浅谈治学之道与治学之术

苏 义 脑

(中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206)

2009年1月4日,在北京大学百周年纪念讲堂举行的北京博士后联谊会上,笔者应组织者国家人事部专家司、全国博士后基金会和北京博士后联谊会的邀请,对年轻一代的博士后说过如下的寄语:“科技研究的最高境界,说白了可归纳为十个字——知道干什么,知道怎么干。”其中“知道干什么”就是方向创新,“知道怎么干”就是科研实施。对于“方向创新”,涉及到两个问题,即“方向创新的理念”和“方向创新的方法”,其理念部分就是“工程哲学”又可谓之“方向创新之道”,其方法部分又可谓之“方向创新之术”。同样地,对于“知道怎么干”的具体科研实施,也可分为理念与方法两个部分,其理念可谓之具体的“治学之道”,其方法可谓之具体的“治学之术”。关于科学方法,美国物理学家布里奇曼曾有一句名言[1]：“使用你的头脑,不要受任何羁绊。”笔者曾于2009年2月10日在中国石油集团钻井工程技术研究院作过一个专题报告《科研创新理念与方法漫谈》,其中谈到了从自己的科研经历中抽取的47个案例,并归纳为科研方法,编入《科学方法论及典型应用案例》[2]一书第三部分。所以本文中对具体的科研方法不再赘述,以下重点讨论“治学之道”,主要记述自己的感悟。

1 治学三境界——学、研、悟

王国维先生在其《人间词话》[3]中用了三首宋词来说明治学的感悟和体会,讲到自古凡成大学问、做大事业者必须经过三个层次、三个境界。第一个境界,他用了宋朝晏殊的《蝶恋花》“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望断天涯路”;第二个境界,他用了宋朝柳永的《凤栖梧》“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”;第三个境界,他用了宋朝辛弃疾的词《青玉案》:“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处”。笔者把这“三个境界”归结为三个字:“学”“研”“悟”。

第一首说的是“学”,“望断天涯路”,要广泛涉猎前人的知识,要学习;第二首说的是“研”,要钻研和解决问题,所以要有“衣带渐宽终不悔”这种精神;最后一首说的就是“悟”,“蓦然回首那人却在灯火阑珊处”,一下子贯通了,顿悟了,顿悟就是灵感,就是在集结了大量的知识沉淀和长久的思索以后,突然激发出来的一种新想法。这三个境界顺序相承,学习是为了应用,要应用必须去研究,研究的结果是要达到领悟,掌握本质。

2 科研三字经

2006年笔者写过一篇《科研三字经——关于战略科学家/项目长/技术专家的思考偶得》[4-5],再录如下:

布大局,虑长远。探需求,勤调研。寻突破,拿产权。提方向,做可研。求创新,定方案。把总体,管路线。组团队,抓关键。掌进度,破难点。重基础,盯实验。作决策,担风险。鼓士气,稳大盘。让名利,举英贤。追实效,慎宣传。推产业,谋发展。

这是笔者总结地质导向钻井系统研制过程时的一些体会,也是思考如何才能做好一个战略科学家、项目长和技术专家。语言直白,毋须解释。在这里需要强调的是作为战略科学家,要登高望远,眼观全局。黑格尔说过:“一个民族要有一群仰望星空的人。”温家宝总理也说过,要“仰望星空,脚踏实地”。清代陈澹然在《寤言二迁都建藩议》中写道:“不谋大局者不足谋一域,不谋万世者不足谋一时。”这些格言对于战略科学家都是必备的素养,应该深刻记取。

3 科研人员的素质标准——“五用”

笔者写过如下的一段话:

用诗人的想象去创新,

用科学家的严谨去论证,

用工程师的能力去实现,

用文学家的水平去总结,

用相声演员的口才去表达。

简称“五用”,以此自勉。笔者认为这是一个科研人员的必备素质,虽然很难做到,但不失为一个努力方向。

第一句讲的是方向创新素质,因为方向创新要求发散思维,而诗人的最大特点就是思路开阔,富于联想,不墨守成规。这是方向创新的首要条件。第二句讲的是研究素质和理论功底,因为仅有联想和方向是不够的,还要经过严密的分析论证,开展可行性研究和后续深入的理论研究,这正是科学家的素质。第三句讲的是工程素质,为了获得实实在在的工程技术成果,就要有工程师的素质和实现能力,要有一定的实践经验才能完成。第四句讲的是总结能力,要对一项科研成果进行总结,没有扎实的文学功底和文字能力是不行的,这就是为什么强调学生要全面发展、理工科学生要有文学素养的重要原因。第五句讲的是表达能力,因为科研人员经常要汇报、发言和进行交流,必须具备很好的口才和表达能力,抓住要点,反应机敏,深入浅出。钱学森先生特别强调表达能力,“给你两分钟时间要把复杂的科学问题对外行讲清楚,这就是水平”。20世纪初国际上的大数学家希尔贝特也说过类似的话:“什么是数学家?就是在野外的田埂上遇到一个农民能给他讲清楚什么是微分几何的人。”这就要求讲话的人注意表达方法,能深刻理解讲话的要点和问题的本质,善于用通俗的语言深入浅出地表达自己的意思。这是科研素质的重要方面。

