赏金的皮肤哪个好看:论创新

最近一段关于人才问题的讨论都涉及什么是原创性的问题，我曾在2001年《中国科学基金》第3期上发表过一篇题为“我对非共识项目的认识和评审建议”的文章，讨论过创新问题。在我的博文《千人计划是驱赶人才，扫荡国家原创力的计划》发表后，有的网友留言或者来信问我什么是原创力，所以就根据这些年来在认识上的提高，将此文修改后在这里重新发表。 1 最具创新性理论产生的条件和环境真理往往在少数人手里，这是为无数历史事实证明了的真理。在社会科学中如此，在自然科学中也不例外。一般人的思维往往循着常规进行，对一些公认的规律、理论习惯于遵循，不习惯怀疑，更不敢违背，对权威的话从不怀疑。这一点在中国文化中表现最为突出，这是孔子学说中最应剔除的糟粕，最典型的表现就是圣人的话是不能怀疑，不能违背的。在封建社会里，这一信条发展到了极点，并成为法律。皇帝的话是金口玉言，更是不能违背和修改的，违抗圣命是有杀头之罪的。就是在家庭里，从小受到的教育就是“听话”，“听话”就是好孩子，家长的话就是圣旨，不能提出异议，更不能顶嘴，否则就要挨打。上小学后老师的话又成了圣旨，谁敢违抗就视为调皮捣蛋，就会受到惩罚。这可能是造成中国几千年文明中自然科学得不到发展的重要的思想根源之一，其危害延续至今。在西方文化中宗教的影响可与之比拟。在这种文化环境中，小人物的话必然受不到重视，如果与大菩萨的话（当时被认为是真理）违背，还要受到强力的打压。而创新则往往是违背大家习以为常、以为是真理的思维模式的，也可以说创新就是违背常理，创新越大所违背的常理也越大。因此最具原始性的创新也最不容易被人理解，更不容易被同行理解，而是容易被同行认为不可能，甚至被认为是精神有问题， 2009年诺贝尔物理学奖得主高锟1966年7月在英国《电机工程师学会的学报》发表题为“光频率的介质纤维表面波导”的论文后，他被一些行内人士认为精神有问题，按一些大家的标准他的论文是发表在SCI不收录的“不入流”的杂志上，我想其头两年的引用率肯定大不了。对于原有“理论”不符的试验结果往往用“在理论上不可能”来否定，却忘记了哲学上一条最重要的真理，即“实践是检验真理的唯一标准”。在这种思想指导下的科研人员就是在科研中发现了与原有的理论不符，甚至相反的试验结果，要么把其归结为“偶然”了之，要么就怀疑自己的试验结果，以试验失败的结论了之。当然对于违背“常理”的试验结果要慎重，不能单凭自己的一次试验结果就否定人家用多少次试验得出的理论（这种人也不在少数），而是要首先检查自己的试验过程是否有误，如果无误，就要再经过几次试验，如果都证明自己的试验结果是正确的，就应对原有理论提出怀疑，并根据自己的试验结果提出新的解释，即新的理论。但现在的许多研究者中不仅如前述，有的为了好发表，就牵强附会地用时髦理论解释自己的实验结果。更有甚者，少数丧失科研道德的人甚至伪造试验数据，以符合现有的理论。而这种文章却很容易审查通过。以这样的前期工作基础去申请基金，也容易在评审中得高分而获得资助。相反，对违背这些规律、向权威挑战的人，特别是那些小人物（这种人又往往是小人物），却容易百般挑剔、不予支持，甚至打压。而那些最具创新、影响最深远的思想和理论却往往产生于这些小人物之中，实际上所有大人物都来自于小人物，但成了大人物后又往往看不起小人物。当哥白尼提出日心说的时候，当达尔文提出进化论的时候，当孟德尔提出遗传定律的时候，他们都是小人物，虽然当时受到了强力打压或忽视，但历史却证明他们是对的。正是这些小人物创造的理论翻开了科学史的新篇章。翻开整个科学史，这样的实例比比皆是。历史上最具划时代意义的创新理论极少得到当代人的多数认可，更不用说象SCI的标准那样在两三年内得到大量引用，即使引用也往往是批判，就是在一、二十年内得到承认而获诺贝尔奖的也很少。只有当这些最原始创新被大多数人认可后，也就是已由冷门变成热门后，论文的引用率才高，才有可能获得相关领域的最高奖，像诺贝尔科学奖。但是因为诺贝尔科学奖只奖给活着的人，所以真正提出最具原始创新理论的人得奖的可能性极小，只有后来将这些新理论推向新阶段的人才有可能获得诺贝尔奖。就遗传学理论来说，最早提出的孟德尔没有获得，而重新发现者摩尔根获得了，推向新阶段的DNA双螺旋结构的J·沃森（Jin Watson）、F·克里克（Francis Crick）获得了，今后此领域还会有人获得。