本文参加年度征文活动 [共创] 赛道。

困顿的少年

小时候，我是一个家庭实验党。出于对化学的热爱，我在阳台上购置了实验设备，挤出每天放学的时间，利用每个周末的空闲，试图追赶自己那时能认知到的研究前沿。那个时候，我不知道怎么查文献，只能趁着每周一次的计算机课的时间，用百度和必应反复修改关键词，在图书馆联盟的网站上苦求有无好心人帮忙下载这篇知网或万方，然后将pdf通过邮箱发送到手机里；偶尔能碰到英文文献，更是欣喜若狂，恨不得支付单篇30欧元的智商税（幸好没支付)去下载。我不知道正确的实验方法是什么样的，每次设计了新反应，得到的产物都无法分离，得不到任何有用的数据。也没有人告诉我这些应该怎么做。我甚至无法真正接触到前沿方向；当我接受了系统的现代科学训练后，会发现那时自己希望攻克的新反应早就被广泛探索过了。即使如此，在通过积累零花钱建立的实验室里钻研的日子仍然是我在初高中阶段最快乐的时光，每天都有无穷的动力。我想，每一个对科技感兴趣的人，少年时都有类似的经历，哪怕感兴趣的不是化学；我的阳台实验室，对别人来说，可能是一个极客工作台、一台老旧的台式机，或者别的什么倾注了无数青春与热爱的东西。

像我一样的人不在少数。他们贫穷，无人指导，唯一有的是无穷无尽的热情。他们愿意翻遍旧书来探索需要的知识，却没有人告诉他们什么是更有效的检索方式；愿意一遍遍重复在受过良好训练的人眼中枯燥而无意义、甚至连方向都不对的实验。他们省吃俭用，降低生活标准来添置仪器。他们形成了零零星星的群组进行讨论交流，但当所有人都在同样的困境中摸索时，讨论变成了原地打转。即使如此，他们仍不停息。

这些人年少时的种子，有相当一部分发展成了参天大树。凭借这种热爱，他们最终考取名校，进行系统的学习，然后一直留在科研的最前线。当代最著名的家庭实验党可能是成长在中美洲的Todd Martinez；如今，他已是美国科学院院士。

但与此同时，我们看不到的大多数则可能会踏上另一条路。他们缺乏获取正确知识的途径，在原地打转中逐渐消磨自己的热情，被别人视作不务正业，迷失在各种真伪不明充满矛盾的信息中，最后放弃了自己的爱好。

近些年来，将醉心于自己的爱好的青少年打成不务正业的中二病患者似乎成了互联网的一种政治正确。然而事实是，只要他们有接受哪怕最基本科研训练、知道科学前沿在做什么以及怎么做的途径，他们就可以凭借无与伦比的自驱力快速成长为有前途的科研工作者。或者，至少可以保护好他们心中的这一颗种子。在合适的时候，它将会发芽。

迷茫的青年

考上大学绝不代表着可以顺利圆梦科研。当今大学的极速扩张背景下，无论中外，哪怕是在顶尖名校，教学质量都在急剧下降。一方面，大学的办学重点在于提升科研实力排名，在教学方面日益漫不经心，且与实际需求严重脱节；另一方面，科研人员队伍的膨胀和学术研究的商业化导致了平均人员质量的快速下降。基础研究人员正在“去科学家化”，而转为“劳动力化”：科研成果的产出不再与人员水平直接正相关，而更多地取决于资源和经费，并且被部分课题组所垄断。强者逾强的现象日益严重。另一方面，好的课题组领导不意味着是好的老师。这一点在许多大型课题组内尤为明显：人多，而导师的精力有限，学生往往会陷入到彼此倾轧争夺资源的内耗中。不愿做出头鸟的学生只能得到较少的关注。而不论课题组大小，学生难以得到充分指导也是普遍现象；很多导师水平或精力有限，学生不得不在大多数情况下靠自己。这种困境，与上文提到的家庭实验党的困境相比并没有多大好转。

