（注：本文是张文尝研究员1963年收集珍藏的卡片资料，转自http://autolib.homebj.com/）
作者：W.I.B彼维雷奇 著
金 汝煌 摘译
编者按：本文是一篇供初做科学研究工作者看的文章，摘译自英国剑桥大学病理学教授彼维奇雷著的《The Art of Scientific Investigation》一书。作者是根据世界著名科学家的经验和他本人的体会写成的。虽然，文章中的有些观点，如强调机会（偶然性）、科学家的分类等，都需要商榷，但所介绍的有关科学研究方法及其原则，仍有参考意义。
第一章 准备工作
学 习
研究工作者为了准备研究必须经常研读科学文献。现在世界上的科学期刊很多（1952年就有五万种），因此，只可能阅读其中与自己的研究工作最有关系的一小部份。一般研究工作者经党阅读20-40种期刊；然而也只能仔细阅读其中少数的文章，而其余的只是看了一下题目就行了。因此，刚开始做研究的人应该请求有经验的研究人员指示最重要的期刊。文摘杂志往往要比原文迟发表好多时间，因此价值不大，但对于杂志很少的人是很有用的。初学的人应学习使用索引杂志和目录来查找文献的方法。
阅读文献时应该用自己的批判力的思考力，不要只是为了积累资料而做一个书呆子。“尽信书不如无书”，对于科学工作者是很好的格言。太相信文献会束缚一个人的想象力和创造力。但是多读文献再加上思考就会使人注意到一个问题的关键，从而能解决一个问题。
青年科学工作者的一个最常犯的毛病是，全部相信文献，而不区别文献报告的实验结果和作者对这些结果的解释。应该考虑他的解释是否是正确的，而不应该把作者的解释都认为是对的。
成功的科学家往往有广泛的兴趣。专读一类书籍往往使人的心境愈来愈狭。因此，科学家必须知道比自己研究的那一门更广博的科学领域内的发展情况。这主要是阅读一些文献的总结和文献综述。在掌握资料时应了解到一般的原理，而不必记住许多详细的技术资料的“条条”。对于创造性思考说来，重要的是见“林”而不是见“木”，而对于初学者说来，主要的危险是只见木而不见林。做摘要卡片是一种好的方法。这就是在先快读一遍以后，再细读其中的重要部份，再做摘要。
刚从大学毕业的人往往需要学习外语和其他科学，但是学的一定要是“有用的”，因为学习不必要的科目是浪费时间。另外，他也要学习科学论文写作的技巧和方法。阅读科学家的传记往往使青年科学家得到启发。阅读科学史能开广人的眼界和加深人对科学的理解。
对于青年科学家说来，参加科学会议能得到宝贵的经验。他能在会议中了解到怎样来研究，怎么样来批评和根据什么，并且可以在会中和做同一类研究的科学家交换意见，应该参加权威科学家的特别演讲。
研究题目的确定和准备研究的步骤
如果研究工作者能自己选定题目，则成功的希望很大，因为那题目一定是他最感兴趣和平常想得最多的。所选的题目最好是在高级研究员的研究范围以内的，那么他能得到指导和关心。但是，如果题目是指定的，那末专心研究也会培养出兴趣来。在开始做研究时，应该是比较容易的，而且是他的技术能力所能做到的，因为成功是最大的刺激，而失败会使人灰心。
在确定题目后，就要查阅有关的文献。先看教科书和最新的文献综述，然后再读研究报告。查阅文献时可以利用各种索引杂志。第二步是收集第一手的实地资料，进行调查询问。例如，在研究传染病时就要进行实地调查。第三步是整理所得到的资料，明确问题所在；再将问题分为几个小问题，再开始实验。为了解释所得到的资料，可以提出多种假说。在充分考虑后，就用实验来试验可能是最正确的假说，以便得到结果。可以同时对数种假说进行试验，但力量不应太分散，在得到一些线索后就应集中力量突破一点。
第二章 实 验
生物学实验
所谓实验就是在尽可能地除去外界的许多影响，并在能细密地观察到各种现象之间的关系的条件下使某一事物发生。
在生物学实验中，最生要的是“对照实验”的观念。在这种实验中，有二个以上的类似的组（除生物学材料所固有的变异性以外，其他方面完全相同）其中一组是“对照”组，作为比较的标准，而其他组是“实验”组，受到我们要试验的因素的作用。这些组是用“任意”（不作任何挑选）分配的个体组成的。
在一个研究中，应尽早地做一个决断性实验，以确定所考虑的主要假说是否是正确的。详细的实验可以在以后做。例如，在试验各种化学成份的毒性以前，应先试粗的提取物有无毒性。又如在试用细菌的纯培养引起一种疾病以前，应先用患病组织成试验其传染性。
另一种类似的一般原则是所谓“系统消去”法。例如在称重量时，先试太重的和太轻的砝码，再逐渐得到正确的重量。在研究一个病的原因时，有时往往先要消去各种可能性，而后才能将研究集中于一个小的范围内。
在生物学实验中，最好先做小规模的初步实验，例如“指导”实验。这就是在实验室中进行小规模的实验，以确定是否需要做大规模的野外实验。另一种初步实验是“观测”实验。例如，在用动物滴定一种毒剂时，先用差别很大的稀释度（100倍）和少数动物（如每组二只）进行“观测”实验。在得到结果后，再用差别较小的稀释度（如5倍）和多数动物（每组5只）进行实验。这样使人能用最少数的动物得到最准确的结果。
“筛选”试验是另一种初步实验。这就是对许多物质（如药物）进行简单的试验，以图发再其中哪一些值得进一步试验。
令人满意的实验应该是能重复的。在生物学实验中，如果已知的因素不变而实验结果不同，则说明有对结果起影响的未知因素存在。这种事情是应该欢迎的，因为在寻找未知因素时可能使人得到重要的发现。
在做实验时应注意技术操作的各个细节，不要粗心大意。实验工作各个细节的详细记录是很重要的，以便以后考虑和查对。