4 要有大胆创新、严谨求实的科研作风

4.1 创新无限,敢于突破

胡适先生有句名言“大胆假设,小心求证”,此话说出了治学的真谛。要树立“客观世界无穷尽,技术创新无尽头”的基本理念,解除束缚创新的思维定式,在此基础上按照前述的方向创新方法去寻求创新和突破。

为了强调创新的无限性,笔者曾在作报告时对“贪得无厌”和“得陇望蜀”两个成语进行新解:前者是指“创新、创新、再创新”,后者是指“创新无止境”。

2014年笔者写过一副对联《科研杂感》:

在路尽处开拓,于技穷时出新。

就是强调要敢于创新和突破。

2016年笔者总结提出《科研三原则》:

选题立足重要需求,

攻关瞄准自主创新,

成果务求应用效益。

就是在提倡创新的同时强调成果的应用价值。

4.2 用心思考,善于总结

思考和总结是科研人员的基本素质之一。要养成用心思考的习惯。爱因斯坦说过:“要善于思考、思考、再思考,我就是靠这个成为科学家的。”对科研工作和成果要勤于总结和善于总结,总结是进一步理性思考和加工升华的过程。可以通过报告、论文、专著、专利的形式进行总结。在几十年的科研经历中,笔者要求自己及时把阶段性研究成果写成学术论文发表,每隔几年当完成一个重大项目时就把相关成果进行系统总结写成专著出版,或把重要创新申报国家专利。笔者进入石油系统以来,先后发表学术论文200余篇,出版学术专著9部,获得国家专利29件(其中发明专利11件和实用新型专利18件),这些工作都是亲自动手完成的。

4.3 追求完美,大道至简

没有追求完美的理念,就做不出高水平的科研成果。大道至简,此乃真理。越复杂的技术系统应该操作越简单,否则就未达到完美。郑板桥《画竹》诗云:“四十年来画竹枝,日间挥写夜间思。冗繁删尽留清瘦,画到生时是熟时。”可谓大家之言。笔者曾对此和诗一首:“愿效板桥画竹枝,勤于挥写更多思。敢破边框立新意,厚积薄发不荒时。”算是对要多思、创新和惜时的一点感悟吧。

4.4 严谨求实,逻辑思维

严谨求实是科研人员必须遵守的科研作风,严密的逻辑思维能力更是科研人员的基本功。非如此,就不算是一个合格的科研人员。

4.5 宏观把握,重视细节

研究人员对研究课题的宏观把握能力十分重要,尤其是对战略科学家、项目和课题的负责人更是如此。东方哲学的特点是善于从总体上认识事物的特点,譬如看到前方有一座建筑,我们首先得到的印象它是平房还是楼房?如是楼房,共有几层?接下来再去了解楼房内部的具体结构,等等。不从总体上把握问题的性质,就会犯“只见树木不见森林”的错误。

科学研究要求的是宏观与微观、整体与细节的统一。具体的科研细节也非常重要,科技史上有很多大系统疏于细节而失败的例子。例如,1981年7月17号美国堪萨斯市凯悦大酒店大走廊断裂倒塌事故,最后查明问题的原因在于总设计师为了追求“开阔美”而取消了结构力学专家设计的大梁和全部立柱;1912年4月14日泰坦尼克号巨轮的海难事件,最新的说法是采用的铆钉材料忽略了低温性能;又如1986年1月28号美国肯尼迪航天中心发射航天飞机“挑战者号”,因为助推器的一个密封圈低温失效造成升空爆炸;再如2005年2月1号美国的“哥伦比亚号”航天飞机返回地球时坠落海洋的原因,是航天飞机外面的一块绝热材料脱落。这些细节上的“低级错误”导致了重大灾难,所以有一本书就叫《细节决定成败》[6]。

