前言:拿到博士已經(jīng)16年了，但博士階段的感受在腦海中依然歷歷在目。從我第一個獨立實驗室博士生到現(xiàn)在已經(jīng)13年了。其中11名博士生和博士后在美國和中國大學(xué)的獨立實驗室擔(dān)任過PI。他們的成長過程很不一樣，性格和能力也不一樣。應(yīng)該說，沒有一個學(xué)生可以簡單地跟隨另一位杰出科學(xué)家的腳步脫穎而出。從這個意義上說，科學(xué)家的成功是不可能復(fù)制的。然而，優(yōu)秀科學(xué)家往往具有的共同特征應(yīng)該會對年輕學(xué)生有很大的啟發(fā)。

本文主要來源于我2008年在清華大學(xué)考研教育中的2.5小時講座，也綜合了后續(xù)的一些思考和總結(jié)。在那次演講中，我反復(fù)強調(diào)，我的目的不是要求研究生完全按照我說的去做，而是從根本上震撼和振蕩研究生的思維角度，激勵大家找到最適合自己的成才之路。這篇文章很長，已經(jīng)分四部分發(fā)表了。(注:已整理成一篇文章)

給予時間

所有成功的科學(xué)家都必須有一個共同點，那就是他們必須投入大量的時間和精力。這是一個道理。其實無論社會上哪一個職業(yè)，想要在這個職業(yè)上做到最好，都要比普通人花更多的時間。有時，在回答學(xué)生或媒體的問題時，一些杰出的科學(xué)家會淡淡地說，他們的成功取決于運氣，而不是努力工作。其實這種回答并不客觀，也不負責(zé)，因為他們故意忽略了自己在時間上的巨大努力，而只是強調(diào)了成功過程中的一個偶然因素。這種說法的效果往往會誤導(dǎo)年輕學(xué)生，因為有些幼稚的學(xué)生甚至?xí)_始投機取巧，沒有取得充分的進步，而是等待所謂的運氣；其他學(xué)生開始尋找自己的運氣，把相當(dāng)一部分精力和時間花在與科學(xué)研究無關(guān)的事情上。說得極端一點:如果有這樣一個科學(xué)家，他的成功主要是靠運氣而不是時間，那么他的成功很可能是搶了別人的成果，而且很可能他并不具備該領(lǐng)域真正領(lǐng)先的學(xué)術(shù)水平。

大約十年前，中國著名生物學(xué)家蒲慕明先生曾經(jīng)有一封非常著名的電子郵件在網(wǎng)上廣為流傳。這封郵件是蒲老師寫給他實驗室的所有博士生和博士后的，我完全同意這些觀點。這封郵件非常認真，從中我們可以看出蒲先生的良苦用心。我把這封郵件發(fā)給了我實驗室的所有學(xué)生，無論是普林斯頓還是清華的學(xué)生，讓他們都能理解。其中有一段是這樣的:“最重要的事情是堅持不懈地努力。我發(fā)現(xiàn)每周工作60小時是不合適的。最重要的是，平均而言，成功的年輕科學(xué)家在實驗室工作的時間很短……我建議每一天都進行一次與研究相關(guān)的活動。閱讀報紙和書籍應(yīng)該是一份全職工作。”(我覺得最重要的是實驗室的工作時間。今天，一個成功的年輕科學(xué)家平均每周花60個小時在實驗室的研究工作上...我建議大家每天至少有6個小時的緊張的實驗操作和兩個多小時的與科研直接相關(guān)的閱讀。閱讀文件和書籍應(yīng)該在這些工作時間之外進行。)

有同學(xué)看了蒲老師的郵件后告訴我，“看來我不是學(xué)術(shù)材料，因為我實在承受不起這種痛苦?！蔽医?jīng)?；卮鹫f:“我像你這么大的時候，也覺得長時間這樣工作很不可思議。但不知不覺中，你會逐漸被科研的精妙所打動，你會為自己的努力和成就而驕傲，你會逐漸適應(yīng)這種生活方式！”這句話表面上是勸學(xué)生，其實是我自己的體會。

我從小就很貪玩，不愛學(xué)習(xí)。但是學(xué)校和家長的教育和壓力迫使他們盡可能努力學(xué)習(xí)。我高中就讀于河南省實驗中學(xué)，用比別人更努力的努力，我的綜合成績一直名列前茅。1984年全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽河南賽區(qū)第一名，被送到清華。大學(xué)期間，我保持了努力的傳統(tǒng)，全班提前一年畢業(yè)。但這種應(yīng)試灌輸教育的結(jié)果是，我很少真正獨立思考，對自己的專業(yè)不感興趣。大學(xué)畢業(yè)的時候，我不打算搞科研，一心想著下海做生意。誤踏上了美國留學(xué)之路。

