中科院院士：真正的研究課題不會達到預期目標
2024-02-19 15:12:10
作者：社科學術圈 來源：社科學術圈
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2001年，唐本忠團隊偶然觀察到了這一有悖常理的光物理現象，從而在發光材料研究領域取得了重大原創突破。2016年，Nature將AIE點（聚集誘導發光納米粒子）列為支撐和驅動“未來納米光革命”的四大納米材料之一。
談及發現AIE現象的體會，唐本忠表示，“幾乎沒有任何研究課題會完全按照預期發展，達到預期目標；如果有，這種研究不會有任何突破、不會給人帶來任何驚喜。”科學研究的真正樂趣在于它的不可預期性：一個很小的、意想不到的細節有可能徹底改變你的研究軌跡。以下是《國家科學評論》（以下簡稱NSR）特約作者Philip Ball對于唐本忠（以下簡稱唐）的訪談。
NSR：據說您在2001年偶然注意到AIE現象，可否談談事情的經過？
唐：是的，確實是一個不期而遇的美麗邂逅。當時，研發新型發光材料和制備有機發光二極管是熱門話題，我們也在嘗試合成具有獨特分子結構且能夠高效發光的有機發光材料。被噻咯的美麗分子結構所吸引，我讓學生合成了各式各樣的噻咯衍生物。有一天，一個學生告訴我，他制備的噻咯溶液在紫外燈照射下不發光，這讓我非常驚訝，因為我清楚地記得我在念博士期間制備的六苯基噻咯在晶體狀態下是發光的。我意識到事有蹊蹺，便馬上跑到實驗室與學生討論。在與學生仔細求證和反復討論之后，最后確認我們兩人都是對的：噻咯溶液不發光（他的觀察是對的），但噻咯固體發光（我的記憶是對的）。原本在稀溶液中不發光的單個分子，在固態形成聚集體后發光，我們因此把這種光物理現象命名為聚集誘導發光（AIE）。
NSR：這種現象似乎有悖常理，您在求證過程中是否遇到過麻煩？別人，甚至您自己，是否相信這是真的？
唐：最初我懷疑學生是否搞錯了，因為這個現象完全出乎意料。在發光研究領域，人們常常觀察到有機染料的熒光會隨著分子聚集而減弱甚至淬滅，這種現象通常被稱為聚集淬滅發光（ACQ）。噻咯體系出現反ACQ現象令人困惑，同時我預感我們可能一不小心走進了“有所發現”的幸運之門。科學哲學告訴我們，一個現象無論看起來多么怪異，如果它能夠重復出現、能夠被反復觀察，那它就一定是真實的。我們不斷重復我們的實驗并最終確認，AIE現象是真實存在的。但是，我們當時很難理解為什么噻咯會有與傳統ACQ體系完全相反的表現。
NSR：AIE在歷史上有沒有先例——這種效應是否有可能以前也被人們看到過，但是沒有像現在這樣被深刻解讀過？
唐：我們2001年發表第一篇AIE論文時，以為這種“怪異”現象是沒有先例的。然而，我們逐漸發現其他科學家也曾報道過類似現象。例如，喬治·斯托克斯（George Stokes）在1853年的一篇文章中寫道，一些無機氰化鉑鹽在固態時“敏感”（“必記本”注：翻譯成現代術語即“發光”），但它們的溶液看起來與水無異（即不發光）。遺憾的是，他沒有對這種現象進行深入研究。其他科學家也應該在不同染料體系中發現過類似現象，但沒引起人們的重視。我們當時很難找到相關文獻；事實上，我們直到2018年才好不容易從文獻堆刨出斯托克斯1853年發表的文章。不過，我們對這些早期工作并不驚訝，因為我們明白科學的進步是一個連續的過程，而不是前無古人的一蹴而就。喬治·史密斯（George Smith）曾說：“很少研究突破是全新的。幾乎所有的突破都是建立在前人研究的基礎之上的。”發現往往是偶然的，AIE是我們“重新發現”的一個古老但未被重視的自然現象。幸運的是，我們抓住了機會，站在巨人肩膀上看到了更高更遠的地方。
NSR：AIE研究似乎是認真對待不尋常實驗現象的一個典型例子。這個例子有普適性嗎？跟進那些與常識相違的現象或與預期不符的結果是否有風險？