4.6 重视理论,实践第一

工程技术的科研人员必须妥善处理好理论与实践的关系,树立“理论为基,实践第一”的观点。没有深厚的理论基础,要想完成大型的高水平的科研项目或工程是困难的;同时工程实践是检验理论正确与否的最高标准,正确的理论一定要通过工程实践的检验。越是承担高端的前沿的工程技术研究项目,没有现成的理论可供借鉴,就越需要科研人员根据自己原有的理论基础去把握大局并创新理论,因为科研本身就是利用已知去探索未知,这就要求我们应该具备宽广坚实的基础理论知识;同时要求我们要深入工程实际,去发现、研究新问题从而形成新的理论。实践活动只有上升为理论才能说明达到了较高的层次,理论只有能够指导实践才可以说明其正确性。

之所以强调“实践第一”,主要是针对具有高学历的工程科技研究人员,因为这些人具有高学位和较多的书本知识,但从业之初一般缺少实践经历,这是必须要尽快补上的短板。有些年轻的硕士、博士往往囿于自己读过几本书而忽略实践的重要性,甚至轻视必要的现场实习和具体的工艺操作,这是相当有害的。1994年笔者写过一首打油诗指导学生并用以自勉:

学富五车岂谓成,

实践第一要躬行。

有字读罢读无字,

再写有字鱼化龙。

2015年又写过如下一副对联:

求学谨记常动手,

识字切莫尽信书。

均是为了强调实践的重要性。

4.7 深入求精,切忌浮躁

在科研中提倡深入钻研、精益求精的科学作风,切忌浅尝辄止、不求甚解的毛病。笔者一向反对在学习和科研中耍小聪明和满足于一知半解,须知不耍小聪明才是大聪明。正如上述,没有追求完美的理念,就做不出高水平的科研成果,不仅对理论研究是这样,对研发的工具系统更是如此。实践证明,一个大型工程系统的产品,不经过长达8～10年的现场规模应用,从应用中找到不足加以改进,就不是一个成熟的完备的工业产品。

5 要有锲而不舍、不怕吃苦的科研精神

5.1 用心、坚持,攻无不克

在总结研发“CGDS地质导向钻井系统”的十年科研经历时,笔者的体会归结为四个字“用心、坚持”。用心找方向,用心定方案,用心组团队,用心带队伍,用心攻难关;在立项遇到困难时要坚持,在经费遇到短缺时要坚持,在科研遇到难关时要坚持,在现场试验遇到意外时同样要坚持。这需要科研的定力,这是对意志品质的考验。科研需要锲而不舍的精神,所以笔者总结的一句话就是“成功的秘诀在于坚持”。郑板桥的《竹石》诗云:“咬定青山不放松,立根原在破岩中。千磨万击还坚劲,任尔东西南北风。”就道出了个中真意。

5.2 敢于吃苦,以苦为乐

科研是艰苦的,但同时也是快乐的。怕吃苦的人做不了真正的科研。马克思有句名言:“在科学的道路上是没有平坦大道可走的,只有那些在崎岖的小路上不断攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”爱因斯坦也说过:“天才等于百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水。”侯祥麟院士说:“八小时工作制出不了科学家。”都说明了科研之苦。

受这些大家的影响,结合自己的体会,笔者总结了两句话:“把工作当成兴趣,把队伍带出感情”。当你把自己从事的工作当成自己的兴趣,也就无苦可言了。相反,当你突破了一道难关,那种幸福和快乐是一般局外人所不能体会到的。所以科研上的锲而不舍从某种意义上来说也是在积累快乐。

5.3 胸中有数,培养直感

“胸中有数”是对工程科技人员的基本要求,它对于准确判断和把握事物的性质与状态、敏锐发现异常至关重要。因为客观事物的特征是通过数量表现出来,参数取值在工程科技中起着关键作用,所以要十分关注数量的变化,特别是主要参数的最优值和临界值,量变引起质变。

直感培养对科技人员也十分重要。直感在某种程度上可以说是悟性和灵感,是一种客观存在,是在长时间积累思考基础上的顿悟和瞬间爆发。科技发展史上有不少这样的先例,如苯环的发现、板块学说的提出、基因排序的双螺旋结构,等等。钻井力学中白家祉先生提出的空间斜平面曲率分解公式也是靠直感提出的,虽然理论上没有证明,但在实际应用中对小曲率井眼具有很高的精确度。

5.4 带好团队,甘于奉献

现代科技研究的组织特点是团队作战,尤其是工程技术项目,往往不是靠一个人的单打独斗就可以完成的。要带好一个团队不仅要靠智商,也要靠情商,有时情商显得更为重要。团队负责人就像是一个乐队的指挥,首先要有无私和奉献精神,要关心团队的每一个成员的切身利益与成长进步,合理安排,发挥每一个成员的特长和能力。根据笔者带领地质导向团队的经历,总结有两句话:“不和部下争名利,要为部下争名利”。这对增加团队的凝聚力十分重要。

