樹立科學(xué)理想，培養(yǎng)學(xué)術(shù)道德（二）
●張希
學(xué)術(shù)交流激發(fā)創(chuàng)造靈感
清華園是一個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)交流的中心，這充分反映在我們?nèi)瓴粩嗯e行的高層次、高水平學(xué)術(shù)報(bào)告中。我特別鼓勵(lì)大家經(jīng)常聽一些學(xué)術(shù)報(bào)告，在這些報(bào)告中學(xué)習(xí)創(chuàng)新性的研究思想和研究方法。特別是一些看起來(lái)跟你的專業(yè)領(lǐng)域毫不相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，有時(shí)候通過(guò)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)面對(duì)面的交流，可以產(chǎn)生意想不到的創(chuàng)造性的靈感。
你們還可以根據(jù)自己的研究方向，主動(dòng)跟導(dǎo)師協(xié)商，組織專題研討會(huì)；同時(shí)充分利用寒暑假時(shí)間參加國(guó)內(nèi)甚至國(guó)外組織的一些冬令營(yíng)、暑期學(xué)校等學(xué)術(shù)活動(dòng)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)參加這樣的活動(dòng)，能夠幫助你們?cè)诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)迅速了解一個(gè)領(lǐng)域，了解一個(gè)方向，了解它的歷史和發(fā)展，了解這個(gè)領(lǐng)域尚未解決的問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)，還可以結(jié)識(shí)一批志同道合的朋友。我也鼓勵(lì)大家主動(dòng)參與組織一些研討會(huì)，可以是院系、學(xué)校范圍的，也可以走出校園，跟其他學(xué)校、科研院所或者國(guó)外的大學(xué)聯(lián)合開展研討會(huì)，為青年學(xué)者不同思維的碰撞提供一個(gè)很好的舞臺(tái)。而且大家在擴(kuò)大視野的同時(shí)，往往能找到共同感興趣的、亟待解決的問(wèn)題。交流和合作可以提高研究的效率，是解決難題的捷徑。
研究生培養(yǎng)的三個(gè)階段
我常常說(shuō)，自己培養(yǎng)研究生要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段——第一階段，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)師的思想；第二階段，實(shí)踐嚴(yán)格的科研訓(xùn)練；第三階段，鼓勵(lì)研究生產(chǎn)生自己的創(chuàng)新思維。
我曾經(jīng)有一名研究生不是清華化學(xué)系畢業(yè)的，記得當(dāng)年他找到我，說(shuō)希望跟我讀博士。我問(wèn)他，你為什么選擇化學(xué)系，希望做我的學(xué)生？他說(shuō)晚上在清華園里散步，走到化學(xué)館時(shí)，經(jīng)常看到這里燈火通明，感覺(jué)跟這樣的群體在一起應(yīng)該有前途。當(dāng)時(shí)我覺(jué)得這是個(gè)很有想法的學(xué)生，便通過(guò)系里組織的面試招收了這位學(xué)生。一個(gè)剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的新學(xué)生，很難要求他一開始就有自己的研究想法，因?yàn)樗麑?duì)這個(gè)領(lǐng)域還不熟悉。所以要對(duì)他進(jìn)行具體的指導(dǎo)，幫助他順利實(shí)現(xiàn)導(dǎo)師的想法。在這個(gè)過(guò)程中，他會(huì)學(xué)到很多合成的方法、表征的方法，同時(shí)在學(xué)術(shù)交流的過(guò)程中學(xué)會(huì)與人溝通、進(jìn)行科研合作等。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練和不斷的梳理，慢慢地，他會(huì)產(chǎn)生自己的想法。接下來(lái)，經(jīng)過(guò)與老師的反復(fù)討論，經(jīng)過(guò)自己的不懈努力，如果能夠?qū)崿F(xiàn)這些想法，發(fā)表文章，得到認(rèn)同，他的自信心就會(huì)得到很大的提升，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力也在這個(gè)過(guò)程中上了一個(gè)臺(tái)階，自然而然就滿足了畢業(yè)的要求。攻讀博士學(xué)位期間，這位學(xué)生建立了“超兩親分子”的新概念，在這個(gè)領(lǐng)域做出了一系列的開拓性工作，提前一年畢業(yè)，他的博士論文也被評(píng)為2013年全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文。
