科学研究的艺术完整版.pdf

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1、1 科学研究的艺术 译 者 前 言 这是一本论述科学研究的实践与思维技巧的书。作者威廉伊恩比德莫尔贝弗里 奇（William Ian Beardmore Beveridge ）1908 年出生于澳大利亚，于1947 年起任 英国剑桥大学生物病理学教授，是一位卓有成效的科学家。本书综合了本世纪和上 世纪一些著名科学家的经验、教训，立论鲜明，编排醒目，语言也饶有风趣。在这 百花盛开的科学的春天，作为万紫千红中的一束，译者愿将这本书介绍给我国有志 于科学的读者。 关于本书的宗旨、内容和对象，原作序言已有说明，无需译者赘述。在此仅就 本书作者的观点略谈一二。 马克思、恩格斯在神圣家族一文中说： “科学

2、是实验的科学，科学就在于用理 性方法去整理感性材料。归纳、分析、比较、观察和实验是理性方法的主要条件。” 本书作者的观点正是如此，他十分注重实验和观察，非常强调审慎推理与客观判断。 就是对待“机遇”、 “直觉”、这些偶然性很大的因素，作者也一再强调只有准备的头脑才 能认出机会，利用机会； “直觉”必须以对问题持续自觉的思考来作思想上的准备。作 者这种贯穿始终的科学态度是符合辩证唯物主义原则的，是一个自然科学工作者最 可贵的品质。 同时，作者的治学态度也十分严谨。他反复强调在进行实验或观测时，要密切 注意细节，作出详细的笔记，切不可把观察到的现象与实验者本人对现象的解释二 者混为一谈。他一再告诫

3、人们，切勿让推理的进展超越事实，否则定会误入歧途。 另一方面，他主张用批判的阅读来武装头脑，力求保持独立思考能力，避免因循守 旧。他还鼓励科学工作者彼此切磋，互相探讨，打开眼界，以免鼠目寸光，作井蛙 之叹。 这本书的最后两章着重论述了科学的组织工作、科学工作者必备的条件和素质 以及科学家生活的种种特点。因此，本书不仅对那些攀登险峰的勇士是一根得力的 柱仗，而且对那些选拔勇士、 组织攀登的现代“伯乐”也是一本很好的参考书。 当然，作者也有自己的缺陷和时代的局限性。他反对科学工作者阅读哲学书， 认为那些浩如烟海的著作对科学用处不大；他看不到社会主义制度促进科学技术发 2 展的积极方面，错误地认为是

4、“政治干预科学事物”，是“会使专制主义进入科学”；他宣 扬科学上的新发现大多来自机遇或直觉，用了两章的篇幅试图论证科学新发现中机 遇和直觉的重要性，未免有些过分，有些例证也未免有些玄虚。联系到作者所处的 历史条件以及他所生活的社会制度，联系到资本主义社会中唯心主义哲学的泛滥， 对这些观点的产生我们是可以理解的。 尽管如此，本书仍不失为一本值得一读的科学读物。读者若能实事求是的加以 分析，去粗取精，去伪寸真，批判的吸取其精华所在，那么，对我们学会做科学研 究是不无好处的。 本书根据第三版译出。有些地方做了必要的注释。限于译者水平，错误、缺点 在所难免，望读者批评、指正。 译者 一九七八年四月 序

5、言 精密仪器在现代科学中有重要的作用。但我有时怀疑，人们是否容易忘记科学 研究中最重要的工具必须始终是人的头脑。人们固然花费了不少时间和精力去训练 和武装科学家的头脑，但是，对于如何充分利用头脑，在技术细节上却几乎未加注 意。在科学研究的实践和思维技巧亦即艺术方面，尚无一本令人满意的书把有关知 识顺理成章。这种不足促使作者写此书作为研究工作入门的导引。这本书是对这一 复杂艰深论题的小小的贡献，对象首先是即将从事研究工作的学生，但也希望能吸 引更广泛的读者。由于我个人的科研经验得自对传染病的研究，所以本书首先是为 这一学科的学生而写。但对于实验生物学的其他专业，本书也几乎全部适用，其大 部分内容

6、则适用于任何一门学科。 我力图分析作出新发现的方法，综合有成就科学家观点中带有普遍性的东西， 并写进那些会对青年科学家有用而又有趣的材料。为了把这些素材写的简明易懂， 有些地方我采用了坦率的说教口吻，也可能将某些有争辩的观点过分简化了。但是， 教条主义是与的原意背道而驰的。我试图推断并简明尽可能多的科学研究指导原则， 以至于摆在学生面前的可能是一些具体的见解。我并不要求读者接受我的观点，而 是把这些观点看成供他思考的建议。 3 科学研究是一种高度复杂而又难以捉摸的活动，在研究人员的头脑中往往并不 明确。这或许就是多数科学家认为无法就研究方法进行正规教育的缘故。大家都承 认，科学研究的训练应主要

