黃嘉興：在不確定的創(chuàng)新焦慮中尋求確定性的基石

面對(duì)技術(shù)迭代加速、全球格局變幻所帶來的高度不確定性，從主要經(jīng)濟(jì)體、核心城市、領(lǐng)軍企業(yè)，再到一線的科研課題組，多少都彌漫著一種“創(chuàng)新焦慮（fear of missing out）”，可能本質(zhì)上是一種生怕自己會(huì)在競爭中落后、錯(cuò)過未來的不安全感。

近年來，我曾有幸受邀到多所中學(xué)做科普?qǐng)?bào)告。每次站在講臺(tái)上，看著臺(tái)下那一張張朝氣蓬勃、充滿好奇與渴望的面孔，內(nèi)心都深受觸動(dòng)與震撼。一方面，作為有一定從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的老師，我當(dāng)然同意沒有任何人能夠預(yù)判，臺(tái)下哪一位學(xué)生將來會(huì)成為引領(lǐng)某個(gè)領(lǐng)域的“天才”；我們更不應(yīng)該沉迷于甚至變本加厲地推動(dòng)各種“掐尖”機(jī)制，試圖過早地將“天才”篩選出來并施加定向干預(yù)，這本身就是違背教育規(guī)律和創(chuàng)新規(guī)律的，既不公平，也不有效，是一種傲慢和懦弱。

但另一方面，只要我們能夠同心協(xié)力，為社會(huì)創(chuàng)造并精心維護(hù)一個(gè)開放、包容、鼓勵(lì)探索的教育與科研生態(tài)，讓盡可能多的學(xué)生和學(xué)者能在其中安全、健康地成長，最大限度地發(fā)揮其獨(dú)特潛力，鼓勵(lì)他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)自己熱愛且擅長的方向，那么，即便無法預(yù)測“天才”具體是誰，也完全可以確信——“天才必將在這一大片茂密的森林中自然生長出來，我們絕不會(huì)錯(cuò)過他（她）。”

因此，面對(duì)一個(gè)本來就不可預(yù)測的未來，我們或許需要換一種思路。與其傾盡資源，焦急地試圖提前預(yù)判或篩選甚至押注“誰將定義未來”，不如沉下心來，著力構(gòu)建與優(yōu)化一個(gè)能讓無數(shù)個(gè)體創(chuàng)造力得以最大化萌發(fā)與成長的肥沃生態(tài)。

“人”與“科技”，是確定性的基石

面對(duì)未來的重重迷霧，我們需要的不是精準(zhǔn)的預(yù)言，而是冷靜的分析與科學(xué)的推理，從眾多不確定性中，牢牢抓住那些支撐發(fā)展的、相對(duì)確定的基石性要素。而“人”與“科技”，正是其中最核心的兩個(gè)支點(diǎn)。

科學(xué)技術(shù)史中那些起初看似純粹出于好奇、毫無功利目的的“無用”研究，最終卻催生出巨大產(chǎn)業(yè)影響和社會(huì)價(jià)值的案例，可謂比比皆是。

一個(gè)經(jīng)典的例子來自美國物理學(xué)家約翰·霍爾。他在1978年發(fā)表的一篇論文里，深入探究了一個(gè)近乎“鉆牛角尖”的問題：“光在真空中，沿著不同方向傳播的速度是否一致？”這項(xiàng)驗(yàn)證物理學(xué)基本假設(shè)的實(shí)驗(yàn)精密至極，看起來卻“費(fèi)力不討好”。即使在今天，若不對(duì)其背景進(jìn)行深入解讀，也難免會(huì)讓部分公眾產(chǎn)生“這難道不是明知故問”甚至“是否在浪費(fèi)納稅人金錢”的疑問。

然而，正是這項(xiàng)由好奇心驅(qū)動(dòng)、看似極致“無用”的研究，最終結(jié)出了兩顆極其“有用”的碩果：對(duì)于美國政府而言，該項(xiàng)研究衍生出的高精度激光控制手段，被用于設(shè)計(jì)監(jiān)測全球范圍內(nèi)的地下核試驗(yàn)的技術(shù)，成為了維護(hù)美國國家戰(zhàn)略安全的“火眼金睛”；而對(duì)于全球產(chǎn)業(yè)界而言，該項(xiàng)研究衍生的激光穩(wěn)定方法更是構(gòu)成了現(xiàn)代全球定位系統(tǒng)（GPS）高精度授時(shí)與測距的基石技術(shù)，徹底重塑了人類交通、通信、金融和日常生活的方方面面。其影響之深遠(yuǎn)，已難以估量，給美國帶來的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢更是不在話下。

