1.2  提问的艺术：从“是什么”到“为什么” 

好奇心是火种，但仅有火种还不够。真正驱动科学家穿越漫长探索岁月的，是将好奇心转化为具体问题的能力。如果说好奇心点燃了探索的热情，那么问题意识则决定了这热情将驶向何方——它如同航船的方向舵，让漫无边际的好奇聚焦为可追问的谜题，让模糊的惊异凝练为清晰的“为什么”。

在科学史上，那些改变世界的发现，往往始于一个看似简单却击中要害的提问。爱因斯坦对“同时性”的追问颠覆了物理学，科恩伯格对每一个酶促步骤的追问破解了生命复制的密码。他们的故事揭示了一个深刻的道理：提出正确的问题，往往等于解决了问题的一半。

1.2.1  爱因斯坦：对“同时性”的追问如何颠覆物理学

1905年，瑞士伯尔尼专利局的一名三级技术员，在一年内发表了五篇改变物理学的论文。其中一篇名为《论动体的电动力学》，后来被称为“狭义相对论”。这篇论文的开篇，爱因斯坦没有直接推导方程，而是提出了一个看似哲学的问题：“同时性是什么意思？”

这个提问的起点，可以追溯到他十六岁时的一个思想实验：如果一个人以光速奔跑，他会看到什么？这个问题困扰了他十年。但真正让困惑转化为突破的，是他对“同时性”的操作性追问——不是抽象地讨论“时间是什么”，而是追问：我们如何判断两个事件是同时发生的？

在爱因斯坦之前，物理学家们理所当然地认为“同时性”是不言自明的。两个事件要么同时，要么不同时，这还需要定义吗？爱因斯坦却敏锐地意识到：如果“同时性”这个概念无法用实验操作来定义，它就没有物理意义。他在论文中写道：“我们必须考虑到，凡是时间在里面起作用的我们的一切判断，总是关于同时的事件的判断。”

诺贝尔物理学奖获得者、操作主义创始人布里奇曼在分析爱因斯坦的工作时指出：“首先，他认识到术语的意义要在运用术语所进行的操作中寻找。如果此术语可以应用于具体的物理状态，如‘长度’或‘同时性’，那么其意义便可在测定具体物理客体长度的操作中寻找，或者在人们确定两个具体的物理事件是否同时的操作中寻找。”

这正是爱因斯坦革命性贡献的核心——他追问的不是“时间是什么”，而是“我们如何测量时间”。这一提问方式的转变，将形而上学问题转化为操作性问题，从而打开了通往新物理学的大门。

爱因斯坦用一个简单的思想实验来说明他的提问：假设有一列火车在行驶，铁路路基上有一个观察者，火车上也有一个观察者。两道闪电同时击中火车两端（相对于路基观察者而言）。问题是：火车上的观察者会认为这两道闪电是同时发生的吗？

答案是否定的。因为火车在运动，光从车尾传播到火车中间需要时间，在这段时间内火车向前移动了一段距离，因此车尾的光需要多走一段距离才能到达观察者。于是，对于火车上的观察者来说，车头的闪光先到，车尾的闪光后到——两个事件不再是同时的。

这个简单推理导出了一个惊世骇俗的结论：同时性是相对的。在一个惯性系中同时发生的事件，在另一个相对运动的惯性系中可能不同时。用洛伦兹变换定量描述，设在S系中两事件同时发生（tB - tA = 0），则在相对运动的S′系中，两事件的时间间隔为tB′- tA′ = -γv（xB - xA）/c²。当两事件发生在不同地点（Δx≠0）时，在另一惯性系中观测到的Δt′便不为零。

这一发现彻底打破了经典物理学的绝对时空观，将时间从绝对的、普适的量，转变为依赖于观察者运动状态的相对概念。布里奇曼评论道：“爱因斯坦的分析表明，在测量运动物体的长度时，不仅涉及到米尺的操作，而且也涉及到时钟的操作。在这个分析之前，由于长度概念所具有的‘绝对’意义，对任何人来说都未发现过：测量运动物体的操作与测量静止物体的操作是不相同的。”

从一个看似简单的问题——“同时性是什么意思”——到颠覆物理学根基的相对论，爱因斯坦用他的故事告诉我们：真正伟大的问题，不在于它听起来有多深奥，而在于它触及了哪些未被质疑的前提。那些被视为“理所当然”的概念，往往藏着最深层的奥秘。

1.2.2  科恩伯格：从临床医生到酶学猎人，“追问每一个步骤”

如果说爱因斯坦的提问是从哲学追问中开辟新天地，那么阿瑟·科恩伯格的提问则是在实验室的日复一日中，用“追问每一个步骤”的方式，将生命复制的秘密层层剥开。

1959年，科恩伯格因发现DNA聚合酶而获得诺贝尔生理学或医学奖。但这条路，始于一个临床医生对基础问题的好奇。

科恩伯格的科学生涯充满转折。1942年，从罗切斯特大学医学院毕业的科恩伯格，原本只是一名普通的舰船医生。他没有任何正式的研究资历——医学教育和实习都没有包含研究训练。但一次偶然的机会，他在实习期间对黄疸病做了一项临床研究，引起了美国国立卫生研究院（NIH）主任罗尔·戴尔的注意，戴尔将他调入NIH从事研究工作。