再如，现在中学教科书上都介绍的植物顶端分生组织和侧生分生组织形成层在植物生长中的作用，早在18世纪中叶，当时的显微镜还不能看到时，C. H. Wolff和Du Hamel就凭他们对植物生长的观察和远见卓识分别提出了植物的长高靠顶端分生组织，长粗靠侧生分生组织形成层的假设。但在当时“先成论”盛行的年代，没有几个人相信这一假设会是事实。直到一百多年后，显微镜制造和切片技术都大大提高，能看清这些分生组织的结构和活动，证实了这一假设时，人们才接受了它，并开展了大量的研究。直到上世纪对动物中发现的可分裂细胞命名时，有关动物学家还误认为植物茎干的细胞都能分裂，所以起名为干细胞（stem cell）。另外，再看一下现代正在热，并还在不断升温的生物技术，特别是从发生、发展到逐步成熟，并已逐步成长为一大支柱产业的基因工程和遗传工程的三大理论基础从提出到接受的历史，更能说明这一问题。一是G. Mendel(孟德尔)1865年根据他的豌豆杂交试验结果提出的遗传定律，二是1838年和1839年分别由植物学家M. J. Schleiden和动物学家T. Schwan提出的细胞学说，三是1902年植物学家G. Haberlandt根据细胞学说提出的细胞潜在全能性学说（即认为生物体内所有细胞都有发育成完整生物体的可能），也几乎经历了相似的命运。Mendel提出他的遗传理论后50多年没人问津（可以说引用率为零），Haberlandt提出他的理论后因为自己没能用试验证实，当然也得不到社会的承认，直至56后（1958）Steward等分别用胡萝卜根韧皮部和烟草组织块培养成小苗，从而用试验证实了体细胞确实具有潜在的全能性，才在植物学界形成了研究的热潮，又过了39年（1997）克隆羊多利的诞生才在动物中被大多数认可证实了细胞的潜在全能性，实际上早在上世纪60年代童第周老先生就克隆成功了蟾蜍和鱼（当时中文中还没有克隆一词，称作细胞核移植）。有意思的是，动物克隆成功后又像干细胞的发现一样，不再像摩尔根和施旺那样尊重植物学家的发现，使用共同的名词（基因、细胞），而是另搞一套。其中细胞学说的命运算是最好的，很快就形成了研究的热潮，这是它的产生方式与前二者不同所致。综上所述，各种新理论都是在与势力强大的旧理论的斗争中诞生的，都有一个由弱到强的发展过程。几乎看不到哪个新理论是在众人的呵护下自由成长的。与之相反的是新技术的诞生却就顺利得多，因为多数新技术是在相关的新理论得到大多数人承认后，在其指导下完成的，而且新技术的优越性也容易被人看到。因此这两种创新的环境是非常不同的。这里还有一点必须指出，就是新理论的产生往往与偶然发现有关。这里最典型的例子，是印度人S.Guha和P.Maheshwari发现植物单倍体植株的发生（Nature, 1964,204： 497），P.Maheshwari是世界著名的植物胚胎学家，进行花药培养是为了观察花粉的发育过程。有一批不准备在用的培养材料因忙没能及时处理就一直放在培养架上，闲下想处理时却发现有的花药中长出了小苗，这使研究者兴奋不已，因为Maheshiwari是胚胎学家，他知道花药里的花粉囊中是单倍体的花粉，如果是花粉分化出了小苗，小苗应是单倍体的。后经切片检查证实为花粉发育成的单倍体小苗，后来由此发展出了单倍体育种的新途径。可见此发现带有偶然性，但此偶然又寄于必然之中，如果不是植物胚胎学家就不可能想到会是由花粉发育成的单倍体。另外如果不是已是世界著名植物胚胎学家的Maheshiwari发现，而是一不知名的青年学者发现，文章也不可能发到Nature上。袁隆平的野生不育稻株的发现也是偶然发现，我们杜仲剥皮再生的研究也来源于偶然发现，所以在科学研究中绝不可轻易放过违反常规的偶然事件，深入追下去很可能是一大的新发现。不能因为研究过程中的失败就全盘否定，这次肖方案的庭审过程法院外有不少挺肖的病人就说明肖氏手术后神经可以再生，但可能不同病人间再生的条件有所不同，所以病人间的手术效果有差异，这本来是符合客观规律的，方舟子们却利用对手术效果不佳的病例来否定肖氏手术的科学性，并把其打成伪科学，这是典型的挟嫌报复，是反科学的，是破坏科研环境。 2 最具原始性的创新主要是理论创新2．1理论创新对社会发展的意义自然科学也像社会科学一样，理论是实践的指南，没有正确的科学理论就不可能有新的技术产生。