经验的复杂则大多表现在实验效率和解决实验中问题的能力上，这一点，也需要特别强调。因为许多研究生的实验观念仅仅满足于会做实验，蜻蜓点水一般。实际上，这种浮燥是很有害的。应该承认，知识的复杂有时可用眼花缭乱的博和杂掩盖其肤浅（严格说，即使能唬弄人，这种复杂也没有多大的实用价值），经验的复杂却来不得半点的搀假，要靠平时的踏实认真，偷懒耍滑往往害了自己，我在其它地方也阐述过这种观点。因为一个人的实验能力即使伪装也不能维持长久，出不了好的结果，时间一久别说老板受不了，连你自己都受不了。因此，这个基本功还是要提倡扎扎实实地一点点打下，绝不能心存侥幸。曾经有一个哈佛毕业的学生跟我一起做实验。要说哈佛的学生还真聪明，反应也快，但就是太自负。说起来自负也不一定是缺点，可表现在实验上，就显得很蠢。一次，我们一起提质粒，他几次都没提出来，后来，我不得不亲自动手。做到沉淀那一步，也没见DNA出来，这下他急了，因为我们有个基金申请，正等着这个结果。截稿日期迫在眉睫，他很着急，非要马上养细菌，重新提。我告诉他不能这样简单重复，因为他做了几次都失败了，再加上我这一次，如果一味重复相同的事情，很有可能还会什么都得不到。最好的办法还是先停下来，想一想，找找原因，搞清楚到底哪里出了问题，为什么这么简单的实验反复做没有结果？而他则认准了这种试剂盒是稳定的，不会出问题，只要严格按照步骤做就应该有结果。我告诉他，一则试剂盒已被别人用过了，不知道他们开始配液时出没出差错，即使都没问题，也不能就排除试剂盒本身没问题。而最主要的是，我感觉到在前一步时还正常（有时，这种感觉很管用。因此，感觉有时就是经验），只是离心后就没了东西，以此推想，一定是最后一步出了问题。要知道，不找出问题的简单重复只能更浪费时间。由于我坚持不同意他的做法，为此，彼此还闹了点不愉快。话说回来，不愉快归不愉快，第二天我就用加点醋酸盐的方法从要丢弃的上清液中提出了我们要的质粒。我这样做的目的不仅仅因为这会节省四五天的时间，还想通过这件事告诉他，实验并不是跟人学了一遍或照着手册上的步骤就会了的事。实验不仅要满足会做，还要满足知道为什么这样做，遇到了麻烦知道用不同的手段去验证所用方法的正确与否或绕道过去，达到预期的目的。只有达到了这种程度，你才能说我会做这个实验了。因此，所谓实验经验的复杂化就是针对达成设计目的的多样化、有效性的手段、方法和经验。换句话说，无论你使用的是标准的实验程序，还是改良过的方法（许多有经验的实验者都有自己的小经验、小窍门，因此，即使是些成熟的、标准的实验程序，到了他们的手里，都会根据这些经验和个人做事的习惯和风格作些程度不同的调整或改进），最终的评定标准则是必须达到实验的预期目的。此外，经验的复杂化不仅包括手段和方法的多样和有效，还包括解决实验中遇到的问题或麻烦的能力，只有这样，你才能在复杂多变的研究过程中做到随心所欲、应变自如，才能将预设的课题顺利地进行下去。
现在来谈谈思维方式的复杂。思维方式实际上是一种认识事物的形式和方法，无论是简单还是复杂，人往往会沿着某种习惯的模式往前走，于是就形成了风格。习惯于一种复杂的方式来看待科研问题是很有益的，因为无论自然的规律是简单还是复杂，认识这种规律却是复杂的。尽管许多物理学家都推崇简单的自然美，可物理学研究中的每一个大的突破都不是简单的事情。哥白尼从托勒密复杂的“本轮地心说”中走出来不是件容易的事情；开普勒总结的天体运动三大规律也不是件简单的事情；人人都说贝克勒尔发现物质放射现象是个幸运的偶然，可有谁知道他拨开简单现象表面迷雾的思考需要多么复杂的假设、判断、推理、分析和演绎？因为当时琴伦的X射线刚刚被发现，整个世界都为之轰动，人人都沉浸在琴伦发现的兴奋和激动之中，惟独贝克勒尔要从琴伦的影响中走出来，这是何等困难的事情。不仅复杂性的思维在科学发明史上发挥着重要作用，面对二十一世纪世界日益加剧的竞争局面，一种复杂的、动态的、开放的全新的思维模式更是势在必行。复杂性思维是一种非线性的思维方式，是人们认识复杂系统和复杂现象的有力武器。在这种思维模式的指导下，人们可以运用不同的思维方法，从不同的角度和层次穿梭于有序和无序、微观和宏观的系统内外，游刃于局部和整体之间，驾驭客观主体和主观意识之间的影响、关联、互动、协调和统一。可以这么认为，复杂性思维是复杂性的研究环境和复杂性的研究对象所决定的，是一种经过训练而升华的高级智慧。复杂的思维能够使复杂的问题、想象和规律简化，而简单的思维却无力认识复杂的世界。
因此，既然认识自然规律的思维方法和过程不可能简单，那就必须重视思维方式复杂化的训练，使自己的思想从简单变成真正的复杂。如何才能将自己的思想复杂起来，我认为不妨从这样几个方面入手。首先要用复杂化的方法来认识世界，而要达到这一目的，就必须对思维方式进行复杂化的训练。前不久在网上看到一篇有关复杂性思维训练的文章，介绍了一种训练工具，称之为“七个头脑工具”，提法很新颖，不妨借鉴一下。所谓七个头脑工具是指“艺术思维方式、数学思维方式、化学思维方式、幻想思维方式、战略思维方式、哲学思维方式以及儿童思维方式。”这种提法可谓别出心裁，从中也不难体会设计者的良苦用心和聪明才智。显然，这种设计的目的就是让受训者养成一种转换不同方式和角度认识问题的思维习惯。毫无疑问，在不同人的眼里，同一件事情会有截然不同的印象、观点和结论，这是世之常态、人之常情。可平常却很少有人愿意试着一个人轮转着从不同角度去认识问题。不用亲自去试，我都能感觉到这个工具是有用的，因为无论什么事情都撑不住这么转着圈子去想，这么一想，也就很自然地把一件即使是非常简单的事立刻变得复杂起来。