看點 從動蕩時期走過，在成長路上一路趕上了80年代經商熱、留學熱的施一公，在科學界大放異彩的時候，卻開始反思自己的“成功之路”。他開始追求更具有挑戰性的學術課題；放棄了美國終身教職，選擇回清華任教；在升擔清華副校長后，又從零起步創辦西湖大學……他一次次出乎意料的選擇背后，有著對生活和科學怎樣的認知和思考？或許他的心路歷程，能幫助孩子勇于面對挑戰， 獲得更好的學術成就。
2023年4月，西湖大學校長、中國科學院院士施一公首部作品《自我突圍》出版。
這本書集結了施一公的50余篇文章， 詳細講述了他的成長、求學、科研經歷，也講述了他對教育、人才、科學體制問題的思考。從這本書中，我們能看到一位頂尖科學家的心路歷程。
(資料圖片僅供參考)
圖源：中信出版社
正如本書的后記所說，出版作品集主要動力之一，是讓大家“了解一個真實的施一公”。
以下是書中的部分內容，施一公以自己在美國求學的親身經歷和感悟，向初入科研道路的青年人講解他對學術道德、學術道路、學術品位的看法。
時間的付出是必須的
所有成功的科學家都有一個共同的特點，那就是他們必須付出大量的時間和心血。實際上，一個人無論從事哪一種職業，要想成為本行業中的佼佼者，都必須付出比常人多的時間和心力。
有時，個別優秀科學家在回答學生或媒體的問題時，輕描淡寫地說自己的成功憑借的是運氣，不是苦干，這種客氣的回答避重就輕，只是強調成功過程中的偶然因素，常常對年輕學生造成很大的誤導。
一些幼稚的學生甚至會因此開始投機取巧、不全力進取，而是等待所謂的運氣。說極端一點兒，如果真有這樣主要憑運氣而非時間付出取得成功的科學家，那么他的成功很可能是竊取別人的成果，而自己十有八九不具備真正在其領域內領先的學術水平。
神經生物學家蒲慕明先生在多個神經科學領域做出了重要貢獻。
十幾年前，身處加州大學伯克利分校的蒲先生曾經有一封電子郵件在網上廣為流傳，這封郵件是蒲先生寫給自己實驗室所有博士生和博士后的，其中的一段翻譯過來是這樣說的：
“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個小時左右的時間投入實驗室的研究工作…… 我建議每個人每天至少有6個小時的緊張實驗操作和2個小時以上的與科研直接有關的閱讀等。文獻和圖書的閱讀應該在這些工作時間之外進行。”
這封郵件寫得語重心長，用心良苦。其中的觀點我完全贊同，無論是在普林斯頓大學還是在清華大學，我都把這封郵件的內容轉告給了實驗室的所有學生和工作人員，讓他們反思體會。
我從小就特別貪玩兒，不喜歡學習。但來自學校和父母的教導迫使我盡量刻苦讀書，于是我被保送進了清華。嘗到甜頭以后，我在大學階段機械地保持了刻苦的傳統，綜合成績全班第一，提前一年畢業。當然，這種應試教育的結果就是我很少能真正獨立思考，對專業也提不起興趣。
大學畢業后，我去了美國留學。博士研究生一年級，因為對科研和專業沒有興趣，我內心浮躁而迷茫，無法繼續刻苦，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”，對科學研究有了一點兒興趣，并開始有了一點兒自己的體會，有時領會了一些精妙之處后會得意地產生“原來不過如此”的想法，對自己的科研能力有了一點兒自信。這時，攻讀博士學位要求的課程，我已經全部修完，每周五天從上午9點做實驗到晚上七八點，周末也會做半天實驗。
到了第三年，我已經開始領會到科研的邏輯和奧妙，有點兒躍躍欲試的感覺，在組會上常常提問，而這種“入門”的感覺又讓我對做研究有了更多興趣，晚上常常干到11點多。1993年，我在實驗記錄本的日期旁標注“這是我連續第21天在實驗室工作”，以激勵自己。
到第四年，我完全適應了實驗室的科研環境，再也不會感到枯燥，時間安排則完全服從實驗的需要。其實，我在這段時期的工作時間遠多于剛剛進實驗室的時候，但并未感覺辛苦。在博士研究生階段后期，我的刻苦在實驗室出了名。
