來源：中國科學報
作者：蒲慕明
9月24日上午，「中國科學院哲學研究所揭牌儀式暨科學與哲學前沿問題研討會」在中國科學院大學玉泉路校區舉行。揭牌儀式上，中科院院士、中科院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）學術主任蒲慕明代表科學家發言。以下為發言內容。
中科院神經所的研究生每年都有博士生的論文研究進展報告，最近我參加了一個學生的報告。
這位學生很聰明、也特別努力，過去一年的工作是針對導師的一個假說所設計的兩種不同的實驗，得到的結果都不符合假說所預期的結果。
他說雖然一年的工作都失敗了，仍不願放棄，又提出了另一種實驗，下幾個月準備再繼續努力，希望能證實這個假說。
如果還是失敗的話，就準備換一個論文題目。這個學生的實驗設計嚴謹，實驗數據和結論也可信，報告時思路清晰，對這個假說充滿信心。
在場的老師對這個學生都很滿意，尤其是他的導師對他不怕失敗的挫折，仍堅持努力工作尤其讚賞，也同意學生應該再努力做另一組實驗，如果還是不能證實這一假說，就換一個論文題目。
這個小故事說明了一個科學界普遍的現象。
就是學生和導師都沒有真正理解科學研究的本質，對假說和實驗的意義沒有正確的概念。
根據上世紀初Karl Popper對知識論和科學方法總結出的理論，也是目前科學哲學領域普遍接受的理論，假說存在的意義，不是為了給實驗「證實」的，而是用來反駁的。
科學實驗的目的不是為了證實（verify 或 prove）一個假說，而是尋找反證。
假說是一種猜想（conjecture），最好的實驗結果是能反駁（refute）它，從conjecture 到refutation，就完成了科研重要的一環。
假說如果不能預測實驗得到的結果，就需要進一步修正，提出一個能解釋實驗結果的新假說，這是對假說的重要反饋環節。
這種從假說到反駁到新假說的出現，是推動科學進展最有效的模式。
符合假說的結果不能說就是證實了假說，只能說結果支持了假說，假說可以繼續存在。
事實上，假說是永遠無法被證實的，因為是不可能對涵蓋所有實驗參數空間進行所有可能的實驗。
這位學生的兩組嚴謹的實驗，沒有得到假說預測的結果，應該認為是成功的而不是失敗的實驗。
如果第三組實驗也得不到預期的成果，那是更好的結果。
他完全不應該換題目，而是去重新提出一個修正的假說，能解釋他已獲得的實驗結果。
這個導師所提出的假說，是依據目前神經科學領域一般想法的假說，是目前流行的理論和研究範式（existing paradigm）的產物，如果實驗結果說明假說所預測的不正確，就說明目前領域的想法是有問題的，是需要修正的。
一個重要的假說、理論框架和範式（paradigm）能統治一個領域多年，就是因為所預測的現象與許多實驗結果符合，但是遲早總會發現有某些實驗結果是不符合的，不符合的結果多了，就到了推翻或革新假說的時候。
這時如果又有人提出了一個革新的修正假說，就會在這個領域造成Thomas Kuhn所說的研究範式的革新（paradigm shift）。
教科書中的重要理論、概念和假說，隨時間過程都會有大幅度修正，這反映的就是研究範式的革新。
我們都知道教科書中的假說，遲早都是會被修正的，可是我們不知道是哪些假說、在什麼時候會被修正；能對這些修正過程有所貢獻，是我們創新性基礎研究的最高目標。
我們一般關注的創新，做新的實驗，觀察新現象，研發出新技術，都是基於目前領域已有的範式。我稱之為前瞻式（prospective）創新。
但是還有另一種模式的創新，是現在很少人做的，我稱之為「回顧式（retrospective）」創新。
這種創新不需要提出新的假說，設計新的實驗，而是用新方法或新技術去重新檢驗那些支撐教科書的假說、前人曾發表過的主要實驗結果。
這些假說可能是基於幾十年前的實驗結果所提出的。
當時的實驗技術與現在相比可能落後得多，得到的實驗數據也可能比較粗淺、甚至不可靠。但是因為這些假說都進了教科書，變成領域普遍接受的假說，也沒有人再去檢驗它們的實驗基礎的可靠性。
現在你用新的方法去設計實驗，重新檢驗它是否正確，雖然基本上只是用新方法重複別人的實驗，我相信可能有一半的機會，得到的實驗結果並不支持這個假說，很有可能對普遍接受的假說，重新提出質疑，如果是非常重要的假說，甚至造成領域內研究範式的革新。這種回顧式的研究和前瞻式的研究一樣，都是屬於創新的範疇。
