来源：三思派
本文翻译
自
Nature Reviews Physic
，作者文卡特希·那拉亚那穆提(Venkatesh Na
rayanamurti)和杰夫里·颐年·曹(Jeffrey Y. Tsao)在分析20世纪贝尔实验室等一批工业研究实验室成功经验的基础上，指出了关于促进科技进步的三个常见误解。
两位作者崇尚“学习”与“意外发现”的价值，并主张打破各种边界，包括学科与学科之间的边界，科学与技术之间的边界，以及发现新问题与给出新答案之间的边界。
本文是两位作者近年来针对科学、技术、科研等基本问题连续发表的一些列科学学著作中的一篇。三思派特别组织翻译供参考。
恢复贝尔实验室（Bell Labs）的呼吁经常出现，这是可以理解的，因为自称“创新性技术研究所”的贝尔实验室是20世纪科研领域的标志。然而，要重现贝尔实验室的关键特质（其中许多特质与通用电气，IBM，杜邦和施乐PARC等20世纪其他伟大的科学实验室相同），则需要经过审慎思考。关于科研的“本质”与“培育”有三种常见误解，这些误解可能会被天真地认为是贝尔实验室以及 20 世纪那些同类型实验室的写照，但深入思考后会发现并非如此。
第一个误解是，技术从属于科学，且是科学的产物，因而科学进步是技术进步的先导。
诚然，贝尔实验室的有些研究是这种类型的，例如查尔斯·汤斯（Charles Townes）和阿特·肖洛（Art Schawlow）对激光器的工程发明，如果没有新兴的受激发射（stimulated emission）和三能级系统（three-level systems）的科学原理作为前提，这几乎是不可能实现的。然而，总体而言，在20世纪伟大的工业研究实验室中，科学进步和技术进步之间的关系是流动的，这种流动性往往是它们成功的一个重要原因。
有时科学和技术最富有成效的进步是同步且共生的，这就是所谓的“巴斯德象限”（Pasteur’s quadrant）：“应用驱动的科学研究”（图1）。一个很好的例证是，1947年贝尔实验室在技术上进行了晶体管的工程研发，并几乎同时在科学上发现（和解释）了晶体管效应。各种早期晶体管（及其基础材料）成为了科学研究的对象，引发了新的需要科学理论解释的科学事实。尽管这些早期的科学解释有时是错误的，但也指导了后续几代工程晶体管的设计，这些后续的几代工程晶体管不仅是为了提升放大器（practical amplifier）性能，也是为了检验早期的科学解释是否正确。因此，就晶体管而言，科学与技术是同步共生发展的。
右上方的三个象限由唐纳德·斯托克斯（Donald Stokes）提出，对不同类型的研究项目进行分类。玻尔象限以尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）命名，指由好奇心驱动的科学研究；与之相对应的是爱迪生象限，以托马斯·爱迪生（Thomas Edison）命名，指应用驱动的工程研究；巴斯德象限以路易·巴斯德（Louis Pasteur）命名，指应用驱动的科学研究。左下角象限为新添加象限——汤斯象限，以查尔斯·汤斯（Charles Townes）命名，指好奇心驱动的工程研究。符号Ṡ和Ṫ分别表示科学和技术的动态进展，有别于作为知识储存的科学（S）和技术（T）。
而在有些情况下，科学与技术则是不同步的。尽管20世纪重要的工业研究实验室的研究人员以“巴斯德象限”作为出发点，但常常机遇性地进入其他象限，在其中，科学与技术的进步并不同步。例如，贝尔实验室的卡尔·詹斯基（Karl Jansky）在解决无线电天线噪声问题时，转向进行其他科学研究，开创了无线电天文学领域，这在归类上属于玻尔象限，“好奇心驱动的科学研究”。此前提及的查尔斯·汤斯（Charles Townes）和阿特·肖洛（Art Schawlow）发明了激光，这在归类上属于汤斯象限，“好奇心驱使的工程研究”。而托马斯·爱迪生则在“应用驱动的工程研究”领域做出了大量贡献，在归类上属于他自己的爱迪生象限。
