看点 从动荡时期走过，在成长路上一路赶上了80年代经商热、留学热的施一公，在科学界大放异彩的时候，却开始反思自己的“成功之路”。他开始追求更具有挑战性的学术课题；放弃了美国终身教职，选择回清华任教；在升担清华副校长后，又从零起步创办西湖大学……他一次次出乎意料的选择背后，有着对生活和科学怎样的认知和思考？或许他的心路历程，能帮助孩子勇于面对挑战，获得更好的学术成就。
2023年4月，西湖大学校长、中国科学院院士施一公首部作品《自我突围》出版。
这本书集结了施一公的50余篇文章，详细讲述了他的成长、求学、科研经历，也讲述了他对教育、人才、科学体制问题的思考。从这本书中，我们能看到一位顶尖科学家的心路历程。
图源：中信出版社
正如本书的后记所说，出版作品集主要动力之一，是让大家“了解一个真实的施一公”。
以下是书中的部分内容，施一公以自己在美国求学的亲身经历和感悟，向初入科研道路的青年人讲解他对学术道德、学术道路、学术品位的看法。
时间的付出是必须的
所有成功的科学家都有一个共同的特点，那就是他们必须付出大量的时间和心血。实际上，一个人无论从事哪一种职业，要想成为本行业中的佼佼者，都必须付出比常人多的时间和心力。
有时，个别优秀科学家在回答学生或媒体的问题时，轻描淡写地说自己的成功凭借的是运气，不是苦干，这种客气的回答避重就轻，只是强调成功过程中的偶然因素，常常对年轻学生造成很大的误导。
一些幼稚的学生甚至会因此开始投机取巧、不全力进取，而是等待所谓的运气。说极端一点儿，如果真有这样主要凭运气而非时间付出取得成功的科学家，那么他的成功很可能是窃取别人的成果，而自己十有八九不具备真正在其领域内领先的学术水平。
神经生物学家蒲慕明先生在多个神经科学领域做出了重要贡献。
十几年前，身处加州大学伯克利分校的蒲先生曾经有一封电子邮件在网上广为流传，这封邮件是蒲先生写给自己实验室所有博士生和博士后的，其中的一段翻译过来是这样说的：
“我认为最重要的事情就是在实验室里的工作时间，当今一个成功的年轻科学家平均每周要有60个小时左右的时间投入实验室的研究工作……我建议每个人每天至少有6个小时的紧张实验操作和2个小时以上的与科研直接有关的阅读等。文献和图书的阅读应该在这些工作时间之外进行。”
这封邮件写得语重心长，用心良苦。其中的观点我完全赞同，无论是在普林斯顿大学还是在清华大学，我都把这封邮件的内容转告给了实验室的所有学生和工作人员，让他们反思体会。
我从小就特别贪玩儿，不喜欢学习。但来自学校和父母的教导迫使我尽量刻苦读书，于是我被保送进了清华。尝到甜头以后，我在大学阶段机械地保持了刻苦的传统，综合成绩全班第一，提前一年毕业。当然，这种应试教育的结果就是我很少能真正独立思考，对专业也提不起兴趣。
大学毕业后，我去了美国留学。博士研究生一年级，因为对科研和专业没有兴趣，我内心浮躁而迷茫，无法继续刻苦，而是花了很多时间在中餐馆打工、选修计算机课程。
第二年，我开始逐渐适应科研的“枯燥”，对科学研究有了一点儿兴趣，并开始有了一点儿自己的体会，有时领会了一些精妙之处后会得意地产生“原来不过如此”的想法，对自己的科研能力有了一点儿自信。这时，攻读博士学位要求的课程，我已经全部修完，每周五天从上午9点做实验到晚上七八点，周末也会做半天实验。
到了第三年，我已经开始领会到科研的逻辑和奥妙，有点儿跃跃欲试的感觉，在组会上常常提问，而这种“入门”的感觉又让我对做研究有了更多兴趣，晚上常常干到11点多。1993年，我在实验记录本的日期旁标注“这是我连续第21天在实验室工作”，以激励自己。
到第四年，我完全适应了实验室的科研环境，再也不会感到枯燥，时间安排则完全服从实验的需要。其实，我在这段时期的工作时间远多于刚刚进实验室的时候，但并未感觉辛苦。在博士研究生阶段后期，我的刻苦在实验室出了名。
