给年轻科学家的信(写给每一个有志于学的年轻人的终身学习指南) Letters to a Young Scientist

good

我在讲授如何写论文(后结书为《论文与治学》)时说,能写好论文的第一要素是非常想写好论文,如同能升官的第一要素是非常想升官,能发财的第一要素是非常想发财。 P6

数学是考官一向倚重的法宝,说数学其实不重要,不知考官们该如何是好,我们不去管它。 P7

……必须要具备一种特征,能够享受长时间学习和研究的乐趣,即便有时候一切努力都付诸流水,这就是要跻身一流科学家行列的代价。 P8

其二,他们对学术没那么热爱,对自己的学术能力没那么自信。 P9

威尔逊还告诉后生,不要因当今科学成果加速度涌现,就惧怕你进入后没什么好研究的了。 P10

在接下来这些信中,我将和你分享一些想法和故事,衷心希望你能从中受益。 P12

这个例子发生在生物分类学领域,这是个长久以来被视为过时而发展缓慢的古老学科,直到最近才改观。 P13

如果我们对这个星球认识得这么少,那要如何管理它,使其永远发展呢?就在不久之前,解决方案似乎还是遥不可及的。 P14

生物多样性研究的进步如此神速,其他每门学科也都来到了重大的转折点,因此我们难以预见它们在未来十年会发生怎样的科技革命。 P15

虽然我担任应急信差,一天要在莫比尔的街上来回骑好几趟车,但我对这城镇和世界上发生的重大事件漠不关心,只是用大把课余时间来累积童子军功绩勋章,以便早日升上鹰级/。 P17

在接下来的漫长夏日里,只要不影响平时的安排,我就会让所有夏令营的学员加入我的捕蛇行列。 P18

大约一星期后,我回到普什马塔哈,夏令营主任命令我不得再抓毒蛇,就跟在家时父母告诫的一样。 P19

1951年我到哈佛大学读博士,校方相当宽容,认为我在田野生物学和昆虫学方面表现优异,足以弥补先前在亚拉巴马大学因为过得太惬意而没学好的普通生物学。 P20

修改自手稿。 P21

在许多想成为科学家的人眼中,数学是一头难以驾驭的巨兽。 P23

在哈佛讲授生物学几十年下来,我经常看到优秀的学生因为担心数学而拒绝以科学为志向,甚至根本不碰非必修的科学课程。 P24

因此,当x=10,你的祖先N=1024位。 P25

在指数增长的情况下,族群个体的即时数量N要乘以常数r,这个常数的大小取决于族群特性和其生存环境的条件。 P26

大多数的人口学家和经济学家都认为,一旦全球人口超过100亿,地球就将很难维持下去。 P27

数学的美妙之处就在于可以通过自学提高。 P28

再多谈一会儿牛顿。 P29

今天我们知道这就是演化的结果,但这个答案对年轻的达尔文来说是个禁忌——在他英格兰的老家,公然反驳《圣经》内容会被斥为异端,而他可是在剑桥大学受训要成为神职人员的。 P30

