導 讀
美國化學家卡爾·巴里·沙普利斯分別于2001年與2022年兩次獲得諾貝爾化學獎。2008年11月，沙普利斯在中國天津大學的 Honeywell Nobel Lecture（霍尼韋爾—諾貝爾獲獎者講座系列）上作了一場演講。報告的題目是：“How to find something new”（如何發(fā)現(xiàn)新事物）。
他一生做過很多重要的演講，但這場演講可說是其中最特殊的一次。沙普利斯曾說這是自己數(shù)十年科研工作中最精華的一次總結和自述，但這場匯報并不是關于化學，而是關于科研方法和他自己關于科研創(chuàng)新的思考。為給讀者分享這場富于啟發(fā)的演講，《知識分子》獲授權轉載，略有刪改。
（一）如何發(fā)現(xiàn)新事物
經(jīng)常有人問我，“您如何找到新的反應？您是從哪里得到那些新的想法的？”我認為一位優(yōu)秀的科學家必須非常熱情且充滿好奇。同時，他若想成功，野心也必不可少。然而，科學家的種類很多。諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主彼得·梅達瓦爵士曾說：“科學家中有收藏家、分類者和強迫癥患者。從性格上講，他們之間許多是偵探，許多是探險家；有些是藝術家，有些則是工匠?！?/p>
我基本上是一位探險家。即使探索未知的能力并不是與生俱來的，但我相信各種性格的科學家都可以學習去探索。我想幫助在座各位變得更有創(chuàng)造力，在科學發(fā)現(xiàn)過程中能有更多的機遇，并且也許能體會到科學發(fā)現(xiàn)帶來的那種激動人心的感受。
如果你想發(fā)現(xiàn)新事物，千里之行的第一
步就是要學會與不確定性共存，并學會接受失敗如常，因為尋找未知事物的風險就像成為一名從不系安全繩的高空雜技演員一樣大。并不能保證何時、甚至是否一定有新發(fā)現(xiàn)，也沒有任何可能預測你所找到的新事物是否就是你希望尋找的。根據(jù)新事物的定義，在已知范圍內(nèi)推理出真正的新事物是不可能的，因此你必須踏上通往未知之路。
我的性格使我樂觀擁抱不確定性。實際上，我在斯坦福大學研究生院畢業(yè)后額外做了幾年（相當于三個博士學位論文工作量的）研究，因為我熱愛完全的自由——只需在實驗室中開反應或在圖書館中進行研究，除此之外沒有文書工作、授課或撰寫研究基金的的職責。在做化學反應的閑暇時，我喜歡與其他化學家在黑板上進行 “粉筆交談”。我從不擔心個人的安全感或未來將給我?guī)硎裁础?/p>
我的博士導師范塔梅倫（E.E. van Tamelen）是他這一代中最具創(chuàng)造力的化學家之一，他所想的都是化學中的重要問題，同時這些科學問題往往也是最難的，因此和他共事更使我樂觀擁抱不確定性。當你踏入未知世界時，就無法保證一定能成功，所謂的失敗才是永恒的伴侶。我很幸運，范塔梅倫教授給了我們很大的自由——他并未就我實驗室的工作制定明確的方向。這有助于我獲得獨立性，增強信心和成熟度。
當我在實驗臺上工作時，我的大多數(shù)反應都行不通，但我從來沒有將它們視為失敗。我行不通的想法總會給我?guī)黻P于下一步嘗試的更多想法。因此，我的詞典里沒有 “失敗” 這個概念。從1920年到1947年，查爾斯·凱特林曾擔任全球最大的公司之一—通用汽車的研發(fā)總裁（他被譽為創(chuàng)新之父），我非常贊同他的觀點：“明智地失敗” 是一個很棒的概念。你們都需要學習如何明智地失敗。
