一、科学研究

1．研究对象与本源目标

有关科学研究的定义有很多。20世纪40年代，范内瓦·布什（Vannevar Bush，2004）就曾在其《科学：没有止境的前沿》中提出：科学研究既包括基础研究，即产生普遍知识和对自然及其规律的理解，也包括为解决某个实用问题提供方法的应用研究。在20世纪60年代，经济合作与发展组织（OECD，2010）将科学研究视为“研究与开发”（research and development，简称R&D），并在《弗拉斯卡蒂手册》中将其定义为“为了增加知识储量而在系统的基础上进行的创造性工作，包括有关人类、文化和社会的知识，以及利用这些储备来设计新的应用”。中国教育部则将其定义为“为了增进包括关于人类文化和社会的知识以及利用这些知识去发明新的技术而进行的系统的创造性工作”。

尽管对科学研究的定义不尽相同，各有侧重，但不难看出，这些定义基本都强调认识世界和改造世界两个关键点，这与马克思辩证唯物主义认识论相吻合。

据此，我们可以定义科学研究为：人类为了认识世界和提升改造世界能力而开展的一系列创造性活动。在这个定义中，我们清晰地看到，科学研究的对象是——世界，也就是人、自然以及人和自然之间的各种关系：人与自然的关系、自然与自然的关系、人与人的关系。

科学研究的目标是什么呢？从定义中不难看出，就是认识世界和改造世界。但是，这种说法不足以让我们更准确和清晰地把握科学研究的本源目标，我们不妨再回溯一步问：人类为什么要认识世界和改造世界？

首先，人类为什么要认识世界？

简而言之就是，满足人类对未知的好奇心。人类对已知的不满足和对所处世界未知的好奇心是人类认识世界的一个本源动力。这是人类作为动物界一员与生俱来的自然属性，就像我们见到的很多刚出生不久的小动物一样，总是对周围的一切充满好奇。正是这种好奇心日复一日地激励着人类把望远镜伸向无垠的深空，也驱使达尔文、钟扬等生物学家足迹遍布世界各地，收集千万生物化石标本，也让科学家不断把目光聚焦在显微镜下，让“潜龙号”不断下潜，探索人类目之未及的世界。

迄今为止，人类科学研究所取得的诸多跨时代的成就，都是人类对未知世界好奇的结果。唐纳德·斯托克斯（Donald Stokes，1997）认为以诺贝尔物理学奖获得者波尔为代表的原子物理学家对原子结构的一系列探索及其所取得的瞩目成绩，是好奇心和求知欲在科学研究中拥有巨大潜力的典型代表。著名微生物学家巴斯德在学生时代就对科学研究表现出浓厚的好奇心，这帮助他在战胜狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病等方面都取得了举世瞩目的成就。爱因斯坦曾说过“好奇心是科学工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉”，而他也正是在好奇心的驱动下叩响了科学世界的大门。我们无法想象，没有好奇心的人类世界将是什么样子。

除了对好奇心的满足，认识世界还将为人类改造世界提供更多的可能性。比如，我们的祖先对青蒿的朴素认识为科学家屠呦呦及其团队开发抗疟疾青蒿素提供了思路和可能，发现金属元素钨为人类后来制造电灯泡创造了可能。

需要注意的是，认识世界并非人类改造世界的必要条件（Gomory and Schmitt，1988）。人类在对大自然漫长的探索中，学会了很多改造自然的能力，如驯化动植物、采集野生植物制作药材等，都是在不断尝试中总结出行之有效的方法和手段，但从现代科学的角度而言，这些很难说是严格的科学研究，而是只知其然而不知其所以然的实践经验。

其次，人类为什么要改造世界？

对这个问题最直观的回答就是，当前所处状态让人类不舒服、不和谐，这既包括人类自身身体、心理、生存和成长中的各种状态，也包括我们对周围环境及其中的各种生命体的状态的感知。当这些状态被认为不舒服和不和谐的时候，人类就想要通过改造，使之进入一种更舒服、更和谐的状态，当然，这依据的是人类自身的价值判断。

