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没有意义的研究(如果失去那些无用)

没有意义的研究(如果失去那些无用)

居里夫人曾这样评价自己的工作:“当镭被发现时,没人知道它会在医院派上用场。这项工作是一项纯粹的科学,这证明不能从直接有用的角度来考虑科学工作,它必须为自己、为科学之美而做。”

如果我们回顾科学发展史,“纯粹的科学”大多有着共同的特点:科学家追随兴趣,去自由探索那些科学的“无人区”。这样的研究往往充满了挑战,短期内也很难看到应用潜力,但正是这种突破性的原创研究才能奠定科学发展的基石,或是开拓认知的新领域。

“不可能存在”的生命

生物学家托马斯·布洛克(Thomas Brock)再次来到美国黄石国家公园时,已经有了明确的研究对象:热泉中的粉色丝状体。就在一年前,当他第一次来这里度假时,解说员的话引起了他的兴趣:“他说,热泉美丽的颜色是因为蓝藻,我一听立刻来了兴致。”

布洛克好奇的是,这里的热泉温度甚至可能超过水的沸点,为什么还能有微生物生存呢?要知道,在当时学界的普遍认知里,这样的极端环境下是不可能有生命存在的。

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热泉的温度甚至可能超过水的沸点(图片来源:Brian W. Schaller/Wikipedia)

随后的研究证明,这些丝状体是一种细菌,它们可以长期生活在接近100℃的高温下,而且拥有极快的生长速度。不久之后,布洛克又与学生哈德逊·弗里茨(Hudson Freeze)一起,在热泉中发现了另外一种耐高温的细菌。他们设法在实验室中培养出了这种细菌,并将其命名为水生栖热菌(Thermus aquaticus)。

这个发现完全突破了人们对生命生存极限的想象,从那时起,越来越多的“极端微生物”出现在研究者的视野中:在各类强酸、强碱、高温或是极寒的极端环境下,科学家都发现了生命存在的痕迹。人类再一次意识到,生物世界远比我们想象的要复杂和普遍得多。

“无用”之用

布洛克的好奇心引导他再次来到黄石公园,也引导他在随后数年反复到访各类极端高温环境,采集其中的生物样本。但我们完全可以想象,当时,布洛克的这份研究并没有展现出任何应用潜力,更别说经济效益。如果从单纯的实用主义角度分析,花钱资助一位科学家去国家公园寻找粉色微生物,听起来只会让人发笑。

如果这样的观点阻止了当初布洛克对热泉的好奇,那么人类的损失就太大了。就在水生栖热菌发现不到10年后,另一个研究团队在水生栖热菌中发现了Taq聚合酶。聚合酶是细胞合成新DNA分子的通用工具,而Taq聚合酶的独特之处在于,和水生栖热菌一样,它也拥有耐高温的惊人特性。就在7年后,卡里·穆利斯(Kary Mullis)的研究团队灵光一闪,将Taq聚合酶成功应用在了早期的聚合酶链式反应(PCR)技术中,解决了PCR重复补充试剂的烦恼,也让整个反应变得便捷、简单又稳定。

水生栖热菌与人类的交集还不仅限于PCR。丹尼尔·吉布森(Daniel Gibson)利用同样来自水生栖热菌的Taq连接酶,设计出了吉布森组装法(Gibson assembly),能在很短的时间内组装出多个超长的DNA片段,为研究病毒基因组提供了可靠的基础。

PCR技术为穆利斯带来了诺贝尔化学奖,也为人类带来了现代分子生物学。没有PCR的话,我们就不可能对人类基因组有如此透彻的了解,使用的许多精准抗癌药物可能也无法诞生。在抗击疫情的今天,借助水生栖热菌开发的新技术拯救了无数人的生命。而所有这一切,都起源于许多年前,一个人对热泉“毫无意义”的好奇心。

寂寞的小道

“科学能带给我们什么?”当询问这个问题的时候,我们很容易注意到那些给生活带来翻天覆地变化的应用科学成果,这类研究似乎都存在明确的目标:解决某个实际问题,或是创造某个具体的应用工具。