7、是自我训练，若能在实际研究操作中得以有经验科学家 的指点则更好。尽管如此，我仍相信可以从别人的经验中学到某些教益和一般的原 则。常言道：“智者请教他人，傻瓜只学自己。 ”诚然，任何一种训练，都远远不止于听 别人的指点。人们要学会把原理付诸实践，并养成运用原理的习惯，必须假以实践。 但是，在应该掌握那些技巧方面得到指导，也是有所裨益的。很多情况下，本书仅 仅是指出了可能遇到的困难，亦即必要时必须全力正视并克服的困难。然而，言之 在先亦不无帮助。 所谓科学研究就是对新知识的探求，所以对有独创精神的人特别具有吸引力， 他们所用的方法也需要不同的方法。但是，有些基本原理和思维技巧是大多数类型 的科学研

8、究共同使用的， 至少在生物学领域是如此。 法国大生理学家贝尔纳 （Claude Bernard ）说： “良好的方法能使我们更好的发挥运用天赋的才能， 而拙劣的方法则可能阻碍才 能的发挥。因此，科学中难能可贵的创造性才华，由于方法拙劣可能被削弱，甚至 被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。在生物科学中，由于现象复 杂，谬误的来源又极多， 方法的作用较之其他科学甚至更为重要。 ” 具有天赋研究能力的旷世稀才不会得益于研究方法的指导，但未来的研究工作 者多数不是天才，给这些人以若干科研方法的指点，较之听任他们凭借个人经验事 倍功半地去摸索，应有助于他们早出成果。有一次一位著名科学家告诉我，他

9、经常 故意一段时间不管学生，以便使他们有机会自己适应工作。这种以非沉即浮原理为 依据的方法，用于甄拔人才，或许有其可取之处，但是，比起把孩子扔进水里的原 始方法，我们今天有更好的教游泳的办法了。 人们普遍认为：多数人的创造能力很早几开始衰退。对于一个科学家来说，姑 且假定他迟早会懂得怎样最好地进行研究工作，但如果完全靠自己摸索，到他学会 这种方法是，他最富有创造力的年华或许已经逝去。因此，如果在实践中有可能通 过研究方法的知道来缩短科学工作者不出成果的学习阶段那么，不仅可以节省训练 的时间，而且科学家做出的成果也会比一个用较慢方法培养出来的科学家所能做的 4 多。这只是一种推测，但起可能具有的

10、重要意义是值得考虑的。另一种考虑是：为 未来的研究工作者所必须的正规教育两日益增长，这就有可能会缩短最富创造性的 年华。也许这两种不良后果都可能因我们所建议的知道方法而有所缓解。 试图研究如此广泛复杂的课题的任何一本书，也许都难免忽悠不足之处。我希 望本书能起抛砖引玉的作用，引起更多成就比我大，经验比我多的作者来就这个题 材撰述，丰富这方面已有的系统化的知识。作为在心理学方面没有受过任何正规教 育的我，竟然论及研究工作的心理学方面，不免失于冒昧。但是，想到生物学家涉 及到心理学并不比心理学家或逻辑学家涉足生物学研究有更多误入迷津的危险，就 又增添了勇气。大多数论述科学方法的著作都从逻辑学或哲学

11、角度着眼。本书则侧 重与科学研究的心理活动和实践。 我觉得很难按逻辑顺序编排所讨论的各个不同题目。关于机遇、假说、想象力、 直觉、推理和观察个章，现在的次序完全是作者任意安排的。第一章第二部分总结 了科学研究的步骤。我破费周折地搜寻了一些小故事来说明作出新发现的经过，因 为这些小故事对于那些想了解知识进展过程的人可能有用。每个小故事按其最适于 说明的科学研究特定方面，在有关章节中引用，但起影响所及决不限于一点。其它 的小故事收集在附录部分。我在好几处都提到了自己的经验，作为一种直接知识的 来源，对此，在这里预先表示歉意。 对于向我提供有益的建议、批评和参考资料的各位朋友和同时，我谨表示衷心 感

12、谢。承蒙下列各位好意替我审阅初稿，并提出了宝贵的意见，他们是艾伯克龙比 （M.Abercrombie ）博士、安德鲁斯（ C.H.Andrews ）博士、巴特利特（ F.Bartlett ） 爵士、巴切勒（G.K.Batchlor ）博士、克龙比（A.C.Crombie ）博士、尤尔（T.K.Ewer ） 博士、格雷厄姆 -史密斯（ G.S.Graham-Smith ）博士、格林德利（ G.C.Grindley ）先 生、琼斯（ H.L.Jones ）先生、拉佩奇（ G.Lapage ）博士、马丁（ C.Martin ）爵士、 麦克唐纳（ I.Macdonald ）博士、麦克利蒙特（G.L.M