这样，科学研究的本源目标可以概括为：满足人类的好奇心，提升改造世界的能力。我把这种表述称为“双目标法”。

满足人类的好奇心既包括发现尚未发现的个体或现象（英文为search），也包括解释尚未解释的个体与个体（或现象与现象）之间的关系和作用机制（英文为research）。前者促使人类不断向外延伸认知的“雷达”探测边界，强调的是探索性；后者则将每个新现象或新个体与人类已知现象或个体联系起来，从而能够将其纳入到已知的知识版图中，就如同拼图游戏中把一块新的拼图片嵌入拼图中一样，强调的是对已发现的个体或现象之间关系的再探索。这里的“关系”可以是任何一种，如独立、互补、替代、从属、因果等。

提升改造世界的能力，就是要通过研究使得人类有更强的能力从当前不舒服、不和谐状态过渡到舒服的、和谐的状态。为了达到这个目标，人类就必须认识个体或现象间的关系，也就是解释未解释的关系，同时，还要在认识的基础上开发相应的设备、产品、工具、制度等，才能最终进行世界的改造（英文为research & development，简称R&D）。(1)

注意到，在认识世界与改造世界的科学研究中都涉及“解释未解释（的关系）”。与认识世界中的“解释未解释”不同的是，为改造世界而进行的“解释未解释”十分强调其中的因果关系（causality），其中的“果”就是当前让人类不舒服、不和谐的个体或群体状态（如疾病传播快、火车跑得慢、农民工收入低、企业创新无动力等），因为只有找到导致当前不舒服状态的“因”，才有可能找到改变这种不舒服状态（也就是“果”）的办法。

这样，科学研究的本源目标也可以概括为发现未发现、解释未解释、改造不舒服（简称为“三目标法”）。“三目标法”与“双目标法”之间的关系可以用图1-1表示。

2．基础研究和应用研究

认识世界与改造世界两者之间的本源目标之不同，反映的正是基础科学与应用科学的根本区别。为认识世界而开展的研究属于基础科学研究范畴，为改造世界而开展的研究属于应用科学研究范畴。(2)

认识世界纯粹出于满足人类好奇心，至于发现一个新个体现象或探索了一个现象与另一个现象之间的关系是否有助于人类改造世界并不重要，因此，这类研究不以任何专门或特定的现实应用为目的（Vannevar Bush，2004），带有一定的盲目性。这就是我们常说的基础研究。

与之不同的是，为改造世界而开展的研究现实目标性很强。这类研究要求必须从判断人类当前不舒服、不和谐的状态开始，带着改变这种状态的目的而开展，具有明确的应用目的，因此属于应用研究。

有人可能会说，为满足好奇心而对世界产生的认识，或迟或早都会转化为对人类改造世界的能力，从而怀疑这种划分方法。姑且不论这种说法是否正确，起码从我们今天对宇宙的探索、在青藏高原上发现新的昆虫等这类研究中，还未能看到将研究发现转化为提升人类改造世界能力的可能性。这种划分方法强调的是，在开展探索或研究之初，基础研究并不带有清晰的改造世界的目的，而应用研究则一定是从人类改造世界的现实需求出发的。因此，区分基础研究和应用研究的关键在于研究的初始目标，也可以称之为研究的本源目标或初心。

应用研究所针对的令人类不舒服、不和谐的状态，正是我们常说的开展“问题导向”研究中的“问题”所在。这一点对于本书来说是如此重要，以至于我觉得有必然插入一个框表（Box 1）进行必要的解释与说明。

在实践中，还有一种分类称之为应用基础研究，常常与基础研究和应用研究并列。这类研究从初心上看，与应用研究是一样的，是为了帮助人类实现改造世界的目标；从研究所处的阶段、所用的手段上看，又接近于基础研究，具有一定的探索性，强调的是新视角、新理论、新机制、新方法、新材料等。比如，育种科学家为了培养产量更高的新品种，需要筛选大量种质资源，并分析各自的生物学与遗传学特征，如染色体结构、变异特征、基因突变等，以及各种远缘杂交特性、栽培特性等，同时，还可能在研究过程中开发新的基因或染色体分析工具、遗传性状表达的识别方法等。这类研究都是培养新品种过程中的重要组成部分，但通常单独一项研究并不能实现最终培育出新品种的目标，因此称之为应用基础研究。直观地，我们可以把图1-1中间的“解释未解释”中的以改造世界为目标的一部分研究，也就是research & development中的research，看作应用基础研究，同时把利用研究成果改变不舒服的状态的阶段称之为开发研究（development）。

