历史上的科学家们，他们很辛苦也很幸运，他们毕竟成了科学家，或生前成名或死后成名。今天，很多人发表了很多论文或者设计了各种各样的理论，会有人死后成名吗？我们学习着前人科学家的知识、方法和理论，跟踪着他们的足迹，或者也是像他们那样发现问题然后提出自己的理论，为什么我们的业余研究被称为民科？为什么我们的专业研究被称为跟踪式纸上谈兵？
我发现了一个问题，真正的科学家把理论当做参考、关心的是自然界。假的科学研究总是关心人家的理论对错，或者没有认真搜集实验资料就闭门造车设计理论。科学研究也有多种方法。科学的初期比较简单，修正实验数据和观测误差以后，有灵感总结实验就会有发现，比如 Kepler ，Galileo ，电磁学。Newton 的做法是集前人研究之大成，完善数学分析体系。到了 Einstein 时期，根据观测数据与理论的偏离设计新的理论。现在科学研究是比较难一些，现在的理论工作是根据例外实验重新设计理论，这个要求确实比较高。如何研究科学很多人思考过，比如网上流行一篇文章《如何成为一个优秀的物理学家？》，实际上是目前大学物理系通用的教学方法，没有什么惊奇的观点。
前面说科学研究是面对自然界、参考已有理论、充分考虑实验资料。但是现在很多时候科学界也没有完全遵守这一原则，比如弦理论给人的印象就是自由想象多于实验考虑。也许这也是弦理论这么多年没有走到科学理论的原因。与纯粹的理论研究相比，发现例外实验、发现新的问题因素、总结新的规律，这一创新理论的方式相对容易取得成功。这既是新时代物理学理论创造的方式，也是 Kuhn 科学哲学里说的科学变革方式。但是不是知道了怎么成为科学家就可以成为科学家，要不 Kuhn 和 Kuhn 的粉丝们，都按照这个思路去成为伟大的科学家，事情当然不是这么回事！那么这一路径的困难又是什么？
这个路径的困难是很多人碰到例外不当例外。确实很多时候例外不是例外，科学常规时期科学界的主要工作就是消除例外，从而成为一种成功的经验，等到狼真的来了，也没有人相信狼真的来了。比如水星轨迹异常，很多人设想了一个水内行星-火神星，很多天文学家吃尽苦头去找火神星失败。直到此时还有人认为，水星轨迹异常可能是太阳椭圆效应。但是，Einstein 认为水星轨迹异常是一个例外，Einstein 因此设计新的理论获得了成功。
那么相对论有例外实验吗？应该说科学并非万能、例外总是存在，只是很多人不承认它的存在。很多物理教授认为一些实验不是相对论范围的事情，所以相信迄今为止没有发现与相对论矛盾的实验。缩小理论的应用范围来减少与实验的矛盾，这可能是我国科学界特有的处理方法，也是我国物理界不能发现例外实验只有跟踪式研究的原因。现代学者不能发现例外实验，也就远离了现代科学理论创新方式，然后被迫在已有理论的理论问题上转圈子。不能发现例外实验，这是专家和科迷的共同问题，也可能是各国科学界的共性问题。很多人都是发现相对论的理论问题，然后开始自己的理论创造。并不是人在科学界，就能够按照真正的科学家套路行事。科学界能够成为真正科学家的人也是少数。科学的任务在转换，成功的老师并不能培养出成功的学生。大部分人也是被流行的教育方式误导，或者没有机会、没有能力、没有灵感，不能成为真正的科学家。很多人把例外强硬纳入现有框架的做法或者避免矛盾的做法，既浪费了宝贵精力，也丧失了科学探索的宝贵机会。当然，机会总是被大部分人浪费才有少数人获得机会。(有必要就例外实验做点解释，比如，Sagnac 实验是相对论的例外，但不是物理学的例外，因为这个实验回到过去的物理学很好解释。有些实验相对论不能解释量子力学能够解释也不算例外。所有理论都不能解释的实验才是例外。)
能够识别出例外实验不等于就是伟大的科学家，因为处理例外实验还有高级和低级之分。例外实验例外办法处理这是低级学者的做法。根据例外实验设计适用范围更加广泛的新理论，才是伟大的科学家。科学界也是普通学者多伟大的科学家少。例外实验通常被例外处理一下比较多，这类工作相当于写一篇论文。设计适用范围更广的理论困难很大，天才科学家才有胆魄、能力和意愿去冒很大的失败风险，然后获得成功。根据例外实验设计出新的理论，通常能够预言一批新的实验，比如 Einstein 就是一个能够敏感例外实验的科学家，面对水星轨迹异常，设计了适用范围更广的时空弯曲引力理论，预言了光线双倍弯曲、火星雷达回波延时。从敏感判断例外实验并能够解决问题来看，Einstein 是伟大的科学家。当然相对论采用修正时空方法一直受到很多人的反对。但是对于科学界来说，面对新的问题有一种理论总比没有理论要好，这是现实的道理。科学问题的初期允许设计不完美的理论，如果你们有更好思路可以设计更好的理论。