上述這類源于“無用”的研究，其巨大價(jià)值不僅體現(xiàn)在最終催生的具體應(yīng)用成果上，更深刻地蘊(yùn)含于其探索過程之中：它培養(yǎng)和錘煉了大批具備顛覆性思維能力的科學(xué)家與工程師；它改變了人們思考某些問題的范式。基礎(chǔ)科研并非只做立竿見影之事，而是要通過大量嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)邏輯的探索，為國家和社會(huì)儲(chǔ)備應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的關(guān)鍵能力與人才，以增強(qiáng)我們從從容容應(yīng)對(duì)任何不確定性的底氣與信心。

讓“思想者”與“工程師”同行

在現(xiàn)實(shí)的科研生態(tài)中，存在著兩種看似對(duì)立卻實(shí)則互補(bǔ)的探索者。

一類是看似無用的“思想者”，他們的動(dòng)力源往往是對(duì)未知世界最純粹的好奇心，是拓展人類認(rèn)知邊界的強(qiáng)烈使命感。他們的自洽邏輯在于：真正的革命性突破無法被規(guī)劃，最大的應(yīng)用恰恰誕生于對(duì)基礎(chǔ)問題的深刻理解。他們需要學(xué)會(huì)在長時(shí)間尺度內(nèi)忍受孤獨(dú)、平衡取舍、在功利主義的評(píng)價(jià)中活下去，其最大的獎(jiǎng)勵(lì)是來自學(xué)術(shù)共同體對(duì)其“智慧貢獻(xiàn)”的認(rèn)可。

另一類則是善于解決問題的“工程師”，他們直面當(dāng)前社會(huì)面臨的最緊迫挑戰(zhàn)——疾病、能源、環(huán)境、安全，其研究目標(biāo)明確，路徑清晰。他們的自洽在于其工作能帶來明確的社會(huì)效益，滿足國家與產(chǎn)業(yè)的迫切需求。他們是推動(dòng)技術(shù)迭代、改善民生福祉的直接力量。

一個(gè)健康的、充滿活力的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，核心特征正是包容性與多樣性。它需要為“思想者”們提供可以安心“仰望星空”的自由空間和長期穩(wěn)定“能夠活下去”的資源支持，允許他們遵循自己的科學(xué)直覺進(jìn)行探索，認(rèn)真對(duì)待并尊重他們的智慧成果。同時(shí)，它也需要為“工程師”們提供充足資源打攻堅(jiān)戰(zhàn)，為他們構(gòu)建高效的成果轉(zhuǎn)化通道，讓他們的成果能快速服務(wù)于社會(huì)，并從中獲得正向激勵(lì)。更重要的是，它還需要促成兩者之間高效的對(duì)話與流動(dòng)、互相激發(fā)。

兩者的互動(dòng)也是材料科學(xué)思維方式的精髓。比如一種材料是軟的還是硬的，其實(shí)也關(guān)乎我們使用它的時(shí)間尺度。一個(gè)面團(tuán)在我們熟悉的時(shí)間尺度內(nèi)是非常柔軟的，在自身重力的作用下就會(huì)逐漸形變。但是在幾十毫秒的時(shí)間尺度內(nèi)（例如相機(jī)的曝光或高空落地的碰撞時(shí)長），它卻能表現(xiàn)得很堅(jiān)硬，還會(huì)呈現(xiàn)如玻璃球般的脆性斷裂。再比如很多常規(guī)材料體系往往面臨“魚與熊掌不可兼得”的矛盾，但我們可以將互為矛盾的材料性能，在不同的空間和時(shí)間尺度內(nèi)兼容在一個(gè)材料體系內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“既要又要”，甚至“還要”。

我們課題組曾為防止金屬局部腐蝕設(shè)計(jì)過一種自修復(fù)涂層，當(dāng)中就使用了這種理念：在宏觀尺度上，這種基于液態(tài)油的涂層表現(xiàn)出固體行為，能夠牢牢粘附在豎直金屬表面，幾年都不動(dòng)；但是在微觀尺度上，只要一有劃痕產(chǎn)生，破損部位附近的油便迅速流動(dòng)修復(fù)刮痕，并且重新恢復(fù)類固體行為。這個(gè)矛盾的行為還可以被重復(fù)數(shù)百次，很巧妙地把固體和液體的行為兼容在了不同的空間尺度上。