据传闻,有一天,女仆看到他在花园里盯着蚁丘出神,她后来对一位住在附近的、著作颇丰的小说家说:“真可惜,达尔文先生不像萨克雷先生您一样懂得怎么打发时间。 P31

要是发现者认为这个步骤太过困难,可以找数学家和统计学家合作。 P32

若你想去的是需要做许多实验和定量分析的专门领域,就千万要三思而后行了,这些学科都会涉及大量的物理、化学以及分子生物学中的专门知识。 P33

我想过尖翅蝇家族,它们迷你的身躯在阳光下闪耀如宝石,但那时找不到适合的设备或文献来研究它们。 P36

这个故事对你而言意义何在?太重要了。 P37

你可能听说过召唤部队前往战场的军事原则:“朝着枪炮声前进。 P38

越极端的例子,越能够表明我提出的原则堪称至理名言。 P39

)两种策略显然都行得通,你可以同时或先后使用,但是,一般而言,选用第一种策略的科学家是天生的问题解决者。 P40

一切理当如此:深入了解一个方面比肤浅地认识许多方面来得好。 P41

他们的乐趣在于寻找新发现,而且发现越惊人越好。 P42

在科学研究中,你会不断听到“事实”、“假设”和“理论”这些字眼。 P45

第二个假设的灵感来自一项演化原则:地球上绝大多数动物的大脑都很小,它们往往只接收身边最简单的线索,以此来指引行动。 P46

于是我又有了另一个想法:苍蝇和金龟子这些靠捡拾各类残渣维生的昆虫,应当也是靠着嗅觉去寻找动物的尸体或粪便的,而且只需要辨认物质腐败时释放出的少数几种化学物质就可以了。 P47

毕竟,科学家也是人。 P48

据说,有天他泡在公共浴池里,思考该如何测量形状不规则的物体的密度。 P49

这种理论认为,在一个有繁殖能力的种群中,某些遗传特征的组合会比其他组合更适应环境,因此它们的生存概率和繁殖成功率不同。 P50

在科学和哲学中一直有个悬而未决的大问题:“相去甚远的知识体系之间的这种关联(即知识大融通)可以扩展至社会科学和人文学科,甚至延伸到艺术创作吗?”我认为是可以的,我甚至相信,在21世纪未来的时间里,建构这种跨领域关联的工作,将是知识领域中最重要的活动。 P51

人类曾经相信光可让我们看到一切,现在我们知道,激活大脑视觉皮质层的光波,仅是电磁频谱上的一小段区域而已,从极高频的伽马射线到极低频的辐射,完整的频谱其实涵盖好几个数量级。 P52