这里可能有一个问题，为什么例外实验这么重要呢？！先说实验的重要性吧。科学研究中实验很重要，是因为科学需要实验帮助然后摸着石头过河，历史经验表明这样得到的理论更加符合实际。数学、逻辑学、哲学之类纯思辨的学科除外，科学通常都是这类经验科学，需要在搜集实验资料的基础上做理论；做出来的理论，也是为进一步探索实验服务。所以理论需要有预言功能，马后炮的理论是很难被科学界关注的。例外实验又是系列实验中的关键实验，它是以后科学发现的路口和突破口。但是有一个问题遗憾，没有人告诉我们哪里是科学的路口，没有人告诉我们哪个实验是例外实验，所以我们很多人总是忽视了科学这种路口。还有一个遗憾，即便发现这样的路口，普通人也容易迷路。有人总结，我国科学界缺少大师，是啊！科学研究的路上总是缺少高人指点，导致纵有科学大军也只有写写论文。也有一种说法，高人即便存在，他也不会高风亮节把发现机会送给其他人。其实科学界很多时候我行我素，不喜欢别人指点江山，其中一个理由是科学哲学不能处理科学具体的问题。所以即便碰到高人，你会相信他是高人吗？因此通常的人面对科学十字路口，总是沿着直线的方向走下去，往往也因此错过科学发现的机会。比如吧，粒子碰撞几率上升，按理这是一个简单的道理，高速粒子容易发生碰撞，说明高速粒子有更大的尺度。但是物理界就是没有人说，这个现象说明狭义相对论有问题。硬生生说这是碰撞界面，不能代表粒子的尺度，你说怪不怪？当然，科学界也没有人用长度缩短结论来计算散射几率上升，例外实验例外方法处理了这个几率上升问题。Herculis 双星进动，进动量大大低于广义相对论的计算。我觉得应该是一个例外现象，但是科学界总是拿出很多双星例子，它们的进动数据符合广义相对论计算。这个例外现象也被例外方法处理了。科学界没有一事一议处理不了的问题，所以学院人总有一种一览众山小的感觉。一种心态的利弊，也许只有他们自己知道。
还有一个问题，一个例外实验可以设计各种各样的理论，比如水星进动异常，Einstein 提出弯曲时空引力理论之后 100 年来，我们也可以重新设计更好的理论，为什么没有超越广义相对论的理论？当然这是一个遗憾。想起来啦，也有小人物回到水星问题提出了一种新的思路，简单方法推导出广义相对论结论-引力场折射方法 【原创】浙大博士简单方法推导出广义相对论结论-引力场折射方法【反相吧】_百度贴吧 。也许大家对于这种重新探索不想关注，我是非常支持各种真正的科学探索的，只要他符合科学探索的路径，即便不被科学界关注。
科学探索的路径其实也没有什么特别的道理。科学之前看谁说得好，Aristotle 说得好，1800 年中地球人都听他的。科学初期谁能够做实验总结实验，就是写入科学史册的科学家。现在发现例外实验相当于发现问题，是科学探索的路径。其实任何知识领域，发现问题都是研究的第一步。耶鲁校长对话北大校长，大学应该培养什么样的学生？耶鲁校长的回答是，要培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在这里发现问题是第一种能力。这种道理，其实大家也不是第一次听到。但是具体落实到教育和科研当中，如何创造支持发现问题的科学文化环境，如何培养发现问题的能力，我们很少人思考过。当然现在的高考统考体制也不支持这种能力的培养。我国的大学走到完全自主招生还需要一段很长的路要走。
科学研究的路径问题搞清楚了，我们依然还有问题，为什么有些科学家善于发现问题呢？这让我想起人们常说的一句话话，机会属于有准备的头脑。也就是说有准备的头脑善于发现问题。回到考察水星轨迹异常问题。水星轨迹异常其实只是那么一点点，所以很多科学家想不到万有引力定律有什么问题。但是 Einstein 心中有一个相对性原理(船里不知船动)，早就发现万有引力定律不符合相对性原理。所以水星轨迹异常的发现，在其他科学家看来是未知行星干扰的现象，在 Einstein 看来就是万有引力定律存在问题显示出来的迹象。Einstein 年轻时候就想一个奇怪的问题，我们跟着光波会看到什么？他的联想是，跟着光波看到静止的电场和磁场，但是又没有看到电荷和磁铁，这个图像不可思议。也就是说，科学家发现问题的超常能力是从小锻炼出来的，这不是科学研究也是科学研究，因为没有发现问题没有发现例外实验的能力，最多的学习不能走到真正的科学研究！没有研究，科学谈何发展和进步！
