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脑科学大师们的10个治学之道丨展卷

返朴作者按:

“博学而笃志,切问而近思。”语出《论语·子张》。按照“百度百科”的解释,其意思就是“博览群书广泛学习,而且能坚守自己的志向,恳切地提问,多考虑当前的事。”虽然这是一条我在复旦中学附小、复旦中学和复旦大学求学以及工作到退休的母校的共同校训,但是长期以来一直是“小和尚念经——有口无心”,甚至不太明白这条校训确切说的是什么意思。退休以后在从事脑科学科普工作时,为了弄明白现有的脑科学知识是怎么得来的,有什么根据,读了许多脑科学大师的传记、自传和回忆录,了解了他们的成才之路以及他们在做出其最大贡献时的奋斗故事,对他们的治学之道有所感悟——突然想到可以把这些大师们的治学之道就用这两句校训来加以归纳。

当然,《论语》成书于2500多年前,从细节上面来说不可能完全反映现代科学研究的方法论,但是从“志、博、思、问”这几个大的方面加以发挥,与时俱进地加以解释,倒也能把大师们的经验言简意赅地总结出来。笔者以为 “志”的方面包括对科学的无比热爱和难以满足的好奇心,包括创新精神,敢于走前人从未走过的道路,包括百折不挠的毅力;“博”体现在多学科的知识背景,又有所专长;“思”体现在不只是忙于事务,而要勤于思考并善于提出问题,不盲从书本和期望;“问”则是要不耻下问,并勤于和人讨论。不知复旦同仁和前辈以为然否?

感悟到这一点后,笔者非常遗憾未能在求学时就能认识到校训的内涵,以致蹉跎岁月,没在科研上做出点稍微像样的成绩。当然世上本无后悔药,往者不可追。但是笔者以自己的教训去感悟大师们的成才之道,告知后来者,对于他们也许还能有点助益。如果及早注意,或可免重蹈笔者的覆辙。因此,以脑科学的发展过程为经线,把在此过程的各个关节点上做出重大贡献的科学家的事迹作为串在这一经线上的珠子,写成一本主要介绍这些大师的成才之路和治学之道的书也许是个好主意。这样,我就尽可能搜集材料写成以此为主题的一本小书《发现大脑——谁开启了我们的心智之旅》,其中介绍了29位脑科学家,包括19位诺奖得主。本文就想以该书中搜集到的材料来具体阐发一下上面所讲的原则。

撰文丨顾凡及(复旦大学生命科学学院退休教授)

 

对科学的无比热爱和难以满足的好奇心

 

英国生物学家贝弗里奇(W.I.B. Beveridge)说过:“也许,对于研究人员来说,最基本的两条品格是对科学的热爱和难以满足的好奇心。”[1]因为有强烈的好奇心,科学家才会不畏艰险地去刨根问底,“为伊消得人憔悴”,并最终取得成功。好奇心和兴趣可以说是他们不断探索并取得成功的原动力。一个人从事某种事业,理想的情况是他对自己所做的工作无比热爱,对此充满了兴趣。对他来说,工作就是最大的乐事,而不仅仅是谋生之道,是他自己要做,而不是别人要他去做。书中介绍的脑科学家正是这样的一些人。

 

诺奖得主贝凯希(Georg von Bekesy)是这样要求教师的,当然他自己也这样,并且也这样教他的学生:

“他真正应该教给我们的是对工作的热爱,并引起我们对某些领域始终保持兴趣。我总是以这种方式来看待我的老师,我并不想向他们学习事实。我只是想找出他们如何工作的方法。”[2]
 

记忆研究的先驱米尔纳(Brenda Milner)在总结自己的一生时说道:

“……我也得益于我的好奇心,正是好奇心使我总想深入到吸引我眼球的表面现象的深处,一直到现在依然如此。” [3]

 

她在另一场合说道:

“从我的本性来说,我是一个很好的观察者。我会在某个病人身上发现某种怪事,并且会想:‘这非常有意思,病人为什么会这个样子呢?’然后我就力图进一步找出其原因,并用科学的方法加以检验。”[3]

 

在一次答记者关于“您要求您的研究生有些什么品质?”的问题时,她的答复是:

“他们必须要有很强的好奇心。……他们对科学必须不抱任何不切实际的幻想。他们不要幻想每年甚或每个月都会作出重大的发现。在任何工作中都会有许多平凡的日常工作。……如果你不端正态度的话,这会显得非常枯燥。”[3]

 

人的兴趣多种多样,不同的人感兴趣的东西可能南辕而北辙,所以一个人应该明白自己真正感兴趣的是什么。家长也应该观察自己的孩子真正的兴趣所在并加以培养,而不是把自己的主张强加在孩子头上。
 

