屡败屡战做科研

    前不久，我又经历了一次失败的科研，我写下了这样的心情记录：“断断续续想了好几次的一个问题，今天终于查了文献、写了一个程序计算出来，结果这个效应完全没法观测到。不知道以前是不是有人也想到过这个问题，计算之后同样以失败告终？或许这个效应在另外一个平行宇宙可以观测到？立此存照。纪念又一次失败的科学研究。”

    对我而言，这样的屡战屡败、屡败屡战是家常便饭！或许也不能简单地归为失败。一来我终于可以放下这个问题，不再费脑子去思考；二来，几天以后，我把类似的想法用在另外一个研究课题上，取得了成功（虽然不是很重要的成果）。

    一位朋友安慰我：“杨振宁先生说当年芝加哥大学的泰勒教授经常有想法，往往10个想法中，只有一个可行。不过，对科研而言，这已经是高命中率了！”泰勒教授是“氢弹之父”，理论物理学大家，他的想法命中率不高估计是太超前或太难的缘故。像我这样普通的科研人员不太可能像泰勒教授那样选题，但即便如此，屡战屡败也该是科研的一种常态。而科学就是在锲而不舍的屡战屡败、屡败屡战中，不断进步！人类的文明就是在屡败屡战中不断前行！

    这里我举两个著名的屡败屡战的例子，一个最终大获全胜，一个还在挣扎之中。

    一个例子是美国的贾克尼率领的团队于1962年在第三次火箭飞行观测实验中成功地发现宇宙X射线源和X射线弥漫背景，开创了人类认识宇宙的新窗口，建立了天文学观测历史的第三个里程碑，贾克尼也因此获得了2002年的诺贝尔物理学奖。这个成果来之不易，贾克尼团队前两次火箭飞行实验都以失败告终，但是资助部门对失败的宽容和这个团队的执着，使得他们进行了第三次实验并且最终取得成功。可是，观测结果完全出乎科学家之前的预料，这是失败，还是契机？贾克尼团队没有被已有知识和理论所束缚，开辟出一个全新的学科，发现了以前完全不知道的天体和现象。

    另一个例子是最近吸引了全世界目光的SpaceX公司正在进行的返回式可重复使用火箭试验。在耗资巨大的几次试验中，只有一次取得了成功……然而没人能否认，他们的尝试必将让人类认识自然、理解自然、探索自然的过程中，起到重要作用。

    关于科研的成功与失败，我听到过这样一种评价：科研的选题如果成功率过高，则说明过于循规蹈矩和前瞻性不够。因其多半是沿着已有的工作思路，或者用现成的研究手段所做的验证、补充、提高精度之类的工作。这类工作当然也需要，但如果一个科学家只做这类工作，那就不太可能得到创造性或说突破性的成果。对这种评论，我深以为然——这只能被称为“技术员”或“工匠”的工作，甚至够不上“科学”研究。

    在科研上对高成功率的追求，实际上反映了对科学的一种实用主义倾向。我在做科普报告时，经常被问到的问题是：基础学科的研究人员，如何判定自己的研究课题是值得国家投入的？有科研投入却不一定能得到科研成果，怎样才能判定国家投入得有价值？

    对这类问题，我在这里一并作以回答。我们先不谈基础研究对人类认知的促进，也不谈科学进步在人类精神层面的触动，仅从“实用主义”的经济价值而言，基础研究不仅是推动经济发展的源头动力，其巨大的辐射带动作用就带来了无法计算的经济价值。比如在天文学领域，GPS的使用需要用广义相对论，而天文学研究对于广义相对论的验证起到关键作用；半导体是现代电子技术的基础，其理论基础是量子力学，而天文学对于量子力学的建立起了关键作用；还有我们手机里面的相机，就是在哈勃望远镜的研制过程中发明出来的……这种价值，该如何计算？应该说，尽管具体的科研项目有可能失败，但从整体来说，对科学的投入是没有风险的。

    （双南）