大概能够看出一点事情，就是善于学习、善于提出问题和善于思考的人，容易发现与现有科学理论不相容的例外实验。相比之下，我国的教育不是侧重于提出问题和走出书本的思考。所以我们的老师和他们培养出的学生，在提出问题和走出书本思考方面有着先天的欠缺。我们物理系录取的是高考高分学生，这些学生在学生时代并没有属于自己的对于物理学知识的思考。他们在物理学习过程中一直是处于学习已有理论的阶段，学习完已有的理论根据已有的理论处理一些细小问题，就是那么回事。这样的物理学生这颗心也就一直停留在已有的理论世界里，不能完成走出已有理论再次面对自然界问题的转变。他们即便碰到例外实验，也不会把例外实验当做例外实验，即便当做例外实验也没有处理问题的新的思路。所以科学院物理研究生留下一句名言，学物理就像士兵等待战争，等待科学革命年代！
等待不能解决问题，幸好科学的每个时代总有真正的科学家从小喜欢思考问题。虽然也学习科学理论，却能够走出科学理论，回到面对自然界，注意搜集实验资料发现例外实验，这是伟大科学家与我们普通人之间的重要差别。从小喜欢思考问题，研究生年龄段注意搜集实验资料，这是两个关键环节。小时候喜欢做什么，这是天赋。研究生年龄段，面对科学界流行的理论，能够走出科学界的理论，回到一颗面对大自然的心，这个更加需要天赋。有了这些天赋的人能够与众不同，能够默默地注意搜集实验资料这个科研的重要环节。说了这么多，实际上谁能够成为真正的科学家，依靠天赋、不是后天的教育。我国教育有一个副作用-磨灭学生天赋探索才能！是否会有天性顽固的人在流行平庸的学院里不至于浅薄？天性顽固的人是无法在我们今天的学院里生存的，他们会因为没有完成论文数量被迫离开，也会因为职称受阻而出国。
真正的科学家面对大自然的心可能与生俱来、一直持有，并没有因为学习科学界的理论而改变。Einstein 有一个面对大自然的心，所以他解释说，理论不过是科学家根据自己的想象为自然界画一幅图画。在这里也不是闭上眼睛自由想象自然界的世界。画家首先是考察世界，然后表达自己对于自然界的理解。科学研究也与此类似，不是临摹其他画家，而是来自生活的灵感理解科学实验、以自己的角度理解自然界，然后用数学算式来表达新的科学规律。与生俱来的面对大自然的心，这是走进真正科学研究的关键要素。从天赋角度来讲，我们多少有这样一颗心，如何保持它这是我们一般人需要面对的课题。从现代生活来讲人类越来越宅，生活在小区里、读书在学校里、工作在单位里，与人接触是越来越多、离大自然越来越远。人类越来越变得具有社会性、丧失自燃性。对于科学探索来说，这是一种退化。近半个世纪来，传统工业、现代科技产业飞速发展，却并没有产生超越相对论的理论和超越 Einstein 的科学家。现代物理科普书的宣传，让更多的人陷入现代物理学理论世界，或是欣赏现代物理学理论的优美，或者纯粹批评现代物理学理论(主要是相对论、大爆炸、黑洞等理论的问题)。现代人不是陷入人际关系社会变得世故，就是陷入现代科技、现代物理学理论世界。
说起来今天的我们有科学哲学研究来避免科学一些大的问题，但是美国人 Kuhn 教授的历史主义科学哲学著作《科学革命的结构》(应该译作《科学变革的方式》)传到我国，由于翻译得不好影响力有限。尽管 Kuhn 和 Hawking 说的很清楚，理论只是一种范式和模型，但是我国读书人喜欢痴迷于争论理论的对和错。我国的书生，离真正的科学研究总是有着更远的距离。
有一种流行的说法，科学创造需要闲暇的时间和自由的想象。现在看来这种说法非常表面、没有抓住要害。来到论坛的人很多，说明我们很多人有闲暇的时间，网络论坛五花八门的观点，也不缺少自由的想象，为什么我们的工作不是科学研究呢？还是用 Einstein 的话来说明问题吧！Einstein 后来多次表示，鉴定专利权的工作，对于我来说是一件幸事。它迫使你从物理学上多方面地思考，以便为鉴定提供依据。此外，实践性的职业对于像我这样的人来说简直是一种拯救，因为学院式的环境迫使青年人不断提供科学作品，只有坚强的性格才能在这种情况下不流于浅薄。Einstein 说，专利局这种职业，迫使他从物理学上多方面地思考。看来多方面的思考，这也是真正的科学家思维特点。其实任何工作都需要多方面的思考。行政工作中流行一个词语，叫做方方面面。看来要把任何工作做好，都需要方方面面的思考。
最后做一下总结，真正的科学家是这样研究科学的，保有一颗面对自然界的心、参考已有的理论、搜集尽可能多的实验资料、发现例外实验、全面思考问题。希望这个总结对于从事科研的人们有一些帮助。科学并非正确也永远不会完整，每个时代都有科学机会。不过科学研究需要天赋，我们也没有必要去刻意模仿把自己修炼成科学家，刻意的模仿达不到目的。作者希望有兴趣研究科学的人们，通过阅读本文把科学研究工作做得更好一些。也希望学院学者在被动等待科学革命中耗费生命，不如以超前的心态支持那些符合科学探索路径的偏流探索，或许能够发现一些超前科学机会并迎来科学革命时代！
(原文较长，有删节)