从科研的特点和需求来看待这“七个头脑工具”的设计，还是很有道理的，因为这七个头脑分别代表了大脑不同的思维方式。艺术思维首先需要特殊的审美标准和情趣，这与科学界悄然兴起的审美时尚不谋而合。很多颇具权威的科学大师、科学史家和科学社会学家都在不断地呼吁美学观点对科学研究的重要价值，均说明了美学观点和审美能力在科学发现中具有不可忽视的作用和影响。此外，艺术的形象思维、直觉思维以及高度概括和凝炼的手法和过程都是科学发现必不可少的基本素质。数学思维的最大特点是抽象思维和逻辑推理能力较强。在传统的观念中，数学只是一个工具，实际上，这种观念颇值得商榷。数学不仅可以给其它科学提供方法和手段，而且是一种自洽的独立系统，其自身领域的发展同样也在引领整个科学的前进。牛顿、迪卡尔、彭加勒、薛定鄂、罗素、纳什等大科学家都是集数学家与物理学家、天文学家、哲学家等于一身，由此不难窥见数学在整个科学中的地位和作用（更有趣的是罗素和纳什虽然都是大数学家，可一个得了诺贝尔文学奖，一个得了诺贝尔经济学奖）。不仅如此，数学的美还表现在它的简洁和精炼，没有什么比数学公式形式更简洁、内涵更丰富的概念了。虽然这一章节正在讨论复杂美，但这种简洁的特点以及在科学研究中所扮演的角色仍然不能被忽视。我们的观点是，讨论简单美不等于就是对复杂美的否定，同样，讨论复杂美时也不等于就是对简单美的病垢。我想读者一定会理解这种观点，不会因这种出尔反尔、忽左忽右的叙述而曲解作者的意图，抱怨作者不负责任的胡乱忽悠。对化学思维特点的概括和总结，之前还没有经验。我想，化学思维最主要的特点一是整合转化，二是逆向思维。整合转化包含两层意思，一是从局部到整体的概括，二是不同元素的物质合在一起会转化成一种新的物质。逆向思维最典型化学反应的代言应属分解合成反应的互为可逆过程，这种思维模式对发现科学真理意义非凡。因此，学会化学思维方法对研究者来说无异于如虎添翼。此外，化学思维还有一个非常重要的启示，就是对一个科学家而言，应时时刻刻牢记一个准则，这就是实验的观点。一切以实验为主，一切以实验为依据。这一特色与生物学的属性并无二致，因此，对于一个生物学家而言，不重视实验，不牢牢树立一切从实验出发的观点，不如不做，勉强去做，也是害人害己，危害不浅。至于幻想思维的特点，运用在科学上则是丰富的想象能力。想象力对科学发现的重要无须细述，最典型的个例就是爱因斯坦。爱因斯坦是个想象力极其丰富的科学家，可谓升天入地，遨游寰宇，无人可及。实际上，一个想象力极其丰富的科学家与一名科幻作家并无二致。在中国，这方面更为薄弱，并且至今尚没引起足够的重视，还没有出现一个真正意义上的科幻作家。此时此刻，我正坐在计算机前写作，字幕上连科幻一词都跳不出来就是一个最有力的证明。战略思维应用到科研上与我把科研视为一场战争的观点有点不谋而和，我很喜欢这种比喻，因为尽管我也希望广大青少年能象我年少时对科学所抱有的神秘、憧憬和向往一样，但科研的事实却不能不让我联想到战争，从而把我心中那种平静、祥和以及彼此诚信的追求击个粉碎，剩下的就是赤裸裸的贪婪和不择手段。在此，战略思维也许与我对这种问题的理解根本就是风马牛不相及的两回事，而我却更愿意换一种思维来讨论这个问题。用战略观念来理解科研就是一种全局和长远的观念，这种意义对搞具体工作的一线研究人员来说，意义远没有对那些科学大腕们或者引导和决定国家科学发展方向和政策的主宰者们来得更大。不过，话说回来，在科研实践中，如果你能够决定和主宰具体研究进程或改变调整研究方向的话，头脑中有没有这种理念还是不一样的。摈除利益关系，对于纯科学而言，这种思维还是具有非凡意义的，只不过象我们这样的人，连自己的命运都左右不了，谈何左右科研的命运？说到哲学思想对科学研究的影响，则话题更长。本来，科学研究是离不开哲学的，这从牛顿著作的书名便可窥其端倪。那本对世界影响最为深远的著作揭示的是物理学最为经典的力学三大原理和用万有引力阐述的天体运动的本质，可书名却叫做《自然哲学的数学原理》。可见，当时的科学是归属于哲学范畴的，也足见数学对一般自然科学研究的作用和价值。只是近代科学发展太快，分科越来越细，科学与哲学才渐行渐远，分道扬镳。这种分离的结果，就象一个破裂的家庭对孩子的成长具有先天缺陷一样，科学与哲学的分离造成千千万万的科学家象没爹或没娘的孩子，感情波动，神经敏感，身心脆弱，经不起生活的风浪，承受不了挫折的打击。因此，现代的科学家虽然拥有比过去科学家更多的专业知识和信息，却仍然表现出作为一个完美科学家形象的巨大缺陷，顶多也只能称之为跛脚科学家。哲学对科学的影响，不仅是思想方法的指导，而且是对世界本源认知的统一，是对研究对象本质属性认识的升华，不仅对研究的起始和过程产生巨大作用，还直接影响到研究结果的导出。精彩纷呈的科学史也一再向我们展现，科学的巨大发现无一不是伴随着哲学思想翩翩而致、应运而生。从这个角度认识问题，我们说经过几近一个多世纪的实践检验，现在已经到了科学向哲学呼唤回归的时候了，就象祖国的统一对香港、澳门呼唤回归一样，而且应该是毫不置疑、刻不容缓。最后说说童稚思维对科研的影响。对社会而言，童稚无邪是对社会道德的呼唤，是对人性堕落的检讨。对科学而言，童稚思维则是对童心好奇的眷恋。科学不需要天真，也不衷情单纯，可好奇、求知和探索精神却是科学不竭的动力源泉，有了它，人类才走到了今天的文明，有了它，人类则必定能走向更辉煌的明天。也许，这种期许只是望梅止渴的一种生理反应，但却实实在在承受在生命的机体上，只要生命不息，这种反应就会引领我们一直向前，到达目的的彼岸。