另一方面，除了资源无法打通外，技术也是不互通的。有言道，隔行如隔山；而当前的状况是，哪怕是同行，不同的实验室之间，往往也有巨大的壁垒。由于课题组内的教育往往采取师徒帮带制，这些技术最终变成了“老家秘传”，外人无从知晓。甚至一些几乎处处都要用到的最基本技术也是如此。就比如，几乎所有的化学实验都需要使用橡胶翻口塞来隔绝氧气并使用注射器将液体打进去，我曾以为这是所有人都知道的常识，但有一天，我惊讶地发现在隔壁院系从事同领域工作的同学居然没听过翻口塞这个词，已经在这一问题上苦恼了很久。除了技术和操作本身没有被打通外，标准也没有被打通，这经常导致了科学研究中的不可重复性。我们常说，每个人的操作都略有不同，所以经常造成不同的结果，但什么是“略有不同”，究竟不同在哪里？很难有人回答得出这个问题。在这个行业里，有太多的口耳相传和个人习惯。比如，所有的玻璃仪器都要烘干来除去肉眼不可见的水分，但需要烘干多久、在什么温度下？几乎所有人都满足于师兄师姐传来的经验，这些经验在不同课题组经常是不同的，而且缺乏可靠的数据支撑。

从个人发展的角度，这些信息的壁垒会带来巨大的困扰。师徒制导致了学生的学习过程并不稳定，也缺乏多角度获得信息的途径，同时也间接导致了导师或师兄师姐对学生的个人发展产生了本不应有的控制权。一个人如果处理不好这些人际关系，在学习过程中就会遇到困难——这本与科学无关。这种情况必须改变。

在第三世界国家，在非洲、在拉美、在中东，情况更加严峻。我在伊拉克的合作者曾经表示希望我去当地讲学，说当地人崇尚科学，但缺乏有能力的老师。在刚果的研究生向我发信求助时，我发现当地的教学质量不足以让他搞清许多最基本的问题。全世界人民都渴望着正确的知识，却因为各种客观原因而无法接触到。这种情况不能一直持续下去。

焦虑的中年

历经各种困难，博士毕业后，难道在科研路上就一帆风顺了吗？不，从这一刻开始，更大的挑战才来。为了延续自己的学术生命，一名博士需要招收学生、购置仪器，这需要资金，需要将大量精力投入到基金申请、打点关系上；为了应付考核的需求，他将不得不将研究重点放在短平快的研究上，探索重大问题的计划只能搁置。在绝大多数情况下，他会发现资金捉襟见肘，用仪器要漫长排队；在带学生的过程中，他会重新体会一遍信息壁垒的负面影响，只不过这次是以老师的角度。而他对此似乎做不了什么，只能在深夜的酒桌上上感慨一句世事艰难。

如何破局

这些问题始终萦绕在每一个科研工作者的一生中，也有许多人想过破局之道。归根到底，这些问题出在以下几点：

教育的垄断，使得获取知识的途径被掌握在了少数有幸进入兼具研究水平和教学水平的课题组的人手中；

硬件资源和经费的缺乏和设备的垄断，使得大多数年轻PI难以随心所欲地进行研究；

学术共同体交流方式的垄断，使得大众和爱好者难以懂得如何阅读和攥写论文、如何呈现自己的研究成果、如何与科学家交流。

设备的垄断正在逐渐被打破。一方面，国产设备、开源硬件正在逐渐降低科学研究的硬件成本；另一方面，共享仪器行业正在蓬勃发展。有的年轻学者联合起来，通过自筹资金的方式建立了自己的电镜中心，就是一个很好的例子。

教育的垄断随着互联网的发展被削弱了。许多大学的课程正以MOOC的方式被大众获取，降低了获取知识的门槛。但这种垄断远远没有被完全打破，因为我们之前提到的、被作为课题组口耳相传的技术并没有被公开。几乎没有一个平台以系统和成文的方式共享这些老家秘传。而交流方式的垄断则几乎完全没有被打破的迹象：大部分业余爱好者依旧不知道如何查找和下载文献，他们以规范的方式组织自己的研究并进行呈现、乃至于发表论文的例子也十分稀有。

这就是我打算做的事情。我要打破第一重和第三重的垄断。

为此，我有三个阶段的规划。

第一阶段：将技术开源

我会将过去作为实验室秘传的技术公开出来。我会将自己在顶尖实验室里接受的有机化学实验技术的训练以及长期以来从事第一线研究的经验分门别类，整理成图文。它将涵盖一个有机实验室会用到的方方面面：如何建设，需要采购哪些东西；每一类仪器的原理和操作方法；每个基本操作，例如真空、气体置换、反应架设、后处理、常用分析方法等的操作过程和各种注意事项，等等。除了文字外，我会对每个操作进行拍照或录制视频，使得每个人在读完后都可以直观地理解。我会将传统上由师兄师姐传授的全部内容用每个人都能公开免费访问的方式承载在文档里。我会考证每一项经验的历史起源，查找背后的数据基础；如果没有，就自己测一遍，把实验室里的“玄学”“习惯”搞清楚，让每一项内容都具备可靠性的保证。