凱特林說，一位發(fā)明家 “嘗試后可能會失敗上千次?！倍鶕?jù)我的經(jīng)驗，失敗的數(shù)量更接近上萬次。對于新的發(fā)現(xiàn)來說，失敗才是真正的通向成功之路，我認為對你們在坐的大多數(shù)人來說，聽到這個道理真是一個很大的意外！一定不能將失敗視為浪費時間。我親身的經(jīng)歷和漢弗萊·戴維爵士的經(jīng)歷相近：“我的失敗啟發(fā)了我最重要的發(fā)現(xiàn)?！?/p>
（二）迎接SERENDIPITY（意外發(fā)現(xiàn)）的到來
當理解了SERENDIPITY（意外發(fā)現(xiàn)）在發(fā)現(xiàn)新事物中所起的特殊作用后，失敗轉變?yōu)槌晒κ遣幻艿?。Serendipity通常指的是在尋找完全不同的事物時的偶然幸運發(fā)現(xiàn)。尋找新事物永遠不可能是一個理性的過程。
真正的新事物是未知的——根據(jù)定義，未知事物不可能被描述或被預測。因此，意外發(fā)現(xiàn)在科學發(fā)現(xiàn)中無處不在。例如，開普勒對橢圓形行星軌道的證明源于他對酒桶的面積和體積進行測量的嘗試。同樣地，幾乎當今所有最有價值的化學過程的發(fā)現(xiàn)都有意外的因素。實際上，現(xiàn)代化學工業(yè)的誕生完全是出于意外的發(fā)現(xiàn)。
1856年，珀金（Perkins）還是一名18歲的學生，他正在試圖合成奎寧。他的反應失敗了，這在實驗室中稀松平常，他最后在燒瓶底部得到了一塊令人不悅的黑色固體殘渣。在清洗燒瓶時，他發(fā)現(xiàn)該固體殘渣中含有一種可溶于乙醇的紫色化合物。珀金對這個奇怪而完全出乎意料的結果進行了跟蹤，他發(fā)現(xiàn)該化合物可以用于給紡織纖維染色。他為新染料申請了專利，并創(chuàng)建了自己的染料工廠。通過純粹的意外發(fā)現(xiàn)，珀金發(fā)現(xiàn)了第一種苯胺煤焦油染料。正是通過抓住這個意外發(fā)現(xiàn)的機會，珀金才成為現(xiàn)代化學工業(yè)的奠基人。
意外發(fā)現(xiàn)的例子幾乎是無止境的：哥倫布在尋找東印度群島時偶然發(fā)現(xiàn)了美洲大陸。聚丙烯的偶然發(fā)現(xiàn)將石油帶進了我們所生活的世界。特氟龍、青霉素、化學療法、X射線、巴氏涂片、疫苗接種、牛頓萬有引力定律、安全玻璃、人造甜味劑、硫化橡膠、宇宙大爆炸理論、橡皮泥、冰棒、可口可樂、DNA的發(fā)現(xiàn)，甚至是電話——它們都是在人們尋找其他事物時偶然發(fā)現(xiàn)的。許多常見的藥物在創(chuàng)制初期的目的都是用來治療不同的疾?。阂环N治療心絞痛的候選藥物由于其顯著的副作用——后來被稱為“偉哥”，而被人們更加熟知！
很遺憾的是，“serendipity” 被選為英語翻譯中最困難的十個單詞之一。我希望它能被很好地譯成中文，因為其幾乎所有的科學發(fā)現(xiàn)都欠她（serendipity）一個巨大的人情。如果你想有新發(fā)現(xiàn)，則必須積極主動地開門邀請serendipity進入。
我認為有一個人將這件事描述得最好。1854年，路易斯·巴斯德曾寫下他的名言：在觀察所及的領域內(nèi)，機會只青睞有準備的頭腦。也許你知道英國著名小說家簡·奧斯丁。她一生從未離家，從未結婚，也從未外出旅行，但她的小說《傲慢與偏見》卻最為出名，其揭示了對人性的深刻理解，她是一個真正的天才。鮮為人知的是一位來自馬薩諸塞州的名叫艾米麗·狄金森的隱居年輕女士，她和沃爾特·惠特曼被認為是19世紀最偉大的美國詩人。