当然，如此长篇大论不是说一个科学家必须具备艺术家、数学家或哲学家等的素质和天赋才能搞科研，也不是说一个发现必须具备所有的素质，而是具备了这些素质，人就变了样子，大发现的机率就不一样了。一百斤的重物对于一个满负荷的人来说，虽然也能爬上山去，可满头大汗、呼呼直喘、精疲力尽，让他再爬一个山头，只怕要了命去。而一百斤的重物对于一个只用了百分之七十力气的人来说，虽然爬上一个山头也吃力不小，可再让他爬一个山头，还是能够上去，这就是区别。这是一个比喻，却能说明问题。大家不妨设想一下，无论科研中哪个活动（观察、思考、分析、抉择、总结等等），轮番用七种思维不停转换角度分析思考同一个问题将会是什么样的结果？是不是我们的思维一下就复杂起来了？是不是如此一来我们就会有意料之外的收获和惊喜？我想，即使眼下还不能达成，只要经久训练，则一定会大有成效。
那么，针对具体科研来说，怎样才能从简单变成复杂呢？
这是个很实际的问题，让我们来进一步分析。
我有一位日本同事，记得第一次在实验室会议上秀他的资料时，不到半个小时就讲完了。实际上，他的资料还是满丰富的，只可惜他不会发挥，有啥说啥，照本宣科，幻灯片放得很快，一溜烟似的小跑。在美国，日本人和中国人的研究信誉都很高，活儿都做得漂亮，但都不善于演讲。很多日本人的实际英文水平比中国人高，但日本人的英文发音有问题，于是，就跟中国人扯了个平手，都是茶壶里煮饺子，有货倒不出，大家彼此彼此，不分高低。通常，在这个实验室，这种形式的资料汇报都要用一个多小时，由老板引导，大家围绕报告人的资料边谈边议，话题经常扯得很远很远。这一下冷场了，老板笑着告诉他要学会秀自己，还担心他不明白，连说带比划，特别强调要有把二十分钟的内容扩展到一个小时的本领。说完，怕他尴尬，自己先笑了。这是善意的笑，也从另外一个角度说明了自我复杂的合理和必要。
在研究中，怎样才能把简单变复杂呢？把短变长是一种，不仅是实验室会议上的汇报结果，其它正式会议讲座的演讲、报告以及撰写专著、文稿和基金标书，都存在这个问题。水平的高低就在于谁能把自己演讲和写的内容延长的同时还要有趣味，吸引人，不至于将自己的演讲和文章变得枯燥乏味，令人磕睡。此外，从无到有、从小到大、从单一到多极、从幻想到现实、等等，都是从简单到复杂的形式和内容。千万别小看了这些过程，也千万别以为我们是在这里做文字游戏，无论在生活中还是在科研上，只有能将自己复杂起来，才能把复杂的事情变得简单。换句话说，一个人首先要长、大、多，然后才能短、小、单。深入浅出是一句成语，也是对具有这种能力的承认和褒奖。无论什么事情，只有深入了才能浅出，科研更是如此。有人看不起科普作品，认为那种浅显很不专业，也代表不了高、深、尖。实际上这是很大的误解和偏见。要知道，真正好的科普作品必须要以精深的专业为基础，没有这种基础，则很难写出脍炙人口的作品。半个世纪以来，许多卓有成就的科学家纷纷把精力投向科普作品，一个十分重要的原因就是实在看不下去非专业作者对专业知识的偏见和误导，在大众中形成了恶劣的影响。由于他们的努力，一批高水准的科普作品纷纷问世，甚至跃入畅销书的榜首。这些科学家和他们的作品有霍金的《时间简史》、《果壳里的宇宙》；戴森的《宇宙波澜》和《全方位的无限》；威尔逊的《大自然的猎人》、《缤纷的生命》；卡逊的《寂静的春天》以及里格登的《氢的传奇—人类的伟大发现》等。从这些作品中不难看出“深入浅出”的作用和功效，因此，也不容我们忽视对这样问题的探讨。现在，让我们再逐一按照从无、小、单到有、大、多的顺序对科研中从简单到复杂的过程予以分析说明。
从无到有比从小到大、从单到多更困难，也更复杂。科研中要编一个故事（也就是我们所说的选一个研究课题）有很多切入方法，从无到有就是其中之一。许多人选科研课题并不是凭兴趣，也不是在教学生产中遇到了问题，更不是社会生活的需求，而是凭哪个领域最热、最容易拿基金（自然不必去说那种从审稿审基金过程中偷来的思想了。我过去的老板很大，常常会给我们突然加个实验，让人摸不清头脑。实际上这就是在测试“偷”来的主意怎么样。一旦有戏，于是全室动员，争分夺秒，其文章发得比原创人快得多），于是，从无到有便成为一种常见的科研现象了。从无到有象平地起高楼，在外人眼里，除了突兀就是惊奇。实际上平地起高楼也不是件容易的事，地形勘测、设计规划、统筹组织、工程实施、浇灌基础、添砖加瓦、质量监控等等，哪一环都马虎不得，稍有疏忽就又有“上海塌楼事件”之虞。对于科研来说，从无到有不仅要围绕课题了解背景、提出假设、寻找方法、设计实验等，从头到尾走一遍一个科研课题选定的标准程序，而且每个环节都要按专业标准、规范甚至行规行语一一参透，连语言都要拿捏把握的分毫不差，否则，即使形式上从无到有了，发表不了文章、拿不到基金也是白搭。这里最难的要数提出一个科研假设。在科研中，虽然科研假设的提出最难，但只要在一个领域做久了，熟知领域内的不同学派、不同观点及其学科研究的发展动态，新假设的形成还没有难到那种程度。难就难在在一个新切入的领域内提出一个科研假说。传统的做法就是要先在这个领域内插上一只脚，等立稳了脚跟再慢慢地向四周渗透。因为在任何领域，要想做得比别人好，不仅是必须比别人付出更多的努力，比别人更清楚地认识到领域的形势、动态和发展，而且还必须首先得到别人的承认。努力需要时间和经验，承认也得有个过程。须知，经验的积累非一日之寒，必须以时间的积累为前提、为代价。勤奋和聪明的关系是达到同一目标时聪明能减少勤奋的付出或缩短其过程，但不可能取消这个过程。