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老游评书-秉承求实精神 剖析科学之妖

发布日期:2014-10-27 16:48:29 文章来源:中华医学信息导报 作者次数:1987

    作为一名医科出身的人,一直对物理学敬而远之,不仅觉得其深不可测,而且因为当年物理高考成绩不佳而对其退避三舍。参加工作以来,几乎没有触及任何与物理学有关的书籍,对其各种进展的了解充其量也就是大众的科普水平。然而,最近读到科学出版社2010年出版的《科学之妖——如何掀起物理学最大造假飓风》一书时,不仅使自己欠缺的物理知识得到了有限地弥补,而且对自己从事近30年的科技期刊编辑事业进行了深刻地反思。当我们越来越清楚地了解科学技术为人们的生活带来了哪些改善时,它们能成功地改变我们生活的原因却变得越来越模糊。科学家们如何知道哪些学术主张是真实的,哪些是伪造的?怎样的学术环境和条件才能有助于科学家在当下而不是将来就能知道新的学术主张的真相?如何才能既给予创新成果展现自己的机会又不至于使整个科研机构甚或学术界误入歧途?科学研究中到底有多少成分应得到质疑?又有多少值得信赖?针对以上疑问,通过阅读本书,相信会引起我们更多的思考。 


    欺世盗名的弥天大谎

    全书的主线是贝尔实验室的物理神童舍恩的造假事件。其主要情节为:这名就职于享誉全球的贝尔实验室的科研新星,声称自己在很偶然的情况下找到了一种可以将碳基晶体研制成计算机芯片中的开关器件——晶体管的方法。一旦这项发现成为现实,它将会为未来科技的长足发展奠定重要的基础。那时电脑芯片就可以安装在衣服或者眼镜上,而薄如蝉翼、柔软似纸的电子阅读屏也将由幻想成为现实。

    舍恩31岁进入贝尔实验室,在不到4年的短短时间里,就在《自然》和《科学》这样世界顶尖杂志上发表了17篇研究成果,被认为是今后极有可能获得诺贝尔奖的人选。世界上有几十个实验室里的众多科学家耗费大量时间与巨额科研经费跟踪舍恩子虚乌有的研究成果,在其他的物理学研究者试图重现舍恩的实验无功而返之后,整个科学界才明白他的研究竟是一场骗局。事发之后,舍恩发表的所有文章被撤销,所获得的众多科学奖项被部分收回,康斯坦茨大学取消了他的博士学位,他离开了贝尔实验室,消失在科技界的视野中。


    百年老店的宽松环境

    创立于1925年的贝尔实验室,一直是世界著名的研发机构,因其重大发现众多、抱负远大以及研讨激烈等特征而享有盛名,尤其是其历史的辉煌令人瞩目:1947年,其研究人员发明了晶体管,为芯片产业和计算机的发展奠定了基础;1982年,该实验室的斯特默和崔琦因发现“分数量子霍尔效应”获得诺贝尔奖。贝尔实验室一直有这样一个传统,那些对材料科学的基础研究有兴趣的科学家拥有非常宽松的研究环境,不会要求他们像其他从事工程研究的同事那样讲求实用。在这里,拥有自由的文化氛围,你是谁,从哪里来,这些都不重要,唯一重要的是你能干什么。贝尔当年的一段名言成为该实验室的座右铭:有时候你需要离开常走的大路,潜入森林,这样,你每一次都定将发现一些前所未有的东西。笔者认为,要想实现真正的创新,不仅要进行产品研发,更需要一种允许自由思考和鼓励科学探索的文化氛围。相比而言,这一点正是当今国内科研机构所欠缺的,对科研工作的急功近利和对科技工作者的短期趋利评价也是我们难以产生重大科研成果的根源所在。


    马太效应的典型范例

    舍恩31岁时加入坐落于新泽西州的贝尔实验室,成为其中的一名物理学家,并迅速跃升为学术界一颗耀眼的新星,他的研究涉及物理学、材料科学、纳米技术等微尺度物质的前沿科学领域。舍恩通过将电场施加在材料表面来转变其物质属性,而这在当时被视为独一无二的研究能力。不同于以往的硅基晶体管,他制造出了高性能的碳基晶体管,这种晶体管也可用做计算机内部电流的开关。他研制出新型超导体,其导电能力有如神助,既不会发热,也不会损失能量。他“描绘”了世界上第一台有机电子激光器和第一只发光晶体管。他甚至声称通过为单个分子接通电流,从而研制出了世界上最小的晶体管。这项研究结果一度成为纳米技术领域最令人瞩目的科研成就。