书中所介绍的脑科学家中确实也有从小就痴迷于生物学和医学的。但是对绝大多数儿童而言,他们在开始时并没有那样明显的倾向。在这些脑科学家中不乏文艺青年,有好几位大学本科修读的是英语专业。即使是决心做一名生物学家的人,如诺奖得主巴克(Linda B.Buck)也曾长期举棋不定,不知道应该选什么具体方向作为终身的事业。诺奖得主休伯尔(David Hunter Hubel)的大学本科念的是数理,在考研时模模糊糊地有把物理知识运用到医学研究上去的想法。同时,对于一个21岁的年轻人来说,什么才最适合自己也没有想得那么清楚。医科的在读时间长,范围又广,也许正好给他充分的时间去做进一步考虑。这样他就去报考了医科研究生。但当他们一旦认准了方向,就痴迷于他们所研究的问题,锲而不舍,终于攀上了科学的高峰。
 

如果要把每位脑科学家热爱科学和具有无穷好奇心的故事都讲一遍,那就是一本书,而不是一篇文章了,所以这里只举一个例子。

 

卡哈尔(Santiago Ramon y Cajal)(图1)是举世公认的“神经科学之父”。按照一般的想象,像他这样的科学巨匠,幼年应该就是一位神童,或者至少是一位品学兼优的模范生,在人生的“起跑线”上要比同代人遥遥领先得多。令人大跌眼镜的是情况完全不是这样,与此相反,他在年幼时可以说是一个令其父亲头疼不已的“问题少年”!

图1 有卡哈尔头像的西班牙纸币。
 

卡哈尔从小就不是一个循规蹈矩的孩子,个性很强,对喜欢的东西似痴如狂,而对不喜欢的东西也很难强加于他。他酷爱绘画,但是他的父亲,一位解剖学教授认为这是不务正业而不加支持,把他送到一所神学院学习。在那里,教学都要用拉丁文,要求学生大段背诵,还动辄用棍棒、监禁来进行惩罚。卡哈尔自然不吃这一套。无奈之下父亲只好让他转学。但这也没用,在绝望之余父亲把他先后送到理发师和鞋匠那儿当学徒。也许是某种“死马当活马医”的心理吧,有一次父亲带他去墓地寻找人体遗骸进行解剖学研究,希望能引起他对医学的兴趣,子承父业。谁知这下倒是歪打正着,触发了他喜欢绘画的天性,他对描绘骨架着了迷,这成了他人生的转折点,从此走上医学研究之路。

 

1887年他从一位朋友那里第一次看到用高尔基(Golgi)染色法染色的脑切片。卡哈尔深深地为标本的清晰和美丽所震撼。他当晚一宵未眠。第二天,他又一次去拜访朋友,只是为了再看一次标本。事后他回忆说:“就像一张图。看一眼就够了。我目瞪口呆,无法把目光从显微镜上移开。”[4]回去之后,他立刻试图重复高尔基的工作,并在方法上加以改进。卡哈尔“理解到这是发现了一个丰富的领域”,“我立刻利用这一方法,投身工作,这并非只是急切,而是拼命。”“在我的标本中发现了许多新现象,脑中的想法纷至沓来,发表的狂热充满了我的心灵。”[4]卡哈尔的绘画天赋也使他得以把多次观察到的结果综合成一张图,在他的生花妙笔之下,原来死气沉沉的标本都被画得栩栩如生(图2)。正是基于他孜孜不倦的研究,他确认脑也是由一个个神经细胞构成的,而不是当时许多人相信的一张网。他提出的神经元学说成为近代神经科学的基础。

图2 卡哈尔笔下听觉皮层中形态各异的各种神经元。(引自Santiago Ramón y Cajal:“Texture of the Nervous System of Man and the Vertebrates”)

 

创新精神,做“第一个吃螃蟹的人”

 

不像具体应用,在科学上要有所成就,只有敢为人先一条路。这就要求科学家必须有创新精神,敢于走前人从未走过的道路。

 

诺奖得主谢灵顿(Sir Charles Scott Sherrington)在回答“牛津大学应该在世界上起什么作用?”这一问题时说道:

“积数百年的经验,我们想我们都已经学会了如何在牛津大学教授已知的知识。但现在随着科学研究不可否认的突飞猛进,我们不能仅仅继续依循旧规。我们必须学会教学生用正确的态度去对待还不知道的东西。这可能需要经过几个世纪的时间才能做到,但我们无法逃避这一新的挑战,也不想逃避。”[5]

 

既学会如何接受前人,也学会如何拒绝前人 
 

美国物理学家和诺奖得主费恩曼(Richard Feynman)讲怀疑和追根究底是他的天性,这也是他能够不断创新,成为科学大师的基础。费恩曼认为科学就是对前人论断的怀疑,并通过实践进行检验。他是这样说的:

“有必要以新的直接的经验重新检验发现的结果,不一定要完全相信前人的经验。我就是这么看的,这是我对科学最好的定义。”[6]

 

他对科学教师说道:

“我们既要教如何接受前人,也要教如何拒绝前人……认为前代大师绝无错误,这样的信念是很危险的。”[6]

 

卡哈尔对后人的劝告是:“尊重权威要适度,但不要盲目崇拜。”书中所讲的那些传主,几乎每个人都向传统的说法提出挑战,这才使他们能攀登到新的高度。限于篇幅这里也只举一个例子。