13、cGlymont ）博士、斯蒂芬森 （S.Stephenson ）博士以及威尔金森（ D.H.Wilkinson ）博士。然而决不能因为此认 为上述各位科学家赞同本书的全部观点。 第二版序 本书出版以来，不少科学家或撰写书评或个别交谈，对本书所述研究方法表示 5 赞同，作者对此不胜感激。在主要原则问题上迄未见到严重分歧。因此在第二版时 作者可以更大的信心将本书奉献给读者。 作者收到许多热心人的来信，或证实书中的观点，或指出默写小的错误，作者 谨此表示谢忱。第二版仅在默写小的地方做了更动，唯对“推理”作了部分的改写。 W I B 贝弗里奇 1953 年 7 月于剑桥大学 第三版序 第三版仅在第二

14、版的基础上做了写小的改动，大多属于次要的性质，附录中增 添了两个很好的例子以说明机遇的作用。 WIB 贝弗里奇 1953 年 7 月于剑桥大学 目录 译者 前 言1 序言2 第二版序4 第三版序5 第一章准备工作7 学习8 着手研究问题13 提要15 第二章实验16 生物学实验16 实验的部署与估价20 给人错误印象的实验23 提要24 第三章机遇25 实例25 机遇在新发现中的作用28 6 认出机遇的机会30 利用机会32 提要35 第四章假说35 实例35 假说在研究中的运用39 运用假说须知40 提要43 第五章想象力43 丰富的想象43 虚假的线索47 好奇心激发思考49 讨论激励思想

15、50 受条件限制的思考52 提要53 第六章直觉54 定义与实例54 直觉的心理学57 探索与捕获直觉的方法60 科学鉴赏力61 提要63 第七章推理64 推理的限度与危险64 在研究中运用推理的注意事项67 推理在研究中的作用71 提要73 第八章观察73 实例73 7 观察中的某些一般原则74 科学的观察77 提要79 第九章困难80 对新设想的抗拒心理80 与新发现的对立83 解释的谬误86 提要89 第十章战略和战术89 研究工作的计划和组织89 不同类型的研究93 科学研究中的移植法。95 战术96 提要101 第十一章科学家102 研究工作要求的性格102 鼓励和报酬104 科学研

16、究的道德观106 各种类型的科学头脑108 科学家的生活111 提要116 附录机遇再新发现中起作用的其他实例117 参考文献错误！未定义书签。 第一章准备工作 “跛足而不迷路能赶过虽健步如飞但误入歧途的人。 ” -弗兰西斯 .培根 8 学习 科学研究工作者是活到老学到老的。由于必须使自己跟上知识的发展，研 究人员的准备工作是永无止境的。着主要通过阅读当前的科学期刊。如同看报一样， 这种学习成为习惯，构成科学家正常生活的一部分。 1952 年版的世界科学杂志一览 编入了五万多种期刊。 简单计算就可以看出： 着相当于一年阅读近二百万篇文章，或一周四万篇。这说明，除了阅读与自己最相 关的那一小部分

17、文献外，要想多熟悉其它是不可能的。大多数科学研究工作者，试 图定期查看或至少是翻阅二十种到四十种期刊文章的标题。同看包一样，大部分资 料只略读一下，只有那些可能有所裨益的文章才细加阅读。 初学者应该请教本行中有经验的研究工作者，以了解哪些杂志对自己最为重要。 文摘期刊总是比原期刊迟后一段时间，仅就这点而言，价值也有限。但文摘刊物能 使科学工作者了解各种不同的文献内容，。在通过索引刊物和目录查找参考资料，并 学会使用图书馆方面，需给学生以适当的指导。 通常，对于述及有关自己手头问题的文献要仔细阅读。然而，也有科学家认为 这样做并不明智。这一点乍一看去似乎令人不解。他们说：阅读他人有关着一课题 的

18、文章会限制思想，使读者也用同一的方法去观察，从而使寻求新的有效方法更加 困难。有人甚至提出理由，反对过多阅读所要研究的学科领中一般性的论文。凯特 林(Charles Kettering) 曾参与发现把四乙铅作为发动机燃料的抗震剂，并改进了卡车、 公共汽车用的柴油机。他说过：阅读传统教科书会使人墨守陈规，而摆脱陈规则和 解决这个问题本身一样费劲。很多成功的发明家并不是在他们受到训练的科学领域 作出了辉煌的发现。巴斯德（Louis Pasteur ） 、梅契尼科夫 ( )、伽 伐尼（ Luigi Galvani ）就是著名的例子。一个名叫米尔斯（J. H. W. Mules ）的牧羊 人，没有受过

19、科学研究的训练，却发现了很多科学家未能发现的一种防止澳大利亚 羊群发作肉蝇病的方法。发明生产廉价钢方法的贝塞麦(Henry Bessemer) 说过： “比起许多研究同样问题的人，我有一个极大的有利条件，那就是：我没有被长 期既定的惯例所形成的固定观念束缚思想，造成偏见。我也未受害于认为现存一切 都是对的那种普遍信念” 。但是，如同许多这类“门外汉”那样，贝塞麦虽在一个学科领 域中一无所知，并摆脱了既定思想方式的影响，但在其他学科领域中却是有知识、 9 有训练的。贝尔纳的话也有同样的意思： “构成我们学习最大的障碍的是已知的东西。” 所有从事创造性研究工作的人都面临这一难题。拜伦（George

