不发论文的时候，科学家们都在晚上做什么？
学术
科学
2024-10-31 08:05
北京
本文是纽约大学医学院生物化学和分子药理学教授Itai Yanai和杜塞尔多夫海因里希·海涅大学生物信息学教授Martin J. Lercher发表在Genome Biology的评论文章。原文标题Night science，现标题为译者所加。
文章借用诺奖得主François Jacob提出的“夜间科学”概念，讲述作者在科研过程中探究假设和问题方面的心得。不同于大众视野中井然有序、逻辑严谨的“日间科学”，“夜间科学”是指在提出假设之前的探索过程——想法尚未成熟的时候，科学有其跳脱、含混、盲目的另一面。《返朴》此前刊发著名物理学家徐一鸿（Anthony Zee）教授文章《直觉与猜算：徐一鸿讲物理夜航学》，与本文异曲同工。
撰文 | Itai Yanai、Martin Lercher假如有人半夜叫醒我们，问：“科学是如何运作的？”我们不假思索，滔滔不绝：“先有一个假设，据此提出预测，然后对比实验数据来检验它们；如果预测和数据不一致，那就放弃或修改假设……”老师如此教导我们，这也并不算错。但上述叙事掩盖了科学最激动人心的运作机理，忽略了我们工作中最具创造性，也可以说是最重要的部分——即弗朗索瓦·雅各布（François Jacob）所谓的“夜间科学”（night science）。不同于“日间科学”（day science）——其侧重于通过实验对假设进行条分缕析、逻辑缜密的检验，夜间科学是我们探索潜在假设的混沌领域，那里想法尚未成形。置身白昼，我们证伪，观察哪些假设能够成立；徜徉夜晚，我们创造假设。夜间科学的运转很少被搬上台面，这是因为和逻辑推导等正统科学方法相比，它们看起来抽象且虚无缥缈。但我们相信，妄诞之下另藏深意，对其进行专门研究，或许能拓宽科学探索的维度。在未来一系列文章中，我们将一步步揭开科学不为人知的一面。
我们的研究一度遭遇瓶颈，那是一段远离家乡、与世隔绝的痛苦时光——说来话长，我们决定花一周时间，在一个两人都很感兴趣的项目上碰碰运气。这个项目的基础看起来足够坚实。在此前研究中，我们注意到基因表达非常嘈杂。因此，尽管一开始设想基因只在需要时才会“开启”，但后来我们逐渐意识到，除了必然会受自然选择这一“功能性”机制影响，基因表达甚至可能已经嘈杂到其中大部分都是随机的。基因组演化研究通常基于功能选择和随机漂变的视角，因此用类似方式来处理基因表达似乎是个不错的主意：其同时受制于必然和偶然两方面因素的影响。Itai Yanai（左）、Martin Lercher（右）于是15年前，我们来到海德堡，着手探究这个想法。公共数据库中存储着大量基因表达谱，我们用笔记本电脑下载好数据，在常去的咖啡馆里一坐一天，埋头分析——不，这还不是最痛苦的部分。我们明知道数据中潜藏着有趣的东西，却连自己到底在找什么都不确定。研究方向会在一天时间里变来变去。两人分头写代码，一人用Matlab，另一人用R语言。然后在“对答案”的时候，结果却几乎总是相左。再调试、再比对，直到结果趋于一致。但这个结果又意味着什么？单个结果通常会有多种解释，令人困惑不已。于是我们再度陷入头脑风暴，不停问自己：我们的问题究竟是什么？关于基因表达的自然选择，这些数据真的是关键所在吗？有时我们开展严密的工作，有具体计划和要验证的问题；有时我们长时间陷入幻想，新的问题和方法浮现其间。这个过程和我们学过的研究方法大相径庭：选一个领域，领域内选一个问题，提出一组可能的备选假设，然后收集数据进行检验。某个假设或许能坚持到最后，屹立不倒——新理论就这样诞生了。但在上述研究中，情况并非如此，连问题本身是什么都不明朗。我们手头只有一些观测结果，而它们看起来不合预期；为了理解它们，我们试图用演化的光芒照亮其中脉络。假设是什么？我们没有假设，甚至没有明确定义的问题。这当然不是科学的方法。那么，这是一项失败的研究吗？我们想说，事实并非如此，相反，它是一个很好的例证：从“科学方法”到我们大多数人切身经历的科研，存在系统性的落差。事实上，许多科研新人的抑郁，可能就源于这种落差。