在紐約做博士后時期則是我這輩子最刻苦的兩年，每天做實驗到凌晨3點左右，回到住處躺下來睡覺時常常已是凌晨4點以后。但我每天早晨8點都會被窗外街道上的汽車喧鬧聲吵醒，9點左右又回到實驗室開始新的一天。每天三餐都在實驗室，分別在上午9點、下午3點和晚上9點。這樣的生活節奏會持續11天，從周一到第二周的周五，周五晚上乘坐灰狗長途汽車回到巴爾的摩家里，周末兩天每天睡上近十個小時，彌補過去11天嚴重缺失的睡眠。周一早晨再開始下一場11天的奮斗。
雖然很苦，但我心里很驕傲，我知道自己在用行動創造未來、艱苦創業。有時我還會在日記里鼓勵自己。我住在紐約市曼哈頓區65街與第一大道的路口附近，離紐約著名的中心公園很近，那里常常有文化娛樂活動。但在紐約工作整整兩年，我從未邁進中心公園一步。
我常常把自己的這段經歷告訴我實驗室的學生，新生常常問我：“老師，您覺得自己苦嗎？”我回答：“只有自己沒有興趣的時候才覺得很苦。 有興趣以后，一點兒也不覺得苦。”
一個精彩的實驗帶給我的享受比看一部美國大片強多了。現在回想起當時的刻苦，我仍感覺很驕傲、很振奮！我在攻讀博士和博士后階段那七年半的努力進取，為我獨立科研生涯的成功奠定了堅實基礎。
必須具備批判性思維
要想在科學研究上取得突破和成功，只有時間的付出和刻苦是不夠的。批判性分析是必須具備的一種素質。
研究生與本科生最大的區別是：本科生以學習人類長期以來積累的知識為主，兼顧科學研究和技能訓練；研究生的本質是通過科學研究來發掘創造新的知識，而探索新知識必須依靠批判性的思維邏輯。
其實， 整個大學和研究生階段的教育很重要的一部分就是培養批判性分析的能力，掌握能夠進行創新科研的方法。這里的例子非常多，覆蓋的范圍也非常廣，在此舉幾個讓我難忘的例子。
1.正確分析負面結果是成功的關鍵
作為一名博士生，如果每一個實驗都很順利地得到預期結果，除個別研究領域，可能一般只需要6~24個月就可以獲得博士學位所需要的所有結果。
然而，在美國，生命學科的博士研究生平均需要6年左右的時間才能得到PhD（哲學博士）學位。這一分析說明：絕大多數實驗結果會與預期不符，或者是負面結果。很多低年級的博士生一看到負面結果就很沮喪，甚至不愿意仔細分析原因。
其實， 對負面結果的分析是養成批判性思維的最直接途徑之一。只要有合適的對照實驗，判斷無誤的負面實驗結果往往是通往成功的必經之路。
一般來說，任何一個探索型研究課題的每一步進展都有幾種甚至十幾種可能的途徑，取得進展的過程就是排除不正確方向、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。在這個過程中，一個可靠的負面結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。
非常遺憾的是，大多數學生的負面實驗結果并不可靠，經不起邏輯的推敲。而這一點往往是阻礙科研課題進展的最大障礙。
比如，對照實驗沒有預期結果，或者缺乏相應的對照實驗，或者是在實驗結果的分析和判斷上產生了失誤，從而得出“負面結果”或“不確定”的結論，這種結論對整個課題進展的傷害非常大，常常讓學生在今后的實驗中不知所措、苦惱不堪。
因此，我告誡并鼓勵我所有的學生： 只要你不斷取得可靠的負面結果，你的課題很快就會走上正軌；在不斷分析負面結果的過程中，你所練就的強大的批判性分析能力會使你很快成熟，逐漸成長為一名優秀的科學家。
我對一帆風順、很少取得負面結果的學生總是很擔心，因為他們沒有真正經歷過科研上批判性思維的訓練。