可想而知，留學(xué)第一年，心情波動很大，內(nèi)心浮躁迷茫。我沒有學(xué)習(xí)和做研究，而是花了很多時間在中國餐館工作，學(xué)習(xí)計算機課程。第二年開始逐漸適應(yīng)科研的“枯燥”，開始有了一點自己的體會。有的時候，抓住了一些細微之處，就會沾沾自喜，也會有“本來就這樣”的想法，漸漸對自己的科研能力有了一點信心。在此期間，博士生的課程全部完成。每天早上九點到晚上七點做實驗，一周五天，周末也去了兩天半。第三年開始明白科研的邏輯，覺得有點躍躍欲試。經(jīng)常在小組會議上提問，這種“入門”的感覺讓我對研究更感興趣。經(jīng)常工作到晚上11點從霍普金斯醫(yī)學(xué)院趕最后一班校車回Homewoodcampus(我就住在附近)。1993年，我在實驗記錄本的日期旁邊標(biāo)注了“這是我在實驗室工作的第21個連續(xù)日”(這是我連續(xù)第21天在實驗室工作。)來激勵自己。其實這多少有點作秀的嫌疑，因為我一個周末只做了五六個小時的實驗。第四年后，我已經(jīng)完全適應(yīng)了實驗室的研究環(huán)境，不會再感到無聊或時間壓力。時間安排完全服從實驗需要，盡量往前走。其實這個時期的實驗時間比我剛進實驗室的時候要長很多，但是感覺好多了。

在研究生階段結(jié)束時，我以在實驗室的努力而聞名。在紐約做博士后是我一生中最痛苦的兩年。我每天晚上做實驗直到半夜3點左右，回到住處躺下睡覺往往是4點以后；但每天早上8點，我被窗外紐約第一大道(FirstAvenue)上汽車的噪音吵醒，9點左右回到實驗室開始新的一天。一日三餐分別是早上9點、下午3點、晚上9點、晚上10點在實驗室，這樣的生活節(jié)奏持續(xù)了11天，從周一到下周五，周五晚上坐灰狗大巴回巴爾的摩的家，周末每天睡近十個小時，以彌補過去11天嚴重的睡眠不足。周一早上，我們將開始接下來的11天的奮斗。雖然身體上很累，但心里很滿足，也很自豪。我知道我在用我的行動構(gòu)建未來，開創(chuàng)事業(yè)。有時候會在日記里鼓勵自己。我住在紐約曼哈頓第65街和第一大道的交叉口附近，靠近紐約著名的中央公園。那里也有文化娛樂活動，但是在紐約工作兩年后，我再也沒有走進中央公園。

我會把自己的經(jīng)歷告訴每一個自己的學(xué)生。大一經(jīng)常問我“老師，你覺得苦嗎？”我一般會回答“我只在做自己不感興趣的事情的時候才會覺得苦。感興趣后不覺得苦。”是的，一個精彩的實驗帶給我的享受比看一部美國大片要好得多。回想當(dāng)時的辛苦，還是覺得很自豪，很激動！有時候我會想:如果我在博士博士后的七年半時間里不努力，而是無拘無束的看電影，看小說，尋求娛樂(當(dāng)時的互聯(lián)網(wǎng)遠不如現(xiàn)在豐富)，現(xiàn)在的情況會是怎樣？

要成為一名優(yōu)秀的博士生，時間是一個必要條件。

方法論的變革

想有所突破，想在科研上取得成功，光有付出和努力是不夠的。批判性分析是一種必要的品質(zhì)。

研究生和本科生最大的區(qū)別是本科生主要吸收和學(xué)習(xí)人類積累的知識，注重科研和技能訓(xùn)練；博士生的本質(zhì)是通過科學(xué)研究探索和創(chuàng)造新知識，現(xiàn)在和過去的知識是為了更好地服務(wù)于科學(xué)研究。在以學(xué)習(xí)知識為主的本科階段，提問很重要，但答案往往已經(jīng)存在，所以問題是否關(guān)鍵并沒有那么關(guān)鍵。博士生則完全不同，必須具備批判性分析的能力，否則無法成為優(yōu)秀的科學(xué)家。我稱之為方法論的改變。

事實上，整個大學(xué)和研究生教育的本質(zhì)是培養(yǎng)批判性分析能力和發(fā)展創(chuàng)新性科學(xué)研究的方法論。這里有很多例子，涉及面很廣。這里有幾個例子，我永遠不會忘記。

