从诺贝尔奖看科学研究中模型的重要性
模型方法是科学研究中的一种重要方法。随着现代科技的迅猛发展，特别是计算机的广泛应用，模型方法的研究领域日趋扩大，从人文科学到思维科学，模型方法越来越多地被应用并产生巨大的经济和社会效益、分析模型及其都科学研究的意义、将会对指导人们更深刻的认识模型的功能，开阔建模思路以有益的启示。
建模方法及对科学研究的意义
所谓模型，简单的说，是指人们为了达到某种特定的目的而对研究对象所做的一种简化描述。这种描述可以是定性的也可以是定量的；可以借助于具体的实物，也可以通过抽象的形式。通过研究模型来揭示被研究对象的形态、特征、本质及发展规律的方法称为模型方法。例如，数学上所研究的不占有任何空间大小的“点”，没有粗细的“线”，没有厚度的“面”；力学上所研究的只有一定质量而没有一定形状和大小的“质点”，在任何外力作用下都不能发生任何形变的、绝对硬的“刚体”，以及“理想的摆”（即“单摆”或“数学摆”）；流体力学中所研究的没有粘滞性的、不可压缩的“理想流体”；分子物理学中所研究的分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的“理想气体”；电学上所研究的没有空间大小的“点电荷”；光学中所研究的能够全部吸收外来电磁辐射而无任何反射和透射的“绝对黑体”；化学上所研究的溶质与溶剂混合时，既不放热也不吸热的“理想溶液”；生物学上所研究的没有任何组织分化特征的“模型细胞’等等。这些都是理想模型。它们作为理想化的形态，都是在现实世界中找不到的东西。但是，理想模型并不是不可捉摸的东西。理想模型是以客观存在为原型的。作为抽象思维的结果，它也是对客观事物的一种反映。客观存在的复杂事物，包含有许多矛盾，因而具有多方面的特性。但在一定场合、一定条件下，必有一种是主要矛盾或主要特性。而理想模型就是对客观事物的一种近似反映，它突出地反映了客观事物的某一主要矛盾或主要特性，完全地忽略了其他方面的矛盾或特性。例如：作为“理想固体”的“刚体”，就是对固体的体积、形状不易改变这一特性的突出反映；“理想流体”，就是对流体的流动性的突出反映，等等。
在科学研究中，建立模型具有很重要的意义。
H.霍兹认为，模型的认识主要借助于类化的运用，是对可能和现实的过程、关系和功能的物质或观念的再现产物、这一论述概括了模型的认识特征，指出了模型可以以物质模型或者思维模型形式出现，同时强调了模型方法在科学研究中的意义，主要有以下几个方面：
（1）模型方法是联系科学理论与客观存在的桥梁。当今，科学研究中的绝大部分工作是由形式化过程和建立模型组成的，通过观察和实验，在理论指导下，人们可以建立反映某一研究对象本质特征及规律的模型，通过不断地修改和完善，使模型尽可能地接近原型。如果可以实践检验，证明模型是正确的，则该模型及有关的建模知识就证明了科学理论。可见，模型是人类打开现实世界的一把关键的钥匙，同时又是通向科学真理的桥梁。
（2）模型方法是成功地进行科学研究的有效手段。现代科学研究方向3个方向发展，在尺度方向，从宏观领域深入到微观领域；在时间方向，研究对象已经从现存的自然物延伸到自然的起源和演化的全过程；在水平方向科学技术综合的趋势日益增强，出现了“大科学”的概念，研究对象时极为复杂的大系统。在这种情况下，观察越来越失去直观性，实验也越来越难以直接施加于真实对象或系统；而模型方法正好适应了科学研究发展的这一特点，通过对客体的形式化，建立起模型这样地中介系统，从模型的研究中获得对真客体的本质特征和演化规律的认识，这就有效地可否了观察和实验的局限，充分发挥了人的主观能动性，使得科学研究有了理性的意义。比如，沃森、克里克通过建立DNA模型，不断修改完善，最终搭建出DNA双螺旋结构，不仅探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制。
（3）科学研究中离不开创造性思维，而模型方法是创造思维升华的载体。众所周知，创造性思维是思维活动中最积极和最富有成功的一种思维形式，也是科学思维的最高形式。科学研究的发展离不开创造性思维的应用。通过综合分析和抽象概括，借助于假说这一形式。对研究对象提出一个崭新的模型是科学研究中的基本方法。通过模型的设计，对原方案中的问题认识的同时，也能激发启迪人类的新思路、新认识。
总之，由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。而采用理想化的客体（模型）来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，从而便于人们去认识和掌握它们。尽管模型的研究无论在理论方面还是在指导实践方面都成果甚丰，但如同科学的发展一样，模型的研究也在不断深化与创新。除了应用现有的理论、方法与技术建立模型来验证理论，解释现象、预测未来、发现新知外，模型的研究也还有很多未知方面，有很长的路要走。