我们当然受益于这样的研究,然而并非所有的研究都有如此清晰和直观的收益。并且正是那些像水生栖热菌一样看似“无用”的基础研究,才积累了我们对世界的认知。

这也正是基础研究的艰难之处。获得科学认知的过程是无法规划或预测的,做基础研究的科学家往往行走在那些“冷门”的道路上,要忍受长达几年甚至几十年的不确定性,才可能有所收获。

艾伯特·费尔(Albert Fert)就曾走上了“不流行的研究途径”——当他刚开始研究磁性材料中的电子迁移时,这个领域由于投稿稀少,甚至无法在当时的磁性材料大会上设立分会场。但我们现在已经知道,5年后,费尔的研究成果奠定了自旋电子学的基础,也帮助他自己在近20年后进一步发现巨磁阻效应(GMR)。GMR直接推动了高密度存储硬盘的飞速发展,让我们今天可以随身携带轻巧的硬盘。

如果将时间线再向前拉,当阿尔伯特·爱因斯坦尝试建立新的引力理论来取代万有引力定律的时候,连马克斯·普朗克都建议爱因斯坦放弃:“即使你成功了,也没有人会相信你。” 从某种意义上,普朗克是正确的,爱因斯坦屡次失败后才获得了他想要的那个答案,而即使在广义相对论得到验证后的30年间,广义相对论依然像是“一潭死水”,没有展现出任何与现实挂钩的可能性。
当然,到了今天,广义相对论无处不在。它既可以解释整个宇宙的结构与历史,也被揣在了每个人的口袋里——你手机里的GPS就是依赖广义相对论才能将你指引到目的地。

我们完全可以想象,如果仅仅追求回报,而放弃了对基础研究的关注,我们失去的将会是什么:如果这类看似“无用”的基础研究被扼杀在摇篮里,摧毁的不仅仅是单个课题,更是一个全新的科学领域的可能性。只有为这份自由探索给予足够的支持,才能孕育出更多充满想象力,风险更高,但蕴藏着重大发现的研究。

为科学之美

“新基石研究员项目”所关注的就是这样的基础研究,这是一项聚焦原始创新、鼓励自由探索的基础研究资助项目,目的就是支持富有创造力的科学家,去开展探索性与风险性强的基础研究,期待他们提出重要的科学问题、开拓学科前沿、推动原创突破。

新基石研究员项目
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“对‘新基石研究员项目’来说,项目聚焦的就是基础研究中的基础研究,资助的就是坐冷板凳的那些人,所以他的研究一定是进入‘无人区’的,肯定有很大的不确定性和高风险性。”项目秘书处表示:为了支持“新基石研究员”自由探索的梦想和勇气,项目具备足够的判断力和包容力。“科学委员会在人才遴选方面一定会有独到的眼光。项目对研究员在资助过程中遇到的困难、遇到的风险,有很大的包容性。在受资助期间我们也不会去频繁打扰研究员。科学委员会只会要求最低程度的交流和互动,比如研究员每年在学术报告上陈述研究进展,和年底提交一份非常简单的书面报告。这个报告越简单越好,一页纸两页纸都行,我们不会有进度的考核等等,是非常非常包容、灵活、宽松的。目的就是让他们放手做自己喜爱的研究工作,减少对科学家的打扰。”

即使是短期进展不佳,甚至没有出结果的研究,项目也愿意给出足够的认可:“如果研究没有结果出来怎么办?他探索了一个方向,却没有成功,那我想他为科学界的后来人也做了试错——那条路走不通也是一个贡献。”

“‘新基石研究员项目’专注支持基础研究,而不是偏应用或即将成果转化的科研领域,希望这个项目为我们国家的基础研究奠定一块‘新基石’,也期待‘新基石研究员’取得世界领先的原创性成果,成为一批新的学术领头人,乃至大师级的科学家。”腾讯公司董事会主席兼首席执行官马化腾表示,“腾讯未来将更加聚焦以用户价值、科技创新及社会责任为中心的本源。‘新基石研究员项目’就是企业重要的社会价值创造 也是对科技向善使命愿景的践行。”

你会是他们正在找的那位“新基石研究员”吗?

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