上述关于基础研究、应用研究和应用基础研究的讨论，对于本书后面讨论的文献评判具有重要作用，因此，如果读者对此有疑惑，一定要先认真体会一下。当然，我并不期望能据此对每项研究，甚至每篇文献进行三选一的准确划分，事实上，在实践中很多文献可能同时有基础研究和应用研究。我这么细致地讨论这个问题，只是希望读者在评判一项研究或一篇文章时更清楚要以什么为评判依据。

比如，我们可以用是否揭示了一个新痛点、是否有利于解决或改善一个现实痛点为依据评判一项应用研究，但却不应该以发现了什么新现象为依据对其评判；反之，对基础研究就不能以是否揭示痛点或有利于解决现实痛点为依据进行评判，如果非要评判，也只能评判其过程以及过程与结果之间严谨关系，以确认其研究结果是可靠的。从这点上来说，科学家在经过严谨的探索后发现某个区域内什么新个体、新现象也没有，这本身也是一项重大的基础研究成果。对于应用基础研究，因其首先是应用研究，所以研究是否具有明确的问题导向（或痛点导向）就至关重要，其次，才要考虑其基础研究属性，强调研究过程及过程与结果之间的严谨性。显然，这样的划分对于完善科研管理体系也具有十分重要的参考价值。

本节关于基础研究与应用研究的讨论，与科学研究中常常提到的三个基本问题（“是什么（what）”“为什么（why）”“怎么办（how）”）有着清晰的对应关系。以探索人类未知的个体现象或现象与现象之间关系为目标的基础研究，对应回答的主要是“是什么”和“为什么”两个问题，而以改造世界为目标的应用研究主要回答“为什么”和“怎么办”两个问题。

有两点必须再次强调：一是，基础研究在回答“是什么”的时候，特别是涉及认识现象与现象之间的关系时，也常常会问“为什么”，从而才能更加准确地把一个现象与另外的现象联系起来，但基础研究不会回答“怎么办”的问题。二是，为了改造世界，应用研究在其研究之初，也常常会涉及“是什么”的问题，比如，我们常见的“现状是什么”就是这样的问题。对于一些新出现的现象，人类尚不了解其基本现状的时候（当然也无法准确地说出其是否会令人类不舒服、不和谐），回答“是什么”往往是第一步要做的事情，只有搞清楚“是什么”，才能知道“痛不痛”、“要不要改”。但与基础科学中的“是什么”不同的是，应用科学回答“是什么”往往是阶段性的，还需要跟着在后期回答“为什么”和“怎么办”。这就意味着，只有当该问题的答案带来了令人类不舒服、不和谐的痛，才有进一步研究的必要。反之，无须继续后面的研究。

3．可重复性或可预见性

除了研究对象和目标之外，判断科学与非科学还需要考察可重复或可预见性，但与研究对象和目标不同的是，可重复性主要针对探索现象与现象之间关系的研究，而不针对为认识世界而开展的个体现象探索的研究，其中为了改造世界而开展的因果关系研究尤其强调其可重复性，因为不可重复就意味着对现象与现象之间关系的认知只能停留在事后解释的层面上，而无法基于此认知实现对现实痛点的改造。从这个角度而言，应用科学理论上比基础科学更需要强调科学研究的可重复性。

讨论科学研究的可重复性不可避免地会涉及哲学上的决定论与变化论之争。这个问题早在古希腊时期的哲学家赫拉克利特（Heraclitus）和芝诺（Zeno）之间就开始了。芝诺认为世界上的一切变化都是表象的，其背后都离不开不变的、可预见的本质，这是决定论，其引申就是世界是可以改造的；而赫拉克利特则认为世界处在永恒和持续变化中，因此，根本上是不可重复的、不可预见的，这是变化论，其引申就是世界是不可能被改造的，人类只能秉持着认识世界运行规律的世界观去观察世界。广为人知的“人不能两次踏入同一条河流”就是变化论的写照。时至今日，哲学上的决定论与变化论之争仍在继续，甚至连哪一方占有支配地位都很难达成共识。