第二个误解是，研究的目标是为了回答问题。
在技术领域，这种误解的案例之一就是美国国防部高级研究计划局（DARPA）局长乔治·海尔迈耶（George Heilmeier）对预定目标和里程碑的强调与重视（见《海尔迈耶教义》）；在科学领域，这种思维方式则体现为波普尔式的强调，即通过实验来检验已知理论或假设。确实，贝尔实验室的许多努力都集中在回答预先确定的问题上，包括此前提及的晶体管研究，其目的也是回答能否用紧凑的半导体器件取代笨重的真空管这一问题。
然而，发现新问题与回答问题同样重要，贝尔实验室大力鼓励其研究人员秉持“不要问你知道什么，而要问你不知道什么”（“ask not what you know, but what you don’t know”）的态度。此外，为了支持这种态度，实验室还给予研究人员充分的自由度，允许研究人员花费大量时间进行必要的前期准备工作，以便能够判断一个新问题是否有趣；同时也为研究人员提供灵活性，使他们能够迅速转变到新的方向上。
这种态度在贝尔实验室1977年发明调制掺杂（modulation doping）技术的后续研究中也得以体现，这种技术用于制造所谓的调制掺杂结构，使电子具有极高的迁移率。在技术方面的新问题是，这种技术是否可以用来创造新的晶体管功能。贝尔实验室与富士通在1978-1979年间发明的高电子迁移率晶体管（high-electron-mobility transistor）就是答案，这是一种将半导体功能扩展至射频、微波和毫米波频率的革命性器件。在科学方面，新问题是这些结构中可能观察到哪些新的电子现象，这一问题的答案是1981年发现的分数量子霍尔效应（fractional quantum Hall effect）。这一问题的重要性在于超越已有假设的检验，菲尔·安德森（Phil Anderson）对此进行了阐述：
“最重要的实验结果恰恰是那些没有理论解释的结果；最不重要的往往是那些已验证理论的结果，即便数字十分显眼。”
第三个误解是，认为研究的结果和影响可以通过项目化来实现。
当人们秉持这一观念时，往往会设定里程碑，并将达成里程碑作为成功的标志。事后从宏观角度出发来看，人们可能会将贝尔实验室的晶体管研究视为项目化操作，然而事实却恰恰相反，晶体管研究经历了许多科学和工程上无法预见的曲折和变化。
研究的本质是意外，培育研究意味着鼓励研究人员去追求意外。
追求意外从来不是简单的事情。在此我们强调两个重要因素，第一个因素是给予研究人员自由度，允许他们挑战主流思想（conventional wisdom），这意味着
既要考虑到同行根据主流思想的评审，又要有足够的判断力，知道什么时候应该相信自己，并超越这些观点——即何时成为一个有认知的反对者。
不管是对个人还是对组织，有认知的反对往往都是令人不快的，所以必须被保护和培育，就像保护一些非主流思想者一样，例如在IBM发明了扫描隧道显微镜的格尔德·宾宁（Gerd Binnig）和海因里希·罗雷尔（Heinrich Rohrer）；在施乐PARC发明了计算机鼠标的道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Engelbart）；以及在贝尔实验室开创了凝聚态物理领域的菲尔·安德森（Phil Anderson）等。
第二个因素是给予研究组织自由度，以强调投资的长期性和公共性的回报。真正具有突破性的研究会出人意料地颠覆既定的行为与思维方式，而且其发生时间以及受益群体，都是无法预见的。因此，科学研究能够带来的大部分收益都是长期的、公共的（超越了开展研究的具体科研组织），而非短期的、私人的（仅限于科研组织之中）。研究需要一种公益的心态，就像美国电话电报公司（AT&T）创始人亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）的知名理念：推动知识进步是履行一种重大国家使命，即改善全人类社会。
