中科院院士：真正的研究课题不会达到预期目标
2024-02-19 15:12:10
作者：社科学术圈 来源：社科学术圈
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2001年，唐本忠团队偶然观察到了这一有悖常理的光物理现象，从而在发光材料研究领域取得了重大原创突破。2016年，Nature将AIE点（聚集诱导发光纳米粒子）列为支撑和驱动“未来纳米光革命”的四大纳米材料之一。
谈及发现AIE现象的体会，唐本忠表示，“几乎没有任何研究课题会完全按照预期发展，达到预期目标；如果有，这种研究不会有任何突破、不会给人带来任何惊喜。”科学研究的真正乐趣在于它的不可预期性：一个很小的、意想不到的细节有可能彻底改变你的研究轨迹。以下是《国家科学评论》（以下简称NSR）特约作者Philip Ball对于唐本忠（以下简称唐）的访谈。
NSR：据说您在2001年偶然注意到AIE现象，可否谈谈事情的经过？
唐：是的，确实是一个不期而遇的美丽邂逅。当时，研发新型发光材料和制备有机发光二极管是热门话题，我们也在尝试合成具有独特分子结构且能够高效发光的有机发光材料。被噻咯的美丽分子结构所吸引，我让学生合成了各式各样的噻咯衍生物。有一天，一个学生告诉我，他制备的噻咯溶液在紫外灯照射下不发光，这让我非常惊讶，因为我清楚地记得我在念博士期间制备的六苯基噻咯在晶体状态下是发光的。我意识到事有蹊跷，便马上跑到实验室与学生讨论。在与学生仔细求证和反复讨论之后，最后确认我们两人都是对的：噻咯溶液不发光（他的观察是对的），但噻咯固体发光（我的记忆是对的）。原本在稀溶液中不发光的单个分子，在固态形成聚集体后发光，我们因此把这种光物理现象命名为聚集诱导发光（AIE）。
NSR：这种现象似乎有悖常理，您在求证过程中是否遇到过麻烦？别人，甚至您自己，是否相信这是真的？
唐：最初我怀疑学生是否搞错了，因为这个现象完全出乎意料。在发光研究领域，人们常常观察到有机染料的荧光会随着分子聚集而减弱甚至淬灭，这种现象通常被称为聚集淬灭发光（ACQ）。噻咯体系出现反ACQ现象令人困惑，同时我预感我们可能一不小心走进了“有所发现”的幸运之门。科学哲学告诉我们，一个现象无论看起来多么怪异，如果它能够重复出现、能够被反复观察，那它就一定是真实的。我们不断重复我们的实验并最终确认，AIE现象是真实存在的。但是，我们当时很难理解为什么噻咯会有与传统ACQ体系完全相反的表现。
NSR：AIE在历史上有没有先例——这种效应是否有可能以前也被人们看到过，但是没有像现在这样被深刻解读过？
唐：我们2001年发表第一篇AIE论文时，以为这种“怪异”现象是没有先例的。然而，我们逐渐发现其他科学家也曾报道过类似现象。例如，乔治·斯托克斯（George Stokes）在1853年的一篇文章中写道，一些无机氰化铂盐在固态时“敏感”（“必记本”注：翻译成现代术语即“发光”），但它们的溶液看起来与水无异（即不发光）。遗憾的是，他没有对这种现象进行深入研究。其他科学家也应该在不同染料体系中发现过类似现象，但没引起人们的重视。我们当时很难找到相关文献；事实上，我们直到2018年才好不容易从文献堆刨出斯托克斯1853年发表的文章。不过，我们对这些早期工作并不惊讶，因为我们明白科学的进步是一个连续的过程，而不是前无古人的一蹴而就。乔治·史密斯（George Smith）曾说：“很少研究突破是全新的。几乎所有的突破都是建立在前人研究的基础之上的。”发现往往是偶然的，AIE是我们“重新发现”的一个古老但未被重视的自然现象。幸运的是，我们抓住了机会，站在巨人肩膀上看到了更高更远的地方。
NSR：AIE研究似乎是认真对待不寻常实验现象的一个典型例子。这个例子有普适性吗？跟进那些与常识相违的现象或与预期不符的结果是否有风险？