显然，这种方法不能满足大部分研究人员的需求，因为现代科研的节奏不允许你按部就班地做事，等你自然成熟时也许早就被淘汰出局了。过去有个同事，倒真有点邪本事，我虽然很瞧不起他的行为，却也不得不佩服他的能耐。因为他在美国做得很“成功”。只所以说他很成功就是因为他很符合眼下国内的用人标准。这几年，国内常有代表团来美国招聘人才，开出的条件首先是必须是PI，有基金，还要有高档次杂志的论文。这几项他都有了。按照美国科技水平在世界上的地位，这种成功确实无懈可击。可因为我和他共事，熟知他的一切。尽管在一般人的眼里他很成功，可我始终对他的所做所为不屑一顾。也许有人会认为我这种表现是一种红眼病，嫉妒比自己强的人。这里，我只能这样为自己辩护：我绝非这种人。因为我非常清楚自己的水平与能力，深知这个世界上智者如林、人才辈出。我也从心底里尊重有知识、有经验、有头脑、有思想的人，不管他（她）做什么工作，也不管她（她）有没有显赫的身份、耀眼的光环，只要具备这些品质、修养、秉性和特长，我都会肃然起敬。我还有几个同事和朋友，都是当年北医大的高才生，无论凭知识、凭学历、凭资质、凭经验还是凭勤奋，都比这个人强得多。可这些人都跟我一样没有“成功”。为此，我们常在背后议论，感叹科学这碗饭真不好吃。正象我不屑于这位同事一样，这位同事也不屑于我们。光我就听到他在背后骂我另外一位朋友：“XXX，真笨！”当着别人的面他会不会也这样骂我？我想肯定会的。尽管早有预料，可当从别人嘴里得到证实时还是禁不住地恼羞成怒。不过后来想通了，也就不奇怪，不同谋自然不能为友。这么一想，不仅不恼了，反以为荣。不过，凭心而论，他的“成功”使我感到很悲哀，为自己，也为这个国家和民族，更为科学。正是从他身上，我才看到了即使象美国这个世界上科技最先进的国家，其科研体制仍然存在着许多弊端，否则，怎么解释这种人的“成功”？尽管如此，但我仍然在他的身上看到了值得我学习的东西。我认为他的“成功”一是取决于他的应变能力，能及时地改变自己。用句中性的古训叫做“识事务者为俊杰”，用句生物学的术语叫做“物竞天择，适者生存”。其二，天下没有免费的午餐，也没有轻易的成功。不管叫做“走捷径”、“剑走偏锋”还是“不择手段”，都表现出了他的聪明，看得清局势，拿得准对策，也曾下过一番死功夫。之所以称他为死功夫就是因为他采用的是一种在极短的时间里复杂化自己的方法。看起来是笨、是蠢，实际上是大智而拙、大智若愚。他的办法没什么特别，笨得很，也土得掉渣，却很有效率。就是不管三七二十一，先搜集几十篇研究领域内最新和最重要的论文来，反复阅读，把至少二十年内这一领域内所有的学术派别、学术争论和最新动态了解的一清二楚，然后根据自己的特点和专长设计自己的路线。拿科研选题来说，他是换了几个工作后才找到这个位置的，对他来说，既是个全新的领域，又是一个值得珍惜的机会。他究竟是如何在最短的时间内从无到有把自己迅速复杂化起来的呢？首先，是揣摩摸清老板的意图（仅这一条就不是地道的科研作风。真正的科研是不能事先揣摩指导教授的意图或心思的，这样一来，实验就失去了意义，失去了应有的价值和作用，其结果就必然会受到这种先入为主的意图或思想的影响。这样的实验是不可能找到科学真理的），然后根据老板的意图去提出假设，设计实验。提出假设时，他把多家学派各种思想的理论或最有影响的文章的方法和结论都排列起来，逐一比较，找出各自的特点和差别，然后把它们分割开来，截取不同的部分组合起来，再搀杂一些自己的观点，形成马不马驴不驴的产品（骡子），这便成了自己的科研思想。就这样，新的研究假想就造出来了。接下来，他便站在不同的立场（角度），运用不同的方法去反驳自己的新假设，如果不满意，推倒重来，再重新走一遍这个过程，直到满意为止。要说，这种做法并没有出格之处，相反，倒不失为一种值得借鉴的方法。这种纯思维的游戏也许就是一条理论研究之路，谁也不知道当年爱因斯坦的五篇论文是不是也是这样写出来的？问题是出在接下来的步骤上。如果实验能证实这种假设，他的这种研究方法基本上能算完美，问题是他走的并不是用实验来检验设想的这条近代科学发展起来已被普世认可了的科研方法，而是恰恰相反，他走的路却是让实验来满足他的假想，这样一来，就走到了真正科学的反面。于是，他自己沾沾自喜的所谓“成功”就成了一个反面典型，让人无法认同，也不敢恭维。暂且不评论他后面方法的谬误与危害，仅这一步，我仍然认为大有可取之处。可取就可取在他能在极短的时间内将自己复杂起来，这是一个典型的从无到有的自我复杂之路。
什么是从小到大呢？从小到大有两层意思，一是事件太小、故事太短，要想办法把它变大、变长；二是要把故事的意义上升到一定的高度。十八年前，我刚进那个实验室，老板就曾对我说过，做科研最重要的就是要会编故事，而且要编大故事，因为故事太简单太小就拿不到基金，拿不到基金就没法做科研。他带着骄傲和夸耀的口吻对我说，眼下我们做的这个课题已经延续了四次，这在整个美国都是不多见的。当时我听了，还真吓了一跳。仔细算了算，一次五年，一百五十万美金，四次就是二十年，六百万美金。一辈子心血不说（不值得去说），糟蹋了这么多钱该如何评说？当然，这种感慨当时是不会有的，发如此感慨已是十多年后的事了，当时只有惊奇、佩服和羡慕。等我走过了这程路，对他骄傲不已的课题有了入木三分的认知和体会，才知道这些钱大部分打了水漂，才对他编故事的本领有了自己的见解。我深知，在美国，象这样的老板很多，而且即使这个老板的手里也绝不会只有一个这样的基金，有时会同时拥有三个四个。