弗朗索瓦·雅各布（François Jacob）在1965年与安德烈·利沃夫（André Lwoff）、雅克·莫诺（Jacques Monod）分享了诺贝尔生理学或医学奖。比起现行“假设驱动”的研究范式，他描绘的图景或许能更全面地反映整个科学过程。在自传中，雅各布将科学工作分为两种模式，他称之为日间科学和夜间科学[附]。日间科学就是你在新闻里读到的科学，在学校课堂上学到的科学，可以用“假设驱动”这个词来概括。那些身穿白大褂、手持移液器，专注盯着电脑屏幕的男男女女，就是日间科学的典型缩影。日间科学家就像一名猎人，对自己追捕的猎物有着清晰认知。但是，明亮的白天只是昼夜循环的一半，夜晚那一半呢？花点时间，审视一下你正在检验的假设。它是来自虚空吗？又是以怎样的方式，逐渐丰厚、缠结成形？这个问题没有唯一解。在许多情况下，我们甚至可能没有一个合乎逻辑的答案，这也许就是为什么，在绝大多数关于科学过程的描述中，我们都将其排除在外，避而不谈。正如雅各布所说：“科学在暗夜中盲目徘徊。它犹豫不决，跌跌撞撞，畏缩不前，大汗淋漓，然后突然惊醒。它怀疑一切，永远试图寻找自己，质疑自己，让自己重新振作。夜间科学是一间工坊，在那里，有望成为科学大厦砖石的各种可能性被细细打磨。”在日间科学，我们使用既有科学共识来检验假设，以严丝合缝的逻辑步伐一点点地拓宽知识边界。但是，如果仅靠已有的共识和逻辑，那些知识大陆之外的飞地就会遥不可及。这就是为什么，我们不得不经常纵身跃入夜间科学的世界，在那里，想法之间仅松散相连，思绪在漫无边际的联想中跳跃，而不是一步一个逻辑的脚印。我们时不时地抽身返回日间科学的世界，在日光下重新审视夜间科学想法的可取之处，甚至可能通过日间科学的核心手段，对其进行严格的假设检验——然后再跳回梦境世界，继续探索。当然，夜间科学并不一定要在夜间进行，反之，晚上10点后检验假设也无妨。但它们是两种迥然相异的思维模式——如此不同，就像白昼和夜晚。日间科学和夜间科学的示意图。日间思维遵循逻辑按部就班，因此只能抵达与当前假设紧密相邻的想法（图片下部的孤立山谷）。但我们可以跳出到更加开放的夜间科学世界，在那里，直觉、联想、莫名其妙的观察结果，以及松散地应用其他领域的原则，使得各种想法之间的飞跃成为可能。当一个新想法产生时，还可以回到下方，用日间科学方法进行严格检验。
夜间科学是科学的重要组成部分，这个领域展现的创造力不仅有助于催生新颖假设，而且对于开发新的研究方法也必不可少。然而我们谈论科学时，往往将其描述为纯粹理性的进程，科学家们从一个逻辑步骤走向另一个逻辑步骤。其实我们了解的科学并非如此，它的夜间一面远没有这么干净和严谨。为了掩盖这混乱一面，在期刊编辑和审稿人的鼓励下，我们小心翼翼地讲述自己的研究故事，把“夜间”一面隐藏在同行的视线之外，仿佛整个研究从一开始就在日光下井井有条。虽然我们不主张所有科学论文都应该像日记那样，原原本本地写成流水账；但我们确信，夜间科学的故事不仅美丽，而且把它们研究清楚，将会为培养年轻科学家增添一个极其重要的视角。如果我们能互相分享自己的假设都是如何产生的，那么在下次投入夜间科学的探索时，我们可能会更加自信，甚至能提炼出一些策略，让这个创造性的过程变得更加有趣和富有成效。偏重执行、有条不紊的白昼，与致力探索、发挥创造性的夜晚，这种分野并不局限于科学领域，任何需要发挥创造力的事业都是如此。例如，在视觉艺术中，人们可能会区分日间艺术和夜间艺术。“日间”在工作室执行一个想法，“夜间”则是执行之前（或者有时是执行过程中）的阶段，艺术家在这一阶段酝酿构思（例如，绘画或雕塑的构图）。当艺术家胸有成竹的时候，大部分创造性过程可能就已经完成了。同样，在音乐方面，“日间”负责奏响乐音，或者安排编曲细节，“夜间”则是灵感降临的时刻。在科学、艺术、音乐，所有这些领域，创造性的夜间活动居功甚伟。几乎任何人类活动都需要一定程度的创造力，因此最低限度的“夜间”探索，可能是人类几乎所有事务不可或缺的一部分。那么，我们在海德堡的研究经历又如何呢？那段经历没有发表任何成果，也没有产生任何有价值的假设。这是否意味着它不是科学？答案当然是否定的。这是在浪费时间吗？并非如此。那段夜间科学探索的历程不仅兴味盎然，而且开拓了夜色笼罩下的某块版图，以后我们常常在此低回，为项目提案和发表论文汲取灵感。从这个意义上说，夜间科学从来不会无功而返——我们总能拓宽视野，重塑思维。这些探索帮助我们走上正轨，在未来研究中提出正确的问题——这是一项至关重要的夜间科学活动，我们将在本系列的下一篇文章中探讨它。原文：https://doi.org/10.1186/s13059-019-1800-6