20、 Gordon Byron ） 写道： “要有独到之见必须多思少读。但这是不可能的，因为在学会思考之前势必已先 阅读。 ” 肖伯纳（ George Bernard Shaw ）的妙语“读书使人迂腐”很说明问题，并不象初 看起来那样荒诞无稽。 这一现象可以这样解释：当满载丰富知识的头脑考虑问题时，相应的知识就成 为思考的焦点。这些知识如果对于所思考的问题已经足够，那就可能得出解决的方 法。但是，这些知识如果不够，而在从事研究工作时往往如此，那么，已有的一大 堆知识就会使头脑更难想象出新颖独创的见解，其原因下面再谈。此外，这些知识 也许实际上是虚妄的。在这种情况下，就会对新的有成效见解的产生造成更

21、严重的 障碍。 因此，如若研究的对象是一个仍在发展的学科，或是一个新的问题，或问题虽 已解决但是一种新的看法，这是内行最有利。但是，如若研究的是一个不再发展的 学科，这一领域的问题业已解决，那么就需要一种新的革命的方法，而这种方法更 可能由一个外行提出。内行几乎总是对革新的思想抱着怀疑的态度，这正说明已有 的知识成了障碍。 解决这个问题的最好方法是批判的阅读，力求保持独立思考能力，避免因循守 旧。过多的阅读滞碍思想，这主要是对那些思想错误的人而言。若是用阅读来启发 思想，若科学家在阅读的同时积极从事研究活动，那就不一定会影响其观点的新鲜 和独创精神。无论如何，多数科学家都认为：研究一个问题时，

22、对该问题已经解决 到什么程度贻误所知，是更为严重的障碍。 开始从事研究工作的年轻科学家，最普遍的一个错误是：尽信书上所言，把报 道的实验结果与作者对结果的解释混为一谈。培根说： “读书时不可存心诘难作者，不可尽信书上所言，而应推敲细思。” 7 具有正确研究观点的人养成这样一个习惯，把书上所言同自己的知识经验加以 比较，并寻找有意义的相似出和共同点。这种学习方法也是形成一种假说的一种方 法。例如，达尔文（ Charles Robert Darwin ）和华莱士（ Alfred Russel Wallace ）就 10 是这样想到进化论中适者生存这个观点的。 成功的科学家往往是兴趣广泛的人。他们的

23、独创精神可能来自他们的博学。正 如我们以后在“想象力”一章里要谈到的， 独创精神往往在于把原先没有想到有关连的 观点联系起来。此外，多样化会使人观点新鲜，而过于长时间专研一个狭窄的领域 则易使人与钝。因此，阅读不应局限于正在研究的问题，也不应局限于自己的科学 领域，实在说甚至不应拘于科学本身。然而，除了与自己直接有关的外，为了最大 限度地节省用于阅读的时间，绝大部分资料可以浮光掠影，一带而过，而仰仗提要 和书评来跟上主要的进展。科学研究工作者如不培养广泛的兴趣，起其知识面可能 越来越狭窄，只局限于自己的专业。教书的一个有利条件是：一个兼做教学工作的 科学家比一个单纯从事研究工作的科学家，要求在

24、更为广泛的领域里跟上科学的进 展。 对于普遍规律具有清晰的概念，而不把它们看作一成不变的法则，这比用一大 堆琐碎的技术资料来充斥头脑重要得多，因为这种技术资料在参考书和索引卡片上 很容易找到。对于创造性思维来说，见林比见树更重要。学生有只见树木不见森林 的危险。一个头脑成熟，对科学事物有过深思熟虑的科学家，不仅时间积聚技术细 节，而且掌握了足以见到森林的全局观。 上述这些决不是要贬低在基本科学方面打下完备基础的重要性。在广阔的领域 里泛读和“略读”能有多大价值，很大程度上取决于读者是否有足够的知识面，以便迅 速度量所报道的新成果，并摄取其中重要的发现。所谓在科学上成年人思维的发展， 只能到达年

25、轻时期打的基础所能支撑的高度的说法，确实有一定道理。 在无需细读的时候，学会略读的技巧是很有帮助的。正确的略读可使人用很少 的时间接触大量的文献，并挑选出有特别意义的部分。当然，有些写作的风格本身 就比其他更适合与略读。对于严密推理或已经提炼的文章，或任何一篇读者意欲深 入钻研的文章，则不可略读。 大多数科学家发现，做索引卡片的方法很有用，即在卡片上把与自己工作特别 有关的文章作出简明的摘要。再者，做摘要的过程也能帮助记忆文章的要点。在通 篇快读对全貌有所了解后，读者可以回到那些这时方才充分认识其意义的章节段落， 重新阅读，并做笔记。 11 一个刚刚毕业的学生，第一年常常学习一门特别的科目，以