哲学上的决定论与变化论之争深刻地影响着经济学（埃克伦德和赫伯特，2017）。从经济学鼻祖亚当·斯密提出“看不见的手”的理论开始，经济学的发展总体上秉持着决定论的哲学，比如需求理论的基本观点就是，在其他条件不变的情况下，个人对某种商品的需求量大小与该商品的价格有关，价格越高，需求就越低，反之亦然。在马克思政治经济学中，决定论观点也是随处可见，比如，“生产资料的私人占有和产品社会化必然导致产生周期性的经济危机”就是典型的决定论表述。

但经济学在约瑟夫·熊彼得（Joseph Schumpeter）和索尔斯坦·凡勃仑（Thorstein Veblen）把经济学的动态变化引入理论之后，也大量融合了变化论的思想，形成了众所周知的制度经济学学派，致力于研究制度对于经济行为和经济发展的影响，以及反过来经济发展又如何影响制度的动态演化。这一研究方法论的核心在于，不以任何客观的指标来衡量经济活动，而是从人与人的关系作为出发点，通过研究人与人之间、群体与群体之间的互动关系来理解经济运行规律（埃克伦德和赫伯特，2017）。因此，以制度为视角研究经济问题，首先要求确立以人与人之间的关系作为研究的起点，而不是以人与物的关系作为起点。在他们看来，制度经济学所研究的是活生生的、不确定的人，因而无法以一个确定的、总量的标准，对整个经济活动作出安排。这种视角的改变直接推动了一系列经济学分支的诞生与高速发展，如产业组织学、劳动与健康经济学、比较经济学、经济史等。

显然，哲学上的变化论对科学研究的可重复性构成了严重挑战，这对包括经济学在内的社会科学影响尤其巨大，其中最大的挑战就是会导出因果关系识别无意义的结论。关于这一点，受知识积累欠缺的影响，我无法进一步展开讨论，唯一想强调的是，我认可并坚持唯物辩证法关于发展的概念：

所谓发展，是指事物由简单到复杂、由低级到高级的变化趋势，其实质是新事物的产生和旧事物的灭亡；事物的发展是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程；一个个有限的过程组成了无限发展的世界。

辩证唯物法关于发展的概念既体现了世界是变化的，也体现了变化是循环往复的，只是一个循环的结束并不会完全回到该循环的起点上。这一概念使得因果关系的识别具有了现实意义。这一点恰恰是包括经济学在内的应用科学研究具有实践意义的根基，也是为什么经济学研究要十分强调其可重复性的根基所在。

4．科学研究的基本方法

观察和实验是人类认识世界最基础也是最朴素的两种方法。比如，如果想知道一片林地中有多少种植物，研究人员就可以对这片林地中所有的植物进行识别、归类并计数；如果想要知道哪种药物可以抑制新冠病毒在人体内的复制，就可以对所有人类已知的药物或材料进行实验，并观察每种药物的治疗效果。但显然这种总体观察、逐个试验的朴素方法十分低效。

现代科学研究方法经过漫长的演化与成长，逐渐形成了一套程式化的方法。这种方法的核心在于研究人员可以基于既有的有限认知，经过逻辑推理，提出假说（hypothesis），然后通过观察和／或实验等方法，验证该假说，进而推理该假说在多大概率上成立或不成立，最后再返回来对既有认知进行发展或修正。这一科学研究程式化方法比朴素的“总体观察、逐个实验”方法的效率要高很多，而且十分契合螺旋式上升的发展论，因此，成为现代科研与朴素科研最本质的区别。

有必要解释一下这个程式中的几个关键词。这套程式中的“既有认知”包括很多学者强调的既有理论参照（reference or benchmark）（钱颖一，2002），也包括了尚未上升到理论层面的既有观察、经验等；程式中的“观察和实验”，在现代科学产生前后并无本质差异，所不同的只是人类观察的尺度和利用的观察工具今非昔比。

