科研要素：独立思考与批判性思考
关于自己科研的历程，爱因斯坦有一句诙谐的说法，“为惩罚我对权威的蔑视，命运也把我变成了权威”。这句话一方面展现了科学与宗教的不同，科学可以被驳斥(refute)或证伪(falsify)，科学中的权威学者也并不总是正确。另一方面，科学鼓励不同想法的碰撞，鼓励学者之间的竞争，竞争推动着科学的不断进步。刚开始接触科研的本科生与研究生，需要转变思维，在科研中培养独立思考与批判性思考的习惯，能够加深对科研问题的理解，而另一方面也可以更加自信地面对同行评审的一些批判性意见。
科研工作者需要具备独立思考的涵养。如果科学精神是质疑，那么这一句看上去百分之百正确的论断，该如何反驳与扩充，从而加深理解呢？罗志田谈到，“晚清的报纸曾说，物质的匮乏固是民穷的表现，但物质再丰富，若缺乏独立思考的能力和习惯，则'凡所思想议论行为而皆穷’，这才是真正的'民穷’。盖失去自我，不思自立，则不能不有所依赖。”无法独立思考，则必然需要依赖他人。如果但凡对手的意见便反对，但凡朋友的意见便支持，那么很可能在朋友与对手的意见一致时，我们便陷入了自相矛盾的境地而无法思考。如果对手每一次改变意见，为了反对，我们也要跟随着改变意见，那将是荒谬的。“自信不足，便过分在乎别人的'说三道四’，凡遇'说三道四’必即刻回应，有时甚至不免反唇相讥。” 这种反应式的思考模式是不可取的。类似的，科研工作者也需要有一个自己自信的独立思考，才不会在思考时，陷入疲于奔命的不停反复的困境中。
从个人推广到社会，在文明的进步中，更可以看到个人的自信的独立思考的重要性。“（自尊）使他在世人都反对他时仍然能够感到自己也许是正确的。一个人如果没有这种品质，他将会觉得大多数人的意见……绝无错误，而这种情感方式如果普及开来的话，无论道德和思想上的进步都不再可能。” 如果没有人像爱因斯坦那样，有挑战权威的勇气与自信，那么很可能的结果是，“……社会就进入了一个停滞阶段，人们赞美前辈的功绩，却再也比不上他们；艺术变得因袭，科学也因为对权威的遵从而被断送。” 独立思考的自信，推动了人与人之间的竞争，而竞争推动科学不断地进步。
从本科生切换到研究生时期，思考模式的转换是巨大的。从本科学习刚刚转向研究生阶段时，或许很多人都有类似的想法：反正是理工科嘛，你直接把正确答案与逻辑推理过程展现出来就好了，正确错误不是一目了然吗，研究讨论不是浪费时间吗？庞加莱指出，“纯逻辑永远也不能使我们得到除同义反复之外的任何东西；它不能创造任何新东西；任何科学也不能仅仅从它产生出来。...要构成算术，想要构成几何学或构成任何科学一样，除了纯逻辑之外，还需要其他东西。为了称呼这种东西，我们只好使用直觉这个词。”]我们科研之前的学习过程中，习题或考试中的题目的条件与题干，都已经给出了很多的提示，表示解答的搜索范围大致在题目中，需要的知识基础在这学期或之前课堂已讲授的内容中，往往几个小时可以得到结果。但科研不一样，因为更多是开放性的问题，所以搜索的强度高很多，有时候解决问题的工具（或引理）都没有发展出来，要先准备工具，容易的问题或许几个月能回答，困难的问题有时需要几代科学家的努力。
科研有点类似黑夜里行走，在看不到目的地时，用手电筒照亮一小段前路，前路布满分叉，需要排除分叉以后前行，甚至还会回撤后退。学生需要有俯瞰全局的猜测，否则容易迷失在局部，直觉与独立思考可以帮助把握全局。一个有了编程基础的人，阅读或者执行别人的程序，有时因为抓不到主次而比较缓慢（比如程序中是否遗漏某个情况的讨论而产生错误）；反而在理解算法的基础上，自己编程会更快。从初始的知识跃迁到结论或者中间结果，然后进行细节的补充，这样可以抓住主次。在具备一定基础以后，比起遍历大量前人的研究成果，反而自己独立思考能力会取得更加高效的结果。