26、便使自己有更好的 条件做研究工作。过去那些说英语的从事研究工作的学生，如果不懂德语，如果不 懂德语而又在中学学过法语，通常选学德语。我认为：在生物学方面，选学生物统 计学读学生更有好处，其重要性下一章里再谈。能够读懂德语在从前是很重要的， 但是，近十年来，用德语写的生物学和医学著作数量很少，以后几年之内也不会很 多。诸如斯堪的纳维亚和日本等国的科学家，过去经常用德语写作，现在正成为科 学上的国际语言。一个生物学的学生若非有特殊理由要学德语，我则认为在德国科 学振兴以前，他应把时间花在其它更有用的事情上。在这方面也许值得一提德国伟 大的化学家奥斯瓦尔德（）有点不同寻常的观点。他主张做研究工作的学

27、生不宜于 学习语言。他认为：拉丁文的传统学法尤其毁坏科学观。斯宾塞（）也指出：语言 学习易于助长对权威的尊崇，从而不利于独立判断能力的发展。而这种独立判断能 力，对于科学家是特别重要的。好几位著名的科学家，包括达尔文和爱因斯坦（） 在内，都对拉丁文深恶痛绝。这也许是由于他们独立思考的头脑，与不去搜寻佐证 而培养一种接受权威的习惯是格格不入的吧。 上一段中关于语言学习可能造成有害影响的观点并不是普遍都能接受的。然而， 在决定要不要学习一种语言或一门别的科目的时候，还有一个因素要加以考虑。那 就是：学习价值不大的科目消耗了学习别的科目所需的时间和精力。而思想活跃的 科学家经常面临着一个所谓兴趣竞争

28、的问题：他难得有足够的时间去做所有想做和 应该做的事，所以必须对可以忽略什么作出抉择。培根说得好：我们必须决定知识 的相对价值。卡恰尔（）公开对一切知识皆有益的一般观点；反之，他说，学习无 用的科目即使不占据头脑中的实际位置，也占用了宝贵的时间。虽则如此，我并不 想说科目的选择应该完全从实用的观点出发。我们科学家简直无暇阅读一般的文艺 作品实在是件憾事。 学生如果不能上生物统计学的课，则可选读有关这个科目的易懂的书或文章。 我所知道最合适的有斯内德克（）的著作，论述将统计学应用于动植物实验。还有 希尔（）的著作，主要谈人体医学中的统计学。托谱莱（）和威尔逊（）的细菌学 教科书中有一章关于生物统

29、计学在细菌学中的应用，很精彩。费歇尔（）教授的两 本书是经典著作，但有些人认为作为入门学习太难。如果生物学家对生物统计不感 12 兴趣，则不必要求他成为这方面的专家。但是，他在这方面应拥有足够的知识，以 免无故忽视或过分迷信， 而且，他应该知道什么时候该向生物统计学家请教。 年轻科学家还要注意科学论文写作的技巧和艺术。科学论文的英语水平一般不 高，无懈可击者寥寥无几。人们的主要意见还不在于英语不够优美，而是不清晰， 不准确。正确使用语言之所以重要，不仅在于要能够正确的报道研究活动，而且因 为我们大部分的思维是通过语言进行的。有几本很好的小册子和文章是关于科学论 文的写作的。特里利斯（）专谈协作

30、和编辑的技巧。卡普（）和奥尔伯（）则主要 论述如何写作各种英语文体。安德逊（）写了一篇有关设计科学论文中图表的文章， 非常有用。我发现，撰写书刊摘要帮助很大，能使我们通晓科学成果报道中出现的 那些最严重的错误，同时受到惜墨如金的良好训练。 通过阅读科学伟人的生平和著作，科学家丰富了自己的生活，加深了对科学的 理解。从这些书本中得到启示使许多青年科学家受用终生。我可以推荐两本最近出 版的精彩传记：杜博斯（）的路易巴斯德：科学的自由骑士和马夸特（）的保 罗埃利希（） 。近年来人们越来越注重研究科学史。科学家对此都应略有所知。科 学史对学科的日趋专门化是最好的弥补，并能扩大视野，更全面的认识科学。有

31、些 这方面的著作不是写成单纯的编年史而是深入评价知识的发展，把它看作演变的进 程（例见 20，25） 。还有浩瀚的文献论述科学的哲学观和科学方法的逻辑学。人们 是否要进行这方面的研究取决于个人爱好，但是一般说来，这种学习对从事科学研 究帮助不大。 参加科学会议对青年科学家是很有帮助的。在科学会议上，青年科学家可以看 到怎样通过发展别人的工作来对知识作出贡献，看到怎样评议论文，并对同行科学 家的个性有所了解。认识你所对论文的作者，甚至仅仅知道他们的容貌。都会给科 学研究增添不少兴味。科学会议也是一个很好的场所，表现科学上无任何独断专行 的健全的民主气氛。因为在会议上，那些老资格的科学家也同样可以

