罗杰·科恩伯格：基础科学——人类进步的希望
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2020-12-23 09:26
日期 ： 2020年12月22日
正文共 ：2807字
第三届世界顶尖科学家论坛特设科学态度大师讲堂，由世界顶尖科学家协会执行委员会的委员，分别就科学领域的热点话题发表大师见解、弘扬科学态度。其中，罗杰·科恩伯格做了主题为《基础科学：人类进步的希望》的演讲。
人物介绍：
罗杰·科恩伯格（Roger Kornberg），世界顶尖科学家协会主席，斯坦福大学温泽医学教授。因对“真核生物转录的分子基础”的研究，获得2006年诺贝尔化学奖。
作为世界顶尖科学家协会的主席，罗杰·科恩伯格坚信着，科学在未来可以拯救人类。而世界顶尖科学家协会也正秉持着倡导基础科学、支持下一代科学家的愿景，推进全世界范围内的科学事业。本次演讲中，罗杰重点围绕基础科学和年轻科学家培养话题，以与新冠病毒息息相关的医学案例展开分享，得出通用结论，指导各个科学领域。
罗杰首先以仅有100年左右历史的现代医学为切入点。相较于物理、化学等几个世纪以来的愈发明了的探索，医学领域在科学发展中其实经历过长时间的迷茫——从前，人类疾病被归因于体液的不平衡，其治疗方法是放血和强效泻药，这样令人难以置信的论断，与如今象征着人类智慧前沿的现代医学似乎有着云泥之别。
罗杰明确指出：“如果说20世纪是物理学的时代，那么21世纪就是生物学的时代，尤其是人类生物学。”这并不是贬低物理学研究的连续性和重要性，恰恰相反，学科间的界限其实正在消失。
“如果我问你们，上世纪医学的重大进步是什么？”
跟随罗杰的讲述，我们回顾了一份“成就清单”：用于诊断和治疗的X光、很大程度上根除了细菌疾病的抗生素、用于早期发现癌症和其他疾病的非侵入性成像、作为大多数新药基础的基因工程等等。而在这些医学进步背后的共同点其实是：它们均是为了求知而得到的偶然发现，在一开始并未带着任何应用的目的，也没有考虑过某一种具体的疾病。过去的经验与直觉恰恰相反：要解决一个医学难题，不要直接研究它，而是追求对自然的好奇，那么其余的东西就会随之而至，基础研究才是这一切的关键。
接下来，罗杰详细地讨论了以上案例对科学研究的指导意义——X光是由荷兰一位纺织商的独子威廉·伦琴（Wilhelm Röntgen）发现的。18岁时，他因拒绝举报同学画了一幅老师的讽刺漫画而被学校永久开除，但他仍然坚持从事学术工作。1895年，伦琴在维尔茨堡大学担任物理学教授时，正在研究阴极射线管中的放电效应。他偶然注意到实验室附近的荧光屏上有微弱的光，但此时阴极射线管是被黑色硬纸板完全覆盖的，基于此，他将阴极射线管发出的辐射成为X光。没过多久，在伦琴偶然将材料置于射线管前以测试其阻挡光线能力时，他在荧光屏上看到了自己手的骨架。一两年后，X光应用于医学；1901年，伦琴被授予首个诺贝尔物理学奖。
类似的，青霉素首次出现在科学界的视野范围内，也是基于亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming），一位细菌学教授，在偶然验证中得出的结论。而在弗莱明第一篇描述青霉素的论文成果问世时，他从未对其医疗用途抱有任何希望。整整十年后，霍华德·弗洛里（Howard Florey）和恩斯特·钱恩（Ernst Chain）才开始在牛津大学的实验室里研究溶菌酶及其细菌细胞壁。二人的发现历程在重温弗莱明关于青霉素的论文后，才逐渐明朗起来，他们很快发现了青霉素在医学上的巨大潜力，最终促成了包括大学、政府机构、基金会和制药公司在内的数十个机构的合作，最后消灭了细菌疾病。正如我们所知，弗莱明、弗洛里和钱恩共同获得了1945年诺贝尔生理医学奖。
最后一个，可能也是最了不起的一个例子，源自阿尔伯特·爱因斯坦的生活和工作。所有人都知道爱因斯坦和他的相对论、量子理论，但鲜为人知的是，这些纯推理的成果，其实与我们的日常生活中息息相关。相对论其实也是我们手机中使用的全球定位系统（GPS）的基础。在爱因斯坦发表相对论后不久，英国数学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）将其应用至量子力学的新兴领域，这使得狄拉克预测了反物质的存在，而这一发现促成了数年后正电子发射断层扫描的发展——即：正子扫描，一种重要的非侵入性成像方法。
这些案例并不是孤立的，它们恰恰说明了罗杰在此前提到的一般规律：要解决难题，不要直接攻克它，而是追求对自然的好奇，解决办法自然会出现。而罗杰也再次强调：钻研基础研究。三个丰富的故事和案例不仅聚焦于基础研究的关键作用，也阐明了科学发现的过程：科学成果总是由那些自由探索和追随科学之路的人来完成，发现是进步的动力，是通向未来的桥梁。而发现的本质是无法被计划的，它们来源于无目标的研究，来自意外的收获。罗杰总结到：“能够导向伟大成果的唯一途径是：有才能的人无拘无束地追求者知识本身。”
虽然长达几个世纪的科研经验证明了罗杰的观点，但这一重要事实常常被渴望更多、更直接利益的人士所遗忘，这也是基础科学在发展中所遇到的困境。现实情况常常使人恐惧：比如开发抗癌疗法的制药公司，其实经常被迫在两种药物间做出选择，而这一衡量经济效益和社会效益的选择背后，往往是股东投出了盈利的一票。以美国为例，罗杰指出，美国癌症研究的年度预算只有50亿美元，不到软饮料年度支出的10%。相较于有着明确研究方向和初步证据支持的研究内容，这些一开始不知道能够得到什么发现的基础研究，不会得到资源的偏爱。
那么在罗杰所描述的美国体系中，发现如何产生？答案是冒险。科学家们将现有研究项目资金的一部分用于试验新想法，成则有望得到进一步的支持，而失败可能会使得科学家甚至无法继续先前的研究。
越是如此，罗杰越强调，发现的本质就是未知，不能被计划和安排所抹杀，它们不应该经由评估后被排到末位。面对诸如此类并不罕见的现象，政府的作用尤为重要，解决这一困境，需要的是为人类福祉有着长远考虑的政府。各国都应该建立起合理的知识框架和投资框架，吸引国内外的重要人才，形成一个雇佣年轻科学家的市场。这不仅仅是为了留住青年才俊的才能，也是为了鼓励他们从事科学研究——选择科学事业，代表了巨大的牺牲和对科学的热爱，更应该得到重视。年轻人的思想里，总是踊跃着对科学进步来说，最重要的发现。
最后，罗杰进一步表明基础研究之于人类的重要性——基础研究还有更重要的目的，探索欲和求知欲本就是人类本性的一部分。它是物种进化的重要因素，激励着我们去探索更遥远的月球和宇宙空间，而对人类内部空间的探索同样宏大而艰巨，这就是人类精神的最好表征。
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