那么,你可能会问,接受这类神话故事的信徒还可以顺利地进行科学研究吗?当然可以,但他的世界观将被迫一分为二,一个是世俗的,一个是超自然的。 P53

还有一个说法:由于人的心智,特别是自由意志这个相当重要的成分,似乎超越物质世界的运作方式,所以它一定是上帝植入的。 P54

我先前说过,你一定能成功,但条件是你有能力编织美梦,而且做好了遭遇混乱和失败的精神准备。 P56

那是1993年,刚好是日本经济狂飙的时候,日本公司不断收购美国的房地产,从纽约的洛克菲勒中心一路到夏威夷的别墅。 P57

既然是科幻片,研究计划当然是成功了,不过电影中描述的手法确实十分高明。 P58

换句话说,我可以跨越时空传递讯息,将2500万年前一个蚁巢的讯息传送到今日的另一个蚁巢中。 P59

无法言说的想法在脑海中一个一个地掠过,在其中最好的片段成形之后,将它们安排在适当的位置,故事就会不断发展下去,直到出现一个激动人心的结尾。 P60

但我这封信是写给你的,你想要一直保持创意,将职业生涯的大部分时间用于探险。 P61

天才与否,要看每个人在前沿领域的成就,只进入前沿领域是不够的。 P62

要想抵达前沿领域,并在那里开疆拓土,必须要恪守职业道德。 P63

我知道每周工作60小时很辛苦,所以,你要把握每一个带薪假期的机会进行全职研究。 P64

幸福会降临在那些终其一生乐此不疲地探究同一个课题的人身上,而且可以肯定的是,他们通常会有突破性的进展。 P65

我知道,在一般人心目中,科学研究一定要巨细靡遗、毫不妥协,每一步都要仔细地记录在实验记录簿中,还要定期统计检验每段时间收集的数据。 P66

耗时:两周。 P67

结果:我第一批尝试的器官都没有引发任何反应,但出乎我意料的是,以针刺底部的杜氏腺测试时,竟然得到了强烈反应!这个腺体呈手指状,肉眼几乎看不见。 P68

以生物化学和细胞生物学为例,在早期研究中,研究者非常依赖离心机这类仪器,借由它才有办法分开不同种类的分子,进行后续的物理和化学分析。 P69

他们让学生沉浸在实验室研究的气氛中,接受经验丰富的科学家指导,在强调科技的环境中学习。 P71

但身为读者的我,却对这些直白的描述提不起兴致,我认为读者其实想知道的是,为什么这些科学家要辛辛苦苦地追寻这些目标,以及他们的冒险过程和梦想。 P72

此外,还有阵容豪华的科技智囊团,它们网罗各地精英,共同开创新的理念和产品。 P73

创新者通常还具有内向人格,不爱参加团队运动和社交活动,他们厌恶权威,大多不喜欢听命行事。 P74

这是由团体思考完成的。 P75

我的科学生涯很早就开始了,甚至比我在普什马塔哈夏令营成功耍蛇还早。 P76

1934年有一期杂志里有一篇文章,标题为《野蛮与文明的蚂蚁》(Ants,Savage and Civilized),我深受其吸引,随即开始捕捉昆虫。 P77

在我投入捕虫生涯的早期,他曾告诉我,他在他家前面的草丛里看到一只中等大小的蝴蝶,它的翅膀上长有黑红相间的闪亮条纹。 P78

后来,我的兴趣转向蚂蚁,一心一意地要找遍查尔斯顿街上的我家旁边杂草丛生的空地上所有种类的蚂蚁。 P79

/ “好奇号”火星漫游车在盖尔环形山的计划路线。 P80

我之前谈到过热情和适当的雄心,那是激发我们创意的力量。 P81

生活中促使他们从事创意工作的情况大不相同,激发他们对特定研究之兴趣的原因也不一样。 P82

在现实世界的科学研究中,也有类似圣杯的目标,能够激发大家的寻宝精神。 P83

上述这几种原型会引发根植于人性深处的共鸣,它们十分具有吸引力,而且容易理解,在创世神话中传达意义和力量,并且在史诗故事里得到反复传诵,成为经典戏剧和小说的主题。 P84

“印刻”(imprinting),动物个体在生命特定时期出现的一种固定行为模式,比如刚出生的小鸭、小鹅会追随第一个见到的运动物体。 P85

探险家俱乐部的总会在纽约的东70街,那里收藏了全球杰出探险家的大量档案和纪念品,还有几十年来会员带往远方的探险队旗,那些地方有时几乎寸步难行。 P86

颁给我这样的奖乍看之下似乎没什么道理,也许真是如此,毕竟我不曾受困在冰天雪地的极圈里,从未攀上任何一座无人到达的南极山峰,也没有和任何未知的亚马孙部落接触过。 P87

”在此,容我稍微借题发挥一下,我想告诉生物学家,特别是梦想将科学与探险相结合的年轻人,请不要忘了,是生物圈提供你史诗般的探险机会。 P88

厄尔是海洋生物学家,以在世界各处海洋潜水闻名,她打趣地说:“在海洋中潜水时,我完全没担心过鲨鱼、虎鲸或其他生物,但在中央公园的绿色池塘中,里面的微生物确实让我感到害怕。 P89

现在,和我一起想想,在这个多种科学领域相互重叠的世界,可以找到什么值得探究的问题,比方说,在这根木头的迷你世界中,存在怎样的生命?让我们从动物开始。 P90

树干表面长着一片片的苔藓和地衣,这又是自成一格的小小世界,先前提过的缓步动物可能就漫步在其中,这种动物也被称为水熊虫,因为它们的身体形状又像毛毛虫又像小熊。 P91