在纽约做博士后时期则是我这辈子最刻苦的两年，每天做实验到凌晨3点左右，回到住处躺下来睡觉时常常已是凌晨4点以后。但我每天早晨8点都会被窗外街道上的汽车喧闹声吵醒，9点左右又回到实验室开始新的一天。每天三餐都在实验室，分别在上午9点、下午3点和晚上9点。这样的生活节奏会持续11天，从周一到第二周的周五，周五晚上乘坐灰狗长途汽车回到巴尔的摩家里，周末两天每天睡上近十个小时，弥补过去11天严重缺失的睡眠。周一早晨再开始下一场11天的奋斗。
虽然很苦，但我心里很骄傲，我知道自己在用行动创造未来、艰苦创业。有时我还会在日记里鼓励自己。我住在纽约市曼哈顿区65街与第一大道的路口附近，离纽约著名的中心公园很近，那里常常有文化娱乐活动。但在纽约工作整整两年，我从未迈进中心公园一步。
我常常把自己的这段经历告诉我实验室的学生，新生常常问我：“老师，您觉得自己苦吗？”我回答：“只有自己没有兴趣的时候才觉得很苦。有兴趣以后，一点儿也不觉得苦。”
一个精彩的实验带给我的享受比看一部美国大片强多了。现在回想起当时的刻苦，我仍感觉很骄傲、很振奋！我在攻读博士和博士后阶段那七年半的努力进取，为我独立科研生涯的成功奠定了坚实基础。
必须具备批判性思维
要想在科学研究上取得突破和成功，只有时间的付出和刻苦是不够的。批判性分析是必须具备的一种素质。
研究生与本科生最大的区别是：本科生以学习人类长期以来积累的知识为主，兼顾科学研究和技能训练；研究生的本质是通过科学研究来发掘创造新的知识，而探索新知识必须依靠批判性的思维逻辑。
其实，整个大学和研究生阶段的教育很重要的一部分就是培养批判性分析的能力，掌握能够进行创新科研的方法。这里的例子非常多，覆盖的范围也非常广，在此举几个让我难忘的例子。
1.正确分析负面结果是成功的关键
作为一名博士生，如果每一个实验都很顺利地得到预期结果，除个别研究领域，可能一般只需要6~24个月就可以获得博士学位所需要的所有结果。
然而，在美国，生命学科的博士研究生平均需要6年左右的时间才能得到PhD（哲学博士）学位。这一分析说明：绝大多数实验结果会与预期不符，或者是负面结果。很多低年级的博士生一看到负面结果就很沮丧，甚至不愿意仔细分析原因。
其实，对负面结果的分析是养成批判性思维的最直接途径之一。只要有合适的对照实验，判断无误的负面实验结果往往是通往成功的必经之路。
一般来说，任何一个探索型研究课题的每一步进展都有几种甚至十几种可能的途径，取得进展的过程就是排除不正确方向、找到正确方向的过程，很多情况下也就是将这几种甚至十几种可能的途径一一予以尝试、排除，直到找到一条可行之路。在这个过程中，一个可靠的负面结果往往可以让我们信心饱满地放弃目前这一途径。如果运用得当，这种排除法会确保我们最终走上正确的实验途径。
非常遗憾的是，大多数学生的负面实验结果并不可靠，经不起逻辑的推敲。而这一点往往是阻碍科研课题进展的最大障碍。
比如，对照实验没有预期结果，或者缺乏相应的对照实验，或者是在实验结果的分析和判断上产生了失误，从而得出“负面结果”或“不确定”的结论，这种结论对整个课题进展的伤害非常大，常常让学生在今后的实验中不知所措、苦恼不堪。
因此，我告诫并鼓励我所有的学生：只要你不断取得可靠的负面结果，你的课题很快就会走上正轨；在不断分析负面结果的过程中，你所练就的强大的批判性分析能力会使你很快成熟，逐渐成长为一名优秀的科学家。
我对一帆风顺、很少取得负面结果的学生总是很担心，因为他们没有真正经历过科研上批判性思维的训练。