(1)正確分析消極結(jié)果是成功的關(guān)鍵。

作為一個生命科學(xué)的博士生，如果每一個實驗都進行的很順利，能夠得到預(yù)期的積極結(jié)果，那么通常只需要6-24個月就可以得到博士學(xué)位所需要的全部結(jié)果，除了一些研究領(lǐng)域。但實際上，在美國，一個生命科學(xué)的博士生平均需要6年左右才能拿到博士學(xué)位。這個數(shù)字本身表明，大多數(shù)實驗結(jié)果將與預(yù)期或負面結(jié)果不一致。大部分低年級博士生對負面結(jié)果持否定態(tài)度，這直接影響了他們批判性分析能力的培養(yǎng)。

事實上，只要有適當(dāng)?shù)目刂茖嶒灪驼_的負面實驗結(jié)果，總是成功的唯一途徑。一般來說，任何探索性學(xué)科的每一步都有幾種甚至十幾種可能的進步方式。進步的過程，基本上就是消除不準(zhǔn)確，找到正確方向的過程。在很多情況下，就是一個接一個地嘗試和排除這幾個甚至十幾個可能的方法，直到找到一個可行的方法的過程。在這個過程中，一個可信的負面結(jié)果往往可以讓我們放心地放棄目前的做法。如果使用得當(dāng)，這種排除方法將確保我們最終走上正確的實驗道路。從這個角度來看，負面的實驗結(jié)果不僅是正常的，也有利于項目的最終成功。

可惜大部分同學(xué)的負面結(jié)果沒有說服力，經(jīng)不起邏輯推敲！這往往是科研項目進展的最大障礙。比如你按照常規(guī)方案操作，得不到陽性對照的相應(yīng)結(jié)果，或者你缺乏相應(yīng)的對照實驗，或者你在分析判斷可信的實驗結(jié)果時出錯，從而得出“陰性結(jié)果”或“不確定結(jié)果”的結(jié)論。這個結(jié)論對整個項目的進度非常不利，往往會讓學(xué)生在以后的實驗中感到不知所措和苦惱。我警告并鼓勵我所有的學(xué)生:只要你不斷得到結(jié)論性的負面結(jié)果，你的項目很快就會走上正軌；在不斷分析負面結(jié)果的過程中，強大的邏輯分析能力會讓你迅速成熟，成長為一名優(yōu)秀的科學(xué)家。

我總是擔(dān)心那些進展順利，很少取得負面結(jié)果的學(xué)生，因為他們沒有真正經(jīng)歷過科學(xué)研究中批判性分析的訓(xùn)練。在我的實驗室里，偶爾會有學(xué)生在很短的時間內(nèi)(大約兩年，有時甚至一年)完成博士論文所要求的成果。對于這些學(xué)生，我一定會讓他們繼續(xù)承擔(dān)一些有挑戰(zhàn)性的新任務(wù)，讓他們?nèi)淌茇撁娼Y(jié)果的煎熬。沒有這些訓(xùn)練，他們很難真正具備批判性分析的能力，也很難成為未來能夠獨立領(lǐng)導(dǎo)一個實驗室的杰出科學(xué)家。

所以，不要害怕負面結(jié)果，關(guān)鍵是如何從分析負面結(jié)果中獲取正確的信息。

(2)耗時的完美主義阻礙創(chuàng)新和進步。

NikolaPavletich是我的博士后導(dǎo)師，也是對我影響最大的科學(xué)家之一。他具有很強的實驗判斷和思維能力，做過p53、Rb、CDKcomplex、SCFcomplex、BRCA1等一系列標(biāo)志性的研究工作。他在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域很有名，31歲就被提升為正教授。1996年4月，在我到達尼古拉實驗室后不久，我純化了一種高表達水平的蛋白質(zhì)Smad4。兩天后，雖然蛋白質(zhì)得到了純化，但結(jié)果并不令人滿意:產(chǎn)量可能只有應(yīng)該獲得的20%左右。遇到尼古拉，不好意思說產(chǎn)量很低，打算繼續(xù)優(yōu)化蛋白質(zhì)的純化方法，提高產(chǎn)量。他問我:(大意是)你為什么要改善這個領(lǐng)域？你沒有足夠的蛋白質(zhì)進行結(jié)晶試驗嗎？為什么要增產(chǎn)？是不是蛋白質(zhì)不夠你做初步結(jié)晶實驗？)我回答:idhavenoughproteinforcrystalization screen。但是needtooptimizetheieldfirstsoticancaccumulaemormaterials。(我有足夠的蛋白質(zhì)用于結(jié)晶篩選，但我需要優(yōu)化產(chǎn)量以獲得更多的蛋白質(zhì)。)他粗魯?shù)卮驍嗔宋业脑?不，他們夠高了。你的時間比產(chǎn)量更重要。請加強系統(tǒng)化。(沒有，產(chǎn)量夠高了。你的時間比產(chǎn)量更重要。請盡快開始結(jié)晶。)實踐證明了尼古拉的建議的價值。我只用了幾毫克的蛋白質(zhì)進行結(jié)晶篩選，很快就意識到這個構(gòu)建體并不理想，需要從它的氮末端去除幾十個氨基酸，這些氨基酸通過蛋白質(zhì)工程變得更加靈活。而去除N端幾十個氨基酸的蛋白質(zhì)，不僅表達量高，而且生化性質(zhì)穩(wěn)定，很容易純化，完全不用擔(dān)心產(chǎn)量。