随着经年累月的分解腐败,这里的物种会逐渐变化,物种的个体数和生态位也会跟着变动。 P92

他在获得了这么重要的成就之后,还认为自己才刚刚开始探索这种昆虫的特征。 P93

当时全球只有十来位蚂蚁专家,他就是其中一位,当然这不包括那些病虫害防治专家。 P95

”我喜欢布朗对待我的方式,仿佛是在跟同侪共事,虽然他其实只是在训练我,就像军官指导士兵一样。 P96

但是,一般的蚂蚁、蜘蛛和步行虫很难抓到跳虫,因为跳虫每一体节的下方都有一根可以大幅度活动的长杆,这长杆平时牢牢固定在体节下,但只要有个风吹草动,即使非常轻微,跳虫的保卫机制也会被触发,使长杆弹放出来,它一撞击地面,整只跳虫就会弹到半空中。 P97

首先,生理学家发现,它们合上大颚的动作可说是动物界中最快速的运动之一。 P98

恰恰相反,蚂蚁庞大的数量和总重量足以弥补它们迷你的体形。 P99

/ 火星蚁,已知最原始的现生种蚂蚁。 P100

我们的目标是肉食螫蚁(Daceton armigerum),这是一种大型蚁,至少在蚂蚁界是大的,体形和广泛分布于北半球温带地区的木蚁差不多,约有1.3厘米长。 P101

这种做法很有可能为我们带来机会,让人做出非比寻常的发现。 P102

我在那里搜寻了一个星期,整个白天都在工作,但什么都没有找到,连一只针琉璃蚁的工蚁都没瞧见。 P103

在他们的教义中,即使微小如蚂蚁的生命也是神圣的。 P104

借由找出过去未知的物种,并判定它们之间的亲缘关系,我们得以把幸存类群的演化过程一步步建构起来。 P105

在我前去调查的20多年前,曾经有批冒险家骑马路过这片荒原,他们从横贯大陆的高速公路南下,前往海边的废弃庄园(托马斯河农场),然后向西走了大约100英里/,抵达埃斯佩兰斯。 P106

当时的生物学家对于蚂蚁发展出社会生活的方式和起因一无所知。 P107

整体来说,我们的努力没有完全白费,一路上还是找到了许多新种蚂蚁,只是标本中没有一只是巨响蚁。 P108

冈瓦纳动物群里头残存的物种,包括巨响蚁在内,都演化出适应南半球温带气候的特性,甚至能适应冬季寒冷的温度。 P109

当时一切都让人十分沮丧。 P110

这项发现一经宣布,立即在昆虫学界掀起热潮,大家相继搜寻中生代晚期沉积岩和琥珀中的蚂蚁,或是类似蚂蚁的黄蜂。 P111

到哈佛访问期间,瑞柏林带着新发现跟其他收藏品一起来到被戏称为“蚂蚁室”的标本间。 P112

寻找某个知识领域里的圣杯不仅能增加现实世界的知识,还可以与其他知识体系相关联,促成科学重大进展的往往正是这样的触类旁通。 P113

1997年,我终于从哈佛大学退休,不必再指导新的博士生,没想到在2003年的某一天,有机与演化生物学系的研究生委员会主席打电话来对我说:“艾德,我们今年的招生名额已经满了,但还有一个年轻女孩非常特别,感觉很有前途,充满希望,如果你同意当她实际上的赞助人和导师,我们就再多收她一个。 P114