    由于名人的马太效应,舍恩在两份国际最权威的学术期刊《科学》和《自然》上均以快速通道发表了他的研究成果。《科学》杂志接受稿件的平均刊发时间为112 d,而舍恩稿件的平均发表时间为83 d,最短的为64 d,并且出现同一期中刊登他2篇论文的罕见现象。《自然》杂志的情况也相同。不仅如此,他论文的高产同样令人瞠目结舌,短短的几年内,《科学》总计接受其11篇文章,10篇发表;《自然》共接受了舍恩的8篇论文,7篇发表。他因此得到贝尔实验室的提拔,备受新闻界的关注;同时,他还作为全国公共广播电台的特邀嘉宾,与全国的科学爱好者就美国的科技现状进行电话直播交流。他也因此名利双收,不但将总值数千美元的多个奖项收入囊中,而且同行们的邀请纷至沓来,还受聘于美国及欧洲的多个顶级研究机构。凭借这些引人注目的学术论文,案发之前的舍恩被认为是当今世界上最多产的青年科学家。


    科学之妖的昭然若揭

    舍恩聪明好学,仅用5年就获得德国的学士和硕士学位。作者的调查显示:贝尔实验室没有其他任何人参与了舍恩的学术造假。他是如何仅凭一己之力得以瞒天过海,这是作者在书中追根溯源的目的所在。作者认为,舍恩伪造的学术重大发现的框架非常高明,以致他的实验数据看起来既有开创性,同时又不乏可信度。舍恩将他所在的学术界提出的研究观点近乎疯狂地整合到自己的论文中,这也难怪后来那些科学家读到他的论文后都异常兴奋。舍恩非常机敏,他的数据并非全是凭空捏造。他善于收集其他科学家的很多想法、实验建议以及结果预期,使得自己造假的数据与这些科学家的预期相符,将科学家们基于自身的知识存储和实验数据积累所预测的愿景变成了现实。他通过这种依据科学家的预期结果来伪造数据的手段,就不必让自己费心地从原型装置上获取并理解其生成的数据。这种伎俩导致他的造假行为很难被识破,其研究成果会快速而广泛地被学术界所接受。

    研究证实,作为科学之妖的舍恩的所有数据都是伪造的,他的那些发现全都是欺世谎言,诸多研制的装置可能就从未存在过。最终让舍恩的造假行为露出马脚的,是一组仅仅标题不同而贯穿于他的所有研究工作中的重复实验数据。这一证据是由贝尔实验室以外的两位科学家发现的,他们早就注意到其他科研人员在自己的实验室重现舍恩的实验时无一成功。就在他们向那些重要学术期刊的编辑反映这一事实的同时,贝尔实验室也召集了一个专家调查小组,证实舍恩共有16项学术不端行为,其中包括了对数据的蓄意捏造。


    揭发造假的审慎态度

    在西方的科学界,很多科学家认为,公开揭发学术造假既有风险,又可能违背科学伦理。其原因一是使清白的科学家蒙上不白之冤,二是引发的政治干预伤及其他科学家。研究者绝不可能因为双方的实验结果不一致,数据无法重复就首先怀疑别人造假,而是要经过长时间不断地重复实验,持续地小心求证。即使对自己的实验结果非常自信,也最多指出对方在数据采集和分析上可能存在某些问题,绝不敢妄断对方学术造假,随即置人于死地。如果不是本实验室的工作人员,更难评估这种造假情况;除非当事人双方原先在一起工作,且有内部的证据。弄得不好制造出冤假错案,自己不仅贻笑大方,而且导致身败名裂。 