在大刀闊斧進行創(chuàng)新實驗的初期，實驗的每一步設(shè)計都要盡可能的細致，但一旦按計劃開始，并不需要對中間步驟的實驗結(jié)果追求完美。相反，我們應(yīng)該毫不猶豫地一步一步地把實驗推到最后，看看是否能得到與假設(shè)大致一致的總體結(jié)果。如果有普遍認同，那就回去仔細完善每一步的實驗設(shè)計。如果有一般的出入，并且整體實驗設(shè)計和操作沒有錯誤，那么你的假設(shè)(或者說大方向)很可能出現(xiàn)大問題。

每天的實驗都會用到這個方法論。例如，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)中，純化新蛋白質(zhì)的第一次嘗試不應(yīng)該追求每一步的產(chǎn)量，而應(yīng)該嘗試將所有的純化步驟進行到底，看看是否可以獲得適合結(jié)晶的蛋白質(zhì)。第一次嘗試限制性蛋白酶解時，我們不應(yīng)該故意確定蛋白酶濃度或追求蛋白質(zhì)純度，而是要注意結(jié)果中是否有蛋白酶抗性核心結(jié)構(gòu)域。從1998年開始自己獨立實驗室開始，我就告訴所有的學(xué)生:千萬不要盲目追求完美主義。

我把這種方法論推到了極限:只要一個實驗?zāi)苓M行下去，就一定要達到終點，試著看到每一步的結(jié)果，然后在必要的時候回頭把遇到的問題一個個解決。

(3)科研文獻和學(xué)術(shù)講座的獲取和傳遞。

尼古拉·帕夫萊蒂奇博覽群書。在很多博士后的心目中，他一定要看很多文章，經(jīng)常聽研討班。出乎意料的是，我最大的驚喜出現(xiàn)在我相信這件事的事實上。

我在博士期間，導(dǎo)師JeremyBerg非常重視閱讀相關(guān)科研文獻，每周有一次團體記者會，討論重要的科研進展。剛到尼古拉實驗室的時候，我試圖展示我的讀報知識，同時也想和尼古拉討論一下，得到他的真?zhèn)鳌?996年春天的一天，我在《自然》上精讀了一篇文章，午飯前遇到了尼古拉，向他描述了這篇文章的微妙之處，并期待他的評論。尼古拉一臉尷尬，對我說:對不起，我還沒看這篇文章。哦，可能這篇文章太新了，他看不懂。幾天后，我看了幾個月前出于某種原因發(fā)表的《科學(xué)》的一篇研究文章，去找尼古拉討論，他說他沒有再看一遍。撞了幾次墻之后，我莫名其妙地問尼古拉:你懂點摸。你必須讀很多文件。為什么你不去跑步？你知識如此淵博，一定讀過很多文學(xué)作品。為什么不直接看我說的報紙？)尼古拉看著我說:“我讀書不多。)我問:如果不多多治療，怎么做研究？你自己的出版物中有什么可以參考的浪漫文章？如果不廣泛閱讀，你的研究怎么會這么好？你的論文怎么能引用這么多文獻？)尼古拉的回答完全出乎我的意料:(大意是)我只閱讀與我的研究興趣直接相關(guān)的論文，我只閱讀與我的研究興趣直接相關(guān)的論文。而且我寫論文的時候只看很多。)