 

近代解剖学之父维萨里(Andreas Vesalius)生活在文艺复兴时期,当时传统势力还非常强大,在医学上人们把西方医圣盖伦(Claudius Galen)的著作奉为金科玉律。由于盖伦时代的罗马法律禁止人体解剖,所以盖伦只能对牛、猪和猴进行解剖观察。根据这些材料来猜测人体结构自然会有错误,但是当时人们认为盖伦是不会错的,如果发现有什么不符合之处,一定是自盖伦以后的一千多年里,人体结构起了变化。维萨里打破了原来教授解剖的老方法:教授高坐堂上,照本宣科,朗读盖伦的“经文”;一位身兼理发匠和外科医生的操作者在堂下的解剖台上进行解剖;当教授提到某处或是操作者解剖到某处时,边上一位助手指点给学生看(图3)。维萨里对这种教学方法进行了改革,集此三者于一身。正因为亲自进行了人体解剖,这才使他能看出盖伦教条的谬误之处。他曾不止一次地强调盖伦的结论是根据对动物解剖所做的观察得来的,因此在一些地方和人体解剖不符就不足为怪了。他由此也培养起了一个强烈的信念,就是如果不是通过他自己的解剖实践或是亲眼观察,他宁肯干脆不提,也不愿轻信他人的结论。他对学生的劝告是要注意尸体解剖,仔细观察,“将来不要过于相信解剖书上所说的一切。”当然,他的这一态度也遭到了传统势力的激烈攻击。
 

图3 文艺复兴时期一本医学书上的插图。图中一群学生围着解剖台。讲师高坐堂上,解剖者操刀解剖,助手正在用小棍指点。(引自http://www.kunstkopie.de/kunst/italian_school_15th_century/the_dissection_illustration_fr_hi.jpg)

 

正是在他亲自对人体大量解剖的基础上,历时5年在1543年完成了《人体的结构》(De Humani Corporis Fabrica)一书,成为与哥白尼在同年出版的《天体运行论》交相辉映的传世巨著。书中引用得最多的前人是盖伦,不过其中绝大多数都是指出盖伦的错误。他写道:“我对自己的愚蠢和盲目相信盖伦感到无比惊奇,这让我之前没能看到事实真相。”[7]

 

使想法符合事实,而不是让事实迁就想法

 

不要盲目相信,这不仅是对书本上的知识和其他铺天盖地而来的传媒宣传是如此,即使对自己长期坚持的观点也是如此。不盲目迷信他人,并不等于是要固执己见,当自己喜爱的观点不符合实际情况时,就要进行反思。只有实践才是检验真理的唯一标准。这种精神不仅是对人,同样也是对己。被诺奖得主坎德尔誉为“20世纪最伟大的生物学家”的克里克(Francis Crick)在这方面给我们树立了榜样。克里克在总结自己的成功经验时说:

“那么我和沃森(James D. Watson)又有什么值得称道之处呢?如果有的话,也许是当某些设想站不住脚时,我们总是乐于并坚决地抛弃它们。一位评论家认为我们肯定不怎么聪明,因为我们犯了这么多错误。但这正是科学发现的必经之路。许多尝试的失败不是因为研究者不够聪明,而是因为他们钻进了死胡同或稍遇困难就很快放弃了。[8]

 

不因为自己是权威就固执己见,相反是“高价”征求批评,这不仅是由于克里克宽广的胸怀,也是由于他下述的深刻认识:

“理论家们总是过于喜欢他们自己的理论,常常长久地抱住不放,他们不相信他们在某些方面确实很好的理论有可能是完全错误的。”[8]
“理论生物学家应该认识到:如果以为只要有一个聪明的念头同他们想象中的事实能稍稍联系起来就可以产生有用的理论,那是相当靠不住的。认为第一次尝试就能做出好的理论,那更是不可能的。……内行们都知道,在获得最大成功之前,他们必须一个接着一个地提出理论。正是放弃一种理论而采用另一种理论的过程使得他们具有批判性的、不偏不倚的态度,这对于他们的成功几乎是必不可少的。”[8]

 