实验者应该知道他所用的技术方法的限制性和准确的程度。只有充分熟练地掌握了实验方法，才能得到可*的结果。
实验的设计和评价
实验的设计和评价都要使用生物统计学的方法。生物统计学就是将数学统计的方法应用到生物学上。在选择对照组和试验组时，必须先确定各组是在同一时间和同一地点进行试验的，然后用统计方法决定各组的大小，并按任意分配法将动物分成各组。要各组完全相同是不可能的，因为就是性别、年龄、重量、种类等相同的动物，也可能有其他未知因素方面的差异。解决这问题的办法是在评价结果时将差异性估计在内。
为了减少动物间的差异，可以用双生动物或同胎动物。使用同胎性双生动物可以大大地节省动物的数目。例如，在一次测定奶油脂及产量的实验中，使用一对同胎性双生牛的结果的准确性和使用二组每组55只牛的结果相同。
在第一次试验一种方法时，往往不能预先估计要使用多少动物才能得到时确的结果。如果使用很贵的动物，则可以先用少数动物进行试验，以后再重复试验，直到累积的结果足以满足统计学的要求为止。
费雪（Fisher）氏认为，过去太着重在实验中只改变一个因素的重要性，而在设计实验时同时试验几个变数有明显的优点。使用适当的数学方法使人能将几个变数包括在一个实验中，这不仅能节省时间和精力，而且也能使人同时得到更多的资料，因为可以检查每一个因素在各种情况下的作用和发现各因素之间的相互作用。
统计学在研究中的主要作用在于试验一个假说是否正确。然而，在解释结果时也需要应用常试。例如，统计学可能证明吸烟的人的寿命比不吸烟的人的短，但这不一定意味着吸烟能缩短寿命。不吸烟的人可能由于更注意卫生而寿命较长。但是，在设计良好的实验中不会发生这种错误的结果，因为任意分配的方法就使各组可以比较了。
在科学报告上只提供平均数是没有什么意义的。应该说明频率分布，而各个具体数值往往使人更能全面了解。曲线图也能使人得到错误的概念，必须仔细地检查其所根据的数据。如果图上的点不是很密的，则两点之间可能不象图上那样是一条直线或曲线，而可能有意想不到的上升或下降。
不正确的实验结果
实验的结果不一定完全是正确的，最常见的错误的原因是技术错误。只有熟悉技术操作的人才能得到正确的结果。
有时有意想不到的导致“错误”的原因。例如，在进行细菌学试验时污染就会使人得到不正确的结果。
我们必须记住，实验结果只是在一定的条件下取得的。因此条件不同就会有不同的结果。例如，豚鼠会由于饲料的不同而发生不同的白喉毒素反应。有时引起不同结果的因素不能确定。例如，在美国伊顿氏的实验室中，流感能在小白鼠之间传布，但是，英国的安特鲁氏用一种方法却不能使用同样的流感病毒在同一株小白鼠之间传布。
因此，阴性的实验结果不一定可*，即不一定证明假说是错误的。
第三章 机 会
例 子
机会在研究中所起的作用，可以用下列例子来说明：
1、革兰氏染色法的发现。革兰氏本来是想要发明一种肾切片的染色方法。他希望将细胞染成紫色，将肾小管染成棕色，因此试用了龙胆紫和碘液。他发现酒精能使染色的组织迅速退色，但留下了兰黑色的细菌，这样就发现了革兰氏染色法。
2、明可夫斯基在研究胰的消化功能时给狗作了胰切除术，他的助手发现手术狗的尿引来了许多苍蝇。他就对尿进行分析，发现尿中有糖，这样就发现了胰和糖尿病的关系。
3、柯克氏在研究斑疹伤寒立克次氏体的培养法时，原来是用鸡胚组织的，但使用各种成份都没有培养成功。有一次因为鸡胚组织没有了，就试用了以前抛弃不用的卵黄囊，结果就发现了用卵黄囊培养的方法。
抓住遇到的机会
抓住机会的困难性可以分下列数点来讨论。
1、机会的难得。机会是很难得的。成功的科学家在实验上花了许多时间，试验各式各样的方法，才有机会遇到“偶然”的发现。
2、发现线索。发现线索往往需要锐敏的观察力，对意想不到的事有高度的警觉性和敏感性。
3、解释线索。解释线索和抓住它的意义是最困难的事，需要“思想上有准备”。有许多没有抓住机会的例子。以前有几个人看到霉菌抑制葡萄球菌菌落的现象，但只有弗来明氏研究这一现象而发现了青霉素。鲍台氏等会见细菌被抗血清凝集的现象，但只有格鲁勃氏研究了这现象。
所谓“思想上有准备”就是脑子里装满了有关的资料而能看出新的苗头。当头脑内充满了没有关联起来的许多有关资料和不明确的观念时，一个能将它们联系里起来的澄清关系的观念就会由于一些小的苗头而结晶出来。例如落下的苹果使牛顿得到了很大的启发。
在研究的过程中一个警觉性很高的人会遇到许多可以研究的枝节问题。要区别哪些是值得进一步研究的苗头就要*研究的艺术了。这要有想象力和丰富的知识，只有丰富的知识才能知道他的发现是不是新的。但是前人已见到过的苗头并不一定是不值得再作研究的。
充分利用机会
发现了苗头而不加以利用就没有什么意义，这往往发生在下列的情况中。
1、不挖掘原来的苗头。有为的科学家往往不满足于当前问题的解决，而要利用新的知识来进一步发现另外更重要的东西。弗来明氏在1929年就得到了青霉素的粗制品，但没有进一步发展它成为一种药物，因为他没有得到其他人的支援和鼓励。数年以后弗洛来氏继续弗来明氏的工作，才发现了青霉素。
2、不实际应用。有的发现只在许多年以后才能实用。兰特斯丹纳氏在1901年发现了人的血型，但是直到第一次世界大战时发明了输血法以后，他的发现才有实用的价值。
3、他人的不关心和反对。新鲜事物往往不易为人所接受。
第四章 假 说
例 子
化学疗法的发现是一个良好的例子。这要归功于埃利希氏的假说，他认为，由于有些染料能选择地使细菌和原生虫染色，因此一定可以找到一些能被微生物吸收并将他们杀死而不损害人体的药物。他的信念使他在多次失败后并不灰心，直到发现606为止。杜马克氏相信埃利希氏的观念，又试了许多“偶氮染料”，以至于在1932年发现了第一个磺胺药：百叹多息。
