如何得诺奖?诺奖得主说:先提出一个能得诺奖的科学问题

将宏大而空泛的问题落地,找寻其现实意义,才有可能让实验科学家寻找证据。 

在科研生涯里,我大部分的时间都用在了回答问题上。但有的时候,我会仔细思考应该问什么样的问题,这也是我迄今为止最为重要的工作。拥有提问的自由是一件幸福的事。但如何提出好的科学问题,却是一个挑战。在这方面,我从众多大师身上学习到了很多。

1973年,我还是一名年轻的研究生。那年我参加了一个著名的高能物理年度暑期学校,它的举办地点位于意大利西西里岛风景如画的埃里切小镇。这座小镇坐落在山上,从那里可以俯瞰地中海的美丽风光。在令人沉醉的梦幻美景中,我们这些师生经常会跑去当地为数不多的餐馆聚餐。在这个过程中,我与哥伦比亚大学的传奇物理学教授、诺贝尔奖得主伊西多·艾萨克·拉比(Isidor Isaac Rabi)一见如故。拉比提出了核磁共振成像的理论基础,奠定了核磁共振成像技术的发展——这是能让我们接触和利用量子世界的技术之一。(他也是电影《奥本海默》中的一个重要角色。)拉比十分平易近人,他很乐意与我这个来自纽约的半个同乡交谈。

自然地,我们经常聊到物理。我高谈阔论着抽象的理论想法和近哲学化的思考。拉比是一位温柔的长者,他总是目光炯炯地看着我,专注地倾听着我的想法,却又一边毫不留情地追问我它们的具体物理含义是什么。而往往,我们发现这些想法并没有实际的物理意义。

但也不乏例外:在经过对话拷问后幸存的那些问题变得更加精简、有力。我把这段经历内化为最宝贵的财富。从那以后,我的内心中一直住着一个拉比(他于1988年去世),睿智地启发着我提出好的科学问题。

有好几次,拉比都被我的想法惹恼:“好吧,但是请问我早上到了实验室后,该怎样去实现这个想法呢?”我很想反驳他:“这是你的问题。”但每次我都没有说出口。最终,我领会到拉比话语中的真正用意:一个好的科学问题,它的完整答案应该包括一个可行的实验前景

令人震惊的是,这个观点在当今的科学界竟颇具争议。一些著名的科学哲学家倡导所谓的不需要证明或依据的“后经验物理学”。诚然,受物理启发的数学,或者纯粹的数学,都能给人们带来巨大的快乐。但我更倾向于秉持拉比的态度:在科学中,现实是最重要的。

无论如何,应对拉比的挑战让我获益匪浅。我努力地在理论梦想(尤其是与轴子和任意子相关的想法)和实验可行性之间建立起联系。这种冒险颇有成效,激发了许多新的想法。它还促使我更多地了解实验技术的前沿,而那里蕴藏着天才创造的宝库。

大多数好的科学问题还有一个特点:它们的答案只是看似遥不可及——绝对不是显而易见,但也不是无法触及。

宏大的问题并不总是好问题。诸如“生命是什么?”“量子理论的意义是什么?”或“什么是意识?”这类问题都太过空泛、抽象且难以触及。尽管它们指向了有趣的研究方向,但需要通过拉比式的质疑落到实处。换言之,在成为——或者更准确地说,在提出——好问题之前,它们需要先落地、转变为真正有意义的形式。

要找到好的问题,一个有用的办法是先想出很多的问题,从中剔除那些太模糊的、太简单的、太难的或者无关痛痒的问题。这需要耐心,因为这些缺陷通常不是一开始就能发现的,而且绝大多数问题最终都会被剔除掉。筛选问题需要强大的心理调节能力和韧劲:你得不怕失败,敢于向前。也正因如此,提问成为了一场科学冒险。

本文转载自公众号“寇享学术”(ID: koushare-2018)选自《环球科学》2023年9月刊时间晶体栏目。网络电子版经作者授权由蔻享学术在微信公众号上进行网络首发。

本文作者 弗兰克 · 维尔切克(Frank Wilczek)是麻省理工学院物理学教授、量子色动力学的奠基人之一。他因发现强相互作用理论中的“渐进自由”现象,获得了2004 年诺贝尔物理学奖。

翻译 | 胡风 梁丁

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