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学：大自然构成的奥秘》
科学在本质上首先是个人的思维活动，由好奇心驱使的独立自由的思考是科学家从事科学的最原始的动力。科学又是人类的一种社会活动，是一个包括交流、合作与竞争的互动过程。合作是指人们为了实现某一共同的目标行为一致的过程，竞争是指为了争夺同一目标而相互超越的过程。田径场上的4×100接力比赛就是竞争与合作的典型例子，一个队的4个人为了本队的夺冠目标要进行良好的合作；一个队为了与另一个队争夺这个唯一的冠军而相互竞争。
科学活动中既有合作也有竞争。竞争是人类社会择优选择的必然现象，作为人类社会知识体系和社会现象的科学，也始终存在竞争。科学中最常见的一种竞争是各种不同的学术观点、各种不同的科学学派之间的争论。在科学争论中，正确认识不断取代错误认识，全面普遍的认识不断取代片面局部的认识。
1、独立型科学家
所谓独立型科学家是指科学家独自一个人做出了自己得到科学共同体承认的主要贡献，它们的大部分论文是独立署名的。独立型科学家之所以独立，有课题方面的原因，例如理论研究比实验研究容易独立；也有个性方面的原因，有的科学家喜欢独处，独立发表自己的见解，部首别人的干扰。
布里奇曼也是一个典型的单干者。布里奇曼1882年出生于美国马萨诸塞州，1900年进入哈佛大学，开始对高压物理学的研究产生兴趣。高压物理学的发展受到设备的限制，面临两个技术难题，一是传递压力的流体的泄漏，一是压力容器的破裂。1909年布里奇曼发明了“无支持面”原理自密封装置，成功地产生了20000个大气压的高压。1937年，布里奇曼率先采用美国新出现的高耐压强度材料制造高压设备，并设想出外部支持的办法，获得了50000个大气压的压力。1941年他用改进了的外部支持装置获得100000大气压的压力，同时他还才一种交叉刀刃原理，获得过425000大气压的压力。1952年他又发明了一种更为完善的高压装置—站式设备可使高压稳定地保持在100000大气压，而且操作和测量都比较方便。布里奇曼因发明产生超高压的装置及利用这些装置在超高压领域的做出的众多贡献，获得了1946年的诺贝尔物理奖。
作为高压物理方面的杰出实验专家，他十分注重亲身实践，每项实验研究都亲自参加制作设备和仪器，甚至像加工机械零件、吹玻管、钻孔这些事他亲自动手，实验过程中也亲自操作。他的独立性很强，对人对自己都强调独立思考，科学研究中也几乎单干，很少与别人合作，甚至研究生也不愿多带，除了几篇别的课题的论文之外，他指导的高压物理方面的博士论文总共只有14篇。布里奇曼一生发表了260篇论文和13本书，只有2篇论文是和别人合作的。
1994年诺贝尔化学奖得主、PCR（聚合酶链反应） 发明人穆利斯（K。Mullis）也是一个单干的典型。穆利斯1944年12月出生在美国的北卡罗来纳州，1972年获得加州大学伯克利分校生物化学博士学位。1979年穆利斯进入西斯特公司，从事DNA的合成工作。穆利斯是一个个性独特、不善于合作的科学家，在实验室的其他科学家多次产生矛盾，与实验室的雇员发生性关系，拿枪和用拳头威胁跟他女朋友约会的同事。由于忘了带证件而被警卫员挡在门外，他甚至威胁警卫员。因此，他被免去了DNA合成实验室主任的职务。不过，公司并没有开除穆利斯。穆利斯具有强烈的个人功利主义思想，拒绝承认PCR组的集体努力和全体人员的敬业精神是导致该方法成功的重要原因。穆利斯是最先提出PCR概念的人，是坚信它具有光明前景的几个人之一，他认为公司在他的第一篇关于PCR的论文的发表上出现了失误，因此对优先权和专利署名提出了过分要求，要求作为今后5年内公司的每一篇关于PCR的论文的第一作者。穆利斯离开公司的时候得到了公司支付参与某项发明或者开发某个产品的最高奖1万美元。
独立型科学家中，还有一种是独立于科学体制之外的科学家，他们因为思想的独特或者的得不到基金的赞助，自己离开了科学活动的组织体系；或者干脆就是在业余时间里完成了科学的发现。爱因斯坦发现狭义相对论时就是一个专利局的职员。
