科学研究的成功与否不但取决于所研究的问题的选择，而且也依赖于研究该问题的方法。本文将探讨科学研究的较为适应的各种不同方法，并对三种有效的研究方法作一一叙述。

许多工业研究家都同意这样的观点：成功的研究要有坚实的科学基础，要有非常先进的理论知识，才能得出满意的结果。但是，有些人却仍不了解科学研究的各种要求。他们就像某些原始的部落人一样，总是到别人有了优秀科研成果时，就吃惊起来，对自己则等待着，有朝一日也能搞出个相同的结果来。

研究要出成果需要有知识，但最优秀的研究者常常不是那些名声显赫的人。我们也认为知识是解决某一问题的保障，但看来事实与此非常不符。换句话说，一个人在一个小时的考试中得了高分数，一般就认为这个人很有知识。殊不知在科学研究中需要的时间比一个小时长得多，说不定达几十年之长。况且，一旦研究的问题确定，就必须尽量做出近似的答案，因之，知识的高低并不一定就能预言研究成果的好坏。

研究的高效率仍受忽视的原因是因为我们仅仅强调成功的结果，而没有想及失败的缘故· 确实，一个学生在撰写论文时，他可能相信以前的每一篇论文都无可非议是正确的。注意力集中于成功的这种想法是学校教育的后果，而认识不到失败常常有助于成功的事实。

研究的三种策略

进行科学研究的方法有三种。第一，理论知识的建筑师，在研究的期间内建立起知识的大厦。第二，研究者的作用就如可爱的国王一样，在众多的研究项目上建立起学术帝国。第三，研究人员可以犹如一架疯狂的轰炸机，通过快速而令人信服的实验，发表各种学术争论性的文章。每一种方法都是一种特定的成功策略。

建筑师最普通的研究者是建筑师，建筑材料是长期收集起来的各种学术资料。其建筑物充其量只不过是用许多论文、书籍和学术讨论会的知识建造起来的美丽大教堂。对于雄心勃勃的研究者，应用这种方法积累知识是最普遍的。

建筑师的研究计划可望四平八稳地进行。它既不能尽快产生新的结果，也不会对专业以外的知识有多大帮助。他的知识积累是稳定的，可以得到有相同研究抱负的同事的关心。而且上司也懂得他的精力不可能下错了地方，由于凡事三思，因之也很少有错误发生。

学术建筑师的工作可以很出色，但知识积累过程是令人厌烦的。许多研究者，克服了心理上的急躁反应，消磨他们的专业时间充实他们的论文。他们在某一重要课题上成了专家，但也成了这一课题的学术研究的附生物。他们有极好的历史背景，但不会有什么新的理论。虽然他们的研究不会产生错误，但也不会有激动人心的成果。

学术建筑师的一个风行一时的课题是流体机械学。虽然在这一领域已做出许多高质量的研究，但多数只是机械式的文章。这种研究派生了所谓“第一原理”的教条，每个学术建筑师都在他的论文的开头写上这样的一些教条方程，写完了这些方程之后，再配上一些世所公认的问答。他先写下Navier-stokes方程，假定它的密度恒定，服从于Bachelor和Lamb，然后积分方程就得出结果来。如果他忽略了一个问答式子，则他的听众就会跳到他跟前指责他。如果他小心照章办事，则他的工作就可得到喝彩，在那些糊涂的科技杂志中也许可占得几页纸。

在某些领域，学术研究建筑师几乎做不了什么进展，成了传统知识的监护人，他人所建的教堂的牧师。两个具有其特色的研究课题是气体动力学理论的研究和热力学理论的研究。动力学理论是数百年前由Maxwell总结出来，而后在1913年由Chapman和Enskog推绎成现代形式的。以后的进展就放慢了。对于热力学，压力、体积和温度的重要的且又严密的测量，不断产生出可靠性结果，但很少有激动人心的成就。

我并不是说学术研究建筑师就永远产生不了创造性的结果。在经长期实验之后无多大进展的领域确实也许会突然冒出使人兴奋的革新。其中一个例子是相传递电流的研究，尤其在临界点，它提出了热力学的一个别具一格的观点。第二个例子是多稳定相的研究。

国王第二类研究者的行为就像一个小君主国的统治者。他以几个对外不透露结果的实验室作为支柱，自己作为率领学员大军的将领，集权组建起一个学术研究的帝国。学术研究的国王判断他的成功与否的方法，常常不在于学术思想的总汇集而在于资金的汇集。他需要很多资金，要得到这么多钱，所研究的题目必须带有政治吸引力。

现在，化学工程国王的兴趣集中于能源研究，特别集中于煤的技术处理题目。煤炭是一种有用的燃料，它在某些机构如矿务局中保证了学术建筑师的50年以上的生计。最近，它已经成为化学工程的一个最热门的科研题目，并不是因为技术先进，而是因为有研究资金。