另一个例子是白喉霉素的发现。娄弗勒氏在早年研究白喉时发现，在注射白喉杆菌而死的实验动物中，细菌仍局限于注射处。他提出了死亡是由于细菌产生的霉素而引起的假说。鲁氏想企图用实验证明这个假说，但许多实验都没有成功。以后用35毫升培养物滤液注射到一只豚鼠内，才引起了白喉中毒的病变。在证明这一点以后，他发现，以前实验的失败是由于孵育时间太短而培养液内毒素的浓度太小的缘故。这发现导致了白喉免疫法的发明和抗血清的治疗应用。
假说对研究的用处
假说是研究者的最重要的脑力工作，其主要作用在于提出新的实验或新的观察。大多数实验和观察的目的在于实验一个假说是否正确。但是错误的假说也会引起重要的发现，而大多数假说是错误的。
当一个假说用多个实验证实后，也只能说，仅在实验所具有的条件下这假说是正确的。而这就能作为解决当前问题或进一步研究的根据。如果一个假说在所有情况中都是正确的，那就成为一个理论，或一个定律。
一般说来，只有原来提出的人能相信他的假说，而只有实验的人会怀疑实验的结果。科学家在根据自己的假说进行研究时往往劲头很大，失败也不会灰心。如果根据别人的假说来研究，则一两次失败就会使他放弃研究。因此领导研究的人要注意使下面的科学工作者提出研究的路线，而不要使他们感觉到是根据别人的假说而研究。
应用假说时应注意之点
1、不要抓住已证明无用的假说不放。当事实和假说不符时，就应该放弃或改变原来的假说。但是有时需要相信一个不能证实的假说，例如埃利希氏和鲁氏就是这样。因此，就要求科学家客观地区别一个和事实相反的假说和一个不能直接证实的假说。有时在不能证实一个假说时可以暂时搁在一边，待以后有新的资料或想到新的方法时再进行研究。
2、要有假说服从事实的思想纪律。不要让主观的假说来影响我们对客观事物的解释和判断。
3、对假说的批判性检查。在确定一个假说以前，必须进行仔细的检查。主要危险在于“道理”似乎很“明显”，而不加考虑就认为是真的。例如在肝硬变时，用低蛋白质饮食使肝尽量休息似乎是合理的，但最近的研究证明，低蛋白质饮食本身会引起肝损害。直到数年以前，使扭伤的关节休息似乎是应该的，只在最近才发现运动是有益的。
4、避免错误的观念。错误的观念或假说在没有推翻以前往往会阻止科学的发展。例如“燃烧素”的学说阻碍了化学的发展。医学上的错误观念非但会阻碍医学的进步，而且会造成损害。例如，18世纪的放血疗法和泄泻疗法就使许多病人加重了病情。错误的传统观念很难推翻，即使在有一些反证的事实发现以后，也只有在提出与事实更相符合的假说以后，才能使人们抛弃旧的错误观念。
第五章 想 象
创造性思考
本章和下一章将讨论科学观念是怎样产生的，和对创造性脑力劳动有利的条件是什么。
有人将有意识的思考分为下列数阶段。先是想到要思考的困难或问题。然后想到一个可能的解决办法。此时就需要理智来判断这个办法是对的或是错的。如果这办法是错的，则又要想另一个办法，而办法常常是突然想到的。一般说来，新的科学观念是从前面的思想联想起来的，而这种联想作用是过去的经验和教育在我们的心中造成的。然而有时会“灵机一动”，突然地想到和过去没有关联的新观念。这种情况往往也可以发生在不考虑该问题的时候和做其他事情的时候。这种情况我们称为“直觉”。这将在下一章讨论。这一章只讨论创造性思考的一般性质。
有人主张要“深思熟虑”，就是将一个问题反复考虑。此时需要不断怀疑，慎重考虑，直到有充分的理由使我们认为所想的办法是正确时为止。有训练的思考者不会像没有训练的人那样，在没有足够的证据时轻易下结论。
我们不能故意的创造新的观念或主意。当遇到困难时，困难会刺激我们想办法。我们想得到的办法的种类和质量都决定于我们过去对有关问题所得到的经验和教育。因此知识愈广博，则办法愈多。
在寻找新的办法的时候，应将脑力集中在一个问题上仔细去想。这种想象在科学研究中起了很重要的作用。例如，牛顿从苹果的落下联想到落下的月亮就是一种有准备的想象。道尔顿氏从许多化学现象中创造性地想出了原子论。想象不但会使我们得到新的事实，而且会刺激我们做新的工作。但是想象到的观念只在通过理智的检查后才能变成新的假说。
假的线索
单凭想象而不使用批判力和判断力就会使人得到假的线索和错误的假设。科学家都会在研究的过程中想到一些错误的假设，但是有经验的科学家就能判断所想到的是正确的或是错误的。如果能及时发现错误和改正错误，则犯错误并没有什么可怕。过分谨慎的科学家虽然不犯错误，但也不会有大的发明创造。有创造力的研究工作者往往不怕犯错误，而只在严格地试验有无错误以后才报告他的发现。
激发思考的好奇心
人生来是有好奇心的，好奇心使儿童了解环境。但在入学以后，知识就要通过学习而得到，因此好奇心就逐渐减退了。科学家的好奇心往往使他致力于对未了解的现象寻求解释。解释就是将新的现象或观念和旧的事实或观念联系起来。因此，科学家的好奇心应该比一般人大一些。科学家的好奇心应该是永远不会满足的,因为每个新的发现都会引起许多新的问题.好奇心使科学家不断进进行研究。
剌激思考的讨论
与同事或别人讨论一个问题往往对创造性脑力劳动有帮助。这发生在下列各方面。
1、另一个可能提供有用的建议。另一人虽然不会提出直接解决问题的办法，因他不会象做研究的科学家那样有这一方面的丰富的知识，但是他所具有的另一种知识往往使他能从另一个角度来看一个问题，提出新的办法。有时普通人也能提出有用的建议。例如，用琼脂作为固体培养基是海斯夫人（一个科学家的妻子）提出的一个建议。