本段译自法国分子生物学家弗朗索瓦·雅各布1997年的著作Of Flies, Mice, and Men。——译者注François Jacob（1920-2013） | NobelPrize.org“如果在座各位想从理论物理学家那里取经科研方法，我劝你们不要听他们说什么，而要注意他们做什么。”阿尔伯特·爱因斯坦如是说道。在大多数人眼里，科学研究是个纯粹的逻辑过程，冰冷、严格、缜密，就像科学教材或者科学史、科学哲学书籍那样板起面孔。就这一点而言，哲学家们无休止地探讨假说演绎法，谈论真理和“逼真性（verisimilitude）”，拿放大镜分析科学发现过程的每一处细节。与此同时，科学家们也将自己的工作描述为一系列秩序井然、逻辑丝丝入扣的想法和实验。在科学论文中，理性沿着康庄大道前进，从黑暗走向光明，从不犯错，毫无疑虑，也不拖泥带水。唯其理性，完璧无瑕。然而，如果你更仔细地观察科学家们在“做什么”，你可能会惊讶地发现，研究其实既包括所谓的“日间科学（day science）”，也包括“夜间科学（night science）”。日间科学的论证像齿轮啮合般严丝合缝，结果一是一，二是二，毫不含糊。它的形制规范有如达芬奇的绘画、巴赫的赋格曲那般令人赞叹。漫步其间，仿佛置身法国花园。我们洞悉科学进程，为既往成就自豪，对未来充满信心，日间科学在光明与荣耀中前进。与此相反，夜间科学却在暗夜中盲目徘徊。它犹豫不决，跌跌撞撞，畏缩不前，大汗淋漓，然后突然惊醒。它怀疑一切，永远试图寻找自己，质疑自己，让自己重新振作。夜间科学是一间工坊，在这里，有望成为科学大厦砖石的各种可能性被细细打磨。当假说仍停留在毛糙的印象和模糊的预感；当各种现象仍彼此孤立，杳无联系；当实验方案暧昧混沌，看不清轮廓；当思绪沿着蜿蜒曲折的暗巷前行，却屡屡走上歧路——在偶然性摆布下，想法在迷宫里四处游荡，从纷至沓来的表征中追寻一丝迹象，一个致意，一种意想不到的联系。它像囚犯在牢房中盘桓，寻找出路和微光；它在希望与失望，振奋与忧郁之间无休止地摇摆。科学能否走出暗夜，得见天日，囚犯能否重获自由，我们无从知晓。如果这一切豁然开朗，那完全是一个偶然——一个奇迹，毫无征兆骤然而至，就像平地风起，雷霆滑落。指引前路的不是逻辑，而是本能、直觉、对理解的渴望和对生命的激情。在无止境的内心激辩中，无数假设、比较、组合与联想在脑海中不停运转。终于有一天，燃起了第一团火，火苗撕裂黑暗，转瞬间照亮一切，光芒耀眼摄人心魄，有如灿烂千阳。震撼过后，是一场与旧有思维方式的缠斗，从前赖以推理的概念体系此刻矛盾。我们还无权断言，新假设能否从最初的粗糙雏形脱胎换骨，臻于完善、成熟，也不能笃定它是否经得住逻辑检验，被接受而成为日间科学。译者的话
雅各布在Of Flies, Mice, and Men中写道：“人们普遍认为，科学研究只需观察现象、积累实验结果，就能提炼出理论。事实并非如此。几十年如一日的格物，可能永远也不会产生任何有科学价值的成果。” 正如马克思·普朗克所说，除了事实的坚硬性，科学也有“形而上学”的部分。这往往是夜间科学的领域。围绕夜间科学，几位作者以诗意笔触，描绘了一段相当浪漫的旅程。然而在更多时候，现代科学被视作一条竞争激烈、令人望而生畏的流水线。沉重的发表压力下，那些冷漠、狭隘和务实的科学家们或许更受垂青。我只是希望，科学界未来仍能为像雅各布这样的学者留一点空间。比起白日耕耘，他们更偏向午夜飞行，这是一种直抵星辰的广阔与丰沛。就像雅各布所说：“和文学、绘画一样，科学也有其风格。这不仅关乎如何看待世界，也关乎如何追问世界。”
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