一个新理论的产生会引起一系列的技术革命，没有能量转化和能量守恒理论的建立就不会有各种发电技术的产生，也不会有各种能源驱动的机器的发明；没有关于光的两重性的理论，就不可能发明现在的各种光学仪器；没有植物营养理论的建立，就没有现在农业上不可缺少的化肥的发明和应用；没有遗传理论和细胞学说的建立和发展，就不会有现在农、林、牧业中的应用至今、深刻影响了人类生活的常规育种技术的发明和发展、及广泛应用；如果没有遗传理论、细胞学说和细胞的潜在全能性学说的提出和不断发展、逐步完善,就不可能有今天的生物技术。……总之一种新理论的提出和证实对社会进步和发展的影响是巨大的、长远的，是任何新技术所无法比拟的。尽管爱因斯坦相对论的提出证明了牛顿力学三大定律只在一定范围内适用，但至今它还在指导着诸多领域新技术的发明和改进。遗传理论、细胞学说的提出和不断发展和逐步完善不仅指导了农林牧业上杂交育种技术的发明和发展，也指导了辐射育种、化学诱变育种、多倍体育种和单倍体育种等诸多育种技术的发明和发展。现在医学上采用的试管婴儿技术和性别鉴定技术、遗传病的诊断和治疗技术也是在这些理论指导下产生的，就是现在方兴未艾的转基因技术和克隆技术的诞生和发展也是在这些理论的指导下发生、发展的。由细胞学说衍生出的细胞潜在全能性学说和由遗传理论衍生出的DNA双螺旋理论更是现代生物技术中基因工程、细胞工程、克隆技术的指导思想。而且这些理论还有一个共同特点，就是无论这个理论的提出者是植物学家还是动物学家，他们的理论都证明对植物、动物和微生物都适用，也就是说适用于整个生物界。第一个提出遗传理论的是研究豌豆杂交的Mendel，50年后许多植物学家和动物学家重新发现和发展了他的理论，细胞学说是植物学家M. J. Schleiden和动物学家T. Schwan差不多同时提出的，细胞的潜在全能性学说也是植物学家Haberlandt提出的。这就告诉我们一个道理，最具原始性创新的理论的适用范围是远远超出提出者的研究范围的，它的适用时间几乎是无限的，当然其中还包括了后人的不断发展和完善，因为对绝对真理的认识过程是无限的。每一个科学家只能认识其中的一部分相对真理。而一项新技术的发明和发展则只是影响一个较小的领域、一段时间。所影响领域的大小和所影响时间的长短也与该技术创新性的大小有关，创新性大的，也可以说是越具原始性的技术创新影响的范围越大，影响的时间越长。比如蒸汽机的发明引起了第一次工业革命，到现在它已基本退出了历史舞台。电灯的发明影响至今，并将继续影响下去。就某种具体灯泡的发明来说，其影响的范围很小、时间很短。就计算机的原始发明来说，它的影响也将是一段很长的历史，但就其一种芯片的发明来说，其影响的时间就很短，影响的范围也小。就农林牧业上现在仍在使用的杂交技术的原始发明来说，使用至今，而且还将继续使用下去，而就某一新品种的育成来说，其使用的范围很小、时间很短。2．2创新性理论产生的方式根据本人对生物学中有关理论的了解，最具创新性理论产生的方式可分为两大类，一是根据少量试验结果或仅凭原有理论作出合乎逻辑的推论，可简称为逻辑推论型；二是根据大量的试验结果作出的概括性总结，这些结果可能来自在一般人看来是互不相干的领域，可简称为高度概括型。2．2．1 逻辑推论型此类型又可分为两类，一是根据少量试验结果作出合乎逻辑的推论。此一类最典型的例子就是孟德尔（Mendel）仅根据他的豌豆杂交试验结果提出的遗传理论。Mendel 是一和尚，但他却敢于违背教义在自己的庙旁进行豌豆的杂交试验，并于1865年根据对自己多年杂交试验结果的统计分析提出了遗传性状是由遗传因子（即现在所说的基因）决定的颗粒遗传理论，而且提出了遗传因子间可自由组合，也可分离两大遗传定律。他的这一研究结果在一讨论会上作了报告，会后又送给了许多当时著名的生物学家，但是谁也没把他的论文当回事。这是因为当时细胞学说刚提出来二十几年，显微镜的制造技术水平还很低，还没有观察到细胞分裂和染色体等的行为和结构，对他的推论无法理解，也就是说他的理论大大超出了当时绝大多数人的认识水平。所以一直到20世纪初，细胞核和染色体的相继发现，特别是有丝分裂过程的发现，使一些有远见的科学家在这些细胞结构和行为与Mendel的遗传理论之间发现了平行关系，又在许多植物上作了与Mendel的试验相似的试验，并得出了相似的结果。而且在动物试验中也得到了类似结果。