唐：不同的学者有不同的研究风格（学风+格调）：有目标导向的、有好奇心驱使的、有天马行空式漫游的…… 然而，几乎没有任何研究课题会完全按照预期发展；如果有，这种研究不会有任何突破、不会给人带来任何惊喜，因为你坐在办公室就能想到什么事会发生、你的学生会拿到什么结果。科学研究的真正乐趣在于它的不可预期性：一个很小的、意想不到的细节有可能彻底改变你的研究轨迹。我常常教导我的学生，在碰到出乎意料的细节时，首先要做的是仔细检查现象和结果是否可以重复。它可能是一个好机会，也可能是一个坏运气，甚至有可能是一个愚蠢错误。如果现象是真实的、可重复的，你就需要评估它的价值：微不足道还是至关重要？如果观察的现象和得到的结果无法按主流范式进行解释，或者与普遍接受的观点或“常识”冲突，你就应该继续跟进，因为你可能已走近一扇通往重大发现的大门，只剩临门一脚了。事实上，突破往往源于意外。我们可能需要付出千辛万苦来破译隐藏在未知细节背后的奥秘，但回报也是巨大的，那就是开辟新路的成就感！
NSR：您的研究团队怎样招聘研究生和寻找合作者？您最看重什么素质？
唐：当我评估一个申请加入我们研究团队的学生时，除了天赋和学识等因素外，我最看重的是申请者是否热忱于科研、醉心于学术。科学发现之旅永远不会一帆风顺；研究就像登山或攀岩，需要燃烧的热情、顽强的斗志。卡尔·马克思（Karl Marx）曾说：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏艰辛沿着陡峭山路攀登的人才有希望达到光辉的顶点。”自我激励的探索者不会被旅途中的障碍所吓倒，而是积极地享受解决问题的过程。积极的行为具有感染性、乐观的态度有助于建立进取文化、愉悦的环境有利于破茧创新。科学研究变得越来越复杂，许多问题只能通过交叉合作来共同解决。这么多年来，通过参加研讨会和访问实验室，我们有幸认识了许多不同专业背景的优秀科学家，工程师甚至临床医生，并与他们建立了良好的研究合作关系。感谢这种专业互补的跨学科合作，AIE研究的触角现已伸至工程、医药、能源等诸多学科领域。
NSR：在您的职业生涯，受到了哪些因素的影响、哪些事情的启发？
唐：我在不同的教育体系接受过训练。我先后在中国和日本获得学士和博士学位，之后赴加拿大进行博士后研究，因此受到了东西方两种研究文化的熏陶。当我在香港科技大学独立开展学术研究时，我尝试将东西方两种研究文化的优势结合起来管理我的实验室。我开始独立工作后不久，曾与一位资深教授闲聊。他建议我多和其他人合作，因为在香港一切都小或少：实验室小、研究生少、科研经费少……如果一个人想在这个小岛上干一番大事业，就必须和其他同事合作。谚语曰：“一人独行走得快，众人同行走得远。”我深受这种观念的影响，多年来积极寻求与他人合作。在AIE研究领域，我倡导的哲学理念是：“团结就是力量，聚集才能发光！”我力争与合作者实现双赢，在发展自己事业的同时帮助他人发展，特别是支持年轻人成长。唐：选准一个正确的研究方向对一个科学家，尤其是年轻学者，至关重要。我们每个人都希望做原创性研究，梦想取得突破性进展，然而这事说起来容易做起来难。诚如所罗门（Solomon）所言：“太阳底下无新事”；科学发展到今天，几乎没有什么研究是前人没有做过的，所以完全从零开始的研究是几乎不存在的。科学同其他任何事物一样，是不断发展的。正如巴门尼德（Parmenides）所说：“无中不会生有”，所以我们不必为正在做前人已经做过的研究而感到羞愧，毕竟没有任何一个人可以知道前人做过的所有工作。我们可能偶尔也会白费力气重复前人的工作，特别是研究那些早已被人们忽视或遗忘的陈年旧事。然而，我们可以努力从旧事物中发掘新规律，正如孔子所教导的：“温故而知新”。诺贝尔生理学或医学奖得主阿尔伯特·圣捷尔吉（Albert Szent-Györgyi）曾指出：“研究就是见人皆所见、思人所未思”。在科学研究中，批判性思维极其重要；通过对各种旧事物进行融会贯通式的深入思考与求索，有可能带来新的发现和突破。最后，让我引用史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）的名言来结束今天的访谈：“我们不是第一人，但我们将是最佳者！”
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