在我的實驗室里，偶爾會有一些學生只用很短的時間（兩年以內，有時甚至一年）就獲得了撰寫博士論文所需要的結果。對這些學生，我一定會讓他們繼續承擔一個富有挑戰性的新課題，讓他們經受負面結果的磨煉。沒有這些磨煉，他們不僅很難真正具備批判性思維，將來也很難成為可以獨立領導一個實驗室的優秀科學家。
2.耗費大量時間的完美主義阻礙創新進取
尼古拉·帕瓦拉蒂奇是我的博士后導師，對我影響非常大，他做了一系列里程碑式的研究工作，享譽世界結構生物學界，31歲時即升任正教授。
1996年4月，我剛到尼古拉的實驗室不久，純化一個表達量相當高的蛋白Smad4，兩天下來，蛋白雖然被純化了，但結果很不理想，得到的產量只有預期的20%左右。見到尼古拉，我不好意思地說：“產率很低，我計劃繼續優化蛋白的純化方法，提高產率。”
他反問我：“你為什么想提高產率？已有的蛋白不夠你做初步的結晶實驗嗎？”我回答道：“雖然我已有足夠的蛋白做結晶篩選，但我需要優化產率以得到更多的蛋白。”
他毫不客氣地打斷我：“不對。產率夠高了，你的時間比產率重要。請盡快開始做結晶篩選。”實踐證明了尼古拉建議的價值。我用僅有的幾毫克蛋白進行結晶實驗，很快意識到這個蛋白的溶液生化性質并不理想，不適合結晶。我通過遺傳工程除去其N端較柔性的幾十個氨基酸之后，蛋白不僅表達量高，而且生化性質穩定，很快得到了有衍射能力的晶體。
在大刀闊斧進行創新實驗的初期，對每一步實驗的設計當然要盡量仔細，但一旦按計劃開始，對中間步驟的實驗結果就不必追求完美，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相符的總體結果。
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計。如果大體不符，而總體實驗設計和操作都沒有錯誤，那你的假設很可能是有大問題的。這樣一個來自批判性思維的方法論，在每一天的實驗中都會用到。
過去20年，我一直告訴實驗室的所有學生：切忌一味追求完美主義。我把這個方法論推到極限：只要一個實驗還能往前走，就一定要做到終點，盡量看到每一步的結果，之后需要回頭看時，再逐一解決中間遇到的問題。
3.科研文獻（literature）與學術講座（seminar）的取舍
在我的博士生階段，導師杰里米·伯格非常重視相關科研文獻的閱讀，會安排每周一次的實驗室組會，討論重要的科研進展及研究方法。作為學生，我受益匪淺，也一直以為所有的科學家在任何時期都需要博學多聞。
進入博士后階段，剛到尼古拉的實驗室，我試圖表現自己讀文獻的功底，也想與尼古拉討論以得到他的真傳。
1996年春天，有一天我精讀了一篇《自然》周刊上發表的文章，午飯前遇到尼古拉，向他描述這篇文章的精妙，同時期待著他的評述。
尼古拉面露尷尬地對我說：“對不起，我還沒看過這篇文章。”我想也許這篇文章太新，他還沒來得及讀。過了幾天，我精讀了一篇幾個月前發表于《科學》周刊的文章，便又去找尼古拉討論，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。為什么沒有讀我提到的這幾篇論文呢？”
尼古拉看著我說：“我閱讀不廣泛。”我反問：“如果你不廣泛閱讀，你的科研怎么會做得這么好？你怎么能在自己的論文里引用這么多文獻？”他的回答讓我非常意外，大意是他只讀與研究興趣有直接關系的論文，并且只有在寫論文時才會大量閱讀。
我做博士后的單位斯隆—凱特琳癌癥研究所有一個精彩的系列學術講座，常常會邀請生命科學領域的著名科學家來演講。
有一次，一位諾貝爾獎得主來此做客，并且點名要與尼古拉交談。在絕大多數人看來，這可是一個接近大人物、取得好印象的寶貴機會。然而，尼古拉卻告訴他的秘書：“請替我轉達歉意，講座那天我已有安排。”我們都為尼古拉感到遺憾。
讓我更加想不到的是，諾貝爾獎得主舉辦講座的那天，尼古拉把自己關在辦公室里，從早晨來了以后直到傍晚都沒有出門，當然也沒有去聽講座。以我們對他的了解，他十有八九是在寫論文或者解析結構。后來我意識到，尼古拉常常如此。