在有关不同神经细胞之间究竟是通过电还是通过化学物质来实现交流的问题上的争论,给出了一个最好的例子。以澳大利亚神经科学家埃克尔斯(John Carew Eccles)为首的一派科学家认为是电(“火花”学说),而以戴尔(Henry Hallett Dale)和勒维(Otto Loewi)为首的另一派科学家则认为是化学物质(“汤”学说)。两派之间进行了长期而激烈的争论,有一次旁观者以为他们要当场打起来了,不过两派都承认对方是自己的“诤友”,迫使自己在做实验时更为严谨。当实验证据(也包括埃克尔斯自己的实验)越来越表明,一般情况下突触是通过神经递质而不是电流直接传播时,埃克尔斯感到非常的沮丧。他对他的朋友科学哲学家波普尔(Karl R. Popper)说,看来这一次他将成为一场长期科学争论的输家。波普尔劝他完全没有必要这样沮丧,他的实验结果并没有问题,有问题的是他对结果的解释。波普尔继续劝他说,在研究某一问题开始时,有种种不同的解释不仅是自然的,而且还是必要的,只有当积累起了足够多的事实的时候,才有可能判断谁对谁错。至于究竟是谁对了,而又是谁错了,这对科学本身来说并不重要。科学之所以能不断发展,就在于它能在永无休止的争论中不断推翻不符事实的假设,并继续前进。一位科学家提出一种观点,而另一位科学家进行研究,找出证据证实或推翻这种观点。波普尔说埃克尔斯应该为自己发现了自己的错误而感到高兴才对,他应该修正自己的观点,改进实验,继续前进,甚至通过自己的实验推翻自己以前的错误观点。埃克尔斯从善如流,采用新技术继续探索,终于发现脑中的神经细胞之间也是通过化学物质来交流的,而且有兴奋性和抑制性两种形式,并最终因此获得诺贝尔奖。后来埃克尔斯说道:“事实上,我甚至学会了可以在自己珍视的假想被驳倒时感到高兴,因为这也是一种科学成就,从对错误的纠正中可以学到许多东西。”[9]

 

保持头脑开放

 

美国神经科学家弗里曼(Walter J. Freeman)在加州大学伯克利分校为他举行的80寿辰祝寿会上总结自己的经验时说道:

“像其他真正的探险家一样,我们不知道我们会发现什么,我们还没有适当的框架,按此可以预言彼岸的景象。这种来自开放头脑的广阔视野就是我的遗产。”[10]

 

某种观点的正确与否不应该仅仅根据自己的好恶而定,实践才是检验真理的唯一标准。

 

当休伯尔和维泽尔(Torsten Wiesel)开始研究初级视皮层神经元感受野的时候,按照前人在视网膜上的成功经验,他们也试图在猫视网膜上加上各种光点,看在哪些地方能使神经元有反应。这既有前人成功的范例,听上去又似乎非常合乎逻辑,难道不可以把光点作为光刺激的基本元素吗?但是这样做没有取得任何进展。有一次当他们把带有黑点的玻璃片插入幻灯机的时候,神经元猛烈发放。经过反复实验,他们发现这和黑点没有任何关系,引起神经元反应的是玻璃片插入时边缘所形成的有特定朝向的暗线。这样就导致了初级视皮层神经元朝向选择性的发现。后来休伯尔在自传中这样写道:

“这件事有时被当作是“偶然性在科学中扮演重要角色”的例子。但是我们从来也没有觉得我们的发现是事出偶然。如果要想有所发现,那么你就得花时间去发现,你就得对自己的研究方式不过于偏执,这样就不至于抗拒事先无法预料到的情形。另外有两个研究组之所以未能发现朝向选择性,只是因为他们太“科学”了:有一个研究组造了台只能产生水平光条的仪器,而另一个研究组则只能产生垂直光条,他们以为这样做可以比用动来动去的光点探测视网膜更有效。”[11]

 

善于提出问题 如何才能学会创新思维呢?美籍诺贝尔奖得主李政道说:

“要开创新路子,最关键的是你会不会自己提出问题。能正确提出问题,就是创新的第一步。”[12]
“随便做什么事情,都要跳到最前线去作战,问题不是怎么赶上,而是怎么超过。要看准人家站在什么地方,有些什么问题不能解决。不能老是跟,否则就永远跑不到前面去。”[12]

 

诺奖得主霍奇金(Alan Lloyd Hodgkin)就是因为问了个问题:“动作电位为什么会有超射?”这才导致了他们有关动作电位“离子学说”的发现。诺奖得主休伯尔和维泽尔发现初级视皮层细胞的朝向选择性,是因为他们试图回答阿德里安(Edgar Adrian)向他们的“老板”库夫勒(Stephen Kuffler)所提的一个问题:如果猫视网膜神经节细胞的感受野呈同心圆结构,那么,“脑里的细胞也是这样的吗?”

 

美国神经科学家拉马钱德兰(Vilayanur Subramanian Ramachandran)从他治疗的病人的病理现象,甚至从生活中遇到的一些难于解释的事情中不断地提问题。例如,为什么有许多截肢病人会感到已截去的肢体还依然在那里?为什么车祸后有病人会把自己的亲生父母当成了“冒牌货”?为什么有些人在看到数字时会同时感到有颜色?……然后提出种种假设,构思出巧妙的实验,只需要技术含量不高的设备就能支持或者证伪他的假设。而代价昂贵的高技术则只是进一步验证了他的这些假设而已!读他的作品就是享受这样的智力探险,限于篇幅本文不拟具体介绍,强烈推荐读者自己去读一下他的作品[13, 14],你就会体会善于提出问题为什么那么重要。笔者自己的读后感是,有些现象我们也会遇到,为什么他能由此提出问题,而为什么我却不能?

