诺奖得主沙普利斯,自述数十年科研最精华总

年诺贝尔化学奖得主沙普利斯

导读

美国化学家卡尔·巴里·沙普利斯分别与年与年两次获得诺贝尔化学奖。年11月,沙普利斯在中国天津大学的HoneywellNobelLecture(霍尼韦尔—诺贝尔获奖者讲座系列)上作了一场演讲。报告的题目是:“Howtofindsomethingnew”(如何发现新事物)。

他一生做过很多重要的演讲,但这场演讲可说是其中最特殊的一次。沙普利斯曾说这是自己数十年科研工作中最精华的一次总结和自述,但这场汇报并不是关于化学,而是关于科研方法和他自己关于科研创新的思考。

如何发现新事物

经常有人问我,“您如何找到新的反应?您是从哪里得到那些新的想法的?”我认为一位优秀的科学家必须非常热情且充满好奇。同时,他若想成功,野心也必不可少。然而,科学家的种类很多。诺贝尔生理学或医学奖得主彼得·梅达瓦爵士曾说:“科学家中有收藏家、分类者和强迫症患者。从性格上讲,他们之间许多是侦探,许多是探险家;有些是艺术家,有些则是工匠。”

图1彼得·梅达瓦爵士,因对免疫学所做的杰出贡献而获得年诺贝尔生理学或医学奖

我基本上是一位探险家。即使探索未知的能力并不是与生俱来的,但我相信各种性格的科学家都可以学习去探索。我想帮助在座各位变得更有创造力,在科学发现过程中能有更多的机遇,并且也许能体会到科学发现带来的那种激动人心的感受。

如果你想发现新事物,千里之行的第一步就是要学会与不确定性共存,并学会接受失败如常,因为寻找未知事物的风险就像成为一名从不系安全绳的高空杂技演员一样大。并不能保证何时、甚至是否一定有新发现,也没有任何可能预测你所找到的新事物是否就是你希望寻找的。根据新事物的定义,在已知范围内推理出真正的新事物是不可能的,因此你必须踏上通往未知之路。

我的性格使我乐观拥抱不确定性。实际上,我在斯坦福大学研究生院毕业后额外做了几年(相当于三个博士学位论文工作量的)研究,因为我热爱完全的自由——只需在实验室中开反应或在图书馆中进行研究,除此之外没有文书工作、授课或撰写研究基金的的职责。在做化学反应的闲暇时,我喜欢与其他化学家在黑板上进行“粉笔交谈”。我从不担心个人的安全感或未来将给我带来什么。

我的博士导师范塔梅伦(E.E.vanTamelen)是他这一代中最具创造力的化学家之一,他所想的都是化学中的重要问题,同时这些科学问题往往也是最难的,因此和他共事更使我乐观拥抱不确定性。当你踏入未知世界时,就无法保证一定能成功,所谓的失败才是永恒的伴侣。我很幸运,范塔梅伦教授给了我们很大的自由——他并未就我实验室的工作制定明确的方向。这有助于我获得独立性,增强信心和成熟度。

当我在实验台上工作时,我的大多数反应都行不通,但我从来没有将它们视为失败。我行不通的想法总会给我带来关于下一步尝试的更多想法。因此,我的词典里没有“失败”这个概念。从年到年,查尔斯·凯特林曾担任全球最大的公司之一—通用汽车的研发总裁(他被誉为创新之父),我非常赞同他的观点:“明智地失败”是一个很棒的概念。你们都需要学习如何明智地失败。

凯特林说,一位发明家“尝试后可能会失败上千次。”而根据我的经验,失败的数量更接近上万次。对于新的发现来说,失败才是真正的通向成功之路,我认为对你们在坐的大多数人来说,听到这个道理真是一个很大的意外!一定不能将失败视为浪费时间。我亲身的经历和汉弗莱·戴维爵士的经历相近:“我的失败启发了我最重要的发现。”