2、二个以上的人的办法合在一起，会产生新的办法，这就是“三个臭皮匠，合成一个诸葛亮”道理。
3、讨论是发现错误的方法。
4、讨论和交换意见往往使人振奋，特别在遇到困难的时候。
5、讨论的最大功用在于使人解脱已证明无益的习惯性思想程序。
讨论应在互相帮助和互相信任的气氛中进行，而每人应有接受意见的准备。参加讨论的人数最好不超过六人。讨论的人互相不要有尊敬权威的想法。学生有时错误地认为教师是无所不知的，但是教师往往要花许多时间备课，而对课外的问题也是知识有限的。茶余饭后的随便讨论最有价值。有时也可以组织正规的讨论会。一个系一个所的工作人员互相讨论是能促进学术气氛的。
习惯性思想程序
在思考一个问题时，我们的思想往往重复着同样的途径，这是因为各个观念已结合成为一个因定的思想锁链。习惯性思想程序的造成就好像条件反射的形成一样。这样往往使人不能摆脱无益的思想途径。听别人的话或读书也能使人形成不变的思想程序。所以摆脱习惯的思想程序就很重要。
办法有二种：暂时放弃不想是一种，讨论是另一种。如果把一个问题放在一边，不去想它数天或数星期，则以后再想时就不会沿着老路去想，而会想到新办法。最好的例子是改文章。在写完文章后搁几天再看，就会发现以前没有注意到的缺点，或发现更确切的表达方法。
讨论是另一种摆脱习惯性思想程序的办法。在对另一个人解释一个问题时，往往需要详细说明各个方面。因此往往会想到新的思想。在对人讲演时往往也是如此，能更明确地了解到所讲的问题。人家提问题也能使讲的人摆脱思想的锁链。而看到以前没有注意到的现象之间的新关系。写文献综述的效果和讲演一样。
第六章 直 觉
这里所说的直觉是“灵机一动”，突然想到新观念（新办法）。这往往发生在不想这个问题的时候。许多科学发现都是直觉促成的。但是有许多直觉是不正确。直觉往往发生在希望解决一个问题而集中力量研究这问题的时期中，往往在脑海中出现了新的办法，从心理学看来，直觉是心理的下意识活动的结果。因此下列条件有利于直觉的发生：（1）没有其他考虑的问题和忧虑。（2）松弛有利于直觉的出现，因为在有意识的心理活动很强或太疲劳时，不能接受下意识的信息。因此，有许多科学概念是在科学家患病在床时想到的。例如，爱因斯坦的相对论和华莱斯氏的自然选择进化说。笛卡儿也在早晨躺在床上未起床时想到他的发现的。另一些人则认为休息、业余的消遣，如野外散步或种花都是发生直觉的时机。
寻找和抓住直觉的方法
有利于直觉出现的条件是：
1、最重要的先决条件是长时间考虑问题和资料，直到心中完全饱和为止。必须对问题很感兴趣而迫切希望解决它。必须有意识地专心于该问题数天之久才能使下意识的活动起作用。
2、一个重要的条件是不分心于其他的问题和兴趣，特别是不再为私事而操心。
3、另一个有利的条件是没有打扰，不要分心于人家的谈话和突然的高声等外界的影响。
4、大多数人发现，在紧张的工作以后暂时放开问题而休息的时候，最易发生直觉。不需要脑力的轻度工作如野外散步、洗浴、剃发、上下班的途中等被有些人认为是易发生直觉的时刻，这可能是因为在这些情况下没有分心或打扰，而有意识的思想不是多得足以抑制下意识的思想活动。有些人发现，躺在床上最有利于直觉的出现，而有些人故意在睡前想一下问题，而另一些人则在早上起床前想一下问题。
5、和其他人的思想接触是思想活动的有效刺激：（1）和同事或一个普通人讨论；（2）写一篇研究报告或讲一下；（3）读科学文献，其中包括观点和自己不同的文章。在阅读和问题完全无关的文献时，可以吸收一个方法或原则的基本概念，从而再出现为自己工作有关的直觉。
抓住直觉也很重要，因为如果不长时间集中注意力而将它记住时，就会迅速消失。最好的办法是随身带着纸和笔，将新观念随时记录下来。睡眠时出现的观念特别容易消失，因此可以在床边放些纸笔。
7、三种最有害的影响是打扰，忧虑和分心。
科学的鉴识力
科学的鉴识力和艺术或文学的鉴识力同样是一种“科学的本能”或“直觉才能”。这也就是某些科学家所说的“个人判断力”，但更正确的应该说鉴识力是我们个人的判断力的基础。
具有这种鉴识力的人会感到一种工作本身是有意义的，值得做的，而不知道理由何在。人的感觉的正确与否只可以用结果来判断。具有科学的鉴识力的人能选择最有利的研究路线，能比别人更清楚地看出工作的发展方向。因为他会利用他的想象力而看得更远，不至于把他的思想局限于现有的知识和当前的问题，他可能不能明确的说出理由或提出特殊的假说，因为他只是不明确地意识到会向那一方向发展。在科学研究中，鉴识力对研究题目的选择、有希望的线索的识别、直觉、工作途径的决定、不正确的假说的放弃，以及在没有决定性证据以前关于新的发现的意见的形成，都起着重要的作用。
虽然每人天赋的科学鉴识力是不同的。但是它是可以培养的。培养的方法就是训练自己鉴识科学的能力，例如阅读科学发明的历史等。只有直正热爱科学的人会有科学的鉴识力。我们的鉴识力是我们从别人那里学到的，经验到的和想到的总和。
有些科学家不易理解鉴识力这样一个抽象的概念，因为他的训练要求他不要用主观的见解来影响他的工作。当然在实验和观察的时候是应该尽量避免主观的影响的。但是，科学家在思考时是否能做到完全客观是一个问题。大多数人不知道一般认为有理由的意见往往只是偏见或主观愿望的合理化产物。相当大的一部分科学思想没有足够的知识作为理由，此时，判断就要大大地受到鉴识力的影响。在科学研究中，我们必须不断地对没有直接证据的问题采取行动。因此，我们还是不要欺骗自己而要正确地面对主观判断的问题，接受科学鉴识力这样一个有用的概念。但是，在有足够的证据来作为有客观理由的判断的基础时，我们就不必依*人们的鉴识力的指导了。