同样地，我会将自己多年来在另一个化学中同样重要的子学科——计算化学方面的积累整理成类似的指南。我还会将学术道德、学术研究的规范、科学研究的基本方法、论文的结构的写作等的知识整理成册。

我打算将它叫做“自由之书（LivresLibres）”——它让爱好者、初入行的博士生、其他领域的学者实现了知识的自由。

当然，我愿意更多人加入其中，分享在不同领域的知识，构建一套完整的、涵盖各学科各领域的网上大学。我曾经将这个倡议发表在了百度化学吧上，以调查在爱好者群体中有多大的受众面，结果立刻遭到了集体的辱骂和嘲笑，似乎没有人相信知识是可以开源的。但这恰恰证明了这一点在当前有多么急缺。哪怕最终没有人加入，我将用自己的力量，开源自己的领域。在黑暗中的一点烛光总会好过完全的长夜。

第二阶段：建立组织

开源的知识是静态的，而每个人在研究工作者都会遇到独特的问题。目前，尚不存在一个系统、可靠的互联网平台可以实现科研工作者之间的高水平交流，而我打算建立一个论坛，将散布全国、乃至全世界的处在困境中的研究者联系在一起。

同样地，我希望能举办一些面向依靠自己的力量从事科学研究的自由研究者的会议。这种会议有一些先例，例如我知道有人曾经举办过本科生科研的会议。我希望这种会议能够定期举行下去，让那些独行中的研究者能够在面对面的交流中互通有无、产生火花，或是在与有成就的科学家的交流中获得对学科前沿的更准确认识。

第三阶段：建立硬件

虽然中国的仪器共享行业蓬勃发展，仍有许多人难以有效利用，其中最主要仍然是由于资金的限制。而放眼全世界，绝大多数国家的研究者都必须挣扎在十分有限的硬件条件下。对此，我希望从两方面着手：其一是开发极低成本的开源硬件，另一方面是建立自己的、以非盈利为目的的硬件共享平台。

在开源硬件方面，我已经成功开发了电化学工作站，让每个人都可以用不到100元制造一台市场价5~10万元的工作站。我会继续开发更多开源硬件；我已经最新推出了一款成本在300元左右的注射泵；在年内，在2025年，我将推出开源廉价的自动过柱机，成本是市场价的50分之一。

关于共享平台，我打算从最容易解决的问题着手：算力资源。

如今在国内自建超算、商业超算已经十分普遍，算力价格的内卷已相当严重，但绝大多数国家的研究者依旧要为有限的算力挣扎。当知道刚果金沙萨大学的研究者只能使用6核的机器时，我毫不犹豫地决定将自己的一台服务器赠予对方，但这终究不是办法。我在伊拉克的合作者同样对来自中国、物美价廉的服务器很感兴趣。我希望能建立一个非盈利的共享超算中心，型号不用新，即使是使用淘汰型号的CPU、将成本控制在几千元一台节点，也足以解大量研究者的燃眉之急。它可能会选址在内蒙古、西南地区等电力便宜的地区，搭配自建的光伏或水电站，实现绿色零碳排。我会将它开放给来自全世界欠发达地区的科研人员以足够低的价格申请使用。

你可能会问，这么多事情，能在2025年完成吗？我很清楚，要实现这些打算，对于一个个体的人，总是很困难的，这也是我将计划分成三个阶段的原因。第一个阶段并不需要多少时间，成本主要在于需要进行一些实验来拍摄演示照片或录制视频，相对而言是最容易的，可以确保在2025年完成。第二个阶段并不需要着急，它的成功很大程度上需要依赖于第一阶段的积累，在对社区做出足够贡献后，建立联系会更加容易。第三阶段中，开源硬件部分始终在稳步推进，而绿色的、非盈利的共享硬件平台则是显然的重资本投入工作，需要从长计议。但无论推进到哪一步，都是从零到一的突破；更何况，我已经在行动了。

2025年，我将着手推动一个一个更加开放、更加透明、更加自由的科研环境。

Free science, I will be here.