在我的实验室里，偶尔会有一些学生只用很短的时间（两年以内，有时甚至一年）就获得了撰写博士论文所需要的结果。对这些学生，我一定会让他们继续承担一个富有挑战性的新课题，让他们经受负面结果的磨炼。没有这些磨炼，他们不仅很难真正具备批判性思维，将来也很难成为可以独立领导一个实验室的优秀科学家。
2.耗费大量时间的完美主义阻碍创新进取
尼古拉·帕瓦拉蒂奇是我的博士后导师，对我影响非常大，他做了一系列里程碑式的研究工作，享誉世界结构生物学界，31岁时即升任正教授。
1996年4月，我刚到尼古拉的实验室不久，纯化一个表达量相当高的蛋白Smad4，两天下来，蛋白虽然被纯化了，但结果很不理想，得到的产量只有预期的20%左右。见到尼古拉，我不好意思地说：“产率很低，我计划继续优化蛋白的纯化方法，提高产率。”
他反问我：“你为什么想提高产率？已有的蛋白不够你做初步的结晶实验吗？”我回答道：“虽然我已有足够的蛋白做结晶筛选，但我需要优化产率以得到更多的蛋白。”
他毫不客气地打断我：“不对。产率够高了，你的时间比产率重要。请尽快开始做结晶筛选。”实践证明了尼古拉建议的价值。我用仅有的几毫克蛋白进行结晶实验，很快意识到这个蛋白的溶液生化性质并不理想，不适合结晶。我通过遗传工程除去其N端较柔性的几十个氨基酸之后，蛋白不仅表达量高，而且生化性质稳定，很快得到了有衍射能力的晶体。
在大刀阔斧进行创新实验的初期，对每一步实验的设计当然要尽量仔细，但一旦按计划开始，对中间步骤的实验结果就不必追求完美，而是应该义无反顾地把实验一步步推到终点，看看可否得到大致与假设相符的总体结果。
如果大体上相符，你才应该回过头去仔细改进每一步的实验设计。如果大体不符，而总体实验设计和操作都没有错误，那你的假设很可能是有大问题的。这样一个来自批判性思维的方法论，在每一天的实验中都会用到。
过去20年，我一直告诉实验室的所有学生：切忌一味追求完美主义。我把这个方法论推到极限：只要一个实验还能往前走，就一定要做到终点，尽量看到每一步的结果，之后需要回头看时，再逐一解决中间遇到的问题。
3.科研文献（literature）与学术讲座（seminar）的取舍
在我的博士生阶段，导师杰里米·伯格非常重视相关科研文献的阅读，会安排每周一次的实验室组会，讨论重要的科研进展及研究方法。作为学生，我受益匪浅，也一直以为所有的科学家在任何时期都需要博学多闻。
进入博士后阶段，刚到尼古拉的实验室，我试图表现自己读文献的功底，也想与尼古拉讨论以得到他的真传。
1996年春天，有一天我精读了一篇《自然》周刊上发表的文章，午饭前遇到尼古拉，向他描述这篇文章的精妙，同时期待着他的评述。
尼古拉面露尴尬地对我说：“对不起，我还没看过这篇文章。”我想也许这篇文章太新，他还没来得及读。过了几天，我精读了一篇几个月前发表于《科学》周刊的文章，便又去找尼古拉讨论，没想到他又说没看过。几次碰壁之后，我不解地问他：“你知识如此渊博，一定是广泛阅读了大量文献。为什么没有读我提到的这几篇论文呢？”
尼古拉看着我说：“我阅读不广泛。”我反问：“如果你不广泛阅读，你的科研怎么会做得这么好？你怎么能在自己的论文里引用这么多文献？”他的回答让我非常意外，大意是他只读与研究兴趣有直接关系的论文，并且只有在写论文时才会大量阅读。
我做博士后的单位斯隆—凯特琳癌症研究所有一个精彩的系列学术讲座，常常会邀请生命科学领域的著名科学家来演讲。
有一次，一位诺贝尔奖得主来此做客，并且点名要与尼古拉交谈。在绝大多数人看来，这可是一个接近大人物、取得好印象的宝贵机会。然而，尼古拉却告诉他的秘书：“请替我转达歉意，讲座那天我已有安排。”我们都为尼古拉感到遗憾。