余晓超
第二篇：愚蠢在科学研究中的重要性
马丁·施瓦茨（Martin A. Schwartz）
弗吉尼亚大学卫生系统微生物系
我最近碰到一位多年未见的老朋友。我们曾同时攻读博士学位，都学习科学，只不过领域不同。她后来从研究生院退学，进入哈佛大学法学院，现在是一家大型环境组织的资深律师。聊着聊着，话题转到了她当年退学的原因上。让我非常震惊的是，她说那是因为博士学习让她觉得自己很愚蠢。每天都有这样的感觉，这样的生活持续一两年后，她决定改行。
我当初认为她是我认识的最聪明的人之一，她后来的职业发展能够证实我的观点。她和我的谈话让我感到不安。我一直在想这件事；第二天的某个时刻，我突然想明白了。科学也让我觉得自己愚蠢，只是我对此已经习以为常了。事实上，我对此已经习惯到积极寻找新机会好让自己产生愚蠢感的地步。要是没有这样的感觉，我简直不知道如何是好。我甚至认为，本来就应该这样。让我慢慢道来。 对大部分人来说，我们在高中和大学阶段喜好科学的原因之一是我们学得好。这当然不是唯一的原因——对理解物质世界的着迷以及对于发现新事物的情感需求也是部分原因。但高中和大学的科学学习就是修课，而课业出色意味着在考试中给出正确答案。如果你知道答案，你就能学好，并且觉得自己挺聪明。
攻读博士时情况却完全不同了，你必须要做一个研究项目。对我来说，那是一个非常令人生畏的任务。我要怎样设计问题才能导致重要的发现；怎样设计和解释一个实验才能使其结论完全令人信服；怎样预见到困难并设法绕开，或者，如果绕不开的话，怎样解决它们？我的博士研究项目某种程度上属于跨领域课题，有一段时间，我一遇到问题，就跑去纠缠我们系里相关领域专家级的老师们。我还记得有一天，亨利·陶布（Henry Taube）（他两年后获得了诺贝尔奖）告诉我，他不知道怎样解决我在他的专业领域碰到的问题。我当时是一个三年级研究生，我觉得保守估计，陶布知道的比我要多一千倍。如果他不知道答案，那就没人知道了。
这就是我恍然大悟的时刻：没人知道。这就是为什么它是一个研究问题。而且，作为我的研究问题，得由我来解决。在我意识到了这个事实后，我在一两天后就解决了这个问题。（它事实上不怎么难；我只需要做些尝试罢了。）我从中获得的关键一课就是：我所不知道的事物的范围何止是广袤，它简直无边无际。这样的觉醒非但不令我沮丧，反而让我如释重负。如果我们的无知没有边际，那我们唯一可能的做法就是尽最大的努力去应付。
我觉得我们的博士培养项目本应为学生提供应有的帮助，但是在两方面有所欠缺。第一，我觉得我们没有让学生明白做研究有多么难，而做重要的研究又是如何难上加难。那可比修一些要求严苛的课程难多了。其难点在于做研究是沉浸到未知之中。我们不知道自己在干什么。在得到答案或结果之前，我们无法确定自己是否在提出正确的问题，或者是否在做正确的试验。诚然，对研究经费和顶级刊物发表机会的竞争增加了搞科研的难度，但除此之外，做重要的研究在本质上就很难，不断变化的院系或国家政策并不会减少这种固有的难度。
第二，我们在教导学生如何蠢得有成效方面做得还不够好，也就是说，应当让学生明白，如果我们不觉得愚蠢，那说明我们并没有真的在努力。我说的不是“相对愚蠢”——那种班上其他学生认真阅读材料、思考并且在考试中得优而你没做到的情况。我说的也不是那些本来挺聪明，却在和他们天赋不相符的领域工作的人。科学涉及到直面我们的“绝对愚蠢”。这种愚蠢是客观存在的事实，是我们在努力向着未知推进过程中所固有的。教师委员会步步紧逼，直到学生开始给出错误的答案，或者干脆放弃，直接说“我不知道”，像这样的预备考试和学位考试的思路才是正确的。考试的意义并不在于考查学生是否能答对所有的问题，如果他们真的都答对了，那意味着他们的老师才是没通过考试的人。考试的目的是找出学生的弱点，一方面考查学生在哪些方面还需要付出努力，一方面考验学生掌握的知识是否能够让他们在足够高的层面上才出现失败，从而说明他们已经有能力开展一个研究项目。
有成效的愚蠢意味着主动选择无知。对于重要问题的关注将我们置于无知的尴尬境地。科学的一个美妙之处在于，它允许我们跌跌撞撞，不时出些差错，不过只要我们每次都学到点儿东西，就会觉得好的不得了。毫无疑问，这对于那些习惯于总是答对问题的学生们来说可能难以适应。毫无疑问，合理的自信和情感韧性会有帮助，但我认为，科学教育应当付出更多的努力来帮助学生们实现一个非常大的转变：从学习别人已经发现的转向自己去发现。我们对于愚蠢越是觉得自在，我们对未知领域的探索就越深入，我们就越有可能做出重大的发现。