程式中的“逻辑推理”，则是指人类根据已有信息和逻辑推导出合理结论的过程。逻辑推理可以有很多种表现形式，如两千多年前在不同文明中（如希腊和中国）就已经产生并沿用到今天的思辨，还有我们现代科学常用的图形、数学模型等都是逻辑推理的表现形式，这些形式之间核心区别主要体现在严谨性及与此密切相关的专业门槛上，如数学模型就需要很强的专业性和十分严谨的逻辑性，而思辨则可以被大众利用，尽管也需要逻辑，但通常并不需要像数学模式那样严谨。

程式中的“验证假说”则指的是通过各种实验或利用统计学和基于统计学和计算机科学形成的计量经济学工具，在一定置信水平上，判断之前提出的假说（或猜想）被拒绝或无法被拒绝。(3)正因为如此，通过验证的假说也可能会在一定概率上是错误的，从理论上讲，这是现代科学研究方法的一个缺点，但考虑到实现对总体的观察和逐个实验即使在一个小范围内也几乎是不可能的，因此，为了效率，人类便坦然接受了这一具有一定犯错概率风险的研究方法，并使之逐渐成为了现代科学研究的基本方法。

这一程式化的研究方法可以简化为“从既有认知出发→提出假说→验证假说→修正既有认知”，这就把现代科学研究中的核心步骤与用到的工具区分开来（见图1-2外环）。

需要指出的是，并非只有完成了“螺旋式上升的闭环”中所有环节的研究才是现代科学研究。从“既有认识”到“提出假设”，再返回修正既有认识也是一种现代科学方法（见图1-2内环）。这种“内环”与“外环”方法的区别是科学研究完成的程度问题，前者只完成了理论认知部分，而后者既完成了理论认知部分，也完成了实证检验部分。对于一些没有实证研究的理论研究来说，有时候是研究实践能完成但尚未完成，因此只是阶段性的，有时候是因为受人类能力范围所及，还不能通过收集数据或实验的方法进行实证检验，只能在给定的假设前提、既有认知和逻辑推理条件下成立，比如“引力波”在2015年人类首次通过实验测到之前，就只能停留在理论认知阶段。但我们不能因此认为爱因斯坦提出“引力波”的过程不是现代科学研究。

此外，上述“外环”与“内环”的界定，并不是说在研究实践中，“验证已有假说→既有认识”这样的活动不是科学研究。这可以理解为研究人员把“已有假说”当作既有认知。但之所以没有把这一模式等同于前面的“内环”模式，是因为，如果这样的实证检验只能得到“该理论假说成立或不成立”的结论，并把这一检验结果反馈到既有认知中，其本身并不能推动认识进入下一个认知螺旋，也就是未能达到提升人类的认识世界或改造世界的能力的本源目标，除非基于证伪的结果，研究人员提出新的假说，但那样的话，就相当于开启了另外一个认知螺旋。因此，实证研究如果不是从提出自己的假说开始，也不是基于自己的实证检验结果提出新的假说，那么就很难表述其创新性，只能认可其补充实证研究的贡献。

5．现代科学研究

基于上述讨论，我们就可以把现代科学研究方法加入之前科学研究的定义中，进而把现代科学研究与朴素科学研究区别开来，具体可以表述成：现代科学研究是人类采用现代科学方法，为认识世界和提升改造世界能力而开展的一系列创造性活动。

这一定义用“是否采用现代科学方法”区分了现代科学研究与朴素科学研究；同时，这一定义也依据科学认知完成的阶段区分了理论研究与实证研究；其中的“提升”则强调科研成果的转化与科研活动的创新性。

显然，现代科学研究方法只是借助逻辑工具、统计学和现代计算机技术等对朴素科学研究方法的极大改进，科学研究本身的对象和目标并没有改变，研究工具也离不开观察、实验这样的基本工具。这与一项研究是不是属于科学研究，是基础科学还是应用科学，是自然科学还是社会科学，都没有关系，其决定的只是该研究是否属于现代科学研究。