·要突破科研的天花闆，實現原始創新，首先要改變我們的思維習慣，注重提出新的問題，用演繹思維代替尋找答案的歸納思維。

中國高質量科學論文近年進步非常快，論文數量世界排名數一數二；但在原始創新方面，我們還有很大空間可以提升。原始創新是真正成為世界強國的最大動力。根據我的觀察，原始創新的科學家有以下幾個共同特征：深深和持續的熱愛；從0到1的突破；持續的努力、堅持、敢于冒險、百折不撓。

所謂熱愛，就是為科學事業、為信仰奉獻生命的熱情，這種熱愛可以讓他們忘記了自己的年紀。譬如天文學家視之為生命的觀測是一件非常辛苦的事，經常需要黑白颠倒地長時間待在高山上。但瑞士科學家Michel Mayor70多歲時仍然一直堅持親自到智利的歐洲南方天文台觀測。他因為發現了一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星獲得了2019年諾貝爾物理學獎。我的博士導師天文學家Roger Angel是世界新時代大望遠鏡之父，1996年獲得了麥克阿瑟天才獎。81歲的他還在推動建設可以等效于大約80米口徑的廉價光學望遠鏡陣，用于直接獲得太陽系附近宜居類地行星的大氣透射光譜，探測生命迹象。一流的頂級科學家總是不停地産生新的想法，并且不停地推進，有這樣的熱情才能做出偉大的成果。

葉叔華院士面向國家重大需求建設上海天文台，建立了我國自主的綜合世界時系統，促成了我國甚長基線幹涉測量（VLBI）技術從0到1的發展，這一技術後來被應用于探月工程等。她也開拓性地發展了天文地球動力學研究，引領國際亞太空間地球動力學計劃的發展。

從事原始創新的科學家隻要認準了一件事有價值，就會全力以赴地把它變為現實，并最終影響一代甚至幾代人。

要突破科研的天花闆，實現原始創新，我認為有三個要點。

一是要改變我們的思維習慣，注重提出新的問題，用演繹思維代替尋找答案的歸納思維。應試教育使得我們總是執着于尋找答案，但事實上更重要的是學會提問。科學研究一定是從提出問題開始的，原始創新也始于問問題。問題可以被分為三大類，我也把它稱之為3W：What（是什麼），How（如何）和Why（為什麼）。在無人區裡探索基礎研究需要好奇心驅動，在這三類問題中，對于第三個問題，我們往往思考得不夠，但這是抓住世界本質的核心問題。

第二個要點是要注重對概念的理解，人們對世界的認識始于概念。我們要深入認識和研究概念之間的關系。關鍵概念之間的關系就是規律和原理，研究這些關鍵概念的關系可以幫助我們聚焦重大科學問題。譬如物理學的重大規律都是一些關鍵概念的關系，雖然非常簡單，但在被認識之前，人們根本不知道這些概念之間有什麼關系。愛因斯坦思考時間、空間以及光速不變這三個關鍵概念，想透想通後就産生了狹義相對論，思考物質的存在于是有了廣義相對論。銀河系中心超級黑洞的發現也是如此，用正确的手段觀測銀心的恒星軌道，測量恒星位置和時間的關系，發現銀河系中心有一個非常大質量的看不見的物體，這就是黑洞。做重大的原始創新，一定要注意關鍵概念的關系，并找到其中的規律。有時候看似不相關的事物，一旦找到規律，就可以自然證明相關性。

最後一個要點是要理解不确定性，魔鬼和真理都在不确定性中。通過不确定性來發現新現象，揭開自然規律。天文學曆史上，不止一次出現過由于測量的不确定性而錯過曆史性發現的重要時刻。所以當發現一個現象但自己并不确定時，一定要花時間研究它的不确定性，隻有把它研究透了，才有信心堅持自己的發現。

我剛到美國時，也不知道怎麼問問題，根本不知道問“為什麼”。1992年，我去美國讀博士做理論研究時的第一個工作是發現宇宙學常數存在的觀測證據。宇宙學常數由愛因斯坦首先提出，為了解釋物質密度不為零的靜态宇宙的存在，他在引力場方程中引進一個與度規張量成比例的項，用符号Λ表示，這個比例常數很小，在銀河系尺度範圍可忽略不計。我們發現了觀測證據，但那時沒有認識到這是由宇宙暗能量産生的結果，我們當時就沒有問“為什麼”，為什麼這麼巧合，也沒有去理解和研究觀測數據和理論可能存在多大誤差，觀測數據的“不确定性”、模型的“不确定性”都可以繼續研究。

做這些早期的前沿研究時，我經常也會産生困惑，重複性的科學研究和日常程序讓興奮度快速下降。現在看來，關鍵是那時的我還沒學會問更深的問題。

在我看來，做科學一定要沖着自己的興趣去做，要保持好奇心，譬如宇宙中到底有沒有第二個地球？我們是不是獨一無二的？2018年，我回國訪問，了解國内科研發展的現狀，包括空間科學探測，并于2020年加入了上海天文台，推進“地球2.0”項目，目标是利用空間科學衛星發現第一個地球2.0，構建各類系外行星的大樣本，回答地球2.0在宇宙中的普遍性、類地行星的形成和演化等核心科學問題，希望能夠實現我們中國的夢想、科學的夢想。面向國家重大需求就是科學家的初心。面向世界科技前沿，對未知的好奇就是初心。在不斷地努力、堅持、冒險和百折不撓中實現我們科學原初探測和創新的使命。

（作者葛健，系中國科學院上海天文台研究員，2004年-2020年為美國佛羅裡達大學終身教授。本文為葛健在中科院上海分院第五期“報國講壇”上的講話，由澎湃新聞記者張靜整理。）

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