作为一个学术研究的国王，他必须能预期到下一个带政治性影响的有活力的学术研究将是什么。这并不困难。只要注意几周来该地报刊的倾向，看看哪一些报道一再出现，然后将这些报道与某些研究课题联系起来。例如，一个带政治性的有吸引力的学术研究新课题是毒物学。由于以下的推理，它正在普及开来：1）化学物质引起癌症，2）化学工程师了解化学物质，3）因此，化学工程师对治疗癌症有帮助。

这个推理是否真实并没有关系；它有足够的政治影响，人们都相信他。因此可以预料，对这个课题将会增拨资金。

轰炸机学术研究者的第三个形式是作为疯狂的轰炸机，或者是对任何问题都匆忙袭击的傻汉。这一类型的研究者有最大的潜在收获和最大的危险性。

这种研究的魅力是可为着自己的目的解决有关问题。例如，填充床是难以进行气—固催化反应的，尤其当产生明显热效应时。麻省理工学院的W. K. Lewis大约在50年前就提出，这个问题的答案是使用流态床反应器。他的思想经后人进一步发展，现在成了石油化学工业的主要支柱。

疯狂轰炸机的现有例子还很多。造纸业有一个人告诉我，当他看到前面的一堵5米高、40米宽的泡沫混凝土墙时，触发了他决定开始研究泡沫的稳定性的念头。另一个研究者异想天开，想造出一种划艇壳，以证明艇速正比于划艇总动力的九分之一。

这样的发现也可能是令人惊诧的错误。这方面的恰如其分的例子是几年前提出的性活动加速下巴胡须生长的争论。这个从某些有不正当周末活动的人得出的有私通嫌疑的结论可能终于证明是不正确的。另一个例子来源于生物工程师的一时的爱好，把血液倒在实验室闲置的设备中企图找出迷人的证据。有些研究者发现，阻力减少器中血液表现的性能很理想，在某一流速下可以降低血液的压力。可惜，血压要降低，血液流速必须比人体中的血液流速快得多才行。

知识投机的最近例子是“聚合水”，有一种物质曾被称作水分子的聚合体，原来这种聚合物是一种硅石杂质。当聚合水的许多支持者到后来转而辱骂学术研究者时，对于这个极为有趣的争论来说他们应当得到祝贺。

三种研究策略的补充

这三个策略中每一个都是通向成功的途径，可以大大地提高知识名望。到底该选择哪一个策略呢？这要由各人的文化程度、资金来源和研究目标来决定。现在需要的是确定选择方法和完成某一任务的途径。

确定新的研究计划并不都很困难。在此曾使我十分吃惊的，是因为我想，我的革新和想象能力在我30岁后将会丧失殆尽。然而现在看来事实恰恰相反，每个人在每一年都会产生更多的美妙的学术思想。部分由于积累，人们仅仅因为没有足够的时间收集前一年的有用的理论。部分由于对前景的展望，人们可以深思熟虑地估计社会问题和研究解决问题的方法。

多数学术研究者都可以不费多大气力而获得有用的研究方法，但最好必须有所补充。对此，主要的问题有三个：认识我们的竞争优势，估计我们的进展和评价其他人的反应。

你的竞争性优势是什么？在这些研究方案的选择中必须反映自己的竞争性。在研究过程中，最佳方案常是几个研究组织的目标。你可能在某些方面具有超过与你具有相同背景、相同资历的其它研究组织的竞争性优势。你应该发现这些优势以更快地获得更多的成果。

最普通的竞争性优势是利用本地资源，就如西弗吉尼亚的煤炭工业。有一个例子是John Seifeld的空气污染研究。Seifeld在迁往加利福尼亚后，应用数学模型基础资料去分析洛杉矶市的空气污染数据。他的研究成果发表在《国家科学院进展》和《洛杉矶时报》上，论文内容有严谨的科学性。

另一种竞争性优势来自科学设备的积集。催化剂研究是一个极好的例子，它日益依赖于先进的光谱分析技术（如低能量电子衍射法和俄歇效应及化学分析电子光谱法）。从几种相似的仪器所得的资料要比单用一台仪器更具权威性，因此需要有许多种仪器，要花很多钱。如斯坦福大学的有名图表（如Michel Bondart）就是用这些仪器收集编绘的。有了这种设备，催化剂的研究工作便心中有底了，若没有收集到材料而承担这样的实验总会有点担心。

较少见的竞争性优势是刺激性的学术环境。这当许多不同学历的人一起工作时就会存在。有如I860年左右之在剑桥，1930年左右之在戈提根（G?ttingen）和第二次世界大战时的曼哈顿计划。在化学工程领域方面，有麻省理工学院的单元操作，有明尼苏达州大学的数学应用。当时，他们在日常工作中都互相刺激促进过。在这样的环境做学术研究要比与世隔绝容易些。