第七章 推 理
推理的限制性和特点
在讨论推理对研究的作用以前，先讨论一下推理的限制性。日常的经验说明，在生物学和医学上，离开事实太远的理论往往是不正确的。中世纪的教条主义和权威主义就是和科学不符的。文艺复兴叫人观察真正的事物，才促进了人类的知识的增长。培根对科学发展的最大影响在于他说明了大多数发现是凭经验得到的而不是用演绎法得到的。以后法国的笛卡儿使人相信推理会导致无限的错误。
论理学家将推理的方法分为二种：归纳法和演绎法。归纳是从观察的资料出发，得出一个解释所见事物间的关系的概括理论。演绎是从一般的规律出发，将它用到特殊的例子上。如是，演绎所得的结论是包含在原来的前提内的，如果前提是对的，则它也应该是对的。
由于演绎是将一般原则用到特殊的例子上，所以它能使我们得到新的概括，因而不能引起巨大的科学进展。在另一方面，归纳法比较不大可*，但更有创造性。这是因为它能使人得到新理论。其较不可*是因为从同样的一组事实往往可以得出几个可能理论，而这些理论不可能都是对的。有的可能是互相矛盾的。也可能是一个也不对。
生物学的各种现象和情况是很复杂的和很少被了解的。因此前提往往不明确，因而推理就不可*。在数学，物理和化学等方面，基本的前提比较明确而伴有的情况是可以较严格地确定和控制的，因此，推理能起到发展知识的较大作用。
上面说的是应用推理方法的限制性，但是更严重的和更常见的错误是不正确的推理。这可能是由于从不正确的前提出发或由于推理方法的错误。因此在推理时必须审慎，不要太依*推理作为研究的工具。
在科学中使用推理时应注意之点
首先要考虑的是作为推理的出发点的根据是否正确，这就要明确所用的名词和检查我们的前提。有些前提可能是已成立的事实或定律，而另一些可能是纯粹的假说。如果是假說，则我们不应该忘记它是未经证实的。当然应尽量少用未证实的假说，和选用假定最少的假说。
在明确了推理的根据以后,在每一步推理过程中都要停下来想一想，是否已考虑到各种可能性。因为每一步都会大大地扩大不确定性或假设性的程度。
重要的是不要把事实和它们的解释混为一谈，就是要区别资料和概括。例如，“将一种药给兔子吃后使兔子死亡”是一个事实，但是如果我们说“给药对兔子有毒性”则是用归纳法得到的一个概括或定律。
另一点应注意的是，对过去用实验和观察得到的资料是否可以用于将来的问题，科学的价值在于有预见性。但是由于情况的不同，过去和将来的结果可能就不一样。例如由于毒株的不同，在1943和1945年使用有效的流感疫苗，在1947年流行时使用就无效了。作为一个论理学问题说来，则我们用归纳法从资料得出了一个概括（例如疫苗是有效的）。在以后为了预防疾病我们就将这个概括演绎地用于保护一些人的特殊实际问题上。推理的难处在于归纳，因此，只有在收集到大量资料以后才能归纳出比较正确的概括。统计使我知道结论有多少可*性，但统计学的结论也只能用于已发生的事实。
我们可以用实验观察的方法来证明从概括演绎出来的推断是否与事实相符；如果不相符，则该假说或概括是可以推翻的。但是符合事实的推断并不证明了该概括，因为可能该概括并不正确，而只是从它得到的推断是正确的。正确的推断是可以从当时认为正确的（以后知道是错误的）概括得出来的。例如认为鼠疫是魔鬼附身的结果的概念是错误的，而远避“附着魔鬼”的病人可以不得疫病的推断是正确的。
如果科学的伦理学告诉我们必须慎重地作出概括，那么它同样的告诉我们不要太相信任何概括，即使是广泛接受的理论或定律。牛顿并不认为他的定律是不变的真理，而爱因斯坦就发现牛顿定律不是一个绝对的真理。因此，科学家不应对自己的意见或普遍的观念抱着坚信不疑的态度。我们必须有批判的态度，对于与自己相反的意见更要仔细考虑。
应该区别内插法和外推法。内插法是在一系列已成立的事实中间填满一个空档。在连接各点画曲线时就是用内插法。外推法是推到一系列事实以外，而假定了有同样的发展趋势。如果有很好的一系列的数据，则内插法一般是容许的；但外推法是危险性很大的。将理论延伸到已经试验过的范围以外，往往会引入错误。
在开始研究时，遇到困难时和研究接近完成时，根据手头的资料写一个报告能使人对一个问题更加明了。在开始研究时应明确几个需要解决的问题。系统地排列资料往往能使人发现其中推理的错误和另外一个没有想到的思想路线。当假定和结论在写下来批判地检查以后会发现是不能成立的。有些研究机构要所有的研究工作者每季度报告一次已做的工作和计划中的工作，这不仅能使领导了解工作的进展情况，而对工作人员本身也是有益的。
训练写作是最好的推理训练，因为写作表达了我们的思想。科学报告应明确而扼要，每一句话有一定的含义而不会使人误解作者的意思。
推理在研究中的作用
虽然科学发现往往是来自意想不到的实验结果、观察结果或直觉作用而较少是据理思考的结果；但推理在研究工作的其他方面起了主要的作用而是我们的行动的指南。在提出假说时，在判断想象或直觉想到的观念是否正确时，在衡量证据和解释新的事实时，在做出概括以及在扩充和应用一个发现时，推理是主要的方法。
在研究工作中，发现和证明的方法和功能的不同就好象侦探和法官的不同。在演侦探的角色时，研究者要根究线索，但一旦掌握了事实以后，他就要以法官司的身份使用推理的方法，根据合理的证据来审查这案件了。
在生物的“事实性”发现中，观察和机会（经验）起到重要的作用。但是观念或实验得到的事实，一般只在用推理将它们结合到整体知识中去才能有意义。在研究中不仅要收集事实，而且要解释它们，看到它们的意义和因果关系，这样才能有发展。科学研究的最后目的在于得到一个新的普遍原则。这就是要从感性认识发展到理性认识。