让我更加想不到的是，诺贝尔奖得主举办讲座的那天，尼古拉把自己关在办公室里，从早晨来了以后直到傍晚都没有出门，当然也没有去听讲座。以我们对他的了解，他十有八九是在写论文或者解析结构。后来我意识到，尼古拉常常如此。
在我离开尼古拉的实验室前，我带着始终没有完全解开的谜，问他：“如果你不怎么读文献，又不怎么去听讲座，你怎么还能成为一位如此出色的科学家？”
他回答说：“我的时间有限，每天只有10个小时左右在实验室。权衡利弊之后，我只能把有限的时间用在我认为最重要的事情上，如解析结构、分析结构、与学生讨论课题、写文章。如果没有足够的时间，我只能少读文章、少听讲座了。”
尼古拉的回答表述了一个简单的道理：一个人必须对他做的事情有所取舍，不可能面面俱到。无论是阅读科研文献还是听学术讲座，都是为了借鉴相关经验，更好地服务于自己的科研课题。
在博士生阶段，尤其是前两年，我认为必须花足够的时间去听各种相关领域的学术讲座，并进行科研文献的广泛阅读，打好批判性思维的基础。但随着科研课题的深入，对于文献阅读和学术讲座的选择就需要有一定的针对性，也要开始权衡时间的分配了。
4.挑战传统思维
我从懂事开始，就受到这样的教育：但凡失败都有其隐藏的道理，应该找到失败的原因再重新开始尝试。直到1996年，我在实验上也遵循这一原则。但在尼古拉的实验室，这一基本原则也受到有理有据的挑战。
有一次，一个比较复杂的实验失败了。我很沮丧，准备花几天时间多做一些对照实验以找到问题所在。没想到，尼古拉阻止了我，他皱着眉头问我：“告诉我，你为什么要搞明白实验为何失败？”
我觉得这个问题太没道理，便理直气壮地回答道：“我得分析明白哪里错了才能保证下一次可以成功。”尼古拉马上评论道：“不需要。你真正要做的是把实验重复一遍，但愿下次可以做成。与其花大把时间搞清楚一个实验为何失败，不如先重复一遍。面对一个失败了的复杂实验，最好的办法就是认认真真重新做一次。”
后来，尼古拉又把他的观点升华：是否需要找到实验失败的原因是一个哲学决定。找到每一个不完美的实验结果的原因，未必是最佳做法。仔细想想，这些话很有道理。
并不是所有失败的实验都一定要找到其原因，尤其是生命科学的实验，过程烦琐复杂，大部分失败的实验是由简单的操作错误引起的。比如PCR（聚合酶链式反应）忘记加某种成分了，可以仔细地重新做一遍，这样往往可以解决问题。只有那些关键的、不找到失败原因就无法前行的实验，才需要刨根问底。
我选择的这些例子多少有点儿“极端”，但只有这样才能更好地起震荡大家思维的作用。
其实，在我自己的实验室里，我早已给所有学生反复多次讲过这几个例子了，而且每次讲完之后，我都会告诉大家打破迷信、怀疑成规，而关键的关键是：跟着逻辑走（follow the logic）！这句话，我每天在实验室里会对不同的学生重复讲上几遍。严密的逻辑是批判性思维的根本。
科学家往往需要独立人格
和一点点脾气
对社会人而言，科学研究是件苦差事；对真正的科学家而言，科学研究令人牵肠挂肚、茶饭不思、情有独钟，实在是妙不可言。
靠别人的劝说和宣讲来从事科学研究不太可行，真正自己从心里感兴趣直至着迷，一心一意、持之以恒地探奇解惑，才有可能成为一流的科学家。
正所谓“不疯魔，不成活”。在这个过程中，独立人格和脾气显得格外重要。所谓独立人格，就是对世界上的事物有自己独立的看法。恰恰是一些有脾气的人，才不会轻易随波逐流，可以保持自己的独立人格。
这是一本关于成长、求学、教育、家庭、友谊、理想之书，既写给自己，也写给教育科研工作者，更是写给青年学子，在追求理想的道路上步履不停，共同前行。
本文摘自《自我突围：向理想前行》，施一公著，中信出版集团、大象出版社，2023年4月
《自我突围》
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