32、受到批评。应 争取一切机会参加著名科学家举行的次数不多的特别报告会，因为这种报告会常常 给人以极大的启发。例如伯内特（）1994 年说过这样一件事： 1920 年他出席了马 森（0 教授的报告会。马森教授是一个对科学怀有真正感情的人，他不仅极其清晰地 说明了原子物理的未来发展，而且描叙了对事物哟了新的理解后那种内心的愉快。 13 伯内特说：虽然报告的内容他已大部忘却，但是当时激动的感受却终生铭记在新。 着手研究问题 在开始可研究的时候，显然，首先要决定研究的题目。虽然在这方面有必要请 教一位有经验的科学家，但是，做研究工作的学生若是自己担负选题的主要责任， 那么成功的可能则更大。这样选出的题目

33、他会感到兴趣，觉得是他自己的，而且会 多加考虑，因为成功与否责任全在他身上。他最好在本实验室老资格科学家的研究 范围内选择题目，这样就能得益于他们的指导和关注，自己的研究也能促进对他们 工作的理解。虽则如此，有时科学家却不得不就某一特定题目进行研究，这种情况 常见于应用研究。在这种时候，只要对问题考虑充分，就不难找到有真正价值的方 面。甚至可以这样说，大多数题目都是科学家自己创造出来的。美国大细菌雪茄史 密斯（）说：他总是着手处理眼前摆着的问题，主要因为容易得到资料，而没有资 料研究工作则寸步难移。有真正研究才能的学生哟啊选一个合适的题目是不困难的。 假如他在学习的过程中不曾注意到知识的空白或

34、不一致的地方，或是没有形成自己 的想法，那么作为一个研究工作者他是前途不大的。初学研究工作的人最好选择一 个很有可能出成果的题目，而这题目当然不要超出他的技术能力。成功是对进一步 发展的有力推动和帮助，而不断受挫则可能起到相反的效果。 题目选定以后，下异步就要明确这方面已经做过哪些研究。作为研究的起点， 教科书往往很有用处，一篇新近出版的评论文章则更佳，因为而者都对现有的知识 作了全面的总结，并提供了主要的参考资料。然而，教科书知识著作者撰书时期最 重要事实和假说的汇编，为了使全书连贯一致，可能去掉了不衔接和有矛盾的地方。 因此，我们一定要查阅原著。每篇文章中都提到其它文章，如此按踪寻迹就能找

35、到 有关题目的全部文献。索引杂志全面报道了任一学科大约时至一年以前的参考资料， 非常有用。索引杂志未编进的资料则需到个别的有关期刊中搜寻。医学累积索引季 刊 、 动物学记录、 兽医学索引及农业书目分别是有关科学的标准索引刊 物。受过正规训练的图书馆理员知道怎样系统查阅文献。科学家有幸得到他们帮助 便可获得任何有关科目的全部参考书目。最好在研究工作开始初期，对全部有关文 献做作充分的研究，因为即使疏漏了一篇重要论文，也可能浪费很多精力。再者， 在研究的过程中、以及在留意有关课题的新论文是，广泛浏览各种资料，注意有无 14 可利用的新原理，新技术，是非常有益的。 在传染病研究方面，通常，第二步是尽

36、量搜集该疾病当地病例的第一手材料。 举例说，如果研究的是一种牲畜病，一般要实地进行观察，亲自探访农民。这是实 验工作的重要先决条件。研究人员忽视了这一点有时就会做一些与实际问题关系很 小的实验。适当的实验室标本检验， 通常作为这种现场工作的辅助工作进行。 农民常常给观察到事物加上主观的色彩以适合自己的观点，也许一般门外汉都 是如此。头脑未经正规训练的人往往注意并记住那些符合自己观点的事物，而忘却 其它。进行调查必须巧妙而深入，以便准确地确定观察的现象，即把人们观察到的 现象同人们对这些现象的解释分开。这种耐心的调查常常是很有收获的，因为农民 有极好的机会搜集材料。雪豹容易感染犬瘟热病着一重要发

37、现就是从一个猎物看守 人的断言得到启发。科学家们对他的话起初并不在意，幸好后来他们决定研究一下 他的话是否真有道理。据说，意大利的农民相信疟疾的传播与蚊子有关已有两千年 了，但是直到五十年前这一事实才得到科学研究的证明。 整理资料、弄清资料之间的相互关系并试图规定课题等做法在着一阶段都是有 益的。例如，研究一种疾病时，应通过判断疾病的症状来说明这是什么样的疾病， 并从而将这种疾病的病状与其它可能引起混淆的病症加以区分。据报道，杰克逊（） 说过这样的话：“对引起的事物的研究应先于对引起事物原因的研究。”为了证明这样 做的必要性，这里举一个典 型例子：野口从钩端螺旋体性黄疸病人身上分离出螺旋体，说