    当《舍恩调查报告》公布之后,很多记者都试图了解事件的真相,但是想要获取真相似乎是天方夜谭。持有造假事件第一手信息的人员不愿与记者交谈,调查也有可能遭到了贝尔实验室的后台老板朗讯科技公司的阻拦。众多科学家也仅仅是带着愤怒的情绪指责这样的事件,却对此类造假是否会在自己的实验室里发生难以评判;即使不发生,也难以说明其缘由。究竟是什么力量驱使一名聪慧的青年科学家铤而走险地进行造假,也引发了人们持续地关注。舍恩现象是个特例还是科研体制中的冰山一角?科学研究具有自我纠错的显著特性,难道他不曾意识到自己有朝一日“伸手必被捉”吗?在作者采访中,很多科学家反复提及的就是,他们早就知道舍恩的一些实验内容未经证实,甚至知道具体的问题何在,但是他们始终没有进行核查,也没有阻止舍恩的学术造假行为。当追问原因时,受访者经常援引的观点是:科学研究是建立在诚信基础之上的。他们表示,其实让舍恩来解释自己提交的实验数据是件很自然的事,但他们不会去怀疑他在撒谎。在此作者又提及科学的自我纠错机制,假如某一位研究人员在撒谎,那他最终一定会被揭发的!要是对新的学术主张过多地泼冷水,绝不利于创新工作的展开,甚至会阻碍科学研究前进的步伐。当然,科学的自我纠错机制并非只想得到科学家的认可,公众对此也非常认同,并且有据可依。在过去两个世纪里,科学发展为技术和医疗进步带来了巨大的影响。这使我们变得比从前更加健康、富有,而这一切很大程度上得益于科学的发展。

       

    期刊领域的功能异化

    从1665年第一本学术期刊问世之日起,期刊就承担着引领学科发展、促进学术交流、推广最新成果的重任。有关研究表明,长久以来,人类最重要的研究成果,78%首发在专业的科技期刊中。直到今天,尽管网络的发展日新月异,但科学家的这一习惯似乎依旧根深蒂固,学术传播最权威的方式依旧是期刊上发表的学术论文和具体实验发现的简明报告。然而,在目前日益浮躁的科研大环境中,科技期刊的出版不再单纯地履行着同行交流的功用,而成为一种名利双收的捷径。一位科研人员如能在高水平期刊上发表一篇文章,他就会拥有随之而来的奖励、名誉、经费、学生、地位等。而这些东西又能有力地支撑他的科研工作进一步开展,从而形成良性循环。书中援引一位助教的坦言:“我所在的这个系里,一些年长的人会考虑你所做的工作有什么意义,并且他们会试着去判断你所做的工作有何长远的影响。但是,越来越多的人只是关注你发表的论文被引用的次数。”他认为,这种趋势就变成一种无形的压力,迫使自己的实验室成为追逐热点、快速转移研究领域的机构。在新的研究领域里,发表论文可以提高关注度,增加论文被引次数,而不再追逐以前科学家最在乎的那种具有永恒价值的科学真谛。力争在更重要的学术期刊上发表论文,这种趋势影响到所有的科学家。我国也概莫能外,最近的研究表明,近年来我国高质量的学术论文超过80%发表在国外的杂志上。在科技界“大干快上”的大跃进精神激励下,基础研究越来越不受重视,而那些短平快、吸引眼球、结论不断的文章却好评如潮。

    人们知道,科学文献的质量受到两个因素的制衡:发表论文的激励机制和科学家的责任感。长期以来,科学家的这种责任感和期刊编辑的高品位就足以阻止汗牛充栋的科技文献中那些为数众多的低劣学术主张。但从20世纪下半叶开始,随着期刊的日益增多,编辑人员开始正式引入同行评议机制来控制质量。同行评议作为一把双刃剑,一方面能审查并剔除不合格的论文,同时又给科学家们带来了另一种压力,使得他们需要向审稿专家展示符合更高标准的数据,让审稿专家对文稿产生比较深刻的印象。研究显示:如果一个人不惜丧失自己的职业道德,其造假行为就很难被人察觉。学术造假者不仅仅迫于学术压力或受利益驱使,更重要的是对论文的评审制度了如指掌,从而在造假论文的发表中无往而不胜。《细胞生物学》的编辑Mike Rossner发现,有近1/4的科研工作者在获得真实的实验数据之后修改了实验结果,如利用图像编辑软件去掉有瑕疵的部分。科研人员对数据篡改如此广泛,可能已经误导了所研究的科学内容,学术不端行为的幽灵正在浮现。

      

    无冕之王的求真之路

    本书的作者是美国的科学记者尤吉尼•塞缪尔•瑞驰。她毕业于牛津大学,在《新科学家》任记者和专题编辑。从2002年9月开始,瑞驰就开始关注舍恩的学术造假事件。作为一名美国的科学记者,为探寻这一学术造假事件的真相,在3年的时间里,作者以锲而不舍的精神对与该事件相关的126位科学家、期刊编辑进行了电子邮件、电话或当面采访。2005年7月以后,她甚至不惜辞去工作,专注于本书的创作,一直到2009年2月书稿完成。在撰写本书的过程中,瑞驰无所畏惧、百折不挠,表现出了无冕之王所特有的求实、创新、怀疑和宽容的科学精神。