我的博士后單位，Memorials Loan-Kettering癌癥中心，學(xué)術(shù)講座系列不錯，經(jīng)常邀請各種生命科學(xué)的大牛來講課。有一次，一位諾貝爾獎得主談到了研究所，并要求與尼古拉談?wù)撁?。在大多?shù)人看來，這是一個接近某人并留下好印象的難得機會。尼古拉告訴他的秘書:請?zhí)嫖肄D(zhuǎn)達我的歉意。研討會那天我碰巧缺席了。我們也為尼古拉感到難過。我萬萬沒想到的是，諾貝爾獎獲得者研討會那天，尼古拉把自己鎖在辦公室里，早上來了之后一直到晚上才出去，當(dāng)然也沒有去聽課。當(dāng)然，這可能是巧合——尼古拉取消了旅行計劃；但據(jù)我們所知，尼古拉很可能正在寫論文。后來我們才知道，尼古拉身上發(fā)生這樣的事并不奇怪。

在我離開尼古拉的實驗室之前，我用一個從未完全解開的謎問他:如果你不怎么看論文，不怎么聽課，你怎么會是這么杰出的科學(xué)家？他回答:(大意)我的時間有限，每天只有10個小時左右在實驗室。權(quán)衡利弊之后，我只能把有限的時間用在最重要的事情上，比如分析結(jié)構(gòu)，分析結(jié)構(gòu)，和學(xué)生討論話題，寫文章。如果時間不夠，只能少看文章，少聽講座。

尼古拉的回答表達了一個簡單的道理:一個人必須對自己所做的事情做出一些選擇，他不可能面面俱到。無論是看科研文獻還是聽學(xué)術(shù)講座，都是為了學(xué)習(xí)相關(guān)經(jīng)驗，更好的服務(wù)于自己的科研項目。

在博士階段，特別是前兩年，我覺得要花足夠的時間聽各種相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)講座，廣泛閱讀科研文獻，為批判性思考打好基礎(chǔ)；但隨著科研項目的深入，文獻閱讀和學(xué)術(shù)講座需要有一定的針對性，時間分配要權(quán)衡。

(4)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)思維

我從懂事開始就接受教育:所有的失敗都有它的原因，我應(yīng)該先找出失敗的原因再去嘗試。直到1996年，我在實驗中一直遵循這個原則。然而，在尼古拉的實驗室里，這一基本原則也受到了理性的挑戰(zhàn)。

有一次，一個復(fù)雜的實驗失敗了。我很郁悶，打算多花幾天時間做控制實驗，找出問題所在。出乎意料的是，尼古拉阻止了我，他皺著眉頭問我，“告訴我為什么你想知道為什么你的經(jīng)歷失敗了？”說說你為什么要理解實驗失敗的原因？我覺得這個問題太不合理了，所以很自信的回答:ineedtoknowhatwinthreshaticanettowerknext time。(我需要知道哪里出了問題，才能保證下次能成功。)尼古拉馬上評論道:(大意是)你沒必要。alloyeedtodododosito alfullyrepeat你的實驗，希望下次能成功。與簡單地重復(fù)你的實驗相比，重復(fù)你以前的實驗失敗了很多次。對于復(fù)雜的一次性實驗，失敗的最佳解決方案是仔細重復(fù)實驗。你真正需要做的是重復(fù)實驗，也許下次你能成功。與其花很多時間搞清楚實驗失敗的原因，不如先重復(fù)一遍。面對一個失敗而復(fù)雜的一次性實驗，最好的辦法就是認真的再做一遍。后來，尼古拉升華了他的觀點:(大意是)這是一個哲學(xué)上的決定，即找出實驗失敗的原因。理解每一個小故障的傳統(tǒng)智慧可能不能代表進步。經(jīng)過慎重考慮，這些話很有道理。不是所有失敗的實驗都要找原因的，尤其是生命科學(xué)實驗，復(fù)雜又繁瑣。大多數(shù)失敗的實驗都是由簡單的操作錯誤造成的。比如PCR忘了加某個成分，可以再仔細做一遍；這樣往往可以解決問題。只有那些不找到失敗原因就無法前進的關(guān)鍵實驗，才需要追根溯源。

我選的這些例子，多少有些“偏激”，但只有這樣，才能更好地起到動搖人們思維的作用。其實在我自己的實驗室里，這些例子已經(jīng)給所有學(xué)生講了很多遍了，每次講課后，我都會告訴大家破除迷信，懷疑規(guī)則，關(guān)鍵是:遵循邏輯！(遵循邏輯！)

有一句話我注定要在實驗室里每天重復(fù):遵循邏輯！每天給不同的同學(xué)講，加起來至少5遍。而且每次和一個博士生討論一個題目，我總是遵循嚴格的邏輯，用推理和排除來尋找實驗的下一個解。

嚴格的邏輯是批判性分析的基礎(chǔ)。