在营养研究中，各种维生素的发现有许多只是感性经验得到的，但以后关于维生素知识的发展是理性的。在化学疗法的研究上，往往是先有感性的发现，以后再用理性的实验达到一系列的发展。例如，在发现了磺胺的制菌作用以后，就发展了磺胺噻唑、磺胺嘧啶，磺胺脒等一系列的药物。原来的发现往往象矿石一样价值很小，直到精炼和完全发展以后才能成为有用的东西，而后一种工作是一种理性研究，往往需要许多科学家去完成。
科学思考过程上的另一种重要的推理法是类推法。类推法就是利用事物间的关系的类似点。如果我们发现A与B的关系在某一点上和C与D的关系相似，则在其他各点关系上也有相似的可能。类推法能使我们得到线索或假设，帮助我们了解不能看到的现象。然而我们要记住，类推往往会导致错误，而且也不能证明任何事实。
第八章 观 察
观察的困难
正确地观察是很困难的。例如，在一次德国哥廷根心理学会议上，主席要每一个人写下突然演给他们看的一幕表演，结果在四十个人中有二十五人的错误在40%以上，只有一个人的错误在20%以下，其中一半人有10%的细节是捏造的。因此，观察者不但会看不到明确的事情，而且会捏造假的。假的观察结果可能是由于错觉。各种错觉是很多的，例如几何图形会引起各种视错觉。魔术家就利用了人的视觉不可*性。如果把一只手浸在冷水中，一只手浸在热水中。再将他们浸入温水中，则二只手的感觉就不一样。
另一种观察错误的原因是由于我们的头脑往往要根据过去的经验、知识和有意识的希望来判断观察到的事物，因此往往对新的事物不很敏感。不同的人看同一景会由于兴趣的不同而注意到不同的事物。在一幅乡村景象图中，植物学家会注意到各种植物，而动物学家只注意动物，农人注意农作物等。女人能仔细说出所遇的另一女人的穿戴，而男人就不大注意。
观察活动有二种成份：（1）感官感受的成份（往往是视觉），（2）脑力活动的成份（可以一部分是有意识的，一部分是无意识的）。
科学观察
贝纳特氏将观察分为二类：（1）自发的或被动的观察，即观察未料到的事情，（2）诱发的或自动的观察，即故意要观察。这里主要讲被动的观察。
有效的自发性观察是首先要求注意到某些事物。在观察者将所见到的事物有意识地或无意识地和某些有关的知识或过去的经验联系起来时，或在考虑后得到某种假说时，所见到的事物才能成为有意义的。最难的是从在表面上看来似乎没有联系的事物中间发现它们的类似点或相互关系。例如，只有法兰克林的天才才看到摩擦生电和闪电的关系。
在做实验的时候，如果我们只注意那些我们希望看到的东西，那我们可能会错过了那些料想到不到的发现。最好的办法是不只专心致力于观察主要之点，而且要经常留意未料到的现象，观察并不是消极的观看而是一种积极的脑力活动。
记笔记和画图是促使仔细观察的办法，科学家必须培养仔细观察的习惯，特别是注意所看的事物间的关系。
第九章 困 难
对新事物的对抗心理
我们都有对抗新事物的心理，就好像我们所对奇装异服一样。这种心理使人服从传统的习惯，对普遍相信的假真理深信无疑。人对新事物往往采取攻击或逃避的态度。这叫做“攻击逃避”反应。取笑也是一种攻击，而置之不理就是逃避。在伦敦第一个用洋伞的人就曾经受到人的打击，伦琴氏发现X线的报告就很少有人相信。
人的心理是要根据他自己的经验、知识和偏见来判断各种事物，而并不考虑所有的证据。这样就往往用既有的信念来判断新的事物，如果新事物和现有的理论距离太远而不符合现有的知识，则就不会被接受。因此，如果发现是太早了，那就一定不被注意或遭到反对，就好像没有发现一样。麦克孟氏在1886年就发现了细胞色素，但没有得到注意，直到三十八年以后开林氏再发现了它而能解释它。孟德尔氏的遗传律在搁了三十五年以后才受到人们的注意。有些心理学家报告的感官外感知作用和预知作用就可能是超时代的发现。现在的科学家往往不能接受这些有明确证据的结论，只是因为这些结论不符合于我们目前的物理世界的知识。
当科学发现能和现有的观念相符时或是从现有的知识中生长出来的时候，则这种适时的发现会被人所接受。这种发现就是科学进展主流中的一部分，而可以在世界上各地方同时发现。然而，这种发现在受到普遍接受以前也往往遭到一些抵制。
新事物的反对者往往说，因为它不能完全解决实际的问题，所以没有用。这种无理的态度有时阻挡了或延迟了对新事物的采用，而这种新事物在没有更好的东西时可能是很有用的。
对新事物的对抗心理虽然有害，但也起到使人不会冒昧地接受未经充分证明和试验的新事物的作用。没有批判的态度也是对科学不利的。没有经验的科学家往往太容易相信看上去没有什么毛病的观念，以致犯了错误。因此，对新事物的态度包括了保守和激进二方面，这都是不好的。我们要有客观的批判的态度，放弃没有事实根据的成见，在没有充分的证据时不下结论。扎判的态度和怀疑的态度是完全不同的。
解释的谬误
这里要说的是在解释观察结果或实验结果时，可能发生的错误。
第一种错误是将两种先后发生的事物用因果关系联系起来，而不用对照实验来证明这个关系。这是因为我们常常认为一切事物都有因果，而把没有关系的先后的事物用这个关系来解释。避免这种错误的唯一方法是做对照实验。
将二种同时发生的现象用因果关系联系起来是同样的错误。例如，如果收集的资料说明，在一个多烟的或很潮湿的地方，某一病的发病率比其他地方的高。作者就可能下结论说，多烟或潮湿使人易得病。这种结论往往是不正确的，而发病率高的原因可能是这地方的贫困和拥挤。
