第三封信 选定的道路

这封信旨在协助你在同侪之间找出方向。

我还只是16岁的高中生时，就已决定要选出一种动物作为主要研究对象，等到秋季进大学后好好研究。我想过尖翅蝇家族，它们迷你的身躯在阳光下闪耀如宝石，但那时找不到适合的设备或文献来研究它们。于是，我选了蚂蚁——纯粹就是运气好，那是一个正确的选择。

抵达位于塔斯卡卢萨的亚拉巴马大学后，我向生物系办公室呈上精心准备的分类好的蚂蚁标本，然后开始我的大一新人生活。不知是我的天真打动了校方，还是他们真的慧眼识英雄，看出我的潜力，或者兼而有之，总之他们相当欢迎我，还给我一架载物台显微镜和一处个人实验空间。获得系里如此的支持，加上在普什马塔哈夏令营的成功经验，我深深觉得自己选对了科系和学校。

然而，我的好运气其实来自一个全然不同的地方——是我一开始选的蚂蚁。这些六脚迷你小战士是昆虫中数量最丰富的，因此，在世界各地的陆域环境中，它们都扮演着重要的角色。在科学研究中，它们也同样重要，因为蚂蚁、白蚁与蜜蜂的社会制度是所有动物中最先进的。然而，令人惊讶的是，在我进大学时，全世界只有十几位科学家以蚂蚁为研究对象——我抢先挖到金矿了。后来，我所有的专题研究，无论有多简单（其实全都很简单），几乎都能在学术期刊上发表。

这个故事对你而言意义何在？太重要了。我相信任何有经验的科学家都会同意我的看法：在选择进行原创研究的知识领域时，最明智的做法是去找一个人烟稀少的地方，只要比较一下各领域有多少学生和研究人员，就能判断你的机会有多大。这并不是要否定广泛涉猎的重要性，也不是否定加入卓越的研究计划并向优秀研究者学习的价值，这些都有助于你结识同辈的朋友和同事，相互支持。

然而，尽管有这一切好处，我还是要劝你另辟蹊径，找出你可以自行开拓的领域。若是以每年每名研究人员做出多少科学发现来衡量的话，这可能是进展最快的方式。如此一来，你有更大的机会成为领先者；长时间下来，你可以获得更多自由发展的机会。

如果一个课题已经有许多人关注，或者具有迷人的光环，而且研究者都是有大笔经费资助的各种奖项得主，你最好离它远点。多听听热门研究的消息，弄清楚它们发展成热门课题的过程和原因，但是，在你给自己做长期规划之前，请记住那些领域已经人才济济，你只是一个新人，恐怕只能扮演一群受勋将领麾下的小卒。

撇开那些看起来很有趣的，很有前途的课题，选择还没有什么专家在竞争的，没有或很少提供奖项或奖学金的，而且研究文献中欠缺丰富数据和数学模型的课题。刚开始，你可能会觉得孤单，充满不安全感，但是在其他一切都相同的情况下，在这样的地方，你更有机会崭露头角，及早体验找到科学新发现的快感。

你可能听说过召唤部队前往战场的军事原则：“朝着枪炮声前进。”在科学界则刚好相反，正如我为你拟定的“三号原则”：

远离枪炮声，尽可能从远处观察战局。

万一你身陷其中，设法为自己创造一个新战场。

一旦你找到自己喜爱的课题，若是你全心投入研究，让自己成为世界级的专家，你成功的概率将大幅提高。这个目标并没有看上去那样困难，即使对研究生来说也是如此。这话并不夸张，科学里有成千上万的课题，从物理、化学、生物到社会科学，一定有课题能让你在短时间内就成为权威。若这课题持续无人问津，只要你辛勤耕耘，甚至能在年纪轻轻时，就成为全世界唯一的权威。社会需要这样的专业知识，也会奖励那些愿意取得它的人。

目前可用的信息和你最初的发现可能少得可怜，而且难以和其他知识体系连接。若真是如此，那真是太棒了。为什么通往科学新疆界的道路总是这么难走？答案就在“四号原则”中：

在通往科学新发现的路上，每个问题都是一个机会。越是困难的问题，它的答案可能越重要。

越极端的例子，越能够表明我提出的原则堪称至理名言。人类基因组测序、探寻火星上的生命迹象、寻找希格斯玻色子，这些计划分别对医学、生物学和物理学至关重要，每个项目都需要投入无数人力，耗资数十亿美元，当然这一切的麻烦和花费都是有价值的。但是，在田野研究，以及没有那么前沿的研究课题中，规模相对要小得多，只需要一个小团队，甚至一个人就够了。只要认真努力，就可以用相对较低的成本进行重要的实验。

写到这里，我要谈谈如何找到科学中的问题，以及如何获得新发现。科学家（包括数学家在内）有两种策略可选。第一种策略是在研究初期就确认一个问题，然后设法找到答案。这个问题可小（例如尼罗河鳄的平均寿命有多长）可大（暗物质在宇宙中的角色是什么），当答案出现时，通常还会发现其他现象，带出其他问题。第二种策略则是尽可能全方面地研究某一课题，寻找任何未知的，甚至是超乎想象的现象。这两种原创性科学研究的策略便是“五号原则”：