唐：不同的學者有不同的研究風格（學風+格調）：有目標導向的、有好奇心驅使的、有天馬行空式漫游的…… 然而，幾乎沒有任何研究課題會完全按照預期發展；如果有，這種研究不會有任何突破、不會給人帶來任何驚喜，因為你坐在辦公室就能想到什么事會發生、你的學生會拿到什么結果。科學研究的真正樂趣在于它的不可預期性：一個很小的、意想不到的細節有可能徹底改變你的研究軌跡。我常常教導我的學生，在碰到出乎意料的細節時，首先要做的是仔細檢查現象和結果是否可以重復。它可能是一個好機會，也可能是一個壞運氣，甚至有可能是一個愚蠢錯誤。如果現象是真實的、可重復的，你就需要評估它的價值：微不足道還是至關重要？如果觀察的現象和得到的結果無法按主流范式進行解釋，或者與普遍接受的觀點或“常識”沖突，你就應該繼續跟進，因為你可能已走近一扇通往重大發現的大門，只剩臨門一腳了。事實上，突破往往源于意外。我們可能需要付出千辛萬苦來破譯隱藏在未知細節背后的奧秘，但回報也是巨大的，那就是開辟新路的成就感！
NSR：您的研究團隊怎樣招聘研究生和尋找合作者？您最看重什么素質？
唐：當我評估一個申請加入我們研究團隊的學生時，除了天賦和學識等因素外，我最看重的是申請者是否熱忱于科研、醉心于學術。科學發現之旅永遠不會一帆風順；研究就像登山或攀巖，需要燃燒的熱情、頑強的斗志。卡爾·馬克思（Karl Marx）曾說：“在科學上沒有平坦的大道，只有不畏艱辛沿著陡峭山路攀登的人才有希望達到光輝的頂點。”自我激勵的探索者不會被旅途中的障礙所嚇倒，而是積極地享受解決問題的過程。積極的行為具有感染性、樂觀的態度有助于建立進取文化、愉悅的環境有利于破繭創新。科學研究變得越來越復雜，許多問題只能通過交叉合作來共同解決。這么多年來，通過參加研討會和訪問實驗室，我們有幸認識了許多不同專業背景的優秀科學家，工程師甚至臨床醫生，并與他們建立了良好的研究合作關系。感謝這種專業互補的跨學科合作，AIE研究的觸角現已伸至工程、醫藥、能源等諸多學科領域。
NSR：在您的職業生涯，受到了哪些因素的影響、哪些事情的啟發？
唐：我在不同的教育體系接受過訓練。我先后在中國和日本獲得學士和博士學位，之后赴加拿大進行博士后研究，因此受到了東西方兩種研究文化的熏陶。當我在香港科技大學獨立開展學術研究時，我嘗試將東西方兩種研究文化的優勢結合起來管理我的實驗室。我開始獨立工作后不久，曾與一位資深教授閑聊。他建議我多和其他人合作，因為在香港一切都小或少：實驗室小、研究生少、科研經費少……如果一個人想在這個小島上干一番大事業，就必須和其他同事合作。諺語曰：“一人獨行走得快，眾人同行走得遠。”我深受這種觀念的影響，多年來積極尋求與他人合作。在AIE研究領域，我倡導的哲學理念是：“團結就是力量，聚集才能發光！”我力爭與合作者實現雙贏，在發展自己事業的同時幫助他人發展，特別是支持年輕人成長。唐：選準一個正確的研究方向對一個科學家，尤其是年輕學者，至關重要。我們每個人都希望做原創性研究，夢想取得突破性進展，然而這事說起來容易做起來難。誠如所羅門（Solomon）所言：“太陽底下無新事”；科學發展到今天，幾乎沒有什么研究是前人沒有做過的，所以完全從零開始的研究是幾乎不存在的。科學同其他任何事物一樣，是不斷發展的。正如巴門尼德（Parmenides）所說：“無中不會生有”，所以我們不必為正在做前人已經做過的研究而感到羞愧，畢竟沒有任何一個人可以知道前人做過的所有工作。我們可能偶爾也會白費力氣重復前人的工作，特別是研究那些早已被人們忽視或遺忘的陳年舊事。然而，我們可以努力從舊事物中發掘新規律，正如孔子所教導的：“溫故而知新”。諾貝爾生理學或醫學獎得主阿爾伯特·圣捷爾吉（Albert Szent-Györgyi）曾指出：“研究就是見人皆所見、思人所未思”。在科學研究中，批判性思維極其重要；通過對各種舊事物進行融會貫通式的深入思考與求索，有可能帶來新的發現和突破。最后，讓我引用史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）的名言來結束今天的訪談：“我們不是第一人，但我們將是最佳者！”
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