38、这就是黄热病的 起因。这一可以理解的错误延误了对黄热病的研究（但关于野口因此自杀的误传是 没有根据的）。 严重程度稍逊于次的例子更是屡见不鲜。 到这一步的时候，研究人员可以将课题分割成若干公式化的问题，并开始从实 验入手。在准备工作阶段，科学研究人员不应消极地用资料充斥头脑，而应该寻找 现有知识上的空挡、不同作者报告中的差别、本地观察到的现象和原先报告之间的 矛盾、与有关课题的相似的地方以及自己在实地考察中发现的线索。思想活跃的研 究人员通常有广阔的田地来提出假说，解释所得的材料。从这些假说出发，通过实 验，或通过搜集其他的观察资料，通常即可证明后否定某些结论。研究人员在充分 15 考虑课题以

39、后，决定要做的实验。这个实验应有可能得出最有用的结果，而又不超 出研究人员技术能力和资金的限制。往往最好是从课题的几个方面同时着手。然而， 经理不宜过于分散，一等找到某种有价值的论点，就应集中进行着一方面的工作。 同大多数别的工作一样，实验的成功与否主要取决于准别工作的细致程度。最 有成就的实验家常常是这样的人：他们事先对课题加以周密思考，并将课题分成若 干关键性的问题，然后，精心设计为这些问题提供答案的实验。一个关键性的实验 能得出符合一种假说而不符合另一种假说的结果。津泽（）在写到法国大细菌学家 尼科尔（）是说： “尼科尔属于那种在制定实验方案之前周密考虑， 精心构思，从而取得成功的人。

40、他决不像第二流人物做那种心血来潮而常常是考虑不周的实验，自己急得如热锅蚂 蚁。确实，看到来自许多实验室大量平庸的论文是，我常常想到了蚂蚁。相对来 说，尼科尔做的实验很少，身简单。但是，他做的每一个实验都是长时间智力孕育 的结果，要考虑到一切可能的因素，并要在最后的实验中加以检验。然后，他单刀 直入，不做虚功。这就是巴斯德的方法，也是我们这个职业中所有伟大任务的方法。 他们是一种莫大的精神享受” 据说，剑桥大学的大生理学家巴克罗夫特（）有一种本事，能把问题化为最简 单的要素，然后用最直接的方法找出答案。研究工作的计划这一总题目将在后面“战 略和战术”一张中讨论 提要 研究人员的职责之一是跟上科学

41、文献。但是，若要不失独创精神和观点的新鲜， 阅读是必须包批判、 思考的态度。把知识仅仅当作资本投资来积累是不够的。 科学家自己选定的课题往往最容易出成果。但初学者选题仍以不要过难并能得 到专家指导为宜。 下面是研究医学和生物学的的一般程序：1）批判地审阅有关文献。2）详尽搜 集现场资料，或进行同等的观察调查，必要时辅之以实验室标本检验。3）整理并相 互联系所得资料，规定课题，并将课题分成若干具体问题。4）对各问题的答案作出 猜测，并提出尽多的假说。5）设计实验时，应首先检验最关键问题上可能性最大的 假说。 16 第二章实验 “实验有两个目的，彼此往往互不相干：观察迄今未知或未加释明的新事实；

42、以及判断为某一理论提出的假说是否符合大量可观察到的事实。”雷内 .杜博斯 生物学实验 我们今天所认识的科学，可说是从文艺复兴时期实验方法的采用开始的。然而， 尽管实验对于多数学科都很重要，却并非适用于一切类型的科学研究。例如，在描 写生物学、观察生态学或者多种类型的医学临床研究中，都不用实验。但即使如此， 后一类型的研究也利用了很多同样的原则。其主要不同点在于：假说的检验是通过 从自然发生的现象中收集资料，而不是从人为地发生于实验条件下的现象中收集资 料。在写上一章最后部分和本章第一部分时，我的对象是实验人员。但是，对于纯 观察的研究工作者，这些章节可能也有一些有益的地方。 通常，实验在于使时

43、间在已知条件下发生，尽量消除外界武官的影响：并能进 行密切的观察，以便揭示现象之间的关系。 “对照实验”是生物学实验中最重要的概念之一。在“对照实验”中有两个或两个以 上的相似组群 （除了一切生物体所固有的变异性外，相似组完全相同）：一个是“对照” 组，作为比较的标准；另一个是“试验”组，要通过某种实验步骤，以便人们确定它对 实验组的影响。 人们通常使用“随意抽取样品”的方法来编组，即用抽签或其他排除人 为挑选的方法，把样品个体编入甲组或乙组。按照传统的实验方法，除要研究的那 一个变数外， 各组其它一切方面都应尽量相似，而且实验应该很简单。“一次变化一贯 因素，并把全部情况进行记录。 ”这一原

44、则仍广泛采用，特别在动物实验方面。但是， 游乐现代统计方法的帮助， 现在已有可能设计同时试验几个变数的实验了。 应该尽可能在研究工作的开头进行一项简单的关键性实验，以判断所考虑的主 要假说是否成立。细节的计划则可稍后作出。因此，在对各部分实验之前先对整体 实验，往往是明智的。例如：当你想用纯细菌培养物再次引起疾病之前，一般最好 先试着用带病组织传染；在实验化学分馏物的毒性、抗原性及其他影响前，应先实 验其原始提取物。这一原则貌似简单、明显，但常遭忽视，从而浪费了时间。同样 这个原则还有一个应用，在初步试验某个定量因素影响时，通常在一开始就断定在 极端条件下，例如在使用大剂量的条件下，是否会产生

