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实验|中科院院士：很多人没有真正理解科学研究的本质

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中科院神经所的研究生每年都有博士生的论文研究进展报告 ， 最近我参加了一个学生的报告 。
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实验|中科院院士：很多人没有真正理解科学研究的本质
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这位学生很聪明、也特别努力 ， 过去一年的工作是针对导师的一个假说所设计的两种不同的实验 ， 得到的结果都不符合假说所预期的结果 。
他说虽然一年的工作都失败了 ， 仍不愿放弃 ， 又提出了另一种实验 ， 下几个月准备再继续努力 ， 希望能证实这个假说 。
如果还是失败的话 ， 就准备换一个论文题目 。 这个学生的实验设计严谨 ， 实验数据和结论也可信 ， 报告时思路清晰 ， 对这个假说充满信心 。
在场的老师对这个学生都很满意 ， 尤其是他的导师对他不怕失败的挫折 ， 仍坚持努力工作尤其赞赏 ， 也同意学生应该再努力做另一组实验 ， 如果还是不能证实这一假说 ， 就换一个论文题目 。
这个小故事说明了一个科学界普遍的现象 。
就是学生和导师都没有真正理解科学研究的本质 ， 对假说和实验的意义没有正确的概念 。
根据上世纪初Karl Popper对知识论和科学方法总结出的理论 ， 也是目前科学哲学领域普遍接受的理论 ， 假说存在的意义 ， 不是为了给实验“证实”的 ， 而是用来反驳的 。
科学实验的目的不是为了证实（verify 或 prove）一个假说 ， 而是寻找反证 。
假说是一种猜想（conjecture） ， 最好的实验结果是能反驳（refute）它 ， 从conjecture 到refutation ， 就完成了科研重要的一环 。
假说如果不能预测实验得到的结果 ， 就需要进一步修正 ， 提出一个能解释实验结果的新假说 ， 这是对假说的重要反馈环节 。
这种从假说到反驳到新假说的出现 ， 是推动科学进展最有效的模式 。
符合假说的结果不能说就是证实了假说 ， 只能说结果支持了假说 ， 假说可以继续存在 。
事实上 ，假说是永远无法被证实的 ， 因为是不可能对涵盖所有实验参数空间进行所有可能的实验 。
这位学生的两组严谨的实验 ， 没有得到假说预测的结果 ， 应该认为是成功的而不是失败的实验 。
如果第三组实验也得不到预期的成果 ， 那是更好的结果 。
他完全不应该换题目 ， 而是去重新提出一个修正的假说 ， 能解释他已获得的实验结果 。
这个导师所提出的假说 ， 是依据目前神经科学领域一般想法的假说 ， 是目前流行的理论和研究范式（existing paradigm）的产物 ， 如果实验结果说明假说所预测的不正确 ， 就说明目前领域的想法是有问题的 ， 是需要修正的 。
一个重要的假说、理论框架和范式（paradigm）能统治一个领域多年 ， 就是因为所预测的现象与许多实验结果符合 ， 但是迟早总会发现有某些实验结果是不符合的 ， 不符合的结果多了 ， 就到了推翻或革新假说的时候 。
这时如果又有人提出了一个革新的修正假说 ， 就会在这个领域造成Thomas Kuhn所说的研究范式的革新（paradigm shift） 。
教科书中的重要理论、概念和假说 ， 随时间过程都会有大幅度修正 ， 这反映的就是研究范式的革新 。
我们都知道教科书中的假说 ， 迟早都是会被修正的 ， 可是我们不知道是哪些假说、在什么时候会被修正；能对这些修正过程有所贡献 ， 是我们创新性基础研究的最高目标 。
我们一般关注的创新 ， 做新的实验 ， 观察新现象 ， 研发出新技术 ， 都是基于目前领域已有的范式 。 我称之为 前瞻式（prospective）创新 。

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