英国化学家洛夫洛克（J。Lovelock；1919…）辞去了伦敦国立医学研究院的正式工作（终身职位），靠发明（他认为是粗制滥造一些仪器）和咨询来维持自己喜欢的研究工作—探寻盖亚（他认为这项超前的研究不可能学术委员会的认可从而得不到所需的经费，因此根本就没有去申请经费）。关于科学为什么应该独立，他的解释是“今天被称为科学家的人并非真正的科学家，就如何广告文案的写作这并不是文学家一样，也许他们可以写出优美的文稿，但那和文学完全是两码事。他们是在从事一种工作，一种职业。我认为科学家不应如此。科学家更应像富于创造性的艺术家。他们把从事科学工作当成一种使命，这是他们所向往的唯一生活方式，而没有别的要求。他们不应该刻意去考虑下星期的钱从哪儿来——至少他们不应该如此。”＇1＇
2、合作型科学家
科学合作是指在为了提高科研效率和研究质量，科学研究活动由两个以上科研人员或者科研机构共同完成。在科学成为一种职业之前，科学研究处于分散的、个体的状态。科学合作与近代科学同时出现。科学合作的动机是多种多样的，如在试验设备和仪器方面的合作，因为现代科学研究要求的实验设备更加昂贵；为弥补自己学科知识不足而与跨学科领域的研究人员进行合作，因为科学发展交叉学科越来越多，每一个科学家的知识毕竟有限；为得到科学共同体的承认而合作，尤其是青年科研人员与年长的科学家合作，因为科学的社会分层已经使科研人员有了等级结构；为解决某一区域内的共同问题而产生的区域科学合作，包括地区合作、国内合作和国际合作等；为解决科技成果尽快转化为生产力的产业部门和高等学校、研究院所进行的产学研合作。
从1986～1988到1995～1997，ISI数据库收集的总论文数增加了12％，两人以上合作的论文数增加了46％（从177100到258500），两个国家以上科学家的合作的论文数增长了115％（从35700到76200）＇2＇。
物理学家约翰·巴丁是一个合作型科学家的典型。巴丁是唯一的一个两次获得诺贝尔物理奖的科学家。他的两次获奖项目都是与其他科学家合作的结晶。
1939年凯利出任贝尔实验室半导体研究部主任，为了充实力量，他从麻省理工学院招来了肖克莱，负责半导体物理小组的工作。1945年肖克莱雇用了在海军军械实验室的固体理论物理学家巴丁。而布拉顿是一个出色的研究表面现象的实验物理学家，从1929年就开始在贝尔实验室工作。
巴丁在固体量子理论上有扎实的基础，善于用理论结构解释和协调实验数据及其现象；而肖克莱长于用几何图像说明物理现象。这两位理论物理学家在固体理论上取长补短，相得益彰，适应了半导体研究对理论的全面需要，而布拉顿等人在半导体实验上成果由于巴丁在理论解释上的合作取得了重要进展。1945年肖克莱设计了晶体管和有关电路，布拉顿等进行的实验却未发现预期的电流调制作用，1946年巴丁提出了表面效应理论，克服了这个困难。1947年巴丁和布拉顿合作导致了第一个晶体管点接触晶体管的发明。
肖克莱、巴丁和布拉顿3位科学家由于在晶体管的发现过程中在理论和实验方面发挥的不同作用，共同分享了1956年的诺贝尔物理学奖。
1951年巴丁离开贝尔实验室，担任伊利诺大学的教授。1955年巴丁把研究领域转向了超导研究。在进行超导研究中，巴丁意识到场论方法对求解粒子间带有吸引相互作用的费米气体多体问题，将是一种有利的工具。由于巴丁对此不够熟悉，便向当时在普林斯顿高等研究所工作的杨振宁教授求助，问他是否认识既精通场论有愿意从事超导电性的人。杨振宁推荐了正在那里作博士后研究的库珀（L。Noper；1930…）。库珀于1955年秋到了伊利诺大学。与此同时，巴丁的一位年轻研究生施里弗（J。R。Schrieffer；1931…）也参加了进行。1956年库珀首先迈出了关键的和基础性的一步，提出了现在以“库珀对”而闻名的电子对的概念。1957年1月底，施里弗提出了超导体的基础波函数。在此基础上，1957年3人合作写作发表了论文，一个全新的揭示超导电性的微观理论就诞生了。现在人们习惯采用这个理论的3位作者各自姓氏的第一个字母，称之为BCS理论。1972年，巴丁、库珀和施里弗分享了1972年的诺贝尔物理学奖。
3、合作型科学家关系的破裂
