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來源丨中國科學報? 作者丨蒲慕明

2020年9月24日上午，“中國科學院哲學研究所揭牌儀式暨科學與哲學前沿問題研討會”在中國科學院大學玉泉路校區(qū)舉行。揭牌儀式上，中科院院士、中科院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）學術主任蒲慕明代表科學家發(fā)言，演講內容很有啟發(fā)意義，在此分享給大家~

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生的報告。

蒲慕明院士

這位學生很聰明、也特別努力，過去一年的工作是針對導師的一個假說所設計的兩種不同的實驗，得到的結果都不符合假說所預期的結果。

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，就準備換一個論文題目。這個學生的實驗設計嚴謹，實驗數(shù)據(jù)和結論也可信，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生都很滿意，尤其是他的導師對他不怕失敗的挫折，仍堅持努力工作尤其贊賞，也同意學生應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界普遍的現(xiàn)象。

就是學生和導師都沒有真正理解科學研究的本質，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對知識論和科學方法總結出的理論，也是目前科學哲學領域普遍接受的理論，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)。

假說如果不能預測實驗得到的結果，就需要進一步修正，提出一個能解釋實驗結果的新假說，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)，是推動科學進展最有效的模式。

符合假說的結果不能說就是證實了假說，只能說結果支持了假說，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。

這位學生的兩組嚴謹?shù)膶嶒?，沒有得到假說預測的結果，應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期的成果，那是更好的結果。

他完全不應該換題目，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果。

這個導師所提出的假說，是依據(jù)目前神經(jīng)科學領域一般想法的假說，是目前流行的理論和研究范式（existing paradigm）的產物，如果實驗結果說明假說所預測的不正確，就說明目前領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)治一個領域多年，就是因為所預測的現(xiàn)象與許多實驗結果符合，但是遲早總會發(fā)現(xiàn)有某些實驗結果是不符合的，不符合的結果多了，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)新性基礎研究的最高目標。

我們一般關注的創(chuàng)新，做新的實驗，觀察新現(xiàn)象，研發(fā)出新技術，都是基于目前領域已有的范式。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，設計新的實驗，而是用新方法或新技術去重新檢驗那些支撐教科書的假說、前人曾發(fā)表過的主要實驗結果。

這些假說可能是基于幾十年前的實驗結果所提出的。

當時的實驗技術與現(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，變成領域普遍接受的假說，也沒有人再去檢驗它們的實驗基礎的可靠性。

現(xiàn)在你用新的方法去設計實驗，重新檢驗它是否正確，雖然基本上只是用新方法重復別人的實驗，我相信可能有一半的機會，得到的實驗結果并不支持這個假說，很有可能對普遍接受的假說，重新提出質疑，如果是非常重要的假說，甚至造成領域內研究范式的革新。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果，不符合現(xiàn)有范式，但需要實驗者主動去設計一些有針對性、能獲得反證的實驗，對不符合假說的結果高度重視（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，直接去尋找假說的基礎是否有破綻，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)科學領域最重要的貢獻，就是在二十余年前，我們針對教科書中統(tǒng)治了突觸可塑性領域半個世紀的赫伯（Hebb）假說（脈沖相關性學習法則），使用新技術（在體神經(jīng)元膜片鉗記錄）、設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)的突觸學習法則。

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，而是在目前科學領域的基礎上，對現(xiàn)有的理論和技術有大幅度革新（產生研究范式革新）；在符合現(xiàn)有領域的格局和范式之內的新發(fā)現(xiàn)和新技術，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)新力的本質和來源是值得研究的。這是一項需要結合哲學、心理學、神經(jīng)科學、信息學、社會學，甚至藝術家和詩人的觀點，需要多學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)新的科學家們，進行大量的案例研究。

也就是科學家心路歷程的研究；這不是“科學史”研究，而是“科學家”研究，探索這些科學家“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。

我們要建設一個有創(chuàng)新活力的社會，需要對創(chuàng)新的本質、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。

這也許是哲學所可以考慮的研究方向。

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

魔術師拿了一把刀把盒子從中間切成兩半，這位女士還在說話。

科學家問哲學家這是怎么回事？哲學家說“我認為魔術師并沒有切斷這位女士”。

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

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

我們可以做個問卷調查，問科學家他們做科研的哲學基礎是什么？哲學對你的科研探索有什么貢獻？我們可以預期，絕大多數(shù)說不出什么哲學基礎，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師的故事來看，可以明確地說，如果他們對科學探索的本質、假說與實驗的意義有深一層哲學性的認識，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，處在科學院內的哲學所，我認為應該聚焦“科學的哲學”（philosophy of science），這是可以為科學界做出直接貢獻的方向。

科學院的研究生教育，目前就很需要有 “科學方法論”方面的課。

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

希望我們未來的學生不再認為他們做實驗的目標，就只是為了“證實”某某假說。

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中科院院士：導師和博士生一樣，都未理解科學研究的本質

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