进入NIH后，科恩伯格最初在营养实验室工作，研究维生素和营养素缺乏症。但他的兴趣很快从“发现新维生素”转向了“维生素如何发挥作用”。他发现许多维生素是酶的组成部分，而酶是驱动所有生命过程的蛋白质机器。这个转向，将他引向了代谢酶的研究。

1945年，科恩伯格决定研究ATP（三磷酸腺苷）——细胞的能量货币——是如何产生的。但他很快意识到，要回答这个问题，必须先掌握一种能力：酶的纯化。因为细胞中含有成千上万种酶和其他蛋白质，要研究某个特定的酶，必须把它从所有其他蛋白质中分离出来。

科恩伯格说服他的上司批准他脱产进修。他先后师从纽约大学的塞维罗·奥乔亚（研究酶的纯化技术）和华盛顿大学的卡尔·科里夫妇（研究糖代谢）。1947年回到NIH后，他组建了酶学与代谢研究科，成为该领域的领军人物。

但科恩伯格真正的突破，源于他对每一个步骤的“追问”。当他研究NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，一种重要的辅酶）时，他发现了一种能够分解NAD的酶。他的问题是：既然有分解NAD的酶，那有没有合成NAD的酶？沿着这个问题，他找到了NAD合成酶，并阐明了合成反应。

接下来，他的追问继续深入：既然NAD是这样合成的，那其他类似的辅酶，如FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸），是否也是通过类似的机制合成的？他顺着这个问题，找到了一系列合成辅酶的酶。

1953年，科恩伯格转到华盛顿大学圣路易斯分校担任微生物学系主任。在这里，他开始了改变生物学史的研究：DNA是如何复制的？

科恩伯格的提问方式是典型的“还原论”风格：DNA复制是由酶催化的。如果有这样一个酶，它应该存在于细胞中。那么，我们能不能从细胞中把它提取出来？

这个问题的难度在于：没有人知道DNA复制需要哪些酶，甚至没有人确信这种复制能否在细胞外发生。但科恩伯格相信，如果一个过程在细胞内发生，那么它背后一定有酶在催化。只要找到这些酶，就能在试管中重现这个过程。

1956年，科恩伯格和他的团队从大肠杆菌提取物中发现了一种能够将核苷酸聚合起来的酶活性。当他们在提取物中加入四种核苷酸和ATP，奇迹般地检测到DNA合成时，科恩伯格意识到，他们找到了那个梦寐以求的酶——DNA聚合酶I。

然而，科学界的反应并非全是掌声。当科恩伯格首次提交论文时，审稿人建议将产物称为“聚脱氧核糖核苷酸”而不是“DNA”——“DNA”这个名称只有在向主编申诉后才被批准使用。科恩伯格没有气馁，他继续追问：这个酶真的能复制DNA吗？它的反应机制是什么？它需要什么条件？

1958年，他的团队发表了后续研究，明确证明DNA聚合酶确实能够执行DNA复制。1959年，他与奥乔亚共同获得诺贝尔奖——科恩伯格因DNA的酶促合成，奥乔亚因RNA的酶促合成。

科恩伯格后来回顾自己的研究生涯时，将其归因于“追问每一个步骤”的习惯。他说：“我从来不满足于知道一个反应发生，我想知道它如何发生。如果我看到A变成B，我会问：是谁让A变成B的？是什么样的酶？这个反应需要什么条件？产物的结构是什么？每一步都必须被追问，直到没有东西可问为止。”

这种追问的极致，让他从临床医生变成酶学猎人，最终发现了生命复制的核心机制。他的故事告诉我们：科学发现的路径，往往是由一连串“为什么”铺成的。每一个答案都引出新的问题，每一个问题都指向更深层的奥秘。

1.2.3  深挖：好问题的特征

爱因斯坦和科恩伯格的故事，让我们看到问题意识的巨大力量。但并非所有问题都能通向伟大发现。什么样的问题是好问题？综合科学史上的案例和研究方法论，我们可以提炼出好问题的三个核心特征：反常性、基础性、可解性。

（1）反常性：问题必须触及“意料之外”

好的问题往往源于对“反常”的敏感——当观察到的现象与现有理论预期不符时，追问“为什么”就可能打开新天地。

爱因斯坦对“同时性”的追问，源于一个反常的直觉：如果一个人以光速奔跑，他应该看到静止的电磁波——但麦克斯韦方程表明电磁波不可能静止。这个矛盾指向了经典物理学的深层危机。布里奇曼在分析中指出，爱因斯坦的工作揭示了“物理学的传统操作包含着一些通常我们不知道的细节……当我们把实验推广到新的领域中时，比如，达到很高的速度时，我们便可预见到一种新现象，而这种新现象从旧观点来看可能是荒谬的”。