将原因错误地归于一种新引用的因素，而真实的原因却是被代替了的旧因素，这是另一种错误。例如，习惯于晚上饮咖啡的人发现的晚上不饮咖啡而饮另一种饮料时较易熟睡，因此错误地说该饮料有促进睡眠的作用，而事实上只是由于不饮咖啡的缘故。在饮食实验中用一种新成份代替另一种时，也会造成同样的错误结论。
另一种错误是将某一种动物实验得到的结论用到其他动物上。例如，对人有效的磺胺剂不一定能治疗家畜的同样的病。人需要某一种维生素，但大鼠则不一定需要它。
还有一种错误是不理解到一种作用可能有几种可能的原因。例如，颤抖本身能防止体温的下降，但这并不能证明其他因素就不起作用了。在一样事情有种原因时，如果把一切普遍存在的原因置之不理而只强调一种比较突出的原因，也是错误的。例如，传染病的原因很复杂，如果只说是由于不讲卫生，则就不对了。
将部分的现象推广到整体时可造成错误的结论。
另一种造成错误的原因是在没有充分证据时任意作出假定。例如，鸟类的结核菌是和哺乳动物的结核菌不同的，如果没有仔细研究鸟类的结核菌而只根据哺乳动物的检查结果，就认为动物的结核菌都是相同的，那就造成了错误。
在发表文章以前，先请同事们进行友谊式的批评是避免错误的最后一步。
第十章 战略和战术
研究工作的计划和组织
研究工作的计划可分为三种。一种是由研究人员做的实验工作计划，这相当于战争中的战术。这种计划是短时间的，只限于二、三个实验。第二种是研究方向的计划，这相当于战争中的战略。这种计划是由研究工作者和研究领导人，以及学术委员会共同拟定的。最后是政策的计划。这种计划是由于一个委员会拟定的，决定应研究什么问题和支援那些研究或研究人员。
科学研究的战术计划应该由做研究的人自己拟定，因为这样才能发挥各人的进取性，使研究的人把研究当作是自己的事。
科学研究的战略计划可以由学术委员会和研究领导人协同研究人员拟订，此时不必订死研究的战术。
在政策的拟订上，委员会最有用，因为它能注意到社会上重要的问题和筹集经费和科学家。委员会的另一作用是协调各实验室的工作，以促进研究的发展。拟订战略性研究计划的委员会应主要由积极参加该问题的研究人员组成。
在一个研究组中，组长应该是一个富于想象力的人，而且要实际参加工作。虽然一个组的计划不能订得太死，但是应协调组内的工作，使每一个人知道他的一部分和整个问题的情况。所有的计划都可以在工作的过程中修改。应该区别研究的计划和实验的计划。实验计划应详细制定和严格按计划实行。
研究组为初学研究的人提供了学习的机会。青年科学家和有经验的研究工作者合作，比在后者的指导下进行研究更好。青年的创造性和敏感性与成熟的科学家的知识和经验结合起来是相互有益的。
研究工作者应在开始时就做一个研究的总的暂时性计划和各实验的详细计划，再将这这些计划和研究领导人讨论。没有经验的科学家往往将需要做十年的工作做成一年的计划，因为他体会不到研究进展的缓慢。研究领导人的主要作用，在于提出正确的意见和帮助解决在研究中发生的困难问题。应鼓励青年科学家渐渐地不再依赖老科学家。
不同类型的研究
研究一般分为“应用”研究和“理论”研究二种。它们的主要区别在于：（1）“应用”研究有一定的目的，而要研究达到这个目的的办法；（2）“理论”研究是先有了发现，然后再设法应用这个发现。许多巨大的发现如电、X线、镭和原子能等都是理论研究的结果，当初并没想到其用途。
目前有些人轻视应用研究。这种态度是由于下列两个错误的观念产生的：（1）新的知识可以用理论研究来发现，而应用研究只是找现有的知识的用途；（2）理论研究是一种高级的脑力工作，因为它需要较大的科学能力而是较难的。这两种观念都是不正确的。重要的新知识往往是在应用研究中产生的。例如，细菌学大部分是由于巴斯德氏研究啤酒、葡萄酒和蚕丝工业等实际问题而产生的。应用研究比理论研究更难得到结果。因为做应用研究的人要确定解决一个问题，而不象理论研究那样，只要追踪线索就行了。
应用研究和理论研究往往是相辅相成的。在应用研究的过程中往往需要理论研究来补充现有知识中的缺陷。如果应用研究只限于解决当前的问题而不企图了解其根本原理，则得到的结果可能只解决局部的问题而不能广泛应用。
科学研究也可以分为试探性研究和发展性研究两种。试探性研究是自由的、冒险性的，有时它会使人得到意想不到的巨大发现，有时也可能毫无结果。发展性研究是由稳健科学家做的按部就班的研究，其目的在于巩固现有的进展，在新发现的领域内寻求一些较小的发现，并利用这些新的知识。
“边缘”研究是在两门科学交接处的领域内进行的研究。在具有足够广泛训练的科学家的手中，这种研究是很见效的，因为他能应用和联系两门科学的知识。一门科学的一个极为普通的事实、原则或方法，当应用到另一门科学上去时可能引起很多新的发现。
转移法在研究中的应用
将一个领域发现的新原则或新方法用到其他领域的研究中，会成为解决所研究问题的关键性办法。这种方法叫做转移法。例如，李斯脱氏所发展的外科抗菌法很大一部分是转移了巴斯德氏所证明的腐败是由于细菌的学说。
但是，困难的是科学家有时不能理解其他领域内的新发现对自己的工作的意义。例如，大多数细菌学和免疫学的原理是在许多年以后才能应用到各种疾病的防治工作上。
转移法的巨大作用要求科学家掌握其他科学领域的发展情况。
战 术
研究并没有一定的法则，研究者必须运用他的机敏性、创造性和判断力，并使用各种各样的方法。研究就好象作战而需要用战术。首先必须作好准备，收集一切资料和数据以及准备必要的材料和设备。如果有新的技术武器（新的方法）在手，则进攻者更易胜利。最易制胜的方法是集中兵力突破敌人的弱点（例如引起某病的寄生虫生活史中的一个薄弱环节）。可以用预先侦查或试探性攻击来发现敌人的弱点。如果遭到了坚强的抵抗，则可以用迂回的办法而不坚持正面进攻。前进是一步一步的，在取得新据点后，应先巩固它，再用它作为前进的根据地。这种节奏不仅是科学研究的进展方式，而且也是做一切学问的进展方式，资料的收集自然地引起了综合和解释，接着再根据新得到的概括再度收集原始材料。
