导语

5月12日下午，青年沙龙在静园一院201举行。本次沙龙的主题是“科研工作的过程与基本规范：实验室生活的多维度解读”。由北京大学科学技术与医学史系博士后顾超分享，助理教授雷震主持。顾超从制冷及低温工程专业、STS和社会学三个视角，对自己初入实验室、进行科研工作和走出实验室的经历进行了解读。

实验室生活是科学史和STS研究的重要领域，如在《实验室生活》中，拉图尔和伍尔加从人类学视角观察生物实验室，考察科学知识的社会建构过程。顾超博士对自己研究脉冲管制冷机的经历进行了重新解读，帮助同学们理解实验室工作的背景、流程和氛围，真正进入学科内部，在阅读文献时能够产生敏锐的问题意识。

从专业视角来看，脉冲管制冷机是一种小型低温制冷机，在军事武器、超导技术、医疗仪器设备、移动通信基站等领域具有广泛的应用前景。脉冲管制冷机的研究具有基础性和交叉性，是制冷及低温工程的一个细分领域。顾超在博士期间深耕于一个更小的领域：脉冲管制冷机第三种直流效应研究。

而从STS视角来看，需要回答的两个问题是：科学知识是如何建构的？创新是如何产生的？创新是个概率问题，好的环境能够提高概率。

社会学视角则关注制度与文化。制度包括导师制和组会制，文化则包括权威与自由。

从专业视角来看，进入实验室需要积累知识和技能。顾超本科在武汉大学攻读热能与动力工程专业，这是一个以发电厂应用为导向的专业。进入中科院理化技术研究所后，顾超需要重新建构自己的知识系统。一般而言，读文献是开始科研工作的第一步。从文献综述中了解领域前沿，凝练问题意识。好的实验室氛围，可以帮助从零开始训练实验技能。

STS和社会学视角则关注外部因素：

导师是实验室生活的一个关键变量。顾超的导师周院士、第二导师王老师、辅助实验工作的工程师朱老师，还有师兄师姐的“传帮带”，都对实验室工作有很大影响。

外部资源。顾超所在的实验室是中科院低温工程学重点实验室，研究经费充足，有很多机会申请国家级的课题，有着完善的实验设备，国际交流机会也较多。

案例1：猜想从哪里来？

从专业视角看，发现第三种直流的过程是这样的：在超高频脉冲管制冷机的研究过程时，发现了新现象：冷头温度降到最低以后不断往上漂，没法达到稳定。排除其他可能的原因后，推断脉冲管制冷机内存在第三种直流，主要由于流动和热力不对称性引起。由于之前的研究没有对脉冲管内这种直流的特殊性和产生的本质进行系统探索，而这种直流又普遍存在，具有重要的理论和应用意义，因此称其为第三种直流。这一理论猜想发表在Science China Technological Sciences上。

但从STS视角来看，这篇文章的诞生过程又是另一个故事：第一，敏锐地意识到可能存在第三种直流的并不是在一线做实验的学生，而是导师周老师，猜想的提出靠的是周老师两页纸的理论框架；第二，周老师认为应该先发表理论猜想，再进行实验验证，因此才有了这篇文章；第三，周老师作为导师，有权威但不威权。学生对这个问题感兴趣，他就鼓励他继续做下去。

案例2：实验发现是怎么做出来的？

从专业角度来看，验证第三种直流的实验原理是：测量气库和压缩机背压腔的平均压力、压力的一阶量以及相位差；再用一个流量阀把压缩机背压腔和气库连接起来，平衡系统内由于不对称性产生的不平衡压差。这篇论文发表在低温专业的SCI期刊Cryogenics上。

从STS视角看，实验最初的目的是测试新设计的脉冲管制冷机的性能，研制20 K温区的脉冲管制冷机，而不是为了验证第三种直流效应。这一目标和当时承担的基金项目以及实验室长期的目标有关。科学研究过程充满了不确定性和意外发现，科学知识产生于反复试错、证伪的过程，并不是按设计好的剧本走的。从目标、应用导向为主的技术研发，转换为机理、基础研究为主的科学探索，对顾超而言是一次非常重要的转型。实验室自由宽松、鼓励创新的氛围让这一转型成为可能。