在科学的任何一个学科中，每个问题都有一个相对应的物种、实体或现象，可作为寻找答案的最佳选择。（例如研究记忆细胞基础的时候，最理想的是海兔这种软体动物。）

反过来说，每一个物种、实体和现象，也都会对应几个最适合用它来解决的重要问题。（例如蝙蝠适合用来探讨声呐问题。）

两种策略显然都行得通，你可以同时或先后使用，但是，一般而言，选用第一种策略的科学家是天生的问题解决者。他们倾向于依照其偏好与天赋来选定一种特殊的生物、化合物、基本粒子或物理过程，去解释其性质及其在自然界中的作用。这就是物理学和分子生物学的主要研究活动。

下面是我虚构的情节，但我可以向你保证，这与实际发生在实验室里的场景十分接近。

时间是下午，实验室里有一小组身着白袍的男男女女，正在读取屏幕上的实验结果数据。那天早上，在进行实验之前，他们先在附近的会议室讨论，轮流到黑板前写下不同的论点。喝光咖啡，吃完午餐，讲了几个笑话之后，他们决定进行实验以验证某个论点。如果读取的数据合乎预期，那就太棒了，这将是一个真正的线索。组长会说：“这就是我们在找的。”那确实是他们要找的！这次研究的目标是了解一种新的激素在哺乳动物体内的作用。不过，组长接下来会说：“先来开香槟庆祝一下。今晚，我们上馆子好好吃一顿，聊聊下一步要怎么走。”

在生物学中，以问题为导向的第一种策略（每一个问题都有适合的生物可供研究）让研究人员非常倚重几十个“模型物种”（model species）。当你研究遗传的分子基础时，会发现很多知识来自一种生活在人体肠道里的细菌，名为大肠杆菌；研究神经系统的细胞组织时，则会发现许多知识都来自线虫；等你读到基因学和胚胎发育学时，你将会对果蝇这个标志性物种非常熟悉。一切理当如此：深入了解一个方面比肤浅地认识许多方面来得好。

不过，请记住，在未来的几十年里，顶多会出现几百个模型物种，至于其余将近200万个物种，在科学中只会有简短的描述和一个以拉丁文写的学名。虽然它们与模型物种基本上非常相似，但在构造、生理和行为等方面依然具有极大的特殊性。现在，不妨试着在脑海里比较不同的物种，首先回想一下天花病毒以及你对它所知的一切，然后以同样的方式去想想变形虫、枫树、蓝鲸、帝王蝶、虎鲨和人类。我之所以要你这么做，是希望你明白，每个这样的物种都自成一个世界，拥有独特的生物性状，在生态系统中扮演各自不同的角色，而且经历过几万到几百万年的演化过程。

生物学家在研究任何一群物种时，不论是只有3种现存的大象，还是有1.4万种的蚂蚁，若尽可能广泛地学习与其相关的一切生物现象，那多半就是依循第二种策略的研究人员，将他们称为博物学家比较适合。他们热爱自己挑选的生物，喜欢在野外的自然环境中研究。他们会告诉你，即便是黏菌、蜣螂、蜘蛛或响尾蛇等大多数人起初不认为具有什么吸引力的生物，也拥有数不清的细节和美感。他们的说法是对的。他们的乐趣在于寻找新发现，而且发现越惊人越好。这些人通常是生态学家、生物分类学家或生物地理学家。下面所描述的场景，来自我亲身见证过很多次的经历。

两名生物学家正背着沉重的设备在雨林中采集物种，他们的网络田野调查指南在营地里，DNA（脱氧核糖核酸）分析则要回到实验室才能做。“天哪，这是什么？”一名生物学家指着一只奇形怪状、颜色鲜艳、附着在棕榈叶下方的小动物叫道。“我想这是一只雨蛙。”他的同伴答道。“不，不，等等，我从来没见过这种生物，它一定是新物种。这到底是什么鬼东西？听好，小心地接近，不要把它吓跑了。耶！抓到了。先不要泡进防腐剂，搞不好这是濒危物种。我们带活体回营地，看看在生命大百科（EOL）上能不能找到什么数据。康奈尔大学有个家伙对这类两栖动物很熟悉，我想可以先和他联系看看。不过，我们应该先在这里多找几个标本，把所有数据都带回去。”这两人返回营地后，便上网查询信息。他们的发现相当惊人，这种蛙似乎自成一个新属，和已知的任何一种蛙都没有关联。他们对此感到难以置信，便在网上把这个发现传给了世界各地的两栖类专家。

在科学界中，你可以选择的路径不计其数。你的选择可能会带领你走进我所描述的某个场景当中，也有可能截然不同。你选的课题，就跟你的真爱一样，必须让你感兴趣、充满热情、愿意为它奉献一生，并且乐在其中。