45、任何影响。 17 与此十分相似的另一条一般原则是逐步排除的方法。有种猜谜游戏，提出诸如“动 物、植物、还是矿物”等一连串问题，就很好的说明了这种方法。用逐步缩小可能性 的方法、常常比直接但是盲目的猜测能更快的找到未知数。该原则应用于称重时， 先试验过重和过轻两种重量，然后使两个极端重量逐步接近。在用化学方法寻找一 种未知的物质时，这种方法特别有用；但是这种方法也同样经常应用于生物学各个 分支中。例如，在研究某种疾病的起因时，有时，我们排除各种可能的选择方案， 最后只剩下一个很窄的范围，以便集中精力进行研究。 在生物学上能够，才识的时候进行一种小规模的初步实验往往是一种好方法。 除了经济上的考虑

46、以外，在最初阶段就进行复杂的实验，试图对所有的问题作出全 买内的回答，往往很难得出理想的结果。不如让研究工作分阶段逐步进展，因为后 面的实验可能要根据前面实验的结果加以修订。“试点”实验是初步实验的一种，常用 于以人或家畜为对象的实验中。这是一种小规模的、往往在实验室进行的实验，旨 在确定是否值得进行全面的现场实验。另一种初步实验是“观测”实验，目的是对主要 实验的部署进行知道。让我们以传染因子或毒性因子的活体滴定分析为例。在“观测” 实验中，稀释浓度间隔很大（如一百倍），用语没一种稀释度的动物很少（如两头） 。 取得结果以后，在可能内的滴定终点两侧再选择间隔小（如五倍）的稀释度，同时 使用较

47、大的动物群（五头） 。通过这种方法，我们便可用最少两的动物而获得准确的 结果。 所谓的“筛选”试验也是一种初步实验。这是用大量物质进行的一种简单的试验， 目的在于找出其中哪一种值得进行进一步试验，以便用作譬如药物之类的东西。 偶尔，可以安排一种小型实验或者直言，以便短时间内指出某一设想中有没有 什么东西本身佐证不够，不值得进行大型的实验。这类性质的简略实验有时可以如 此安排：若是这有一个最地的限度，即使是初步实验，把“规模”降低到这个限度之下 也就没有用了。假如实验确实有进行的价值，则应将其安排得至少很有可能取得有 用的结果。由于急噪或是缺乏资金，年轻科学家往往鲁莽从事，进行计划不周的实 验，

48、而这种实验几乎没有可能取得有意义的成果只有当简略实验作为某项预计会得 出可靠结果的复杂实验的初步实验时才有理由进行这种简略实验。研究工作要在没 一步确定无疑之后才能进展到下一步，否则全部工作可以被称为“草率马虎”。这样说 18 是很恰如其分的。 作为一次成功的实验，其最基本条件是要能再现。在生物学实验上，这一条件 常常很难满足。在已知因素未变的情况下，如果实验的结果不同，往往说明是由于 某个或某些未被认识的因素影响着实验的结果。我们应该欢迎这种情况，因为寻找 未知的因素可能导致有趣的发现。 正像我的一位同事最近对我所说： “正是实验出毛病 的时候我们得出了成果。 ”然而， 我们首先应该知道是不

49、是出了错误，因为最常犯的是 技术上的错误。 做实验的时候，在技术要点上采取极其审慎的态度是非常值得的。一种新技术 方法的发明人，由于勤勉刻苦，对重要的细节小心重视，有时能够获得一些结果； 这是其它对该课题不够熟悉、不够刻苦用心的研究人员难以重视的。就这一点而言， 卡莱尔（）所说：“天才就是无止境刻苦勤奋的能力”一语千真望万确。赖特（）爵士 选用罗林斯（）伤寒杆菌菌株作为预防伤寒的接种疫苗，就是一个很好的例证。直 到最近，由于利用某些新技术，人民才发现罗林斯菌株是一种极好的制作疫苗用的 菌株。赖特当初慎重地选择了这种菌株，其理由在大多数人看来都是微不足道的。 西奥格尔德 .史密斯是一位难能可贵的大细菌学家，他在谈到研究工作时说： “决定结果的正式我们在处理表面上微不足道、枯燥乏味、而且不胜麻烦的细枝 末节是所采取的谨慎小心的态度。 ” 然而，应该有辨别能力，因为可能在次要工作的无用细节上大做文章，以致浪 费时间。 对实验工作的全部细节作详尽的记录是一条基本而重要的规则。人民经常需要 回过头来参看以前的某个实验细节，而该细节所具有的意义在进行式样的时候还意 义布道。这种情况发生之频繁是令人惊讶的。巴斯德保存的笔记就是这种精心记录 全部细