合作可以极大地开阔意义个人的科研视野，并把科学推进到远远超过个人所能独立完成的程度。但合作也可能在个人和集体之间产生紧张的关系。现在的合作情形比上一代人远为复杂。许多论文出现大批的合着者，涉及到不同的实验室，有时还在不同的国家之中。某一领域里的专家不能完全了解在另一个领域里进行的工作的依据。因此合作关系要求参与的个人预集体间要有极大的相互信任和尊重。在合作研究中，一个潜在的问题涉及到论文作者的排名。在很多领域里，作者排名中出现的名字暗指贡献的大小。现在的很多论文都有多个作者，论文脚注往往会声明每一个论文作者的贡献是一样的。
人们对科学家之间关系破裂的细节不甚了解，同时科学家们对破裂关系的原因也讳莫如深。英国科学家克罗特（H。W。Kroto；1939…）与美国科学家斯莫利（R。E。Smalley；1943…）和柯尔（R。F。Curl；1933…）因合作发现富勒烯同获1996年的诺贝尔化学奖。但是，后来克罗特和斯莫利却不欢而散，“到1987年4月克罗托为了和赖斯小组一起进行富勒烯的研究工作，18个月来已经去了8趟休斯敦。他的第8次访问结束于1987年4月29日，这也是注定是他最后一次访问了。他与斯莫利间不断增长的紧张情绪，终于发展成了公开的敌视。尽管在外人面前，他们一直坚持c60是集体努力的结晶，但是，他们之间在某些特殊的细节上产生了难以弥合的分歧。克罗托和斯莫利带着仇视分道扬镳了，曾一度给他们的科学生涯带来硕果累累的合作关系这时已支离破碎。”＇3＇
美籍华裔科学家李政道与杨振宁因合作发现宇称不守恒定律而获得1957年的诺贝尔物理学奖，1957年后两人关系出现裂痕，出现裂痕的原因可能在于他们各自对自己在宇称不守恒发现中的发挥的作用和所出的地位看法不同。
杨振宁认为“在我同李政道做朋友的16年间，我对他就像一位兄长。在离子物理和统计力学领域里，我在1950年初就已经成了名。我们的合作关系中，我是资深的一方。敏锐地警觉到不应该挡他的道，我便有意识地往后靠，尽量在事业上扶持他，同时，在公开场合对我们合作关系的实质严格地保持缄默。外人看来，我们的合作是密切而出色的，这种合作对物理学的贡献良多。人们对此感到艳羡。李政道自己也断言，这种合作对他的事业和成长具有决定性的影响。”这段叙述给人感觉是杨振宁在两人的合作中起着关键的作用。这正是李政道特别反感的地方。
李政道则更愿意相信两人的合作是平等的伙伴关系，是一种智力的互补。李政道认为“杨振宁花费了很大的努力把自己描绘成一个自始至终的领导者形象，而把我置于次要的地位。那时所有熟悉我们的物理学家都知道这不是事实。我们的合作完全是一种平等的伙伴关系。我们的才智是不同的，但却是互补的。这就是我们合作为什么成功的原因。杨振宁甚至努力把这样一种关系延伸到早期我们在芝加哥的时候。根据他的描述，虽然我是费米的学生，但是，杨振宁事实上是我的老师。鉴于费米在所有时代都是伟大的导师之一，这种描述的的确确是极为不可思议的。在芝加哥，杨振宁和我都是研究生。我们经常在一起讨论，相互间有很多的取长补短，极大地提高了我们的知识水准。但是，杨振宁怎么能够把初学者之间的交流与我从费米那里接受的指导和教诲相混淆呢？”＇4＇
显然，李政道的叙述要谦虚和温和一些，也可能更符合实际一些。在很多科学发现的合作中，很难清楚地表明谁的作用更大，即使是师生之间的合作。
4、竞争型科学家
科学竞争的一种形式是争夺科学发现的优先权。科学是一种创造性的劳动，对这种劳动的最大的激励方式就是得到科学共同体（某一领域科学家群体的总称）的承认，即承认科学发现的优先权。牛顿应该算是一个典型的竞争型科学家。他在万有引力论方面和光学方面与胡克争夺优先权，在微积分方面与莱布尼兹争夺优先权，在天文观测方面侵夺弗拉姆斯提德的优先权。目前，专利保护法作为承认发明的优先权为各国所采用，出版物则作为承认科学研究的优先权的普遍依据。
竞争型科学家是那些对发现的优先权比较担心的科学家。在科学研究中，思想的交流是经常的，很多的成果的发表很难说清楚是谁先提出来的。作为第一个证明接触或者暴露于x射线辐射可以在生物体内引起基因突变的学者、获得1946年诺贝尔生物医学奖的缪勒就是一例。