可以想见，这种科研的投入该是多么巨大、该是怎样的规模？先不评说其它课题，也不将这种个例推而广之，单就我做的课题(自己做自己当然知道)，是绝对不值这种投入的，其效价比低到令人膛目结舌的地步。从他身上，我不仅看到了美国科研体制上的巨大弊端，同时也看到了编故事的特殊价值。为什么说是特殊？是因为既有虚伪的一面，又有真实的一面。虚伪一面是科研环境造成的，是科研体制逼良为娼，是一种求生的需要和本能。真实的一面就是这种复杂也是认识复杂事物的需要。科研既然是世界上最为复杂的认知过程，需要这种复杂也就是顺理成章的事了。从此以后，我也就牢牢记住了：做科研，就要有把简单、小的故事编成大的、复杂的故事的本领，没有这个本领（不论是虚假的本领还是真实的作用），在科研这个行业里是混不下去的。申请基金是如此，发表文章也是如此。不信把影响因子在十分以上的杂志拿过来评评，有几篇不能压缩一半以上的内容？即使是《自然》和《科学》杂志，表面看起来对版面的要求很高、限制很大，实际上却不然，编辑们的喜好是什么？还是长篇大论！因为在一般人的眼里，不长篇大论就不足以说明学术水平的高深和研究内容的丰富多彩，否则，为什么在限制版面之外还要加上增添的内容（Supplements）？为什么在限制版面内完成的论文编辑们实际上并不喜欢？为什么社会上名牌商品会有那么好的市场？为什么在一般人的眼里衣着简单朴素就上不了大台面？实际上，从我内心深处也是喜欢短小精悍的文章，但我却也在长期的科研中养成了一种复杂的习惯。在这本书的初始构想中，并非要写那么多，可一出手就成了长篇大论，足以明证惯性行为在生活工作中的重要。
实际上，从简单事件或现象中挖掘出不简单的意义也同把小事、简单的事变成大事、复杂的事一样，既有虚伪的夸张，又有实际的需要，也是一种具有两面性特征的自然规律。要说小事就是小事，简单就是简单，干吗非要把它上升到理论的高度去认识？这件事确实也是仁者见仁、智者见智，看法和观点决不会统一。实际上，无论是小中见大还是大中见小，确实既有虚伪、做作和矫情的一面，又有实际需要和认识事物的高深见解和充满智慧的一面。试想，小就是小，怎么就能见大？可见就不一般，并不是每个人眼里都有的事情。一部浩瀚的科学史告诉我们，无数科学的发现都是从简单的现象中挖掘出的大规律（不管简单与否，只要具有普遍意义就是大规律），都是在科学家的眼里看到的简单世界背后的精彩。因此，赋予简单现象背后复杂的支配规律极其相互关系便成为一个科学家孜孜追求的理想，便是一个艺术家表现自然的梦中圣杯。无论是科学家还是艺术家，在各自的追求中，对于这种境界和目标的追寻都不是一件易事，千千万万的人都是穷其一生却连心中情人的背影都没窥上一眼，真正是“踏破铁鞋无觅处”、“梦里追寻无影踪”。对于科学家和艺术家来说，真正的成功者可谓凤毛麟角，绝大多数人终其一生，只能默默无闻，无私奉献。尽管大多数人都能清楚地看到这种结局，可每个人却又做得津津有味，谁都不情愿轻易放弃，这也许就是特殊行业里的特殊人生。既然如此，何不再多花点心神，最大限度地把自己的主观能动性调动起来，再试它一下、博它一把？而从小中见大、大中见小就是卓有成效的思维方法和智慧的训练，提高自己的这种素质，岂不向自己心中的圣杯更近了一步？
至于从单一到多极的复杂过程则更加丰富多彩，它至少包涵了三个方面的内容，这就是多元化地认识事物、多层次地认识事物以及多角度多方位地认识事物。这么一讨论，还没开始就已彰显出话题多姿多彩的复杂性来了。在科研中，如何能把一个并不复杂的故事编得精彩纷呈、天花乱坠，既是一种智慧和才能，又是一种经验、习惯和方法。也就是说，这既是一种本事，又是一种训练定性的思维方法，更是不断实践的磨练。先说从单元到多元的复杂。一个故事为什么会干干巴巴、枯燥无味，就是故事的线索太少了，几句话就交代了清楚。要想把它变复杂，就得增加线索，互相关联、互相影响、互相交叉、互相渗透。最典型的例子要数中国电视剧的发展。以电视剧为例是因为看电视是一种娱乐和休闲，大众化，人人为之，大家都明白。出国的时候，电视剧很少，且多来自港台，而美国的肥皂剧，不仅播得少，更是阳春白雪，和者盖寡。记得当时国产的就一部《渴望》，看得大家心都揪了起来，万人空巷已不足以描述。现在再看看国内的电视剧，也叫一个精彩纷呈。什么海岩剧、赵宝刚剧，什么历史剧、反贪剧、言情剧、军旅剧，一部接着一部，多得让人眼花缭乱、目不暇接。不光是题材广泛，最主要的是有戏了：剧情复杂、悬念叠生、跌宕起伏、扣人心弦。剧情复杂的一个重要形式就是线索多了，几条线同时铺开，交织着向前发展，镜头切换得又快，一不留神便丢了戏，让人云里雾里的不明就里。于是，只要一入戏就不得不忙于跟踪，根本无暇它顾，再也没有了冗长的枯燥和厌烦。生活和艺术中的多元因素可以将一个简单的故事变成复杂的故事，表现在科研上，这种作用就更加突出和明显。多元因素会象一个复杂的倍增器，能将一个简单现象变得扑朔迷离，把一个单纯的故事变得深不见底，尤以生命科学的研究表现为甚。由于多元因素的影响，在一个生命科学家的眼里，生命的奥秘就象雾里看花，就象万花筒里的世界，既看不真切，又让人眼花缭乱，感到迷茫无措。既然如此，该如何描述生命科学里多元因素的表现形式呢？总结起来，大体会表现为如下几种类型：横向多元和纵向多元；功能多元和结构多元；时间多元和空间多元；数量多元和质量多元；方法多元和手段多元；静止多元和变化多元；系统内多元和系统外多元等等，不一而足。
