时候,往往误判其价值

批判性阅读可以来减轻这一问题,但是什么是批判性阅读?

Critical thinking

https://zh.wikipedia.org/wiki/批判性思维

在1941年最早提出此觀念的美國學者Edward Maynard Glaser認為「批判性思考」必須具備三項特質：

傾向以審慎的態度思慮議題和解決難題,對理性探索與邏輯推理的方法有所認識,有技巧地應用上述的方法

我們認為批判性思考是一種有目的而自律的判斷，並對判斷的基礎就證據、概念、方法學、標準釐定、背景因素層面加以詮釋、分析、評估、推理與解釋……有理想批判性思考能力的人凡事習慣追根究柢，認知務求全面周到，判斷必出於理據，心胸保持開放，態度保有彈性，評價必求公正，能坦然面對主觀偏見，判斷必求謹慎，且必要時願意重新思量，對爭議點清楚瞭解，處理複雜事物有條不紊，蓃集相關資料勤奮不懈，選取標準務求合理，專注於探索問題，而且在該問題該環境許可的情況下堅持尋求最精確的結果

批判性思考的主要思考技能包括：解讀、分析、評估、推理、解釋、自我修正

批判性思考的特質在於對想法與信念做細緻的分析與評判，藉由拒絕不恰當的想法，讓我們更加接近真理與真相，也避免因錯誤認知產生不當決策而造成遺憾。批判性思考的主要目的在於盡可能求得最理性、客觀的判斷；另一方面，也幫助我們建立嚴謹而紮實的推理結構，更容易令他人理解與認同。

許多人認為批判性思考就是批評他人，不僅缺乏建設性，也是粗魯無禮、不懷好意、狂妄自大的。然而，如果他人是對的，我們並不需要批評他；如果他人是錯的，批判性思考令我們有能力辨識他們的錯誤。但有時對錯本來無關緊要，有時禮貌更為重要，必要時更需顧著對方面子，給予對方下台階，幫助對方一把會比批評更好。因此，公開攻擊、聲討他人並不是批判性思考不可或缺的一環，相反濫用批判性思考批判他人以致惹人生厭也不是批判性思考應有的態度。

在科學懷疑精神的框架下，批判思考的過程涉及精心的採集和詮釋資訊，並達至合理的[8]結論

所谓批判性思考或者批判性阅读,应该是这样的:按照作者得出结论的证据,重新进行不依赖于原文的独立的逻辑的推理推导,进而进行判断作者的结论是不是过分夸大(较小的可能比较小),或者在基于结论的演绎推理,判断作者是不是低估了其发展潜力.也就是重视作者所引用的证据,而不是轻信作者的结论或者说是解释,因为有 publish bias 这种解释往往是过分夸大,以及由于现行 peer review 的原因,错误是高发的.

研究一个问题时,对于该问题解决到什么程度一无所知,是更为严重的障碍.

年轻科学家最普遍的一个错误是,把报道的试验结果与对作者的结果解释混为一谈.

具有正确研究观点的人养成一种习惯,应当把书上所言与自己的知识经验体仔细的推敲比较,要么根据新的事实更新过去的知识体系,要么利用过去的知识检验新的结论是否可靠.

多样化会使人观点新鲜,但是长时间钻研某一个狭窄领域容易使人愚钝.

广泛的阅读开拓思维与节省经历的平衡办很需要艺术

阅读相关研究领域资深人员写的科普读物也许是借鉴学习其他领域新知识与思想省时省力的方法

一个兼职进行教学工作的是科学家比一个单纯从事研究工作的科学家,要求在广泛的领域跟上学科的发展

对于普遍规律具有清晰的概念而不是把一堆技术资料填充在脑海里重要的多.

科学上成年人思维的发展,只能达到青年时期所打的基础的所能支撑的高度

任何一篇读者想要深入钻研的文章,以及逻辑严密的经过提炼的文章都不能略读,或者想当然的按照自己的经验或者想法省略.

兴趣竞争:思维活跃的科学家常常面临兴趣竞争的问题,那就是没有足够的时间去做所有想做和应该做的事情,所以对舍弃什么必须做出抉择(可以考虑与执行力较强的科学家进行合作,利用比较优势)

学习无用的科目,(放在现在应该是获取无用的信息),即使不占据大脑的具体位置,但是也占用了宝贵的时间.

简洁准确清晰的英文表述 图表的设计 撰写书刊摘要

阅读科学为人的生平以及著作,科学史等可以丰度科学家的生活,加深如科学以及科学发现的认识

认识你所读论文的作者,甚至仅仅知道他的容貌,都会给科学研究增加不少趣味

有真正研究才能的学生要选择一个合适的题目是不困难的,假如他在学习的时候不曾注意到知识的空白或者不一致的地方,那么他作为一个研究工作者是前途不大的.

初学的研究工作者最好选择一个不超过自己或者所在实验室技术能力的题目,或者仅仅需要在某一个单一的技术领域进行突破的题目,这样往往容易成功.

题目选定-教科书积累基础知识-新进的评论文章了解研究现状

教科书:容易为了使得前后内容连贯和一致,可能或隐藏或者去掉不衔接或者矛盾的地方,因此一定要查阅原著.

教科书的另外问题是:为了体系化,容易用当下比较流行或者公认的假说去解释或者演绎,而这种很容易被误解为是一种客观事实;而且为了使得知识更加体系化,常常或省略很多不符合当前假说的反例,容易让读者形成错误的最起码是不全面的认识

研究初期应该尽可能的穷尽相关题目的所有文献资料

研究过程中,应该始终留意是否有出现针对此题目的新的技术原理出现.

如果进行的是应用型的研究,应当特别注意去应用的实地去调研,否则就会做一些和实际情况不符合的东西

人们观察到的现象以及其解释是不同的,并且没有经过正规训练的人,往往只会记住符合自己观点的现象,而否认其他

但是往往很多在一线的工作人员农民等等,具有非常丰富的实践经验,应该利用科学的方法对其进行检验.

对引起的事物的研究应当且肯定早于对于其原因的研究. 可重复的观测是其重要的特征.

在准备工作阶段,研究人员不应当消极的用资料充斥头脑,而应当寻找现有知识的模糊地带,不同作者报告之间的差别,本能的观察到现象和原先报告之间的矛盾

Mark. Finished.

1. “[忍受痛苦]而不氣餒，是青年科學家必修的一課。” #一如我的LVDT calibration，總沒有好的結果，要知道這還只是實驗前的準備工作。 | | 2.

#研究的課題90%是由老闆決定的，碩士如此博士亦如此，一如被安排的婚姻。幸福的唯一出路便是，先結婚后戀愛，一如父母那輩，如果總想著自己對課題如何如何沒有興趣，或者課題如何如何沒用，倒不如鑽研深一步，愛上自己所做，否則沒有愛的婚姻該如何收場。 3.

#常常計劃著用滿一天16個小時清醒的時間來思考和做事，卻適得其反，甚至渾噩無所作為，所以反不如明確地，專注地工作兩個小時，然後做些簡單重複無需動腦的事情，放鬆但不被其他興趣過分吸引而是在意識層面‘暫時放下’。 4.

#Talk with Madhu。