缪勒1890年12月生于美国的曼哈顿，16岁进入哥伦比亚大学读文学，1910年得到文学学士学位，随后进入哥伦比亚医学院读研究生。1910～1913年间，缪勒参与了摩尔根（T。H。Morgen；1866…1945）的果蝇小组的部分工作。
缪勒把自己看成是摩尔根的助手而不只是他的学生，为了发现的优先权问题，他后来一直对摩尔根的种种做法耿耿于怀。他认为，摩尔根只不过原来是个保守主义者，只不过是勉强接受了关于遗传的现代观点，而这种接受主要是受了他年轻的学生们得出的日益增多的实验数据和解释的影响。而后来，采纳了学生们的结果和解释的摩尔根却以自己的名义发布这些发现，占有了学生们的优先权，构筑了自己的“摩尔根主义”学说。
对缪勒来说，一个荣誉不公的典型的例子是《孟德尔的遗传机制》一书的署名次序。缪勒写了书中摩尔根不愿意写的大部分内容，结果却是摩尔却署名第一，摩尔根的学生斯特蒂文特署名第二（斯特蒂文特当时已离开美国去加勒比和南美洲做采集旅行，不可能写很多东西），缪勒署名第三。后来，摩尔根以一个人的名义出版了一本与这本书内容雷同的另一本书《遗传的物质基础》，则是完全占有了其他人的成果。另外，缪勒为果蝇小组贡献了很多理论思想，但在果蝇小组发表的文章中，没有一篇附有缪勒的名字，在致谢中叶没有写明缪勒的特殊贡献。摩尔根的这种做法使得缪勒离开了实验室。
而在斯特蒂文特眼里，摩尔根是一个慷慨大方、善于激发学生智慧的人。他让学生们内进行自由讨论，其结果是谁是第一个产生某些新概念的人往往无法弄清，而且也被认为是无关紧要的，因此在这样的环境中大家都是比较公平的。认识差异的根源可能在于，当时缪勒认为自己与摩尔根是负责人与助手关系，两者构成了竞争；而斯特蒂文特和摩尔根是师生关系，社会地位的差距较大，摩尔根借助斯特蒂文特一起和缪勒进行竞争。
因为对摩尔根和斯特蒂文特等人的敌意，缪勒被称为是一个患有“优先权综合症”的狂妄的人。
5、典型案例1：高温超导体科学家群体＇5＇
1986年到1988年，是高临界温度超导体取得历史性突破的3年。高温超导体发现的竞争激烈程度也是科学发现史上少有的。在这一场竞争中，几个关键的人物是德国科学家柏诺兹（J。G。Bednorz；1950…）和瑞士科学家穆勒（K。A。Muller）＇6＇、美籍华裔科学家朱经武、中国科学家赵忠贤、日本科学家北泽宏一。从以下描述可以看出，柏诺兹和缪勒是这场发现高温超导竞争的引发者，而朱经武、赵忠贤、北泽宏一等人争分夺秒的竞争大大加快了超导研究的步伐。
自1911年荷兰科学家卡末林·昂内斯发现汞的超导效应之后，探索具有高临界温度的超导体一直是科学家的追求。1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23。2K，该记录保持了13年。
1986年1月，在美国国际商用机器公司（IBM）设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和穆勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48。6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。1987年2月16日，美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为93K的超导体。1987年2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。1987年3月3日，日本宣布发现123K超导体。1987年3月27日，美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。1987年12月30日，美国休斯敦大学宣布，朱经武又将超导温度提高到40。2℃。
1927年在瑞士出生的穆勒1958年在瑞士联邦工业大学获得物理学博士学位，1963年就开始在IBM公司苏黎世研究实验室工作，1972年成为物理部负责人，1982年提升为公司研究员。提升