潮新聞客戶端 記者 何冬健
科學的發展，是必然還是偶然？
近日，清華大學新雅書院院長梅賜琪在新雅書院2024級新生開學典禮上的講話，引起不少師生、家長的熱議。
在題為「在尋求規律中相信偶然的力量」的講話中，他告訴新生：「按照你們過去成功經驗的延續，你們或者已經想到的是如何透過精準的計劃、努力的精神，加上已經被證明過的天賦，迅速地進入到創新的軌域之中。那麽先讓我給大家潑一盆冷水。人類知識創新的兩個特征可能會使得那些看似完美的個人計劃遭遇挫折。」
規律，即是必然性。今天我們該如何看待、理解創新中必然與偶然之間的關系呢？
西湖大學孫立成團隊電解水製氫實驗室一角。 西湖大學供圖陰差陽錯的「饋贈」
大家可能聽過這麽一個故事：一個叫牛頓的青年坐在樹下小憩，突然一個蘋果落了下來，正好砸在他的頭上。於是追問出現：是什麽拉住它下落？萬有重力定律由此發現。
這當然是一個充滿浪漫色彩的故事，算不得「真」。回顧科技史發展，很多科學發現都源於某種程度上的「意外」——
青黴素的發明是因為英國科學家弗萊明著急出門旅遊，忘記了培養皿中的細菌；中國科學院院士黃鳴龍改進了基斯內爾-沃爾夫-黃鳴龍還原反應，是因為幫忙照看實驗的同事沒有註意到木塞的脫落……這些由「意外」得來的成果聲名赫赫，改變了人類生活，還有不少科學家借「意外」誕生的成果榮獲諾貝爾獎。
「意外」給科學帶來了無限的驚喜。來自西湖大學人工光合作用與太陽能燃料中心的研究亦是如此——實驗中的一次意外，成為團隊的「臨門一腳」，神奇地突破了陰離子交換膜電解水製氫的催化劑難題。
2022年4月，彼時在中心做博士後的李誌恒，在一次利用浸泡法制備鎳鐵基氧氣析出反應催化劑時，不小心把乙醇（酒精）當作去離子水使用，結果發現在泡沫鎳上長出來的催化劑，氧氣析出反應效能居然非常不錯。
他們把樣品拿到電鏡下，發現這種催化劑如同花朵一樣層層疊疊。中國科學院院士、西湖大學講席教授、人工光合作用與太陽能燃料中心主任孫立成當時就給它取名為「繡球花」，憑借經驗判斷這種層疊結構很可能有不錯的催化穩定性。
意外促成了進一步研究的突破口。如今在實驗室，這款來自意外的新型催化材料在堿性水中，表面源源不斷地產生氣泡。從2022年5月份開始一直執行到今年8月份，它已經在安培級電流密度下穩定工作了19000小時，至今還未出現衰退的跡象。其催化效率和穩定性遠優於現已報道的催化劑。
看似偶然的自然而然
看似是一場實驗中的偶然，讓人類離高效制造綠色氫氣更近一步。但這背後離不開實驗室長期的探索所帶來的準確經驗判斷和敏銳的直覺，這在冥冥之中又是一場必然的成功。
就像孫立成說，道法自然。科學研究的「道」，就是「自然而然」。
在偶然中尋找新的座標。這個夏天，相信很多人坐在電視機前為中國健兒在巴黎奧運會上的優異表現加油吶喊。男子運動攀巖速度賽決賽讓梅賜琪印象深刻——中國選手伍鵬以0.02秒之差獲得銀牌。「如果伍鵬某一個手指或者腳趾再用力一些，結果就應該有很大的不同。」他說，對於每一次特殊的事件而言，決定結果的更可能是無法窮盡的偶然因素。這一點對於知識創新來說，同樣適用。
科學的目標是探尋自然界的規律，試錯是探索的重要途徑之一——試錯，本身就是在無窮路徑中尋找一種偶然的通路。在科學探索的歷程中，有著許多為人熟知或不為人熟知的試錯細節，如果沒有愛因史坦為反對量子力學而丟擲「EPR佯謬」，後人不會接二連三地進行試驗，進而揭開量子纏結的面紗，開辟量子力學研究的新領域。面對未知的世界，我們不可能總是邁出正確的腳步。發現並剔除一種錯誤的可能，就是離真理更進一步。
中國科學院院士周光召曾指出，通常在科研探索過程中要出現多次的失敗，但在失敗中可能發生偶然出現的現象，其中包含啟發新思想的萌芽。只有不怕失敗，觀察敏銳的人才能在單調重復的試探中註意到新的現象或思想的萌芽，並將其發展下去。
從這個角度看，人類探索未知的歷程也是踩著偶然向上攀登的歷程。
換個角度說，科學研究同樣是在必然中留給有準備的人。「天才是百分之九十九的汗水加百分之一的靈感。」這句來自美國發明家愛迪生的名言，在小學教育時便為我們所熟知——為了發明燈泡，愛迪生嘗試了6000多種材料，7000多次實驗，終於如願以償找到能堅持45個小時之久的燈絲材料。
科學發展是人類追求的一個長期目標，就像建築需要地基一樣，任何創新都來自人類知識的長期積累。有一些科學實驗或科研計畫難以在短期內完成，例如人類壽命研究、地殼變動情況勘查、太陽表面變化觀察等，有可能需要幾十年甚至幾個世紀的時間。特別是對太陽黑子的研究，持續了近四百年之久。如此漫長的實驗其過程受到各種外在條件和因素的挑戰，盡管如此，一代又一代的科學家憑借熊熊燃燒的熱情和堅韌不拔的毅力，將科學實驗的成果傳承了下去。
