应该总是为研究设定明确的目标吗?

应该总是为研究设定明确的目标吗?
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圣经中扫罗在寻找父亲走失的驴子时偶然发现了自己的王国,这一故事为科学家提供了重要启示。我们不应狭隘地界定研究目标,而应敞开思维,迎接可能潜藏在视野边缘的、截然不同且更令人兴奋的发现。

1965年,阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)在试图降低其先进无线电天线的噪声时,意外地探测到了宇宙微波背景辐射,从而取得了这样一项出人意料的发现。他们注意到一种本底噪声,后来证实这正是大爆炸遗留下来的辐射。这一分水岭式的发现从根本上改变了我们对宇宙的认识,而它是在贝尔实验室完成的,并非出自一所顶尖研究型大学。

积累新的数据对科学进步至关重要。数据的重要作用在于引导科学家走向新的发现与解决方案,也引导他们走向有待解决的新难题,从而使科学进程保持诚实与活力。若长期缺乏新数据,便会助长——实际上是滋养——不受约束的思辨理论泡沫。

即便是对令人困惑的数据未能给出解释,也是科学进程不可或缺的一部分,因为数据所带来的挑战会激励富有创造力的人们发展新的思维方式来理解物理现实。在长时间跨度内——数十年甚至更久——一种以数据为驱动、且不受规划约束的文化能带来极为广泛的益处,因此以盈利为导向的企业往往也愿意支持这种文化。

最著名的例子是,贝尔实验室在1930年代至1970年代便认识到了这种文化的价值,汇聚了一批富有创造力的物理学家,并赋予他们毫无保留的自由。这种风尚催生了二十世纪科学与技术领域的一些最重要发现,包括1932年射电天文学的奠基,以及1947年晶体管的发明。

贝尔实验室的科学家还于1948年发展出信息论,1954年研制出太阳能电池,1958年发明激光器,1962年发射了首批通信卫星,1969年研发出电荷耦合器件,并于1976年开发出光纤网络。若没有耐心与远见,贝尔实验室就不可能收获这些突破所带来的巨大长期效益。

在科学领域,正如在任何复杂且富于创造性的事业中一样,整齐划一的观点与方法必将导致停滞。不同观点的并存会激发竞争,推动进步。

当然,很难预知哪一条探索路径会结出硕果,而被证明是错误的新颖科学构想也不在少数。因此,失败理应被视为创新文化中一个自然而然的组成部分。

事实上,高风险研究与商业世界中的高风险资本投资一样,有可能比稳妥的方法带来更高的回报。哪怕只有一个非主流的构想取得成功,它也可能改变我们对现实的认识,从而为那些未能成功的异端假说提供了正当性。

例如,阿尔伯特·爱因斯坦并未预见到其创新性的引力理论对精确GPS导航系统发展的重要意义。类似地,克里斯托弗·哥伦布在西班牙王室的资助下西航,原本是为了寻找通往东印度群岛的新贸易路线,却意外发现了“新大陆”。他的资助者显然从这一意外发现中获益,因为他为西班牙帝国宣称了美洲的部分领土。

其中的道理十分明确:虽然以我们预期能够发现的内容来论证重大科学任务的合理性十分重要,但资金投入主要应基于这些任务引发意外发现的潜力。

这并不是说,由议程驱动的项目就不会带来重要突破。近期的 希格斯玻色子的发现 ,是一项有计划的实验努力的成果,旨在验证一个于1960年代提出的理论构想,而该构想是粒子物理标准模型的基础。尽管这一发现早已在预料之中,但它所将带来的未来进展却是无法预见的。

机构若将全部经费都投入高风险研究,显然并不审慎。但它们应当将其中一小部分——比如说20%——的资源用于不与特定目标挂钩的研究。这种资助方式对于长期促进突破至关重要,因为它鼓励研究人员承担结果根本无法预测、但可能带来高额回报的高风险项目。最重要的是,它将赋予个人自由,使其能够回应随时出现的意外发现,而不是强迫他们遵循既定议程。

这种方式要求我们理解:由于发现建立在大量前期准备工作之上,进展不会随时间稳步推进。因此,依据某一时点的资源投入水平来衡量成功是不恰当的。在不与特定规划议程挂钩的文化中,损失的资源(时间与金钱)绝不应成为顾虑,因为一项意外发现在长期内的价值,可能远超这些损失的资源。

扫罗在与撒母耳偶然相遇后,撒母耳膏他为王,他所得到的建议十分恰当:“至于你三天前丢失的驴,不必为它们忧虑……”

本文与 Project Syndicate

作者:亚伯拉罕·勒布(Abraham Loeb),哈佛大学科学教授、天文系主任,同时担任哈佛理论与计算研究所所长。

图片:2014年4月23日,物理学家乌尔斯·杜尔希(Urs Duerig)在瑞士苏黎世附近吕施利肯的IBM研究院实验室中,查看IBM NanoFrazor 3D纳米打印工具的原型机。路透社/阿恩德·魏根曼(Arnd Wiegmann)摄

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