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科学研究的五个层次

已有 3403 次阅读 2022-1-20 11:08 |系统分类:观点评述

                                              科学研究的五个层次

  下图是我划分的科学研究的五个层次,就像一个金字塔:塔尖是ontology,塔底是跟风。这几个层次既互相联系,又有明显的高低之分。细节决定成败,层次决定水平。我将逐一加以说明。

     image.png

 第一层次:跟风

     跟风很简单,人家怎么做咱也怎么做,依样画葫芦。外国人发现了细胞凋亡,咱就用细胞凋亡研究肺炎、肝炎,胃炎、肠炎,反正炎症多得很;人家研究了炎症,咱研究哮喘。人家研究了哮喘,咱研究糖尿病,反正疾病也是多得很。他人研究了疾病,咱研究药物诱导肺癌细胞凋亡,反正药物又是多得很。这样的排列组合简直无穷无尽。但跟风价值不大,可有可无,多一个少一个都无关紧要。2019年我曾在“科学网基金频道”(http://fund.sciencenet.cn)查询2018年中标课题,“凋亡”中标 450 项,累计金额17269.0 万元。1965年澳大利亚科学家Kerr发现了凋亡现象,经过50多年的研究,已经将凋亡研究了个底朝天。可是时至2018年,我国最高层次的研究竟然资助了1亿7千万多元,可见我国的科研跟风能力有多么强大有多么盛行!物极必反,多部门已经联合出台了“破四唯”。但“破四唯”已经喊了多年,其效果似乎并不好。不过跟风也不是一无用处,作为初学入门的研究生做一做跟风可以练练手,熟悉熟悉科研程序倒是适当的。

第二个层次:问题

问题有大有小,小问题意义不大,大问题意义重大。这就涉及做什么的问题了:是做大问题,还是做小问题。做科学研究都想有大贡献大发现,关键是大问题不容易做出来,甚至做了几年几十年都一无所获。这样,研究大问题风险可就很大了。在晋职升级等压力下,研究大问题就很需要一凡思索选择了。小问题意义不大,但很好出成果,发几篇论文还是很容易的。这就为什么研究小问题的人相较于研究大问题的多了很多的缘故。袁隆平的杂交水稻、屠呦呦抗疟原虫的青蒿素都是重大科学问题。

第三个层次:方法

对于科学研究来说,方法非常重要,以至于重大的科学方法常常会受到诺贝尔奖的青睐。2021年诺贝尔物理学奖颁给真锅淑郎、克劳斯·哈塞尔曼和乔治·帕里西以表彰对地球气候的物理建模、量化变化和可靠地预测全球变暖。2021诺贝尔化学奖颁给本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦,以表彰他们在不对称有机催化研究方面的进展。2020年诺贝尔化学奖颁发给埃玛纽埃勒·沙尔庞捷和珍妮弗·道德纳以表彰她们开发出一种基因组编辑方法。再往前就更多了,由此可见,科学方法是多么重要。关键是和问题一样,科学方法也有大有小。重大科学方法可以获得诺贝尔奖,而小的科学方法其意义很小,而应用人家发明的科学方法进行研究多数情况就是跟风。

第四个层次:操作系统

与科学问题和科学方法相比,我们对系统并不是很熟悉。其实系统远比问题和方法重要。系统在科学研究中起着奠基作用,有了系统这个基础,科学发现和科学发明的大厦将会矗立起来。就像windows操作系统一样,其它软件可以借助这个系统运行。科学研究的操作系统也具有这样的功能,使得新发现新方法得以实现。

   上世纪60年代初,Sydney Brenner认识到发育和神经系统需要一种合适的“系统”,不久他获得了秀丽隐杆线虫,对此开展深入不懈的研究。10年后的1974年Brenner才发表第一篇相关论文The Genetics of Caenorhabditis elegans:通过EMS诱变一共获得300多个线虫突变体,其中多数为隐性突变。此时,秀丽线虫作为研究系统的优越性明显显示出来了:通体透明,体细胞数目恒定,特定细胞位置固定,这使得它成为研究个体发生的良好材料。此后,Sulston通过活体观察线虫的胚胎发育和细胞迁移途径,于1983年完成线虫从受精卵到成体的细胞谱系,是发育生物学史上具有里程碑性的发现,随后秀丽线虫在胚胎发育、细胞凋亡、行为与神经生物学等方面研究中得到广泛应用。Brenner,Sulston和Horvitz因在线虫的遗传与发育方面的成就,获得2002年诺贝尔医学或生理学奖。1998年Fire建立了秀丽线虫RNA干扰技术,2006年Fire和Mello因此而获得诺贝尔医学或生理学奖。坎德尔应用海兔这个系统在记忆储存的神经机制研究中做出重大贡献,于2000年获得诺贝尔生理学或医学奖。丽塔·列维·蒙塔尔奇尼应用鸡胚这个系统研究神经生长因子而做出突出贡献,1986年和斯坦利·科恩(发现表皮生长因子)共享诺贝尔医学奖。

第五层次:ontology

  ontology是隐藏在表象后面的本质,世界上事物纷繁复杂,但在这些复杂表面现象后面具有一种支配因素和力量,这种本质东西是科学研究追求目的。ontology是本体、本原、源头,这个层次的研究所获得的诺贝尔奖不是一个,而是一连串。

 遗传本质是DNA这一发现带来了一系列的诺贝尔奖:Beadlr G.W.Tatum E.L.Ederberg J.L.Ochoa S..Kornberg A.Watson J.D.Crick F.H.C.Wilkins M.Jacob M. F.Monod J.Lwoff A.Rous F.P.Holley R.W.Nirenberg M.W.Khorana H.G.Hershey A.Elbruck M.D.Luria S.Dulbecco R.D.Temin H等等等等。

 感染性疾病本质是微生物的发现同样带来了一系列诺贝尔奖:

 巴斯德、罗斯、柯赫、巴里·马歇尔、罗宾·沃伦、蒙塔尼耶等等,如果加上抗微生物药物发现者更是一大串了:弗莱明、多马克、瓦克斯曼、屠呦呦等等。


  目前我们的科研人数世界第一,科研经费世界第二,可是标志重大科研成果的自然科学诺贝尔奖却只有屠呦呦一个,这让我们感到羞愧。为什么会出现这种投入与产出极不相称的结果?原因在于我们的科研层次太低了。我们大量的人员进行的是第一层次的研究,大量经费投入了第一层次的研究,大量人力财力投入到第二第三层次也是小问题小方法和人家发明的方法,而第四第五层次连一个都没有。这样的研究纵使牛顿爱因斯坦去做,也研究不出来重大成果,何况一般的凡夫俗子。我们最应该资助的是第五层次,其次是第四层次,再往下是第三层次中的重大新方法和重大科学问题,最后才是跟风。

  层次高低决定科研水平高低,当我们被某些问题所困扰时,用科学研究的五个层次来对照对照,低层次的问题寻找高一层次方法,有可能得到解决。而一个高层次的科学问题,用低层次的方法去解决,却很难奏效。更多时候转变转变思路,换换角度想问题,可能一下子就柳暗花明又一村了。我们需要跨越,我们需要进入更高层次,才能够做出对世界重大影响的科学贡献,以无愧于我们世界第一的科研人员和世界第二的科研经费。



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