帶著這種協(xié)調(diào)時(shí)間和空間尺度的思維來看，其實(shí)，我們所焦慮的“無用”，往往是因?yàn)槎唐趦?nèi)無法滿足我們的預(yù)期，或者不能馬上解決一個(gè)具體場景的問題。但只要是帶著嚴(yán)肅科學(xué)邏輯而并非是“刷單灌水”式的科研探索，即使眼下“無用”，也會(huì)在另一個(gè)空間和時(shí)間尺度內(nèi)“有用”。最起碼在這個(gè)探索的過程中，也訓(xùn)練了一批人將科學(xué)的思維和精神延續(xù)下去。而立志從事“無用”科研的人，也應(yīng)心懷謙卑，堅(jiān)守初心，有所取舍，志存高遠(yuǎn)，好好珍惜社會(huì)給我們提供的這個(gè)“微環(huán)境”。

從“被動(dòng)解題”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)找題”

我認(rèn)為，好奇心是培養(yǎng)或者解鎖創(chuàng)造力的原點(diǎn)。現(xiàn)行的教育體系，無論中外，一般都非常擅長且習(xí)慣于“問題牽引”的模式——即給出定義清晰的題目，訓(xùn)練他們熟練運(yùn)用已有工具和方法去高效地解題。這種模式對(duì)于大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化地傳授知識(shí)體系起到了至關(guān)重要的作用，也是絕對(duì)必要的。但可惜的是，學(xué)生在這種訓(xùn)練中，往往難以親身經(jīng)歷和體會(huì)這些問題究竟是如何從無到有地被發(fā)現(xiàn)、被定義出來的。

有些研究問題是文獻(xiàn)中明確記載的，是領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的經(jīng)典難題；有些問題則源于意外的觀察或“因緣際會(huì)”的偶然發(fā)現(xiàn)；還有些問題，是可以根據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提煉升華出的直覺猜想。從“被動(dòng)解題”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)找題”，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力躍遷的關(guān)鍵一步。而啟動(dòng)這個(gè)引擎的第一步，往往是人們在功利心之外的好奇心和探究欲。由好奇心驅(qū)使的探索，在發(fā)現(xiàn)新問題上異常高效，且這個(gè)過程本身也充滿了愉悅與趣味。尤其對(duì)于年輕人和初學(xué)者而言，他們不同的生活閱歷、知識(shí)結(jié)構(gòu)和看待世界的角度，本就是一種得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，能夠幫助他們輕易地跳出固定思維模式的窠臼，發(fā)現(xiàn)那些被“專家們”視而不見的新問題。

我們課題組最近便有一個(gè)被好奇心直接啟發(fā)的案例。盲鰻是一種棲息于深海、視覺高度退化的古老鰻魚，在韓國等地常被端上餐桌作為特色美食。這種看似不起眼的生物，在受到刺激時(shí)能通過體側(cè)的腺體瞬間分泌出大量黏液，這種黏液遇水后迅速膨脹，形成極其粘稠的凝膠，足以讓捕食者窒息退縮。我們從盲鰻的黏液機(jī)制中獲得了靈感，決心解析其原理并嘗試進(jìn)行仿生應(yīng)用。在接下來的兩年半時(shí)間里，我們從臺(tái)州買盲鰻，在實(shí)驗(yàn)室里“摸魚”，但這個(gè)研究過程充滿了挫折與挑戰(zhàn)，最終不得不放下了。然而，正是這個(gè)探索的過程，極大地激發(fā)和鍛煉了團(tuán)隊(duì)成員的想象力與解決問題的能力，也讓我們深度思考了一系列相關(guān)的科學(xué)問題。最終，我們的確未能“復(fù)刻”盲鰻黏液，但這項(xiàng)看似失敗的研究里，我們持續(xù)而高強(qiáng)度地人腦“deep seek”，卻意外啟發(fā)了我們開發(fā)出一系列基于全新高分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多功能粘結(jié)劑。