从社会学的视角看，组会制度在这一实验创新中起到了重要作用。顾超在组会上报告自己的实验结果和数据，实验室内研究不同问题的人会提供不同的信息，从不同视角进行讨论。自由讨论能为科研工作带来方向性的思路和启示，为总结和规划提供重要资源

案例3：理论创新是怎么做出来的？

在先前猜想和实验基础上，顾超用计算流体力学（CFD）的方法对第三种直流效应进行数值模拟，得出结论：流动不对称性和热力不对称性决定和影响涡的产生和演化过程。局部阻力损失加上交变流动、温度梯度会造成涡周期性地产生和消失。涡旋波是第三种直流的传输机制。这篇论文发表在了国际传热传质一区SCI期刊International Journal of Heat and Mass Transfer上。

从社会学视角来看，故事就完全不同了。从研究时间来看，开始做这个实验时，顾超刚结束在全国学联一年的驻会生活，回到实验室。他面临一个非常重要的现实问题：继续做之前的研究，还是另起炉灶重新选方向？并且，因为一年时间没有在实验室工作，只有做出特别优秀的成果，他才有可能按期毕业；从研究方法来看，当时实验室里还没有人用CFD的方法研究脉冲管制冷机的内部流动与传热规律。周老师自己是实验大师，对CFD方法并不熟悉。但是他非常支持顾超探索新方法。顾超找其他老师和同学请教，很快就上手了。后来这种方法逐渐成为实验室中与实验并重的方法。

从STS视角来看，这个问题是用数值模拟的方法做理论创新。第一，理论创新是怎么来的？在这个案例中，是从实验中发现的新现象、新问题出发，寻求理论解释；第二，数值模拟这种研究方法其实已经是比较成熟的，在流体力学、传热传质中有很多应用和发展。但是，对于当时脉冲管制冷机的研究而言，这个问题域是比较新的；用CFD的方法研究交变流动中的直流，更是全新的问题。第三，理论创新要能解释实验现象，且必须得到实验的验证，才能被科学共同体确认为理论创新。

从这三个案例中，可以得出的结论是

第一，科研成果（论文）的呈现与实际的科研过程不是完全一致的。不同视角下，能找到很多纯粹科学研究之外的影响因素。科学的历史不仅是一篇篇论文或重要发现的演进，而是一种社会建构，与科学之外的很多因素相关。

第二，如果不了解实验室的生活，就无法进入“田野”内部，理解历史的细节，敏感地意识到一些问题的重要意义。

第三，科学知识的进步是站在巨人的肩膀上，这里的巨人主要是导师。创新需要好的实验室条件，也需要好的制度与文化。

案例4：走出实验室，方知科研的意义

最后，顾超分享了自己一路走来的心路历程。顾超读博期间在全国学联驻会工作一年，毕业后来到中国作家协会工作，还在职做了一站政治学专业的博士后。后调任中央社会主义学院工作。

七年的行政管理工作，让顾超更加深刻地认识到学术研究的意义。2020年9月，顾超辞去行政职务，到北大科学技术与医学史系从事全职博士后工作。吴国盛的《什么是科学》里，有一句话触动了顾超：“获得知识就是获得自由。”博士毕业时，顾超其实有一种逃离实验室的冲动。如果没有七年的工作经历，他不会理解，在实验室里天天对着机器做实验、写论文、开组会，为什么会是自由的；而如果没有攻读博士和博士后的经历，他也可能会沿着行政路线一直走下去，不会深入思考什么是真正的自由。

从本科毕业进入实验室，到博士毕业离开实验室，七年后顾超最后找到了科学史。他借用韦伯的话：以学术为业是真正自由的，因为我们在为自己创造意义。科学史是最理想的学科，因为它是沟通科学与人文的桥梁。