簡·奧斯丁的天才之處在于對人性的理解。艾米莉·狄金森的天才之處在于她可以理解人類創(chuàng)造力和發(fā)現(xiàn)的本質。我個人認為，在這方面，沒人能比她描述得更加精妙。她詩中的這些句子很好地表達了意外發(fā)現(xiàn)在生活以及科學中的作用：
幸運與勇者為友。
幸運不是偶然,而是辛勞；
幸運之神昂貴的微笑是靠辛勞贏得的。
不知何時黎明會來，我打開了所有的門。
希望意味著時刻為尚未出生的事物做好準備。
稱其為意外發(fā)現(xiàn)、好運、機會或運氣吧。如果你想發(fā)現(xiàn)新事物，請遵循它。放棄你固執(zhí)的計劃，歡迎好運上門吧。
我有時會說，如果你想被汽車撞到，請站在高速公路的中間。我畢生的 “站在高速公路中間” 的研究方法很早就開始使用了。在我讀研究生時，曾在研討會上聽過一次來自加州理工的喬治·哈蒙德（George Hammond）教授的演講。他是一個真正的特立獨行者，他所說的內(nèi)容在當時的被視為異端，因為在那時，有機化學的主要研究目標是合成復雜的天然產(chǎn)物及相關類似物。
哈蒙德教授那時說的是：“關注過程，而不是產(chǎn)品?！?他的話引發(fā)了我的共鳴，就像一場宗教轉變。盡管實際上他的觀點與當時有機化學的慣例相反，但他所說的卻是非常合理的。雖然現(xiàn)在我知道，那時的我在違背當年有機化學的“圣律”，但當時我并沒有這樣想。我偏離了公認的常識，并正在解放思想。
他后來寫道：“合成最根本和最持久的目標并不是合成新的化合物，而是合成新的功能?！?生產(chǎn)意味著過程。此外，若想在化學中找到新的東西，那么我相信研究過程仍然是最好的選擇。這條古老的建議至今仍然成立——找到過程之中漏洞并將它們填補。
（三）治好你的?“瘟疫”
想象每個人都患有 “瘟疫”，而 “瘟疫” 有很多不同的病因和癥狀。繼續(xù)想象每個人都沒有意識到他們有任何癥狀，因為人們即使在患 “瘟疫” 時也能繼續(xù)過正常的生活。實際上，“正?！?意味著患有 “瘟疫”！還要想象一下，當有人發(fā)現(xiàn)其癥狀時，他對醫(yī)生說：“我覺得我病了”，而所有的醫(yī)生都說：“不，你很正常，你沒得病?！?這才是問題所在：大多數(shù)醫(yī)生都不知道 “瘟疫” 的存在；一些醫(yī)生只是聽說過 “瘟疫”，但并不相信它真正存在，因為在醫(yī)學院上課時，沒人教過他們這類 “瘟疫”。一些醫(yī)生確實了解 “瘟疫”，但他們的同事們像對待瘋子一樣對待他們，因此這些醫(yī)生的觀點無法發(fā)表出來。
他們的觀點為什么不能發(fā)表？因為管理醫(yī)學期刊和控制政府研究資金的那些非常有能力的醫(yī)生要么不相信，要么，更糟的是，盡管他們知道 “瘟疫” 的存在，但承認他們所知道的會損害其利益。對我而言，“瘟疫” 是扼殺創(chuàng)造力、發(fā)現(xiàn)和科學進步的所有精神障礙的隱喻。創(chuàng)造性思維的最大障礙是我們隨身攜帶的所有沒有被意識到的思維上的包袱。我們都非常、非常容易被欺騙。
大家請看這張圖片。
你們能看到方格相交處的所有小灰點嗎？它們似乎四處移動。我可以看到它們——你們可以嗎？現(xiàn)在只關注其中一個交點，專注于一個小灰點。它還在嗎？不，當然不在，因為所有這些小灰點都是視覺錯覺，方格之間并沒有任何東西。你們可以從中獲得很多樂趣——只需在Web瀏覽器中輸入 “VISUAL ILLUSIONS（視覺錯覺）”，就可以找到成百上千個例子。