    瑞驰采访的人包括曾在贝尔实验室与舍恩合作过的科学家、负责人以及同事,他们提供了那一时期的文件、数据、尚未发表的论文原稿以及电子邮件内容。作者甚至还与舍恩曾就读过的康斯坦茨大学以及资助过舍恩一些研究项目的德国研究基金会取得了联系。瑞驰还从美国专利商标局那里获得了进一步的资料,并从美国国家科学基金会获得一些资料的副本,还浏览了在那一时期贝尔实验室大量相关的电子邮件。从其他科学家那里作者还了解到,舍恩在科研时期从他们那里收集到很多想法、实验建议以及反馈内容。舍恩将他们观点的精华部分变成了伪造的、却极富吸引力的数据。这一事实有助于解释为什么他的研究成果会快速地被学术界所接受,以及他的某些学术主张为何会在以后被其他科学家所证实。舍恩并不是在凭空猜测科学发展的轨迹,而是吸纳了很多同行的想法。随着调查的深入,作者脑海中日益显现的是一位彬彬有礼、有着严谨的学术态度的物理神童心为物役,只求将学术界的科学幻想集成为一系列令人信服的作假数据的形象。 

    舍恩的造假数据不但通过了学术期刊的重重审核,还在学术界获得了很高的认可,甚至在得知舍恩的诸多试验结果无法被重复验证之后,也未见有人质疑。作者的叙述就是跟随舍恩以及他的学术主张步步演进,向人们揭示科学的自我纠错机制是如何在这一过程中发挥作用的。在当今全球科技界,这样的故事并非鲜见,2005年美国的Eric Poehlman因为学术造假被判入狱,2006年韩国克隆研究先驱黄禹锡学术造假,包括Isaac Newton也被曝有部分研究工作造假的案例。但与他们相比,舍恩事件的规模之大绝对史无前例。这期间,为什么有如此多的顶级物理学家会支持舍恩的理论?是什么机制促使顶尖的科学杂志登载舍恩的论文,并配以大量的相关新闻报道?是何种动机驱使这样一名大家眼中性情温和、为人谦逊、乐于助人的年轻人编造出一连串的欺世谎言?对于此事一直耿耿于怀的瑞驰在书中进行了深入剖析:科研诚信在富有活力的理论物理学界到底遭遇了怎样的扭曲……


    天网恢恢却疏而不漏

    人们常常寄希望于科学的自我纠错机制来防止造假,认为科学的魅力就在于它的自我纠错。尽管科学前进的步伐缓慢,但却于细微处得以发展,所以舍恩等人的造假活动才被发现。毕竟,科学研究是一项人类活动,对大多数人而言,科学方法并非与生俱来,而是要通过后天的学习获得。然而,科学的自我纠错特性必须基于每一位科学家都以严谨、审慎的态度对待各自的科研工作。在如此浮躁的大环境中,科研工作者们还能像从前那样“板凳要坐十年冷,文章不写一句空”认真、严谨、小心地对待自己的科研成果吗?如果不是这样,科学的自我纠错机制必将日渐衰老以致死亡。导致这类事件的根源,窃以为除了舍恩本人的品质之外,浮躁的科研大环境、科学监督机制的漏洞以及科学家对揭发学术造假的审慎、甚至是避之不及的态度都难辞其咎。因此作者希望通过剖析这起影响深远的学术造假案,和我们共同探究现代科学的自我纠错机制。

    2009年5月本书英文版发行以后,全球许多重要的媒体如《自然》《时代周刊》《华尔街日报》等对本书给予了报道或评论,美国全国公共广播电台也对瑞驰做了有关舍恩造假的专题采访。《美国科学家》认为本书对当今最大的造假事件及其意义提供了令人信服的、颇为及时的、文笔流畅的分析。《华尔街日报》则指出:科学研究也有前台与后台,就像饭店有着亮堂整洁的餐厅和油烟充斥的厨房,本书所体现的主要价值,就是让人们透视了科研成果出产之地的“厨房”,并“让人们偶尔窥视了一些见不得亮光的东西”。《金融时报》则赞誉本书具有侦探小说的风格,是研究学术造假的杰作。有读者甚至认为,本书是步入科学研究殿堂的必读书。《新科学家》杂志的评论一语中的:瑞驰调查了世界上最大的学术造假案,曝光了科研的全过程,该书的故事引人入胜、令人震惊、可读性强。如果你认为科学研究清清白白,那就来一次震撼之旅吧! 


    (作者:中华医学会继续教育部 游苏宁)
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