他曾在博士生早期研究工作中发现宇宙常数存在的观测证据，但没有认识到这是由暗能量产生的结果；
他在早晨洗澡时悟出了固定延迟迈克尔逊干涉仪理论原理，使得用小型望远镜观测单目标和多目标恒星周围的系外行星成为可能；
他领导达摩系外行星巡天计划，成功发现一颗距地16光年距离处、绕着类太阳恒星波江座40运行的“超级地球”，和超级科幻IP《星际迷航》中想象这颗星周围存在的瓦肯星相一致，引发全球轰动……
他就是正在推进中国科学院空间先导地球2.0空间科学卫星项目的首席科学家、中科院上海天文台研究员葛健。在10月19日举行的中科院上海分院第五期“报国讲坛”上，他分享了“从0到1的原始创新之路”上，科研人员应该有怎样的创新思维。
学会多问为什么
“原始创新始于问问题，第一个问题是‘是什么（what）’，第二个问题是‘如何（how）’，第三个问题是‘为什么（why）’。”葛健说，中国科研人员习惯于回答前两个问题，但对于第三个问题还问得不够多，然而“对于原始创新来说，why既是这个研究问题的终点，也是下一个研究问题的起点”。
有时候，因为科研人员少问了一个为什么，而与重大科学发现擦肩而过。葛健以中国著名物理学家赵忠尧为例：在1927年赴美攻读博士期间，赵忠尧师从诺奖获得者罗伯特·米利根教授，并在1929年发现了“硬γ射线的高能量光子束在通过重金属铅时出现反常吸收”的现象，但因为没有追问“为什么会发生这一现象”而没有继续研究。结果，赵忠尧的同学卡尔·安德森在研究宇宙射线时发现了类似现象，在重复赵的实验后于1932年宣布发现正电子，并获得1936年诺贝尔物理学奖。卡尔·安德森后来也承认，是赵忠尧的实验结果给了他灵感。“如果多问一个为什么，中国人可能早就拿到了诺贝尔奖。”葛健不无遗憾地说。
其实，葛健本人也吃过“少问为什么”的亏。早在上世纪90年代初，他在美国攻读博士时的第一个工作就发现宇宙常数存在的观测证据，却“因为还没有学会问为什么”，而没有认识这是由宇宙暗能量产生的结果。直到1998年，其他科学家通过观测超新星发现宇宙加速膨胀现象，并提出宇宙暗能量概念，才让葛健意识到当年错过了诺贝尔奖级的成果。
葛健说：“科学研究需要兴趣驱动，但很多科研工作需要重复的科学研究，会让人觉得这是一件枯燥的工作，这是因为他们还不会继续问更深的问题。一旦学会问问题，科学研究处处充满了意想不到的乐趣和成就。”
吃透概念带来科研自信
“原始创新过程中，需要注重对概念的理解，深入认识和研究不同概念之间的关系。”葛健解释说，在科研人员思维中，概念和概念组成了对于世界的认知和知识构架，不同概念之间的关系就是规律和原理，真正理清其中的关系就有了解决重大科学问题的底气和基础。“比如大名鼎鼎的爱因斯坦，从16岁就开始思考时间、空间、光速不变这三个关键概念，等想通想透之后就有了狭义相对论。后来加上物质存在的概念，催生出了广义相对论。”
葛健是在21世纪初感受到吃透概念所能带来的巨大科研突破。“当时我在宾夕法尼亚州州立大学工作，在2002年1月11号参加完美国天文学年会从华盛顿特区开车回大学城路上，我的学生问如何解释我们用光干涉仪测量视向速度的原理，我当时也没能说清楚。”他说，回家后他继续琢磨，于2002年1月12日早晨淋浴时，突然想通了固定延迟迈克尔逊干涉仪的理论原理，并在当年首次提出，且做了多项天文观测应用的预言，比如基于该原理的技术，可以把观测系外行星的仪器做得很小同时高效，并可以对多目标实施高精度观测。吃透原理让葛健对科研项目充满自信。2006年，他领导团队使用自主研发的首台光学色散固定延迟干涉仪在基特峰天文台一台口径只有0.9米的小型望远镜上首次发现系外行星。他也成为了第一个发现系外行星的华人科学家。
而在达摩系外行星巡天计划中，葛健使用几何原理实现了关键的一根大光纤和四根小光纤耦合，由此设计出高效的巡天光谱仪，不仅将设备制造经费降低到原来的四分之一，还大大提升了光谱分辨率。2018年，葛健领导团队利用达摩巡天发现了瓦肯星，引发全球媒体热切关注。
葛健2018年就瓦肯星的发现接收美国CBS的ZDNet采访
真理在不确定性中
“原始创新需要理解不确定性，魔鬼和真理都在不确定性中。”葛健说，“识别和研究工作结果中的不确定性，将带来新现象、揭开自然规律。”
葛健同样以发现宇宙常数存在的观测证据研究为例，“我们没有去理解和研究观测数据和理论可能存在多大的误差和不确定性，因此无法确定我们在研究观测数据和理论预言一致中的宇宙常数存在的发现是否是真实的。”事实上，在很多科研中，常常会遇到实验数据与已有理论存在微小的差别，有时候新技术的使用会显著放大这样的差距，从而给科研人员研究提供可能性。但如果之前的科研人员能够敏锐洞察到这种差别，并以此为研究方向，往往能取得重大突破。
葛健说，原始创新科学家都具有深爱所研究方向、敢于从无到有、持续的努力和百折不挠的特征。“好奇心驱使我一直在思考如何探测到第二个地球”，2020年他回国并加入上海天文台，大力推进“地球2.0”空间科学卫星项目，汇聚了来自国内外70多所大学及研究机构的超过400多位天文学家和技术人员，他希望在国家的大力支持和天文学界的通力协作下，发现第一个地球2.0，构建各类系外行星的大样本，回答地球2.0在宇宙中有多普遍、类地行星的形成和演化等核心科学问题，在系外行星探索历程中镌刻下闪亮的中国印记。
ET卫星预计发现第一个地球2.0（第二个地球）
中科院上海分院副院长李晴暖表示，本期报国讲坛在党的二十大期间举行，意义深远，我们的科技事业在党领导下取得了伟大成就。作为国家战略科技力量主力军，我们有责任有义务宣传老一辈科学家和新时代科学家以爱国、创新、求实、奉献、协同、育人为鲜明特征的科学家精神。
据悉，“报国讲坛”是中科院上海分院在2021年建党百年之际推出的“讲述身边科学家故事”的弘扬科学家精神专题讲坛，旨在进一步传承好老一辈科学家精神、弘扬新时代科学家精神，让“身边人”讲述“身边事”、以“身边事”激励“身边人”，进一步激励中科院上海分院系统广大科技工作者为“四个率先”和“两加快一努力”作出新的更大的贡献。
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