看到被欺騙是多么容易了嗎？這一直在你身上發(fā)生。視覺錯覺是一種生理現(xiàn)象。我們的大腦為我們做出了無意識的預設，但它們并非總是正確的。這些預設中有很多是你們已經(jīng)學到的，但也有很多使你們本來容易的生活變得更加困難。
我愿重申：創(chuàng)造性思維的最大障礙是我們隨身攜帶的所有沒有被意識到的思維上的包袱。我稱其為 “瘟疫”。期望、傲慢、偏頗、恐懼、幻覺、妄想、神話、偏見、圣律、政治、資助、非理性的忠誠（其中最糟糕的是父母的愛——最不理性地對你的想法照單全收）……我可以繼續(xù)列舉下去。這些就是 “瘟疫” 的病因。如果你想痊愈，就必須靠自己——這不是在課堂上能教的。
理查德·費曼是諾貝爾物理學獎得主，也是我最偉大的英雄之一，他曾說：“首要原則是，切勿自欺欺人—而你自己是最容易被欺騙的人?！?他還說過：“我很聰明，因為我知道我自己很傻?！?我強烈建議你們閱讀費曼的自傳和傳記。我想你們會看到費曼的童年，尤其是他與父親的關系如何賦予他如此清晰的洞見力，而不是像我們大多數(shù)人一樣通過犯錯而習得。
當他們散步時，他的父親會指向一只鳥，二人一同觀察。此外他的父親會告訴年輕的理查德關于這只鳥他所知道的一切。費曼后來寫道：你可以用世界上所有的語言描述這只鳥的名字，但除此之外你還是對它幾乎一無所知……所以讓我們觀察一下這只鳥在做什么——這才是有價值的。
我很早就學到了知道某物的名稱和真正知道某物的區(qū)別。如果你是一名科學家，就有可能落入有很多錯誤的陷阱。文獻可能是錯誤的。一門學科衰敗而另一門學科興起帶來了心理上的障礙。當前研究的 “時尚” 可能是基金驅動、個人崇拜甚至是期刊編輯偏見的結果。這才是我想知道的事情：有機化學專注于一件事（復雜合成）已經(jīng)50多年了，但那些我們?nèi)粘Ｊ褂弥械淖钪匾瘜W反應均在此之前就被發(fā)現(xiàn)了。這傳遞出什么信息？有機化學和穿著5英寸高跟鞋的女性是否都可能是“時尚”的受害者?
不希望其他同事認為你很愚蠢，這可能是創(chuàng)造性思考的最大障礙。這就是我所謂的 “第一步” 的必然結果，即學會如何與不確定性共存。如果你不能承認自己錯了，或者過分在意別人對你的看法，那么就無法發(fā)揮創(chuàng)造力。即使當你缺乏同事的充分尊重時，也必須繼續(xù)相信自己和你的目標。你必須要在你自己想做什么和其他人認為你應該做什么之間進行選擇。但是，如果你想成為一名探險家，你將不會孤單——的確有人愿意遵循發(fā)現(xiàn)之路，也的確有真正的榜樣可以為你提供支持和指導。
除了范塔梅倫教授，我最杰出的榜樣是斯坦福大學的亨利·陶布（Henry Taube），吉姆·科爾曼（Jim Collman）和比爾·約翰遜（Bill Johnson）、帝國理工的德里克·巴頓（Derek Barton）、哥倫比亞大學的吉爾伯特·斯托克（Gilbert Stork）、瑞士聯(lián)邦理工的阿爾伯特·埃申莫瑟（Albert Eschenmoser）和加州大學洛杉磯分校的索爾·溫斯坦（Saul Winstein）。當我還是一個年輕的科學家時，我就認識了他們，從從與他們的交流中學到了很多。
陶布和巴頓教授后來都成為諾貝爾獎得主，我希望我的列表上還會有更多的諾貝爾獎得主。這些科學家的整個職業(yè)生涯都以思維廣度和重要的科學發(fā)現(xiàn)為特征。因此，要成為一名探索者，就需要尋找好的導師和志同道合的當代人，并學會在沒有主流支持的情況下進行研究。