我還有一個(gè)博士畢業(yè)生，名字里有“一流”兩字。我開玩笑說(shuō)，他只能做一流的工作，不能做二流的工作。他在攻讀博士學(xué)位期間建立了基于主體增強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移相互作用的超分子聚合新方法，這的確是一個(gè)一流的工作。回到他剛?cè)雽W(xué)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)他敲開我辦公室的門，走進(jìn)來(lái)跟我聊了一會(huì)兒，我問(wèn)了他很多化學(xué)方面的問(wèn)題。聊天中我了解到他畢業(yè)于西安交大環(huán)境工程系，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)很好,但化學(xué)基礎(chǔ)一般。我又讓他念念英文，他念了很長(zhǎng)一段，因?yàn)楹峡谝艉苤兀鋵?shí)聽不太懂。但他有一句話打動(dòng)了我，就是他會(huì)很珍惜在清華學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。我覺(jué)得一個(gè)人越珍惜一件事，就會(huì)越勤奮，他的潛力就會(huì)更多地得到發(fā)揮。同樣的，第一階段他主要還是按照我的思路做一些工作，但是到了第二階段，因?yàn)樗约旱恼湎Ш团Γ仙俣确浅？臁Ｒ婚_始有一個(gè)啟發(fā)的過(guò)程，然后逐漸加速，很快他就建立了超分子聚合的新方法。他把自己所有的弱點(diǎn)都轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)——他對(duì)化學(xué)知識(shí)的了解相對(duì)較少，這是他的弱點(diǎn)，但也正因?yàn)檫@一點(diǎn)，他敢于把別人認(rèn)為不可能的事變?yōu)榭赡堋Ｋ粌H自己工作做得好，還帶出了一批優(yōu)秀的師弟師妹，比如我馬上要講到的另一位博士生。
研究的目的是為了解決問(wèn)題。超分子聚合是自發(fā)組裝的過(guò)程，但很難實(shí)現(xiàn)可控。怎樣才能突破這個(gè)瓶頸、解決這個(gè)問(wèn)題呢？有一天一位清華化學(xué)系本科畢業(yè)的新同學(xué)找到了我，說(shuō)他有一個(gè)想法，可以提供解決這個(gè)問(wèn)題的新思路。我就和他討論，鼓勵(lì)他按自己的想法做，結(jié)果不到一年時(shí)間他就建立了自分類識(shí)別可控超分子聚合的新方法，論文發(fā)表后成為一個(gè)“經(jīng)典之作”。這位學(xué)生很特別，他在上中學(xué)時(shí)就很喜歡化學(xué)，很早就明確了自己的志趣所在。保送進(jìn)入清華后，他對(duì)化學(xué)的熱愛(ài)得到進(jìn)一步的升華，在本科階段就進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室同學(xué)長(zhǎng)一起學(xué)習(xí)工作，這使得他在本科階段就受到了很好的科研訓(xùn)練。所以進(jìn)入研究生階段，他從一開始就有自己的想法。這位學(xué)生把對(duì)學(xué)科的熱愛(ài)變成了創(chuàng)造的激情，我相信他會(huì)前途無(wú)量。如果說(shuō)你是這樣的學(xué)生，我們當(dāng)然特別高興，特別歡迎，希望你們?cè)诖髮W(xué)里能夠盡早地實(shí)現(xiàn)自己的科研想法。
通過(guò)上面這些身邊同學(xué)的事例，大家可以看到導(dǎo)師主要關(guān)心的是什么。我們最關(guān)心的是論文的創(chuàng)新性，比如提出了什么新概念和新理論，建立了什么新方法，制備出什么新材料等等。我們還關(guān)心你的博士論文、碩士論文能不能圍繞某個(gè)科學(xué)問(wèn)題開展系統(tǒng)深入的研究，而不是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。我們更關(guān)心如何幫助你們?cè)谇迦A園接受嚴(yán)格的科研訓(xùn)練，培養(yǎng)你們?nèi)婢邆涑晒φ叩乃刭|(zhì)。
創(chuàng)新方法從何而來(lái)？
創(chuàng)新方法到底從何而來(lái)？不同學(xué)科有不同的方法，但總結(jié)起來(lái)也有一些共同點(diǎn)，下面我會(huì)舉例說(shuō)明，供大家思考。比如“移花接木”。美籍波蘭裔化學(xué)家克日什托夫•馬蒂亞謝夫斯基曾經(jīng)建立了一種可控聚合的新方法，這個(gè)想法是怎么來(lái)的呢？他和他的學(xué)生是把有機(jī)化學(xué)中的一個(gè)原子轉(zhuǎn)移自由基的反應(yīng)運(yùn)用到高分子化學(xué)中。在國(guó)際化學(xué)界中，他們第一個(gè)想到“移花接木”，創(chuàng)造了這個(gè)新的方法，用于制備各類聚合物材料，因此獲得2011年度的沃爾夫獎(jiǎng)，這是僅次于諾貝爾獎(jiǎng)的國(guó)際性大獎(jiǎng)。馬蒂亞謝夫斯基對(duì)中國(guó)同行非常友好，我們都親切地叫他“老馬”。我們看到，“移花接木”是創(chuàng)新想法的來(lái)源之一。