另外,许多专家也意识到,深入了解蚂蚁,就等于是对地球的陆域生态系统有更广泛的认识。 P115

事实证明她还具备开放的心胸,乐于帮助朋友、同学和周围的人。 P116

我对此十分支持,主要是因为这三位都是备受赞誉的科学家,但是这也意味着科里·索的研究将要接受全面的检验。 P117

[电子书分 享微 信getvip365]只要稍微看看过去做出重大发现的科学家的经历,就不难明白上面所讲的确为事实。 P119

显然,温伯格不是一觉醒来,就拿起笔和纸,写下他那些突破性的见解的。 P120

从哈佛退休前,我利用课余时间以及研究与写作计划之外的时间,对大头蚁属的分类和发展过程进行了研究。 P121

只有研究人员不辞辛劳地把标本汇整在一起,才能逐一比对这些物种名称。 P122

我觉得自己有义务坚持到最后,一来是因为我有地利之便,可以就近前往蚂蚁标本及文献收藏最丰富的哈佛比较动物学博物馆,二来是因为我觉得这是我的职责。 P123

每个物种,不论动物还是植物,在自然栖息地中都被其他种类的动植物包围,其中大多数对其的影响是中性的。 P124

红火蚁显然是齿突大头蚁的死敌。 P125

凯瑟琳·霍顿负责整个探险队复杂的补给工作。 P126

先不管所罗门群岛,因为目前我们对那里的蚂蚁类群所知甚少。 P127

关于南太平洋的探险,我还想告诉你另一个故事,这个故事乍看之下只是个无关紧要且微不足道的异国插曲,但日后就会发现它其实具有全球性的价值。 P128

但茹尔当在派恩斯岛的森林里发现了尖牛蚁的几只工蚁。 P129

人类无意中的帮助使它们扩张到全世界的热带地区。 P130

每个国家的入侵物种,不论是植物还是动物,其数量都在成倍增加,这包括携带疾病的蚊子、苍蝇,啃食房舍的白蚁,入侵牧场的杂草和破坏当地动植物群的生物。 P131

实际体形比图注中的字还要小。 P132

我当然知道还有这两大领域,这类反应我已经听了不下百遍,而且我每次都仔细聆听大家的意见。 P134

如果是在3.6亿年前至3亿年前的石炭纪呢?那时候在空中飞行的蜻蜓展翅有一米宽,而在煤炭林底层灌木丛穿梭的千足虫则有一两米长。 P135

因此,昆虫的大脑在单位体积内可以容纳更多脑细胞。 P136

在蚁后的寝宫里,成百上千的工蚁,好比人类世界的神父和修女,弃绝性欲,无私地奉献出生命,养育自己的兄弟姐妹。 P137

由此可以看出,超级白蚁的文化和我们的截然不同,两者之间几乎无法翻译。 P138

从知识的角度来说,提出正确的问题,比给出正确的答案更重要。 P140

在2012年时,已知的有机化合物有400万种,每年可以再分析出10万多种,远高于生物界已知的190万种,以及每年约增加1.8万个新种的速度。 P141

南美洲厄瓜多尔的亚苏尼国家公园就被誉为地球上生物最丰富的地方。 P142

南极的麦克默多干谷则是与亚苏尼完全相反的地方,那里了无生气,就跟火星表面差不多。 P143

在我动笔之际,地球上有许多地方的生物探索才刚刚开始。 P144

有人估计过,5000公斤的肥沃土壤中含有300万个物种,而且我们几乎都不认识。 P145

我之所以列出这些生物多样性的庞大数据,并不是要建议你将来从事分类学研究,虽然就目前和未来几年的趋势来看,这倒是一个不错的选择。 P146

”/ 雌性舞毒蛾在信息素作用区的端点释放信息素,形成一片高浓度信息素区域,雄性舞毒蛾会循味而至。 P147

/ 第一个例子是“化学沟通理论”。 P148

他还是研究生的时候,曾和我一起建立信息素沟通理论,那个时机正好,我们的努力大获成功。 P149

让我们假设有个蚁群,刚开始有两个相互竞争的蚁巢。 P150

最后一个条件是,这道气味痕迹必须蒸发得很缓慢,好让同伴能够追踪,而且有时间留下它们自己的痕迹。 P151

工蜂的寿命只有一个月左右,而且只是蜂巢中成千上万只蜜蜂的一员。 P152

我们必须尽量准确地设想出信息素分子是如何从动物体内散播出来的。 P153