这样组合并非是一种真实的严格对称的生命现象，而是为了叙述的方便，分析的时候就不一定非要严格按照这种组合的顺序。首先来谈谈横向多元和纵向多元的问题。大家都知道生命的本质是一种有序的自组织状态，最主要的表现形式之一就是信息流和能量流的和谐和统一。拿信息流来说，生命的各种生理功能都离不开信息的流通，而信息的产生和传递又是建立在复杂庞大的物质及其结构的基础之上。就目前的认识水平，信号传导系统已在我们面前编织了一张巨大的网，上下左右，相互交织、相互流通、相互影响、相互作用。在这张网上，任意选取一点（既无论是受体、信号物质还是相互作用形成的络合物）作为一个单元因素（既坐标点），然后，无论是向左右或上下搜寻，都能找出功能或作用上与之相关的其它元素，而你只要在研究中增加一个这样的元素，都可以使你的故事马上复杂起来。因此，一个牵扯信号传导通路的研究课题，通常都要选定一个这样重要的信号物质作为研究焦点，展开课题之后，必定会涉及两方面的实验设计，一是上游通路和下游通路的调节，二是相邻传导通路的交叉反应。尤其相邻传导通路的交叉反应，更是近十年来人们倍感兴趣的热门话题。试想，要想把一个信号传导物质的生理作用描述清楚，怎么能不把前来后往、左往右来的信息流通交代清楚？就象一个十字路口的红绿灯管制，不把各个方向的车流量统计出来，如何对这个路口的作用进行评估？如何针对这种评估进行交通管制（即红绿灯开放的设计）？如此一来，本来简单的单元素的故事立刻就变得复杂起来，纵横交错，扑朔迷离，看起来四通八达、左右逢源，听起来头绪繁多、热热闹闹。信手把腺苷酸环化酶（cAMP）拈来为例，便可透过一斑窥视全豹。腺苷酸环化酶是一个重要的信号物质，在许多生理现象中都承担着非常重要的作用。对于搞免疫的研究者来说，研究上皮细胞的免疫功能和巨噬细胞的吞噬作用时，前列腺素就是通过腺苷酸环化酶将信息传达给传统的MAPK信号通路，从而实现对上皮细胞的免疫功能和巨噬细胞的吞噬现象的调节。而这条信号通路又能通过IFNγ或Src将颇负盛名的G蛋白藕联受体通路同JAK／STATs通路联系起来，参与淋巴细胞（T细胞）的分化、致敏与增殖，将细胞免疫和体液免疫结合起来，将局部的免疫功能编入机体整个免疫体系，统一指挥、统一行动，发挥更强大的免疫功能。不仅如此，JAK／STATs信号通路还与肿瘤的形成和发展有关，近年来已有大量这方面的报道。而JAK／STATs通路与MAPK通路的沟通的另一重大的生理意义就是将胞浆和胞核内的信息和功能整合起来，融为一体。这样一分析，没做过这方面专门研究的读者们，一定会头大起来。但这也同时说明了，虽然世界有时是简单的，但更多的时候却是复杂的，自己不复杂起来就没有办法认识复杂的世界。如果你不懂得这种研究方法，就会局限在单调的苦恼之中。与国内合作的时候，许多自己选题的研究生都有这种困惑，拿着题目找我来讨论的时候，多多少少都会表现出这方面的能力不足。
下面再来谈谈功能多元和结构多元的问题。这是生命现象何以如此扑朔迷离的一个非常重要的因素。什么是功能多元，简单的说法就是一人多能。如此说虽能比喻，却未必尽意或准确。人的多能容易理解，因为人的行为和主观能动性的弹性空间太大，可向不同的方向发展。可一件东西、尤其是一个蛋白如何发挥不同的作用？着实让人匪夷所思。同一种蛋白，旋光或构型发生改变其功能就会发生改变，这种事情虽然希奇，但因为巴斯德的卓越的工作，已使我们早已认识了这种现象，见怪不怪了。问题是在构型并没有发生改变的情况下其功能就发生了改变，这就不是匪夷所思所能描绘的了，应该说是目瞪口呆了。这就不由得我们不问问自己：人的可塑性、可变性取决于有个不同于任何物种的大脑，那蛋白质有这样的大脑吗？这种改变的信息又从何而来？这种想法虽然古怪，甚至有点可怕，但却很有趣，在尚不能回答这个问题之前我们至少应该明白，在构型没有改变的情况下，只要场所改变、环境改变、作用对象改变，其功能就会发生改变，就应该首先对这种相对于大脑来说简单容易得多、档次低得多的现象了然于胸，并能够予以解释和应用。
结构多元至少包含了两方面的涵义，其一是说相同的结构可以有不同的功能。Alberts将细胞表面受体分为三种类型，一是离子通道连接型，二是G蛋白藕联型，三是催化型（Catalytic）。就G蛋白藕联型受体而言，G蛋白有三个亚基组成，这就是通常所说的α、β和γ三个亚元结构。其中，β和γ是稳定性亚元，α是活动性亚元，也叫功能性亚元。当α亚元与β和γ亚元分离并与GTP结合时代表G蛋白处于激活状态，通过GTP转化成GDP所提供的一个高能磷酸键将上游的刺激信号传达给下游的作用体，使其信号逐级放大，直至引起细胞的效应反应。最新的研究表明，α亚元至少有十七种亚型，而β和γ也分别有四和六种不同的亚型，它们之间的相互组合至少可产生上百种的作用方式。因此，同是G蛋白藕联受体，在接受外界信号刺激时可以产生难以置信的广泛的生理作用，这可成为一种结构多种功能的最好注释。奇妙的是，亚型的改变不仅可以使同一受体产生广泛的作用，而且可以发生完全相反的作用，这就是G蛋白最早的分类标准，一类是刺激（Gs）作用，另一类则是抑制（Gi）作用。如果站在G蛋白藕联受体的高度认识问题，这种同种结构不同功能的内涵就延伸到同种结构相反功能的范围。这种现象在一些生理或药理实验中也常发生，同一种刺激物不同的剂量可以产生完全相反的作用（胆囊收缩素CCK引起的胰腺外分泌就是一例。它的刺激剂量呈现典型的双峰曲线，既在一定的剂量范围内，胰腺外分泌随着剂量的增加呈现下降的趋势。当然，下降和抑制还不是一回事，但这种现象的复杂性却是一致的）。在G蛋白藕联受体的作用中，我们已经认识到这是α亚元不同的基因结构造成的，但在其它的一些现象中尚不能完全明了这种作用的机制。结构多元的另一种表现形式就是多种结构可以产生同一种功能的现象。如果还是用受体作用的方式来说明这种现象的话，也有两种情况，一是同种受体的不同亚型可以产生相同的作用，二是不同的受体也可以产生相同的作用。前一种情况可以用Gs家族中不同的成员（Gs和Golf）来说明，它们均可以刺激腺苷酸环化酶，增加细胞内的cAMP，并将这种信号逐级放大下去，以至引起细胞效应。后一种情况则表现为许多不同的受体虽然不能直接引起相关效应，但却可以通过连接蛋白或交叉反应（Cross Talk）激活同一种重要的信号传导物质（例如一些蛋白激酶），从而引起共同的细胞效应。