其中令人興奮的一款，和502膠水一般起效快又和AB膠一般粘性強(qiáng)，避免了一般膠水顧此失彼的矛盾，實(shí)現(xiàn)了前述“既要又要”的材料性能。即便只有指甲蓋大小的粘接面積，也能成功吊起一位體重75千克的成年學(xué)生。更與眾不同的是，區(qū)別于502膠水等傳統(tǒng)粘結(jié)劑的機(jī)制，我們的新材料展現(xiàn)出極強(qiáng)的滲透性，能夠完全滲入多孔的花泥或者沙子內(nèi)部，將其整體快速強(qiáng)化，達(dá)到鐵錘砸不壞的效果。這個(gè)過程完美詮釋了：一個(gè)由好奇心驅(qū)動(dòng)的、看似“無用”的探索，如何引領(lǐng)我們走向一個(gè)始料未及卻又潛在價(jià)值巨大的實(shí)用終點(diǎn)。

珍惜每一個(gè)看似微小的不同視角

我們課題組的規(guī)模不大，成員來自全球七八個(gè)不同的國家和地區(qū)，日常交流中能聽到四五種不同的語言。盡管目前團(tuán)隊(duì)成員都是亞裔面孔，但大家的學(xué)術(shù)背景、成長環(huán)境、思維模式卻截然不同，思想碰撞極具差異性與活力。正是這種文化背景與思維方式的多樣性，以及組內(nèi)極力營造的平等、開放、尊重的討論氛圍，持續(xù)不斷地開拓我們的研究視野。課題組的研究方向，已經(jīng)從我所熟悉的碳材料，自然地拓展至新型高分子、金屬表面調(diào)控、新型光學(xué)成像工具等多個(gè)新領(lǐng)域，也讓我們找到了不少和未來產(chǎn)業(yè)相關(guān)的新問題，相關(guān)的研究成果從今年起將陸續(xù)面世。

不同視角的啟發(fā)，絕非僅僅來自于領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人士。放下身段，保持開放，學(xué)會(huì)欣賞多元甚至稚嫩的視角，普通人甚至孩童往往都能帶來意想不到的驚喜。我曾于德國波茨坦拍攝了一張自以為兼具科學(xué)與人文氣息的拱門照片，并花費(fèi)不菲將其打印裝裱，懸掛于辦公室墻上。然而，一位三歲孩童卻指出“建筑中間像個(gè)冰淇淋”，這句天真爛漫的話，瞬間擊碎了我的“洋洋得意”，給了我一個(gè)全新且充滿趣味的視角來重新審視這張照片。

還有一個(gè)孩子將一張帶著幾個(gè)黑色圓點(diǎn)的白色凳子，想象成一臺(tái)鋼琴，并用手指在上面彈奏玩耍。這個(gè)看似“無用”的舉動(dòng)，卻生動(dòng)地展示了一種跳出常規(guī)、賦予尋常事物以全新意義的創(chuàng)造性思維。尊重并主動(dòng)擁抱這種多樣性，珍惜每一個(gè)看似微小的不同視角，正是我們?yōu)槲磥肀Ａ魺o限可能性的重要方式。

面對(duì)一個(gè)本質(zhì)上不可預(yù)測的未來，我們無需焦慮于“錯(cuò)過某個(gè)具體機(jī)會(huì)”，也不必急于將一切資源傾注于眼前“有用之事”。遠(yuǎn)見，始于思維的轉(zhuǎn)變：唯有真正理解“無用之用”的深遠(yuǎn)價(jià)值，才能跳出功利主義的局限，去構(gòu)建一個(gè)包容、多元、鼓勵(lì)試錯(cuò)的創(chuàng)新生態(tài)。這要求我們實(shí)質(zhì)性地保護(hù)那些面向長遠(yuǎn)的“無用”之學(xué)，小心地激發(fā)與呵護(hù)每一位個(gè)體與生俱來的好奇心，并真誠地善待與匯聚多樣的視角、背景與思維——讓差異碰撞靈感，讓跨界催生突破。這一切，正是我們?yōu)槲磥硭龅模钤鷮?shí)也最具想象力的準(zhǔn)備。

本文來源于杭州雜志，原標(biāo)題：“無用”科學(xué)如何成為創(chuàng)新“種子”？本文在原文基礎(chǔ)上略有改編。黃嘉興，西湖大學(xué)材料科學(xué)與工程講席教授。文章觀點(diǎn)不代表主辦機(jī)構(gòu)立場。

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