 

勤奋和百折不挠的毅力

 

正是由于对科学的无比热爱,对自己选定目标的执着,兴趣和对未知的强烈好奇心,使他们为了实现自己的目标百折不挠。

 

科学家的生活不可能都是阳光和鲜花,克里克在回顾他们的成功之路时说道:

“我们根本不知道答案是什么,但是我们认为它非常重要,所以下决心从任何相关的方面长期顽强地思考它。实际上,没有任何其它人准备进行这样的智力投资,因为这不仅要学遗传学、生物化学、化学和物理化学(包括X-射线晶体衍射——谁愿意学这种东西?)(克里克本人在大学里学的是物理学——引者注),而且还要从中去粗取精。没完没了的讨论是必不可少的,有时简直令人心智枯竭。如果没有强烈的兴趣,任何人都无法忍受这一切。”[8]

 

坎德尔(Eric Kandel)说道:

“虽然我对科学生涯深为满意,但是这种生涯也绝非轻松容易。……就像任何探索未知的人那样,我也有时感到孤独、没有把握、没有现成的路可走。每当我踏上一条新路,总有些好心的朋友和同事加以劝阻。我不得不及早学会对这种不安全感安之若素,并在一些关键问题上相信自己的判断。”[15]

 

事实上,当他试图用低等动物海兔来研究学习记忆的细胞机制时,并不被另一些当世大师如埃克尔斯和库夫勒等人看好,他们认为要在细胞机制上研究如此高层次的功能几乎没有成功的可能。坎德尔顶住了这样的思想压力,不懈努力终于取得了成功。
 

爱德华·莫泽(Edvard Moser)在为诺奖写的自传中,总结自己成功的经验时说道:

“从我们攻博开始,梅-布丽特和我一直得到许多人士和机构的帮助,他们都看到了我们工作的潜力并给予了我们支持。也许我的性格也多少起了作用。我有坚强的意志,我会专注于某个特定目标,即使要达到目标需要花几十年的时间也依然坚持不懈。我对数学的热情也很有用,而且我还热衷于将收到的各种信息整合在一起。在梅-布丽特的帮助下,我感到有时我可以看到全景和前进的道路。”[16]

 

他的伙伴梅-布丽特·莫泽(May-Britt Moser)在其自传中也说道:

“大约就在这个时候(指她坚持攻博方向的时候,尽管导师不赞成,而且能否以此取得资助也把握很小。——引者注),我意识到自己有多么坚持不懈。我一直都对人友善和有礼貌,但是如果我真的想要一些东西,没有人能阻止得了我。”[17]

 

对这些传主而言,对待失败和挫折的态度确实正如卡哈尔所言:“对待失败的态度只有简单四个字:继续尝试。”

 

我们常常听到同事抱怨由于杂事缠身而时间不够,看看蒙卡瑟尔(Vernon Benjamin Mountcastle)的例子吧!随着蒙卡瑟尔学术地位的不断提高,1964年他担任了霍普金斯大学生理学系的系主任,还担任《神经生理学杂志》(Journal of Neurophysiology)和教科书《医学生理学》(Medical Physiology)等期刊、著作的主编。1969年,他更当选为新成立的神经科学学会(Society for Neuroscience)的主席。但是他并不因此而脱离自己的实验工作,据他自己说,在其行政助理的帮助之下,他可以在上午9点前处理完行政事务,然后回到实验室工作。他认为任何每周研究工作时间少于60小时的神经科学家都只能算是“兼职者”,他也不让他的助手们代替自己做实验。那么,时间哪里来呢?作为一个工作狂,蒙卡瑟尔每天早上7点上班,晚上6点才回家吃饭,经常在饭后又回来继续工作到半夜。

 

另一个坚忍不拔的小小例子是,当霍奇金和赫胥黎(Andrew Huxley)通过实验建立起神经细胞膜模型的微分方程而需要进行数值计算时,“然而,在什么都还没有来得及做之前,我们得悉计算机[EDSAC 1]将停止服务在6个月左右,以进行了重大改进。安德鲁·赫胥黎用一台Brunsviga牌的手摇计算器(图4)手工求取微分方程的数值解,从而克服了困难。这花了大约三周时间才算出了扩播的神经脉冲,安德鲁真是花了大力气啊![18]

图4 赫胥黎用来计算霍奇金-赫胥黎方程的手摇计算器。[19]

 

2004年7月,88岁高龄的克里克得了结肠癌,已经到了晚期,化疗已经不起作用,非常疼痛,医生告诉他过不了9月了,但是他依然对科学充满了热情,对他无能为力之事保持冷静。就在他逝世的一个星期前,美国科学家诺夫斯基(Terrence J. Sejnowski)等人去看他,他依然在伏案工作,周围放满了论文,一如以往,只是有一根手杖斜靠在他的椅子旁,脚踝红肿。他们谈了大概有一个小时,绝大多数时间都在谈论他对屏状核的想法,他正在写一篇有关这个问题的综述。他说他希望他的文章能激发起人们对这个以前一直受人忽视的组织的研究。

 