更加令人感到迷惑不解的是既可以产生功能多元又可以产生结构多元的作用效果。不要说同一种受体家族中的不同受体可以产生同一作用或某一受体可以产生不同作用，单就某一个受体而言，你又能理解完全不同的作用（既完全相反的作用）集于一身的现象吗？前列腺素是一种作用非常广泛的激素，几十年来，人们从不同的系统和领域来研究它，却始终没有对它的真实面目认识清楚，并且具有越研究越深奥越糊涂的趋势。前列腺素是一种脂源性的内分泌激素，由环氧化酶作用于花生四烯酸，然后发生连续的代谢作用而产生。实际上，前列腺素是一系列亚型产物的总称，这些亚型分别作用于不同的受体，又使其受体家族产生更小的家族谱系。以PGE2为例，到目前为止，它的受体已经发现了四个，从一到四分别称之为EP1、EP2、EP3和EP4。由于这些受体牵扯到炎症和免疫，因此，无论是医学基础还是临床的研究，许多科室和系科的课题都涉及于此。至今为止，除了EP1涉及的信号通路尚不清楚之外，单EP3而言，所涉及的信号物质就有Gi、Gq和Gs。Gq不说，Gi和Gs是完全相反作用的信号信息，一个是刺激，另一个是抑制。同一受体究竟是如何应对外界不同的刺激从而通过不同的信号通路发生不同的细胞效应，其机理至今尚不十分清楚，即使有些研究已把不同作用的具体过程了解清楚，但对蛋白质这种目的性的行为却缺乏更高层次的认识。再说EP２和EP４，虽然它们所涉及的最初信号物质同为Gs，但它们最终的行为却表现出完全不同的作用和功能。也就是说，虽然它们都通过Gs将刺激信息传导给终端的作用体，但它们的作用结果却是完全不同的，经由同一种亚型受体的刺激，它们却可以集促炎和消炎作用于一身。生命现象的精彩纷呈，说来真是奇妙，既令人惊讶和振奋，又让人陷入百思不得其解的迷茫。这是造物主的捉弄？还是对人类的智慧考验？至今，尚无人能揭开这个谜底。在这里，我们不能将它们的具体作用解释的更为清楚，因为这需要长篇大论，不是三言两语所能承受。面对生命当中这些奇怪甚至是超乎想象的现象，人们不得不反复扣敲自己思考着的大脑：究竟该如何来认识这些让我们如坠五里云雾的奥妙？毫无疑问，认识、理解并利用这种现象的机理既需要更高的智慧，又令人鼓舞激动。试想，如果有一天真的揭开了这个谜团，制造出一种万能机器又该给这个世界的生产和生活带来什么样的改变？
从以上分析不难看出，这些功能多元和结构多元构成了纵横交错的网状信号通路，从而引起了有序而又错综复杂的信息流通，使生命现象呈现扑朔迷离的五彩缤纷。无数研究结果正以无可辩驳的事实表明，生物的多样性的功能和行为正是适应环境变化和生物进化的需要，并已引起科学家们的普遍重视，成为认识生命现象的重要方法。令人眼花缭乱的是，一些生命中比较重要的蛋白、尤其是功能比较广泛的蛋白都会有庞大的家族，这些家族成员有时竟能达到了十几或几十个。这些亚型就是生命活动如此复杂的功能多元和结构多元的物质基础，进而也构成和丰富了我们所说的功能多元和结构多元的重要概念内涵。
在实验中，时间曲线和剂量曲线（Time Course，Doze Response）是一个课题最基本的工作，往往也是研究生接受课题后的第一种训练。密西根大学医学院生理系主任是一个标准欧美学者风范的教授，不仅研究作风思维方式标准，外表形象也标准：微微紫红的脸趟，深邃瓦蓝的眼睛，银白色飘然的美髯，活脱脱的一个恩格斯再世。人人都说他是一个非常慈祥和善的老头，可我不是他的学生，一直没有机会和他共事，听他教诲，和他一起讨论问题。只是远远地望着，不仅给人一种慈眉善目的和蔼，更给人一种不怒而威的尊严（因为他不仅是密西根大学生理系的主任，而且曾是一界全美生理协会的主席，这个位置可不是一般人能坐得上去的）。虽然和他的直接接触不多，可他的几个学生们都跟我很好，其中一个还是我大学最好的一位同学的太太。一次，他的一个学生在我面前发牢骚，说老头子倔得很，古板的要命，整天就是时间曲线和剂量曲线，没有别的，把人的苦胆都做出来了，却连一点通融都没有。他抱怨道，一个博士课题整天就摆弄这玩意儿，你说烦不烦？还有个什么劲？从他的态度不难看出，要想从老头子手下过这一关还真不容易。可老头子明知他有意见，却一直装着没看见，细迷着眼睛过来过去，兴致勃勃地同他商量如何把两个曲线做得完美，从来没产生过放他一马的丝毫怜悯。老头子固执地认为，对于一个生理学家而言，首先就是要过好这一关，绝不能有丝毫的偷懒耍滑。因为这是一个基础，基础打牢了，后面的问题都好办。研究做久了，回过头来再看，才逐渐体会到老教授的苦心。时间曲线和剂量曲线虽然枯燥，却很重要，不仅对塑造一个作风严谨的科学家重要，而且对一个课题长久的发展也非常重要。说起来枯燥，实际上并非如此，而是一种理解上的偏差。真实的情况却是，时间曲线和剂量曲线不仅不简单枯燥，相反，还是个相当复杂的问题，其中变化无穷，对此理解深了、透了，才能对一个课题、一个方向甚至一个学科有更深刻的认识和把握。