迎接SERENDIPITY(意外发现)的到来

当理解了SERENDIPITY(意外发现)在发现新事物中所起的特殊作用后,失败转变为成功是不矛盾的。Serendipity通常指的是在寻找完全不同的事物时的偶然幸运发现。寻找新事物永远不可能是一个理性的过程。

真正的新事物是未知的——根据定义,未知事物不可能被描述或被预测。因此,意外发现在科学发现中无处不在。例如,开普勒对椭圆形行星轨道的证明源于他对酒桶的面积和体积进行测量的尝试。同样地,几乎当今所有最有价值的化学过程的发现都有意外的因素。实际上,现代化学工业的诞生完全是出于意外的发现。

年,珀金(Perkins)还是一名18岁的学生,他正在试图合成奎宁。他的反应失败了,这在实验室中稀松平常,他最后在烧瓶底部得到了一块令人不悦的黑色固体残渣。在清洗烧瓶时,他发现该固体残渣中含有一种可溶于乙醇的紫色化合物。珀金对这个奇怪而完全出乎意料的结果进行了跟踪,他发现该化合物可以用于给纺织纤维染色。他为新染料申请了专利,并创建了自己的染料工厂。通过纯粹的意外发现,珀金发现了第一种苯胺煤焦油染料。正是通过抓住这个意外发现的机会,珀金才成为现代化学工业的奠基人。

意外发现的例子几乎是无止境的:哥伦布在寻找东印度群岛时偶然发现了美洲大陆。聚丙烯的偶然发现将石油带进了我们所生活的世界。特氟龙、青霉素、化学疗法、X射线、巴氏涂片、疫苗接种、牛顿万有引力定律、安全玻璃、人造甜味剂、硫化橡胶、宇宙大爆炸理论、橡皮泥、冰棒、可口可乐、DNA的发现,甚至是电话——它们都是在人们寻找其他事物时偶然发现的。许多常见的药物在创制初期的目的都是用来治疗不同的疾病:一种治疗心绞痛的候选药物由于其显著的副作用——后来被称为“伟哥”,而被人们更加熟知!

很遗憾的是,“serendipity”被选为英语翻译中最困难的十个单词之一。我希望它能被很好地译成中文,因为其几乎所有的科学发现都欠她(serendipity)一个巨大的人情。如果你想有新发现,则必须积极主动地开门邀请serendipity进入。

我认为有一个人将这件事描述得最好。年,路易斯·巴斯德曾写下他的名言:在观察所及的领域内,机会只青睐有准备的头脑。也许你知道英国著名小说家简·奥斯丁。她一生从未离家,从未结婚,也从未外出旅行,但她的小说《傲慢与偏见》却最为出名,其揭示了对人性的深刻理解,她是一个真正的天才。鲜为人知的是一位来自马萨诸塞州的名叫艾米丽·狄金森的隐居年轻女士,她和沃尔特·惠特曼被认为是19世纪最伟大的美国诗人。

图2路易斯·巴斯德,

简·奥斯丁的天才之处在于对人性的理解。艾米莉·狄金森的天才之处在于她可以理解人类创造力和发现的本质。我个人认为,在这方面,没人能比她描述得更加精妙。她诗中的这些句子很好地表达了意外发现在生活以及科学中的作用:

幸运与勇者为友。

幸运不是偶然,而是辛劳;

幸运之神昂贵的微笑是靠辛劳赢得的。

不知何时黎明会来,我打开了所有的门。

希望意味着时刻为尚未出生的事物做好准备。

称其为意外发现、好运、机会或运气吧。如果你想发现新事物,请遵循它。放弃你固执的计划,欢迎好运上门吧。

我有时会说,如果你想被汽车撞到,请站在高速公路的中间。我毕生的“站在高速公路中间”的研究方法很早就开始使用了。在我读研究生时,曾在研讨会上听过一次来自加州理工的乔治·哈蒙德(GeorgeHammond)教授的演讲。他是一个真正的特立独行者,他所说的内容在当时的被视为异端,因为在那时,有机化学的主要研究目标是合成复杂的天然产物及相关类似物。

哈蒙德教授那时说的是:“


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