直到他临终以前的几个小时,他还在写论文。对来访的朋友,他从来不谈自己的疾病,谈的依然是意识研究中的种种问题。他以一种极度理性的态度对待他的疾病,别人看不出他对此有任何不安,他更从来不因此让他的朋友感到不安。可以说是工作到了最后一息。

 

博和专的统一

 

英国科学家贝弗里奇在他的名作《科学研究的艺术》一书中写道:

“成功的科学家往往是兴趣广泛的人。他们的独创精神可能来自他们的博学。……独创精神往往在于把原先没有想到过的有关联的观点联系起来。此外,多样化会使人观点新鲜,而过于长时间钻研一个狭窄的领域则易使人愚钝。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学科领域,实在说甚至不应拘于科学本身。”[1]

 

书中介绍的霍奇金、赫胥黎、哈特兰(Haldan Keffer Hartline)、休伯尔、冯·贝凯希、弗里曼、克里克、米尔纳、爱德华·莫泽等人大学本科不是读的是数理,就是选修了数理。这恐怕并非偶然。克里克原来是学物理学的,之前对生物学所知甚少,因此他不得不花很多时间去学习生物学知识,而更重要的是学会理解生物学家的思想习惯和思考方式,克里克后来回忆说,这种转变“几乎就好像是要求人必得重生一次。” 但这种努力是值得的。

 

博学并不等同于万金油,不需要专长。中国科学院上海生命科学研究院的孙复川研究员有一个很形象的解释,他说过,一个好的外科医生应该有一把很锋利的解剖刀,没有这样一把刀,他就不能很好地进行手术;但是光有一把锋利的解剖刀也还不行,他还需要有止血钳、镊子、缝合针、缝合线等等,没有这些东西,他依然做不好手术。专长就好像是外科医生的那把解剖刀,而其它知识就好像是止血钳、镊子等等。赫胥黎后来在追忆霍奇金时说道:

“霍奇金在下列方面具有非凡的能力:他善于识别他感兴趣的领域中的重要问题,同时找出定量解决这些问题的方法。再加上他在解剖和电子学方面娴熟的技巧,以及数学方面必要的深厚功底,这使他得以胜任非常困难的任务。结果,他在其研究领域中通常处于领先地位,并且可以按照自己的节奏前进,而不必担心被其他实验室超越。”[20]

 

他们不仅有广博的知识背景和突出的专长,而且还对新技术非常敏感。新技术往往是开启脑科学革命的前提。如前所述,卡哈尔正是痴迷于高尔基(Camillo Golgi)发明的新染色方法,才提出神经元学说。而哈特兰、阿德里安还有后来的霍奇金和赫胥黎正是敏感地运用了当时还是刚刚出现的电子技术才开辟了电生理学的新领域。正如霍奇金所说:

“令人高兴的是,他(指阿德里安——引者注)带着他的放大器一往无前,开辟了整整一个领域,在接下来的30年里结出了丰硕的果实。”[21]

 

勤于思考

 

勤奋并不等于说一天到晚都要扑在手头的工作中,利用余暇进行思考往往也十分重要。诺贝尔奖得主坎德尔是一位勤奋的科研人员,整天泡在实验室里,这终于使他的妻子怒火万丈。在一个星期天的下午,她抱着儿子冲到了他的实验室里,冲着他尖声叫道:“你不能再这样下去了。你只想到你自己和你的工作,你一点也不关心我们俩!”坎德尔感到非常意外和委屈。过了好几天他的心情才平静下来,并且想清楚了工作和家庭的关系,他确实应该多花一点时间在家里。让坎德尔没有想到的是,不在实验室里整天忙于实验,反而使他有时间来考虑怎样用海兔来研究记忆和学习机制的问题。他后来回忆说:

“德国作曲家施特劳斯认为他经常是在和妻子争吵以后写出最好的曲子。对我说来并非如此,但是丹尼丝(他妻子的名字——引者注)要我多花一点时间陪她和保罗(他儿子的名字——引者注),实际上真的是让我停下来进行思考。·……实际上,思考比只是更多地做实验更有价值。”[15]

 

正是这些思考成为坎德尔利用海兔研究记忆和学习机制的契机。许多科学家正是在早上起身之前躺在床上,或是在散步,以至洗澡时进行思考得到灵感的。不是一天到晚忙于事务,在遐余时勤于思考,也正是科学家勤奋的另一种形式。俄国思想家车尔尼雪夫斯基说得好:“灵感是一个不喜欢拜访懒汉的客人。”只有勤于思考才能产生和捕捉到灵感。当然前面所说的勤奋和下面就要说的勤于讨论中的许多内容,其实也是勤于思考的例子,这里就不重复了。

 

不耻下问和勤于讨论

 

向人请教其实不光限于向人请教自己不懂之处,还包括把自己的想法说出来,告诉别人,征求别人的意见,和人讨论,以至开小型的讨论会。多讨论为什么那么重要?