时间曲线和剂量曲线都有些什么样的技巧和玄机呢？首先说说两者的共同点，这就是它是认识一种刺激或生理反应的基准点，认识得越清楚，把握的也就越准确，从而也就为下面的实验设计打下了良好的基础。比如说时间点的选取，选好了可以做出明显的差异，一个课题也就活了。反之，选不好就什么也做不出来，因此也就把课题给宰了（Killing Project）。再比如剂量曲线，不仅要做出阳性结果，而且要准确地选好剂量的大小，为后面的刺激实验或抑制实验留下足够的空间。不要以为这是小事，也别不以为然，否则，你的实验就设计不好，课题就走不下去。明白了这些道理之后，再分别说说两者之间的差异和变化。先说时间曲线。它的玄机与变化首先表现在曲线范围的设定，不同的实验方法和手段、不同的检测对象以及检测对象不同的表达方法和形式都极大地影响着时间曲线范围的设定。通常，一个实验室里的实验手段和方法往往取决于选取的模型和研究的层次。做整体机能实验的必须选取好的动物模型；做细胞水平的机制探讨（主要指蛋白功能研究）就必须选好细胞系；而做基因研究的，选取研究对象则更显得重要。经常见到的情况是，好的模型的选取往往比课题的设计更重要、更耗费心血。因此，科研中经常会发生这种现象，即一个好的模型的选取往往就决定了成功的一半。在科学史上，一条线虫的选择成就了多少诺奖获得者和科学的大腕？这个迷人的故事早就遮掩了线虫留给人的龌龊和恶心，让人趋之若鹜。密西根大学新成立了生命科学院，招收的PI很是挑剔，不是学术成就卓著就是必须掌握最新的技术和方法。其中有一名华裔教授，很是年轻，也赫然入选，一打听，是因为他的动物模型很特别，做的是果蝇研究。果蝇作为研究对象已运用了半个多世纪，早已为人类做出了巨大的贡献，如今依然那么吃香便是一个无可争辩的事实，说明了模型的选择对科研的重要。
以分子生物学研究中的蛋白质研究为例，时间曲线的范围设定就有许多不确定的因素，最重要的依据往往取决于是蛋白层面的表达还是基因层面的表达。蛋白层面的表达从几秒到几天不等，因此，在标本的选点上就很有讲究。一些动作电位的捕获或神经递质的作用，往往都要用秒来计算，即使最常见的磷酸化和去磷酸化反应也是瞬间即逝。而一些免疫反应引起的信号变化，往往又要持续几十个小时。因此，在样品的选点上，你必须要对自己研究的对象有全面和一定深度的了解，再加上工作中的经验以及准确地预测和计算才能做得更好。至于运用RT－PCR的方法去反映基因层面的蛋白变化，其样品的采取更是让人无所适从。因为许多生理状态下的蛋白反应并不是随用随造，而是早已造好了储藏起来，只不过是随时激活而已。这样一来，采样时，你根本无法确定你要观察的蛋白质储藏了多少。换句话说，RT－PCR的阳性表达确实可以说明刺激对蛋白层面的改变，问题是不表达也不能排除这种蛋白没有参加反应，因为你根本不了解刺激时究竟有多少蛋白储藏在细胞内。如果储藏得多，还没有消耗到动员基因再造的程度，怎么能说明这种蛋白不参与相应刺激的调节？在这种情况下，你又该如何确定时间曲线的选点问题？
不仅如此，时间曲线的奥妙与玄机还表现在它的表现形式上。一般说来，时间曲线有两种最基本的表达方法，这就是选点法和连续动态的观察。选点和动态观察的区别就在于后者更真实、形象和准确，而方法和运用上却多有限制。对于非线性的开放系统，表现在时间点上的相关要素很难定量，即使相对的量化也很难用量值描绘其规律。在这种情况下，动态观察往往比选点法更能说明问题。问题是动态观察多受研究方法的限制，不象选点法应用那么广泛。研究中，动态观察往往采用影像学的研究手段，同时结合计算机软件的资料处理，因此，对于自然科学研究来说，动态观察比选点法更新颖、更直接、更形象，也更适用于某些特殊的研究对象。我有两个朋友，他们的研究都是采用动态观察的方法。一位是搞药理学研究的，研究尼古丁对机体的危害，观察的对象是猴子的行为。要说这种研究，使用传统的方法确实不大好办，于是，就采用录像观察的方法。给入一定量的尼古丁之后，猴子有个非常特殊的动作，就是无意识地朝不同的方向转圈，其转圈的次数与尼古丁的量呈线性关系。因此，我们常虞称这位朋友为“猴王”。“猴王”并不能简单地理解为讥笑，因为一部《西游记》，在中国的文化传统中，“猴王”就成了一种智慧、正义和勇敢无畏精神的化身。在研究中，这种方法虽然简单，但寻找这种方法的过程却不简单。青霉素的发现简单不简单？也许有人认为很简单，可我并不认为它简单。因为没有“有准备”的头脑，任何简单都永远只能是简单，一旦“有准备”的头脑赋予了简单的特殊意义，简单就会改变人类历史，而“有准备”的代名词就是“复杂”。青霉素的发现就属于这种“简单”，发现它之前，人类在死亡的边缘挣扎，有了它之后，人们才在这种死亡中获得了新生（在抗菌素发现之前，欧洲曾因细菌感染造成几次大流行，十室九空，惨绝人寰，是任何战争都不能比拟的）。当然，意义与事情的简单与否并无相关，但事无大小，道理却是相通的。在科学研究中，开始时大家都在黑暗中摸索（包括研究方法），一旦找到了一种有效的方法，就有了一个稳定的工作与饭碗。也千万别讥笑这种研究动机，因为在科学大军中，怀有这种动机的人有千千万万，他们才是科研的主力军。在科学界，一个有效的方法养活千千万万人的现象实在是举不胜举。这些，并非是我们想在这里说的话，这里只是想强调，一，再简单的方法或结果，其发现的过程都不简单。其二，越是好的方法越是简单，一旦发现了，就会给研究带来新的天地，就会对后人的探索带来启迪和更多的选择。Y