科學的發展就是不斷地修正已有的假說和理論。
前瞻式創新可能會獲得新的實驗結果，不符合現有範式，但需要實驗者主動去設計一些有針對性、能獲得反證的實驗，對不符合假說的結果高度重視（而不是像我說的那位研究生認為實驗失敗而捨棄他的發現）。
回顧式的研究方式，是直接去重新驗證已有假說的實驗基礎，直接去尋找假說的基礎是否有破綻，是一種更直接地對現有假說的正面衝擊，更可能造成研究範式的革新。
我強調回顧式創新，是我個人多年的親身體驗。
我的實驗室在神經科學領域最重要的貢獻，就是在二十餘年前，我們針對教科書中統治了突觸可塑性領域半個世紀的赫伯（Hebb）假說（脈衝相關性學習法則），使用新技術（在體神經元膜片鉗記錄）、設計了有針對性的實驗去檢驗赫伯假說，而發現了有脈衝時序依賴性的突觸可塑性，這個發現與同時期其他實驗室的類似結果一起，造成了目前教科書中的新版(有脈衝時序依賴性)的突觸學習法則。
重要的突破性（0到1）科研創新不是無中生有的，也不是發現了一個新現象，在一流期刊出了一篇好論文，而是在目前科學領域的基礎上，對現有的理論和技術有大幅度革新（產生研究範式革新）；在符合現有領域的格局和範式之內的新發現和新技術，可以說是漸進式（1-100）的創新。
突破式創新的源頭常是一些特別有新穎性的想法，這種想法的出現常常是邏輯範疇外（beyond logic）的遐想和靈感，或統稱為想像力（imagination）或是創新力（creativity）。
想像力和創新力的本質和來源是值得研究的。這是一項需要結合哲學、心理學、神經科學、信息學、社會學，甚至藝術家和詩人的觀點，需要多學科一起共同研討的課題。
怎麼下手呢？也許可以針對曾有過重大突破性創新的科學家們，進行大量的案例研究。
也就是科學家心路歷程的研究；這不是「科學史」研究，而是「科學家」研究，探索這些科學家「想像力」（創新思維）出現的環境和個人的家庭、教育、經歷背景，尤其是創新思維出現的來龍去脈；也許可以從他們的個人回憶、自傳和訪問記錄，理出一些規律。
我們要建設一個有創新活力的社會，需要對創新的本質、對科研環境和教育模式，系統性地進行研究，提出有說服力的論點和方案。
這也許是哲學所可以考慮的研究方向。
一位研究意識的哲學家Daniel Dennett曾說過一個故事：一位科學家和一位哲學家一起看魔術秀，一位女士站在一個箱子裡，頭伸出來講話。
魔術師拿了一把刀把盒子從中間切成兩半，這位女士還在說話。
科學家問哲學家這是怎麼回事？哲學家說「我認為魔術師並沒有切斷這位女士」。
科學家說「我當然知道沒有切斷，我是問這個魔術是怎麼做的？」，哲學家回答說「哦，這與我無關（not my department）」。
這個故事的意思是說哲學家所關心的事與科學家完全不同，哲學家關心的問題經常與科學探索無關。
我們可以做個問卷調查，問科學家他們做科研的哲學基礎是什麼？哲學對你的科研探索有什麼貢獻？我們可以預期，絕大多數說不出什麼哲學基礎，也許有些人會模糊地說什麼「演繹法」、「歸納法」、「從歸納法探索自然現象的規律」等等。
但是，從我開始講的那個研究生和導師的故事來看，可以明確地說，如果他們對科學探索的本質、假說與實驗的意義有深一層哲學性的認識，對他們的科研工作進展，甚至是否能有創新性的貢獻都會有很大的影響。
所以，處在科學院內的哲學所，我認為應該聚焦「科學的哲學」（philosophy of science），這是可以為科學界做出直接貢獻的方向。
科學院的研究生教育，目前就很需要有 「科學方法論」方面的課。
這不是像「統計學方法」那種教做科研所需的實際技術和方法，而是闡明科研探索的本質和途徑。
希望我們未來的學生不再認為他們做實驗的目標就只是為了「證實」某某假說。
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科普遼寧
原標題：《院士說丨蒲慕明院士：科學界普遍的現象——很多人沒有真正理解科學研究的本質》
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