首先,由于每个人的知识背景不同,考虑问题的角度不同,因此别人可能从一个你从来没有想到过的角度提出问题,找到解决问题的新思路。尽管你对你所讨论的问题长期思考,也许在这方面已经积累了大量的知识,但是正因为你一直在沿着你的思路考虑这个问题,因此有可能钻进了牛角尖而不自知,他人甚至是一个外行从新的角度看问题的一句话却可能发聋振聩,“柳暗花明又一村”,使思想摆脱旧习惯和旧思路。例如在细菌学中,采用琼脂作为固体培养基就是科赫(Robert Koch)在和同事赫西(Hesse)讨论时,后者的妻子建议的(作为家庭主妇,她很熟悉用琼脂来做果冻之类的食品)。其次,谚语说:“三个臭皮匠,顶个诸葛亮。”每个人的知识可能都不够全面,几个人一讨论,彼此取长补短就可能会得出“一加一大于二”的效果。第三,把自己的想法说给别人听的过程也是整理自己思想的过程。要说服别人,往往迫使你思考得更严谨,有时候甚至对方一言未发,你就会突然大彻大悟,想到了一个以前从来也没有想到过的点子。在思考问题的时候,把它写下来也起到类似的作用。因此当你对某个问题感兴趣,而看了一段时间的材料之后,把自己的思想整理一下,写个小结,也起到同样的作用。

 

这些传主又都是一些好思考并提出问题的人,不仅问问题,而且还好和人讨论。与人讨论,特别是有共同兴趣而又背景不尽相同的人讨论,可以说是磨练思想最好的磨刀石。

 

休伯尔和维泽尔的许多发现都源于他们之间的经常讨论。休伯尔回忆说:

我们不大记得,也从不讨论我们的想法是打哪儿来的——多半是在我们没完没了的实验和讨论中产生的。有的想法是我们中间的某个人提了个头但是后来常常就给忘了,而在几个月之后另一个人又重新提了出来[22]

 

与他人讨论在克里克冲击生命和意识两大谜题中都起了重大的作用。

 

1953年沃森到克里克所在实验室来合作研究结晶肌红蛋白,而当时克里克正在做他有关蛋白质和多肽X射线晶体衍射的博士论文。两人意气相投、一见如故,他们都热衷于揭开遗传的分子机制之谜。这本来不是他们的正业,但是在两年时间里,无论是在实验室里,还是午饭后的散步,或是夏日泛舟河上,他们不断地讨论这一话题。这甚至使他们研究组的组长把新分配到的一间办公室给了他们,以免他们滔滔不绝的讨论影响他人的工作。他们的讨论最后结果是发现了DNA的双螺旋结构!
 

在向意识研究发起冲锋的攻坚战中,他的忘年交科赫(Christof Koch)回忆说:

因为他太有名了,许多人都不敢对他的想法进行批评,而他要的就是对他想法的批评。他的想法多得惊人。有些非常聪明,有些非常有洞察力,但是也有些并非如此,还有一些简直是发了疯。但是你要知道,你碰到的是这样一位奇材,这样一位富于创新的天才,他的思想喷涌而出,他需要有人和他共鸣,并告诉他这个想法不行,那个想法太棒了,而那个想法又太愚蠢了……这就是他的工作方式,你早上十点去,一直讨论到傍晚六点,他会把所有的证据从头到底梳理一遍,他会对数据进行筛选,对此进行讨论,从不同的角度进行考察,否定某个想法,提出新的假说,再次予以否定,然后吃晚饭,通常饭后这个过程还要继续下去。直到他去世的那天为止,他数十年如一日始终如此地工作和生活。”[23]

 

并非只有在旗鼓相当之间的人进行讨论才有收益。坎德尔说过:

“我虽然也有失望、沮丧和无计可施的时候,但是我发现只要再读读文献,到实验室去分析分析日积月累得到的数据,再和学生们以及博士后讨论讨论,我总会得出下一步该怎么做的点子。……我不仅从老师那儿取得教益,而且还从出色的研究生和博士后团队的日常交流中获益匪浅。”[15]

 

当然如果两个讨论者都是固执己见之辈,没有开放的头脑,没有虚怀若谷的胸怀,讨论的目的只是要证明自己高明并压倒对方,那么这样的讨论就没有任何意义。

 

笔者在写本文的开始时,拟的副标题是“脑科学大师们的成才之路与治学之道”,后来把“成才之路”去掉了。这是因为在一篇短文里只能讲到大师们的一些共性,也就是他们共同的治学之道。人生的道路是复杂的,成才之路并没有一个标准的模式。看看书中介绍的科学家,他们出生的家庭各不相同,既不乏医学世家,也有平头百姓,贫困的移民甚至身世不明。其童年也并非都是虎爸、虎妈督导下的神童、循规蹈矩的学霸或者模范生(当然也不乏这样的例子,例如戴尔、拉马钱德兰、阿德里安等)。但是也有“问题少年”,“街头‘玩’童”、“邻家少女”和“文艺青年”等。其成长之路可谓千姿百态,各人有各自的机遇。他们的成功之路都要放在他们的各自背景之中才能理解得透彻一点,他人很难完全复制。本文限于篇幅当然无法做到,所以如果想感受更深一点,笔者不揣冒昧还是建议读者把拙作找出来读一读。[24]虽然这些人无论出生如何,幼年经历如何,都可以看出他们从小就怀有无穷的好奇心以及对自己认准了的目标的执着,不过这也可以算在他们日后的治学之道当中。