在我離開尼古拉的實驗室前，我帶著始終沒有完全解開的謎，問他：“如果你不怎么讀文獻，又不怎么去聽講座，你怎么還能成為一位如此出色的科學家？”
他回答說：“我的時間有限，每天只有10個小時左右在實驗室。權衡利弊之后， 我只能把有限的時間用在我認為最重要的事情上，如解析結構、分析結構、與學生討論課題、寫文章。如果沒有足夠的時間，我只能少讀文章、少聽講座了。”
尼古拉的回答表述了一個簡單的道理：一個人必須對他做的事情有所取舍，不可能面面俱到。無論是閱讀科研文獻還是聽學術講座，都是為了借鑒相關經驗，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種相關領域的學術講座，并進行科研文獻的廣泛閱讀，打好批判性思維的基礎。但隨著科研課題的深入，對于文獻閱讀和學術講座的選擇就需要有一定的針對性，也要開始權衡時間的分配了。
4.挑戰傳統思維
我從懂事開始，就受到這樣的教育：但凡失敗都有其隱藏的道理，應該找到失敗的原因再重新開始嘗試。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，這一基本原則也受到有理有據的挑戰。
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以找到問題所在。沒想到，尼古拉阻止了我，他皺著眉頭問我：“告訴我，你為什么要搞明白實驗為何失敗？”
我覺得這個問題太沒道理，便理直氣壯地回答道：“我得分析明白哪里錯了才能保證下一次可以成功。”尼古拉馬上評論道：“不需要。你真正要做的是把實驗重復一遍，但愿下次可以做成。 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，尼古拉又把他的觀點升華：是否需要找到實驗失敗的原因是一個哲學決定。找到每一個不完美的實驗結果的原因，未必是最佳做法。仔細想想，這些話很有道理。
并不是所有失敗的實驗都一定要找到其原因，尤其是生命科學的實驗，過程煩瑣復雜，大部分失敗的實驗是由簡單的操作錯誤引起的。比如PCR（聚合酶鏈式反應）忘記加某種成分了，可以仔細地重新做一遍，這樣往往可以解決問題。只有那些關鍵的、不找到失敗原因就無法前行的實驗，才需要刨根問底。
我選擇的這些例子多少有點兒“極端”，但只有這樣才能更好地起震蕩大家思維的作用。
其實，在我自己的實驗室里，我早已給所有學生反復多次講過這幾個例子了，而且每次講完之后， 我都會告訴大家打破迷信、懷疑成規，而關鍵的關鍵是：跟著邏輯走（follow the logic）！這句話，我每天在實驗室里會對不同的學生重復講上幾遍。嚴密的邏輯是批判性思維的根本。
科學家往往需要獨立人格
和一點點脾氣
對社會人而言，科學研究是件苦差事；對真正的科學家而言，科學研究令人牽腸掛肚、茶飯不思、情有獨鐘，實在是妙不可言。
靠別人的勸說和宣講來從事科學研究不太可行， 真正自己從心里感興趣直至著迷，一心一意、持之以恒地探奇解惑，才有可能成為一流的科學家。
正所謂“不瘋魔，不成活”。在這個過程中，獨立人格和脾氣顯得格外重要。所謂獨立人格，就是對世界上的事物有自己獨立的看法。恰恰是一些有脾氣的人，才不會輕易隨波逐流，可以保持自己的獨立人格。
這是一本關于成長、求學、教育、家庭、友誼、理想之書，既寫給自己，也寫給教育科研工作者，更是寫給青年學子，在追求理想的道路上步履不停，共同前行。
本文摘自《自我突圍：向理想前行》，施一公著，中信出版集團、大象出版社，2023年4月
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