相对于此,演化过程应该会选出小分子来当警报信息素,这样形成的信息素作用区较小,消散的时间也比较快。 P154

在研究信息素的早期阶段,我和生物化学家朋友约翰·劳决定找出红火蚁制造气味痕迹的物质,这个外来种当时在美国南方已造成严重的危害。 P155

刚开始很顺利,关键物质似乎是萜类这种相对简单的分子,而且应该可以解析出完整的分子结构,但接下来却是一连串的挫折和谜团。 P156

事实证明我们的理论是正确的,这一切都是由自然选择打造出来的。 P157

只有在更加认识这个世界之后,我们才能获得所需的知识,了解生态系统是如何组成的,然后才能知道该如何保护它们。 P158

在绘制世界各地的物种分布图时,若能再进一步研究物种迁徙与扩张的机制,就等于是将生物地理学提升到另一个崭新的层级,至少这是我十几岁读大学时,从描述性的自然研究过渡到演化过程研究时所产生的想法。 P160

在哈佛读博士的时候,我又找到了一篇生物地理学的杰作,但它没有受到以前科学家的重视。 P161

在马修的时代,所有的证据似乎都支持这种理论(虽然现在看来不见得如此)。 P162

这个海域接通了太平洋和加勒比海,将南北两大块陆地隔开。 P163

附近灌木丛的阴影下,有只长得像貘的生物,一动不动地盯着这一切。 P164

生物多样性的变化,在“科”级层面上最容易观测,例如哺乳类的猫科、犬科、鼠科还有人科等。 P165

大致说来,在大陆相通以后,北美洲的生物在相同生态位物种的较量中占了上风。 P166

相较之下,优势既是生态概念又是演化概念,最好的测量方法,是看某个物种和其他物种相比的数量,及其对周遭生物的相对影响。 P167

事实证明北美洲的原生哺乳动物要比南美洲的更具优势,而且物种分化的程度也比较高。 P168

如果你对动植物本身感兴趣,特别是喜欢史诗和世界的冲突,你就可以在这个领域找到一席之地。 P169

你要是这么想,就大错特错了。 P171

他是个狂热的博物学家和鸟类专家,此外,他的数学能力也相当杰出(这点在我们的故事中很重要)。 P172

分子生物学和细胞生物学发展得相当迅速,因为它们带来了许多难能可贵的创新机会,这反过来促进了它们的发展,而且其研究和医学有密切关联,因此得到了大量经费补助。 P173

当时,我是哈佛唯一拿到终身教职的年轻学者,但是处境日益艰辛,我所在的系后来还改名为“有机与演化生物学系”。 P174

第一次开会时,我很早就到了会议室,不久后辛普森也来了,就坐在我对面(依旧是沉默不语),等待其他的同事。 P175

嫉妒和不安也是驱动科技创新的力量,所以如果你也有这样的倾向,请不用担心,这不会造成什么伤害。 P176

我们也观察到,离主岛较远的岛屿,其上的物种数量比近处的岛屿少。 P177

还记得我之前强烈建议你的“一号原则”吗?这就是一个再好不过的范例:研究时尽量明确问题,若有需要的话,选择一两个合作伙伴来解决这个问题。 P178

它们的重量只有几毫克,甚至更轻,而脊椎动物的体重则要以克甚至更大的单位来衡量。 P179

1965年,我带了一群研究生到干龟群岛探勘,记录了几座岛屿上所有植物的位置,以及找到的各种昆虫和其他无脊椎动物等物种。 P180

我一心一意要解决这个生物地理学的问题,对于要研发新技术来克服这个挑战也兴奋不已。 P181

我们必须走在胶状的淤泥中,还得说服工人相信涨潮时游过来的那些鲨鱼是不会咬人的品种。 P182

在你的研究生涯中,不见得会直接面对该不该创造人造生物,或者是否继续用黑猩猩做外科手术实验这类涉及哲学的问题。 P185

正如詹姆斯·卡格尼在谈到他的演艺生涯时所讲的:“你究竟有多棒,要别人说了才算数。 P186

要是没有足够的时间或资源重做,那就放弃整个计划,或是交给别人去执行。 P187

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