2009年1月4日在北大百周年纪念讲堂举行的北京博士后联谊会上,笔者在接受采访时对年轻的博士后人员提出如下寄语:“成为帅才,带好队伍,重视实践,勇于创新。”就表达了上述的有关思考。

5.5 耐住寂寞,锲而不舍

成果忌讳浮躁,科研无缘功利。现代社会存在太多的诱惑,科研人员需要定力,要有耐住寂寞、锲而不舍的进取精神。非如此就难以取得高水平的科研成果,因为高难度的科技研究需要全身心的投入,计较名利,患得患失,身在实验室心在交易所,那样要想出高水平的科研成果是不可能的。

笔者对中国石油集团钻井工程技术研究院战略规划研究所提出过如下要求:“坐冷板凳,出大成果。”2004年笔者写过一首打油诗,其中的两句是“板凳敢坐十年冷,不求金钱不求名”,以此自勉。

5.6 当好人梯,培养人才

中共中央总书记习近平在2014年6月9日两院院士大会上的报告中指出:“广大院士不仅要做科技创新的开拓者,更要做提携后学的领路人。希望广大院士肩负起培养青年科技人才的责任,甘为人梯,言传身教,慧眼识才,不断发现、培养、举荐人才,为拔尖创新人才脱颖而出铺路搭桥。”科技发展是一个薪火相传的伟大事业,任何一个有成就的科学家都是站在前人的肩膀上;当好人梯,培养人才是每一个老一辈科研人员的光荣职责。

笔者从1988年起开始指导硕士研究生,从1992年起开始指导博士生,从1995年开始指导博士后,至今指导过的学生人数百余名。这些学生绝大多数学有所成,在科研、管理岗位上发挥重要作用并做出了不少贡献,这是作为导师倍感欣慰的。

根据自己的点滴体会,在培养学生中最重要的是抓好以下几点:一是对学生思想品德和人格的影响与培养;二是对学生科研思想、创新素质、科研能力和科研方法的培养;三是带领学生去解决具体的科研课题。《老子》中云:“授人以鱼不如授人以渔”,教给学生掌握科研方法比传授现有的知识更为重要。

笔者带研究生、博士生时不让学生做当前在研课题,而是做笔者思考中的还未立项的探索性课题,主要是出于以下考虑:一是如果学生做当前课题,容易被当作劳动力来用,这样就会导致笔者的懒惰,而且不是由自己亲自来干就不容易全面掌握情况,弄得不好会影响课题的完成质量;二是因为当前课题都是几经论证已经开题,变成了大家的共识,即使学生完成任务也不一定能站在学科的前沿。如果让学生做笔者已经思考成熟但尚未立项的未来课题,和笔者一起进行研究,这样学生毕业时就会取得一定的成果,再申请立项时学生就会成为这一方面的先行者而站在前沿,既利于他们的成长又能保持可持续发展。这些都是有利的方面,不利的方面是自己会很累,开展当前在研课题的同时还要投入相当的精力去进行储备性研究。但从来都是苦乐相连,一分耕耘一分收获,不亦乐乎!

笔者曾听到过某单位的博士后反映进站后导师把他们当成一般的科研人员甚至劳动力,安排很多的事务性工作或一般性的科研工作,造成撰写出站报告时不容易找到创新点。但笔者指导的博士后不存在这样的问题,其原因在于笔者会把创新性强、理论性强的任务分配给他们来做,兼顾了使用和培养、工作量与创新性。邓小平同志曾对全国博士后制度作过指示:“在使用中培养,在培养和使用中发现更高级的人才。”这是十分正确的。

2005年笔者给中国石油勘探开发研究院的博士后作报告时,提出了对博士后们的希望:①坚持高标准自我培养(要有寻找新方向的能力);②处理好理论与实践的关系(尤其要加强实践);③成为帅才,带好团队(兼顾智商与情商)。在谈到合作导师的责任和做法时,着重强调如下三点:①创造宽松的学术氛围(以激发博士后的创造力);②使用与培养并重(尊重个人独立选题);③把突破创新摆在首位(即要把博士后摆在创新攻坚的位置上)。

中国博士后制度的倡导者李政道先生为1993年全国博士后学术大会题词:“博采科学精华,士当为国争先,后辈定能居上。”暗藏词头“博士后”三个字,对中国博士后寄予厚望。笔者满怀对李先生的敬意,将其扩展为四句打油诗:

博采众长集一身,

士当报国志凌云。

后来居上须努力,

好为石油育新人。

藏头四字为“博士后好”。