牛頓說：「如果我看得更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。」從這一點來看，無論哪一個科學成果在明天迸發出璀璨的光芒，都不令人意外。
歷史已經證明，科學發現的時機一旦成熟，發現就成為必然；至於由哪一位科學家發現則是偶然的。
換一副「眼鏡」看問題
今天，正處於科學爆炸的重要節點。我們需要充分認識創新的偶然性和必然性，特別是正視產生重大科學發現的困難。
中國工程院院士、溫州醫科大學校長李校堃團隊牽頭完成的「生長因子FGFs調控糖脂代謝新功能與新機制」計畫獲2023年度國家自然科學獎二等獎，而研究的最初起源，就來自李校堃院士自己意外摔傷之後「以身試藥」的經歷。神奇的藥效，讓他堅定了加速研制新藥的決心。
獲獎的研究同樣始於一次臨床發現。2010年左右，團隊在開展生長因子對糖尿病足研究時，發現了生長因子對血糖變化有影響。這一發現激發了團隊的好奇心。如今糖尿病模型采用FGF藥物，中樞或鼻腔一次用藥，機體的血糖穩定狀態能保持4個月以上。藥物作用的長效性，可以大大提升患者生命的品質。
在科學研究的必然中尋找偶然的機會，在偶然的機會到達時堅定抓住它的必然之處。回望科學史，偉大科學往往不是按照常規計劃，在可預見結果的情況下進行實驗和邏輯推理就能得到的——在X光繞射的發現中，物理學與生命科學及材料學產生了碰撞；在電腦的發明中，數學和計算擦出了火花……
包袱少，失敗後不怕人笑話，對新事物非常敏感，有強烈的好奇心，不受原有思想方式和原有理論的束縛，敢想敢幹。這是25年前，周光召曾總結有創新力的科學家必備的素質之一。放諸今天同樣適用。
在接受記者專訪時，梅賜琪也認為，對於所有的創新來說，偶然性都是絕對的，必然性都是相對的。從定義出發，創新應該是「不可預見的」；能被預見的「必然」應該不能被叫做創新，或者起碼不會是大的創新。大的創新不容易發生也是因為這個偶然性的絕對存在。
需要強調的是，科學發現的偶然性不完全是客觀存在。之所以覺得偶然，一方面因為沒有關註到這個問題上來，所以就覺得稀奇，就像我們去別的地方旅遊，總覺得各種「想不到」，但實際上這些「想不到」都是別人的習以為常；另一方面是因為「眼鏡的顏色」的限制，一個人長期帶著紅色的眼鏡看東西，看什麽都是紅色的，如果有一天突然摘掉眼鏡，看到世界的真實面貌反而會覺得偶然，而且不敢相信。
「所以從這個角度出發，強調創新的偶然性並不是講創新完全只能‘靠天吃飯’，等待‘偶然’的恩賜。如果可以經常的多向四周看看，可以經常主動地意識到自己的‘眼鏡的顏色’並且敢於換一副眼鏡看問題，也許就有更多創新的機會。」他說。
延伸閱讀
【科學與假設】
【法】彭加勒 著
李醒民 譯
商務印書館
該書為科學哲學經典名著，距出版與逾一百二十年。作者是法國偉大的數學家、數學物理學家、理論天文學家、科學哲學家，內容多由已發表的短論、講演、書評、科學著作的序言或緒論串接而成。
全書雖不是一部十分嚴整、十分系統的著作，但卻貫穿著一條明晰的、深邃的思想主線，廣泛而深入地探討了科學和哲學的理論前沿問題，提出了一系列精辟的、富有啟發性的觀點，其獨創的約定論思想在書中得到了集中體現。它曾啟發了畢加索、愛因史坦這樣的大人物，愛因史坦稱作者是一位「敏銳而深刻的思想家」。
【科學史筆記】
吳國盛 著
廣東人民出版社
在很長一段時間內，我們學習科學主要是學習如何「做科學」，而忽視了如何「理解科學」。科學史學科的作用就是彌補這一空白。由於缺乏深入的理解，我們的科學教育、科技政策的制定、科學家的研究活動，都有可能失之狹隘、陷入誤區。大眾對科學史的無知，也容易助長對科學的諸多誤解，產生盲目崇拜或盲目反對。這是厘清科學史對於當代中國社會的現實意義。
該書圍繞「什麽是科學史」這個核心問題，系統論述了科學史對於人們了解科學的本質和培養科學素養的重要意義，從西方語境，又從中國人對科學認識的實際出發，通俗易通，深入淺出。
作者現任清華大學科學史系教授、哲學系雙聘教授，科學史系系主任、人文學院副院長。
【2001太空漫遊】
上映日期：1968年
該片改編自英國科幻小說家亞瑟·克拉克的短篇小說【前哨】，講述了為了解開神秘的石柱突然屹立於地面並攻擊人的秘密，原子動力太空般帝斯卡貝瑞號出發飛往距離八億公裏遠木星過程中發生的故事。
故事跨越數十年，從人類早期歷史一直到2001年，特別強調了人類科技的進步和前進演化，透過獨特的敘事和視覺手法，引發觀眾對於人類前進演化、自我意識和宇宙意義等問題的深刻思考。其中許多對未來科技的暢想，如今也已成現實。
影片在多次專家評選中被評為百年影史上的十大經典，不僅對電影制作領域產生了巨大影響，而且對科幻文化和思想也產生了持久的影響。它被認為是一部不斷激發觀眾和創作者想象力的經典之作，為電影藝術和文化對話的發展做出了傑出貢獻。
「轉載請註明出處」