 

当然,书中介绍的传主都是脑科学的大师,属于科学研究型的人才,他们的成才之路乃至治学之道,和技术精英比较起来就不尽相同,更不要说各行各业的精英。因此,没有一条现成的路可以照搬而取得成功,但“它山之石,可以攻玉”,从他人的成功中结合自己的情况还是可以有所启发和感悟。不过他人的范例毕竟是他人的经验,更重要的是读者在有所感悟之后,要自己去实践,自己去摸索,发现适合于自己的方法和途径。只有这样,才能找到一条适合自己的攀登之路。

 

资料来源

[1]贝弗里奇著,陈捷译 (1979)科学研究的艺术。科学出版社。

[2]von Békésy. My experiences in diferent laboratories, autobiographical speech(http://fizikaiszemle.hu/archivum/fsz9905/bekesy.html)

[3]Milner B (1998) Brenda Milner. In Squire LR(Ed) The History of Neuroscience in Autobiography. VOLUME 2. pp.276-305. ACADEMIC PRESS, San Diego L

[4] Cajal, S. Ramón y (1917) Recuerdos de mi vida, Vol. 2, Historia de mi labor científica[M]. Madrid: Moya.英译本: Recollections of my life (trans. E. H. Craigie with the assistance of J. Cano), Philadelphia: American Philosophical Society, 1937. Reprinted Cambridge, MA: MIT Press, 1989.

[5] Eccles, J.; Gibson, W. (1979). Sherrington: His Life and Thought. Berlin; New York: Springer International.

[6] Feynman R (1992) Surely You Are Joking, Mr.Feynman: Adventures of a Curious Character. W.W. Norton & Company, Inc.

[7] Catani M and Sandrone S (2015) Brain Renaissance: From Vesalius to Modern Neuroscience. Oxford University Press. New York.

[8] 克里克著,吕向东、唐孝威译 (1994)狂热的追求,中国科学技术大学出版社。

[9] Valenstein ES (2005) The War of the Soup and the Sparks: The discovery of Neurotransmitters and the Dispute Over How Nerves Communicate. Columbia University Press.

[10] Freeman WJ (2007) My legacy: a launch pad for exploring neocortex. In: Keynote talk at the 2007 NSF brain network dynamics conference. Berkeley. https://archive.org/details/Brain_Net work_Dynamics_2007-03_Walter_freeman. Accessed on 26–27 Jan 2007

[11] HUBEL D. David H. Hubel [M]//SQUIRE L R (ed). The History of Neuroscience in Autobiography, Vol. 1. Society for neuroscience. [S. l.]: Oxford University Press, 1996: 294-317.

[12]王梓坤(2005) 科学发现纵横谈。中国少年儿童出版社。

[13] Ramachandran VS and Blakeslee S (1998) Phantoms in the Brain. Happer Perennial.

中译本:顾凡及译(2015)脑中魅影,湖南科学技术出版社

[14] Ramachandran VS (2011) The Tell-tale Brain - A Neuroscientist’s Quest for What Makes Us Human. W. W. NORTON & COMPANY

[15] Kandel ER (2006) In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind. W. W. Norton & Company.

中译本:罗跃嘉等译校(2007),追寻记忆的痕迹,中国轻工业出版社

[16] Edvard Moser Biographical. The Nobel Prizes 2014. Published on behalf of The Nobel Foundation by Science History Publications/USA, division Watson Publishing International LLC, Sagamore Beach, 2015. <https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2014/Edvard-moser/biographical/>

[17] May-Britt Moser Biographical, The Nobel Prizes 2014. Published on behalf of The Nobel Foundation by Science History Publications/USA, division Watson Publishing International LLC, Sagamore Beach, 2015

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2014/may-britt-moser/biographical/

[18] Hodgkin AL (1992). Chance and Design: Reminiscences of Science in Peace and War.[M] Cambridge University Press.

[19] Schwiening CJ. (2012) A brief historical perspective: Hodgkin and Huxley.[J] J Physiol 590(11): 2571–2575

[20] Huxley A. (2000) Sir Alan Lloyd Hodgkin, O.M., K.B.E. 5 February 1914 – 20 December 1998: Elected F.R.S. 1948. [J] Biogr. Mems Fell. R. Soc. 46: 219-241.

[21] Hodgkin A (1979). "Edgar Douglas Adrian, Baron Adrian of Cambridge. 30 November 1889 – 4 August 1977". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 25: 1–73.

[22] HUBEL D, WIESEL T. Brain and visual perception: The story of a 25-year collaboration [M]. [S. l.]: Oxford University Press, 2004.

[23] 顾凡及 (2014)脑海探险 - 人类怎样认识自己。上海科学技术出版社。

[24] 顾凡及(2021)发现大脑——谁开启了我们的心智之旅.上海科技教育出版社

 



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