創(chuàng)新想法的另一個(gè)來(lái)源是“舊研究中的再發(fā)現(xiàn)”（Rediscovery from the old）。例如在我熟悉的有序分子膜領(lǐng)域，有一種界面逐層自組裝（LbL）方法，是上世紀(jì)90年代快速發(fā)展起來(lái)的一種交替沉積簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)多功能的表面修飾和制備薄膜組裝方法。德國(guó)的杰羅•蒂瑟博士在1992年發(fā)表了第一篇關(guān)于LbL方法的論文，由于是很具創(chuàng)新性的工作，雖然這篇論文發(fā)表在名不見(jiàn)經(jīng)傳的普通學(xué)術(shù)刊物上，但還是引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。當(dāng)年我自己也迅速跟進(jìn)，相繼發(fā)表了很多篇相關(guān)論文。不過(guò)，跟蹤研究畢竟是跟蹤性研究，不管是在高水平跟蹤還是低水平的跟蹤研究，所有的認(rèn)同和榮譽(yù)當(dāng)然都還是集中在第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這個(gè)方法的人身上。那么，杰羅•蒂瑟產(chǎn)生這個(gè)想法的靈感又是從何而來(lái)呢？實(shí)際上美國(guó)的拉爾夫•艾勒在1966年的《膠體與界面科學(xué)》期刊上早已發(fā)表過(guò)LbL組裝方法，他嘗試了膠體粒子、聚電解質(zhì)、蛋白等多種構(gòu)筑基元，表明這樣方法具有很寬的適用范圍，這篇論文內(nèi)容十分豐富，長(zhǎng)達(dá)25頁(yè)。但在他所處的那個(gè)歷史時(shí)代，這篇文獻(xiàn)并沒(méi)有引起大家的重視。我們從這里可以看到，“舊研究中的再發(fā)現(xiàn)”也可以成為創(chuàng)新想法的源泉之一。
“工欲善其事，必先利其器。”我們中國(guó)人常常講到工具的重要性，因?yàn)樗梢詭椭覀儊?lái)到認(rèn)知物質(zhì)世界的新層次，很多創(chuàng)新想法是因由新儀器產(chǎn)生的。譬如，現(xiàn)代納米科技的誕生和發(fā)展，離不開掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等表征方法的發(fā)明。科學(xué)家們?cè)缫炎C實(shí)量子理論中的隧道效應(yīng)，但在1981年兩位瑞士科學(xué)家格爾德•賓寧和海因里希•羅雷爾基于此原理發(fā)明了掃描隧道顯微鏡，才使得我們可以原位高分辨地觀測(cè)物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)和研究其性質(zhì)。后來(lái)又有了基于相互作用力的原子力顯微鏡等等。這兩位科學(xué)家因?yàn)樵诖祟I(lǐng)域的貢獻(xiàn)獲得1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在科學(xué)史上，因?yàn)榘l(fā)明新的儀器表征方法而榮獲諾貝學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家不勝枚舉。即使不是從頭發(fā)明一個(gè)儀器，在根據(jù)需要對(duì)商品儀器進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，常常也會(huì)對(duì)物質(zhì)世界產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明。在清華這樣一所以理工科見(jiàn)長(zhǎng)的著名院校里，我們有研制和改進(jìn)儀器的優(yōu)勢(shì)條件，我特別鼓勵(lì)大家在這方面有所建樹。
創(chuàng)新的想法還往往來(lái)自于打破陳規(guī)，跨越學(xué)科的邊界。有一個(gè)著名的例子是美籍華裔科學(xué)家鄧青云教授，他長(zhǎng)期從事有機(jī)電致發(fā)光（OLED）的研究。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體電致發(fā)光已經(jīng)從基礎(chǔ)和應(yīng)用上都取得了很大成功，為什么有機(jī)材料不能向無(wú)機(jī)半導(dǎo)體那樣電致發(fā)光？鄧青云最早思考這個(gè)問(wèn)題，他便從自己熟悉的領(lǐng)域中跨越出來(lái)，開拓了一個(gè)完全嶄新的領(lǐng)域。他在OLED方面的第一篇文章于1987年發(fā)表時(shí)，是刊登于所謂影響因子并不高的專業(yè)期刊《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》上的，但是這項(xiàng)開創(chuàng)性的工作依然得到了國(guó)際上的高度認(rèn)同，這篇論文被引用次數(shù)至今已高達(dá)11000多次。鄧青云和我前面提到的 “老馬”一起獲得了2011年的沃爾夫獎(jiǎng)。他的故事還告訴我們，論文發(fā)表在哪個(gè)期刊上并不重要，重要的是科學(xué)成果本身的質(zhì)量和價(jià)值。
（未完待續(xù)。本文根據(jù)張希院士2014年9月3日為清華2014級(jí)研究生新生所作的“開學(xué)第一課”速記稿整理。供稿/嚴(yán)工）
來(lái)源：新清華 2014-09-19