批判性思考在一些非科学的领域有很大的作用。“（胡秋原认为）文学批评的功能是'客观地’理解文学，而不是对文学创作指手画脚。” 虽然文学批评并不直接对文学进行干涉，尽管一些文学批评家自己不能写出脍炙人口的文学作品，但是批评的整体氛围也可以促进文学整体生态的演化，指引着文学的进步。但是与文学不同，批评或者批判性思考对科学领域有必要吗？波普尔给出了关于科学理论的一个评判方式，“正因为我们的目标是建立尽可能好的理论，我们必须尽全力地去测试它们；我们必须努力发现它们的缺点，全力去证伪与驳斥。只有当我们竭尽全力以后依然无法证伪，那么我们才可以说理论经受住了严格的检验。”[6] 好的科学理论是承受得住千锤百炼的理论，所以理性的科学必须鼓励批判。
科学鼓励批判，不仅是学科自身的要求，更是对执行科研的人的要求。“思维发生于偏私，要完成思维的任务，必须具有一定的超脱的不偏不倚的态度。一个将军，如果听任他的希望和欲望影响他对目前形势的观察和解释，他必然会作出错误的估计。人更倾向于在自己在乎的事情上花时间去做，比如你觉得这个科研问题有趣或有意义，才会花时间去研究。但是因为这个问题有了我们的偏好（或利益），所以人们在科研过程中需要进行纠偏。兼听则明，我们看到过很多的争论，比如房价是否涨跌，很多没买房的希望房价跌，买房的人希望房价涨，这便导致很多的争论观点是戴上滤镜以后的观点。从心理学角度来看，科研的从业人员也可能有期望效应，“实验者期望效应对科学研究的威胁显然是存在的。训练有素的研究者会使用更严谨的试验程序，尽可能地避免这些期望效应（例如使用双盲实验，在这种实验中，与参与者接触的实验者并不知道研究假设）。意气与意见有微妙的差别，科研人员要避免意气用事，科研探索时，我们需要借助批判性思维对自己的立场进行纠偏。
因为科研是新的研究结果，所以很多时候借助于同行评审的形式进行批评，说服了同行，才可以在学术期刊发表。但是因为同行的科学家也是人，也有可能有自己的偏好，所以同行评审的模式一定程度上限制了学术自由。人们常常举例，佩雷尔曼的关于庞加莱猜想的结果是发表在不经同行评审的预印本网站arXiv上，来表达并不需要同行评审来保证质量。尽管同行评审一定程度上抑制创新，但是如果取消也会有很大的问题。身处在信息爆炸的时代，一些初入科研的新手们的阅读文献可能会被大量的无关信息，假信息垃圾信息，错误的研究结果所误导而浪费时间。同行评议有可能筛选掉超越时代的卓越想法，但是更多时候筛选掉了无用的垃圾信息。当研究生面临比较严苛的期刊评审时，可以从卡尔曼滤波器（二十世纪的最重要的算法之一）发明者卡尔曼的经历中获得一些安慰。卡尔曼的想法遭到同行的批评，所以他选择在机械工程的期刊发表了论文，而不是电子工程的期刊，与合作者的第二篇关于连续情况的论文甚至曾经被评审拒绝发表，他给出的建议是，“当你担心踩踏有牢固利益绑定的神圣土地时，最好走旁边的小路。”做科研的时候可以努力追求好的杂志期刊，但是如果没有达到目标，也不用过于难过，科研文章的质量可能会随着时间表现出来而被人们认可。
科研在竞争中成长，类似于军事演习的双方在不设立场的竞争中进步。“科学的精神气质是谨慎、试探和琐碎的；它并不认为自己知道全部真理，或者说，连自己最佳的知识也不认为是完全正确的。它懂得，任何一种学说迟早都要修正，而这种必要修正需要研究和讨论的自由。科研工作中需要独立思考，具有一定程度的自信去挑战别人的思想；同时也需要保持谦虚，接受自己与他人的批评，而不断地进步。
来自张鹰科学网博客