生物学上的发现在起初往往只是一个质的现象，而研究的每一个目的在于将它提高到可以重复的量的现象，最后再将它化为一种有化学或物理学根据的现象。这就是物理或化学解释生物学功能。
一旦遇到有希望的线索就应该紧追不放，直到水落石出为止。有为的科学家在发现了任何新事物以后，就从各种角度来对它进行检查，把它和其他知识联系起来，寻找新的研究途径。
在研究中往往会遇到“铜墙铁壁”，这时就需要使用全部本领和试用各种方法。可能先要把工作搁置几天，再用清新的脑筋来再度考虑整个问题。暂时搁置一个难题有三种好处：（1）这个“潜伏期”容许下意识有时间消化资料；（2）使脑子易于摆脱习惯的思考程序：（3）使人不会固执于无益的思想路线。另一种克服困难的方法是从头开始。从另一角度看该问题，而试找一种新的入手路线，从野外或临床收集更多的资料。有时也可以将难题分为几个部分来分别解决。
如果在持续企图克服困难而没有成功时，最好把问题搁置几个星期或几个月，暂时做其他工作，但要不时回想它和谈论它。这样，可能想到一个新的办法或由于其他领域的新发展而使问题可能得到解决。如果没有新的办法，则不得不放弃这问题，但是，如果研究工作者在刚遇到困难时或对另一工作感到兴趣而放弃手头的问题，那就是严惩的过失。一般说来，在一旦开始研究后就应该尽量做成功。如果常常改变题目，则将会一无所成。
第十一章 科学家
研究工作所要求的性格
研究工作者在许多方面类似先锋，因此要求有同样的性格：事业性和进取性、不怕困难和自己设法克服困难，坚持性，冒险的精神，对现有知识的不满足，急于试验自己的判断力。
研究工作者的两个最重要的性格是对科学的热爱和不能满足的好奇心。其他的先决条件是聪明、愿意努力工作和毅力。科学家也需要有想象力。他应该不完全想念自己的意见，也怀疑别人的见解。科学研究的成功要求不怕失败。
人可以大致地分为二种，一种人日常对外来的影响起剧烈的反应，而另一种人只是被动地接受一切事物。前一种人好奇心很强烈，往往要自己来体会各种事物。另一种人能适应生活，较易积累学到的知识，这类人的脑中往往充满着公认的观念和不变的意见。前一类人的脑筋比较灵活和易变，后一类人显然是不宜做研究工作的。
考试的成绩并不能反映学生做研究工作的能力，因为死记知识的人往往比多思考的人考得好，考得好的人有时不适合做研究工作。有些著名的科学家往往考得很差。例如埃利希（Paul aeabrlioh）氏的医学毕业考试就差一点不及格，爱因斯坦在工学院的入学考试就没有及格。
选择有为的研究工作者的唯一办法，是给候选人至少一、二年的时间，试验他是否有做研究工作的能力。如果在这期间中证明候选人没有做研究的能力，就应该调换工作。
各种类型的科学家
科学家可以分为两种，一种是推测性的，另一种是按部就班性的。推测性的科学家使用演绎法，先提出一个假说，再用实验试验它。按部就班的科学家使用归纳法，光累积资料直到能看出明显的概括或假说。前者应用直觉，而只用理论学和理由来证实该发现。后者象造房子，逐步地造成一所房子。按部就班的科学家可能较知于做发展性研究，而推测性的科学家较适于做试探性研究；前者适于做小组合作研究，而后者适于独自研究或做小组的领导人。然而这两种类型只代表两个极端，而大多数科学家具有不同比例的两种性格。
科学生活
科学研究者必须对科学真正感到兴趣，把科学研究当作生活的一部分。
研究工作的进展是极不规则的，有时科学家要热切地追求一个新的发现。此时，他就要把全副精神放到工作上去，日日夜夜地想着它。如果他具有真正的科学精神，他就会这样做。在这个时候，科学家的家庭应该理解到必须不去用家务事来麻烦他，他的同事也要帮助他，多担任一些常规工作或行政事务。
各人所需要的娱乐和假期可能不一样，但如果连续工作时间太长就会使科学家失去创造力，因为只工作不休息会引起智力闭塞。研究的不断失败会引起一种精神病或使人失去研究的兴趣。避免这种精神病的方法有两种；一种是同时做两个题目，一种是做一种兼职工作。因此，有人觉得兼做医师、教员或行政工作比较好。但是重要的是必须以研究工作为主，将大部分时间用在研究上。
以于四十岁以下的科学家说来，换一个研究工作岗位往往具有刺激作用，因为长时间做一个题目会引起脑筋贫乏，接触另一些人和不同的科学领域是很有帮助的，换一个科目往往有益。对于年长的科学家说来，则不必改变工作岗位，只要在休假的那一年到别的机构去换换空气就行了。另一个办法是在研究机构之间交换科学家。
雷曼氏曾统计了科学家最有作为的年龄。他发现在生于1750-1850年之间的人，最富有创造的年龄是三十岁到三十九岁。如果将这个作为100%，则二十至二十九岁的人的创造力为30-40%，四十至四十九岁的人的创造力为75%，五十岁至五十九岁的人为30%左右。人的创造力未到老年已经开始衰退，但这往往由于经验、知识和智慧的增长而抵消。朗氏在二十七岁时发明用乙醚作为麻醉剂，班丁氏在三十一岁发现了胰岛素，孙美尔威斯氏在二十九岁发现了产褥热的感染性。许多伟大的科学家都是在青年时代发表他们的最重要的工作的。另一方面，有些人直到七十岁还做第一流的研究工作，如巴甫洛夫、霍布金、巴克劳夫等。
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