科恩伯格对DNA复制的追问，同样源于一个反常：细胞能够精确复制自己的遗传物质，这背后一定有某种机制。当时的主流观点认为这种复制可能过于复杂，无法在试管中重现，但科恩伯格不相信这种复杂性是原理性的障碍。他对“细胞能做到的，我们为什么不能在试管中做到”的追问，最终打破了“生命物质不可复制”的迷思。

在学术研究中，反常性问题往往表现为：现有理论无法解释的例外、被忽视的细节、或者看似矛盾的观察。正如加州大学默塞德分校图书馆的研究指南指出的，好的研究问题“不能轻易回答或过于简单化，它需要有实质内容，需要解释和分析”。它指向的应该是“目前尚不明确或目前在学术对话中被误解”的东西。

（2）基础性：问题必须触及深层结构

好的问题不是表面的“是什么”，而是深层的“为什么”。它追问的不是现象的描述，而是现象背后的机制。

爱因斯坦没有问“光速是多少”，而是问“如果我们以光速运动，会看到什么”。前者是测量问题，后者是原理性问题。前者只需要精确的实验，后者却需要重新审视物理学的基础假设。布里奇曼指出，爱因斯坦“要求在操作中考虑到我们处理正常现象时被忽视的细节”，并“预先估计到至今仍然可以忽略的某些因素也许会被证明是新情况的关键”。

科恩伯格也没有问“DNA是什么”，而是问“DNA是如何复制的”。前者已经被沃森和克里克在1953年解决，后者却是全新的问题。科恩伯格不满足于知道DNA的结构，他想知道这个结构是如何被复制出来的——这触及了生命遗传的本质机制。

基础性问题往往具有“根基性”——它追问的不是枝叶，而是根系。一旦这类问题被回答，整个知识领域都可能被重塑。正如中佛罗里达大学的研究指南所言，好的研究问题应该能让读者“思考那些尚不明确或被误解的事情”。

（3）可解性：问题必须能够被实验或逻辑回答

好的问题既不能太宽泛，也不能太狭窄。太宽泛的问题无从下手，太狭窄的问题没有意义。

爱因斯坦对同时性的追问之所以成功，是因为他将其转化为可操作的问题——如何用光信号同步时钟。这个问题的答案可以用实验验证：如果按照他的方法定义同时性，那么推导出的结论（如时间膨胀、尺缩效应）可以被实验检验。布里奇曼特别强调：“一旦我们深入新的研究领域，我们便会开始看到，忽略那些在比较小的实验范围内可以忽略的因素是不合适的。”爱因斯坦的伟大之处，正是在于他找到了那个“在合适范围内可以提问”的问题。

科恩伯格对DNA复制的追问，也是以可解的方式提出的。他没有泛泛地问“生命如何复制”，而是问“是否存在一种酶能够催化DNA合成”。这个问题可以分解为一系列可操作的任务：提取细胞成分、设计检测活性的方法、纯化目标蛋白、验证反应产物。每一个步骤都有明确的操作方法，每一个结果都可以被重复验证。

加州大学默塞德分校的研究指南提出了判断可解性的几个标准：问题是否有明确的焦点？范围是否适中？是否有可靠和可信的证据可以回答？是否过于宽泛或过于狭窄？这些问题同样适用于科学探索中的提问。

结语：提出正确的问题，往往等于解决了问题的一半

爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”

从爱因斯坦对同时性的追问，到科恩伯格对每一步酶的追问，我们看到的是同一种品质的层层展开——那份对“为什么”的执着，那份不满足于表面答案的坚持，那份将模糊困惑转化为精确问题的能力。

提出正确的问题，往往等于解决了问题的一半。因为问题本身就是探索的指南针——它告诉我们该往哪个方向走，该寻找什么样的证据，该构建什么样的理论。一个好的问题，如同一束光，照亮原本混沌的未知领域，让探索者看清前方的道路。

这正是提问的艺术。它不是天赋的直觉，而是可以培养的能力——通过对反常的敏感、对基础的追问、对可解性的把握，我们每个人都可以学会提出更好的问题。而那些最伟大的科学家，恰恰是这门艺术的大师。

在下一节中，我们将探讨另一种与提问紧密相关的品质——专注。如果说提问是指出方向，那么专注就是沿着这个方向持续前行的能力。从爱因斯坦的十年沉思，到科恩伯格的二十年酶学探索，他们用生命告诉我们：伟大的问题需要伟大的专注来回答。

参考文献

[1] 布里奇曼. 爱因斯坦理论和操作主义观点. 世界科学，1983.

[2] National Institutes of Health. Arthur Kornberg：From Physician to Enzyme Hunter， 1942-1953.

[3] 百度百科. 同时性.

[4] University of California，Merced. Starting Your Research Series：Research Question Criteria.

[5] University of Central Florida. Evaluating Your Research Question.

[6] CSHL DNA Learning Center. Biography 20：Arthur Kornberg （1918-2007）.

[7] Worthington Biochemical. DNA Polymerase I.