这才有了生物学史上所谓的遗传理论的重新发现。二是仅凭原有理论作出合乎逻辑的推论。此一类最典型的例子就是Haberlandt根据细胞学说提出的细胞潜在全能性学说。正如前述，到20世纪初对细胞的研究已较深入，发现了细胞质、细胞核、染色体和有丝分裂等，证明了细胞来自细胞，细胞可以是独立生活的单位。这些就使思想敏锐的Haberlandt（1902）提出了由一个细胞发育成完整植株的可能性，并进行了大胆的试验，将一种表皮细胞进行人工培养，由于当时对植物的营养和细胞的类型，特别是对分生组织还没有充分认识，一些培养技术也不完善，致使他的试验失败，但在他的论文中仍然预见了这种可能性。他的这一大胆预言在当时条件下的境遇并不比遗传理论提出时强多少，只不过引起了一些后来人继续试验的兴趣，直到1958年Steward等人用胡萝卜根韧皮部细胞培养出了完整植株，才得到了广泛的承认，并在全球范围内兴起了植物组培研究热。实际上没过几年，上世纪60年代初童第周老先生就在动物中证明了这一点，但真正全世界动物学界认可这一理论是1997年克隆羊多利的诞生。上述两类最创新理论的提出有一共同特点，就是提出者的思想认识远远超出了同代人的认识水平,所以得不到大多数人的认同而成为少数，而且往往遭到多数人的反对，因为他们的理论与当时社会上公认的“理论”不符，甚至矛盾。例如当Mendel提出他的遗传理论时，一般人的看法是从人们天天看到的、习以为常的父母和子女间的相似直接推导出的认识－即历史上所说的“混合性遗传概念”，即一个父体和一个母体交配产生的子体仅仅是他们的血液混合起来而已。就连当时的达尔文等生物学大家也是接收这一概念的，他们反对、否定Mendel的“颗粒遗传理论”也就不足为奇了。在我们已经总结了历史上的创新理论诞生的艰难和被证实后产生的巨大影响的今天，作为以支持创新为己任的基金委和参与评审的专家们就不能再受传统观念的束缚，作传统观念的卫道士，而应主动与传统观念抗争，积极支持对传统观念提出有根据的怀疑、并提出新理论、新学说的人。2．2．2 高度概括型这一类创新理论诞生的类型可以细胞学说的诞生为例。早在1665年饶波特. 虎克（Robert Hook）就出版了他用自己改进的复式显微镜观察的许多植物结构的图集《显微图谱》（Mirographia）,第一次使用了细胞（cell）这一名词。不过当时他描述的细胞只不过是软木塞子中木栓细胞的细胞壁。随后随着显微镜制造技术的提高和改进，人们观察的范围也越来越大，观察的内容也越来越细致，不仅观察了植物也观察了动物。历经一个半多世纪，到19世纪初，人们的注意力已转移到细胞内常被观察到的“液汁”或“粘质”，即后来所称的“原生质”，并认识到这就是表现生命现象的物质，而以前所看到的植物组织中的厚壁只是它活动的产物，特别是1831年Robert Brown指出细胞核是细胞的一个正常的、特有的组成部分。所以到1838年植物学家M. J. Schleiden和动物学家T. Schwan才在总结这些研究成果的基础上，通过他们的高度概括，发现了植物和动物在这一点上的共性，提出了细胞学说，即无论植物和动物都是由细胞组成的，也就是说细胞是生物体的基本结构和功能单位。他们的伟大在于把一般观念上认为互不相干的植物和动物间发现了共性。这类创新性理论虽对一般人来说不好理解，但对生物学家来说却比前两个理论提出时易被接受。所以遭到的非议和否定就少得多。并很快在这一理论指导下对各种物种进行了广范而深入的研究，并使这一理论很快发展和完善。但这也决不是一帆风顺的，只是反对的声音小一些，反对的时间短一些而已。就是现在谁把在植物上发现的一条规律（除了在分子水平之外），仅根据逻辑推论预言动物上也有此规律，也很难为大多数生物学家所接受。达尔文进化论的提出基本上处于以上两种大的类型之间，因为他是经过大量地、广泛地考察后从中发现的规律，从这一点上说应属于高度概括型，但又主要是他自己的考察，而不是总结前人的大量工作，所以也可以归为逻辑推论型。特别是他的理论违背了当时占统治地位的宗教理论－上帝造人说，所以它遭到的反对和批判也最多、最严厉，时间也最长。另外，从上述所举的历史实例可以看出，最具创新性的基础理论课题都来自当时的冷门领域，因为只有将冷门变成热门的人才是真正的世界领先水平。因此在我们把大量资金和人力投入热门领域的时候千万不要忘记那些冷门领域的探索者。