你的进展如何要达到你的研究目标的第二个难点是估计你的进展。一旦你选定了能给予你以竞争性优势的计划，你将能以简单的实验求得最快的进展速度。当你迅速地做这些实验时，你必须估计到失败的出现。如果你失败了许多次，则你的成功机会将会达到最大。例如，你在四个十分熟练的实验中可能有一个是成功的，则你做的实验越多，成功的可能性就越大。

我并不是说人们可以随便做实验以凑足失败的次数。我有一位同事，在星期五的早上带了一瓶啤酒、一小罐花生酱和两条面包走进实验室、到星期一早上才一步一跄地踱出来，一是由于缺乏食物，二是由于数据不佳也。我的另一位同事却以极大的耐心长期忍受这些失败。他以最大意志消磨在图书馆中。那就不仅仅是做一个星期的实验的问题了，他们要埋头读几个星期的书，希望在印刷品中得到拯救。

一旦你开始研究计划，开始经受不可避免的失败的考验，你就必须有逐步适应计划的意图。在此必须自问两个问题。第一，当做完了正在做的实验之后你了解了些什么？第二，研究工作可望容易些了吗？

第一个问题包括重新确定你的计划的目标。你的头脑中要有确定的目标。在克制不可避免的失败的极为痛苦的感情中这些目标会被更改或忘却。因此，定期重新确定你的目标是一个好办法。然后可自问，为达到这个目标，自己的工作效率如何。我发现一种技巧，即可以通过想象，用图表来表现自己的主要观点。从这个图表就可以看出，是否自己正在作出首尾一致的结论。

第二个问题讨论的是学术研究的困难性。正确的方法会使学术研究越来越容易：结论的各种应用将变得越来越明确，需要继续研究的新变量也将很显然，学术研究计划将开始呈现其适应性。

如果研究计划的进行愈来愈艰难，则必须认为是基本失败了，也许是一个短期的挫折。此时我真不知道如何做为好。我试图写一写研究计划的价值对成功的机会的合理平衡。但从未容易做成。我确实了解我不会轻易地取消研究计划，所以我怀疑所有的研究计划都会因为时间太长而不能进行到底。

别人的想法是什么你应该注意周围的反应。你要能以各种方式评价这些反应。如果你能取得资金支持你的研究工作，说明这项研究可能有某些价值。但这并不是说所有有价值的研究工作都可望在一、二年内能得到投资的兴趣。然而十年内是可能的。如果不是这样，则该研究的反应是每况愈下的，不可能得到资本的支持。

你的同行对你的研究的态度必须是不一致的。在你的同行中，你可发现有热心的支持者也有明显贬损者。这很重要。如果你的工作获得一致的赞赏，则可能就不太好，这不是吓唬。你的同事可能愿意不经思索地照例称赞你。要是这样，你必须再次严格地审查你的计划，确信它不只是教堂的看护，而是实际上具有某些新的和重要的研究方向。

你的同事对你的反应不一致，你的朋友的反应将会是热心的。社会上的人将会对你的所作所为感兴趣。我一般都是利用我的朋友对我的热情礼貌来促进我的研究的。我期望他们的反应是一种有益的理解，因为这种理解是工作价值的反应。

现在我已经叙述了研究策略的选择和补充。下面将以一个研究实例来说明这一问题。

海洋热能转换

有用的科学研究的一个最好例子是从海洋海水的温度梯度中获取电能。现在称之为OTEC的想法已有一段值得重视的很长的历史。它是一位生活在19世纪的性情古怪的法国人d'Arsonval的爱好。由于当时材料科学的限制，他的努力失败了。

基本工艺是安装在洋面的工业锅炉产生蒸汽推动蒸汽机，在海底深处则安置了冷凝器。海面温度约25°C，深海温度约5℃。发电厂用氨作工作流体。效率仅为2.5%，但不需要燃料。

近来这方面的研究兴趣是由卡内基梅隆大学的Clarence Zener博士引起的，他是有名的物理学家，是个疯狂的轰炸机式的人物，早在能源危机之前就进行了这一研究工作。石油危机发生之后，航空工业对OTEC发生了兴趣，在经济上增拨了资金，使这个研究课题更神气了起来。该大学的另一位博士Rothfus也在进行这项有坚实科学基础的计划。

因此可以说，这一项研究提供了各种机会，使得Rothfus能成为知识的建筑师，有的人能成为工业国王以筹到款项，有的人如Zener像疯狂的轰炸机似的以试验新思想。工业和Zener的联合得到了革新的竞争优势。虽然很多科学家仍然认为OTEC是浪费金钱，但许多公开文献也是令人神往的。

[Chemical Engineering，1981年88[3]，103]

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*E.L.Cussler是美国明尼苏达州大学化学工程教授。