系統化的研究發想術:天時、地利、人和

前文[選題與發想] — 如何尋找研究靈感?各領域大神的研究題目發想術彙整與個人使用評析,提到我們能用 “三才結構” 來創意且有組織的發想研究題目,所謂三才者,指的就是 “天、地、人” 的思維模式,主要是講述天時、地利、人和三項在事物運轉上的作用,今天我們便依順序由 “天時” 講起:


天時:時序性思維

時序性思維有個 “時” 字,因此時序性思維主要強調與時間有關的演變,是一種以時間為軸的考量方式。

這種思考方式主要體現的領域是歷史,透過時代事件演進的先後順序,來評估事情可能存在某種因果關係。

舉例而言,瓦特的蒸汽機發明先於英國的工業革命,且後者運用許多前者的概念作發展。因前兩者的敘述,我們便推論後者可能受到前者的影響,這種思維模式就是典型的時序性思維。

時序性思維的思考方式主要考量研究題目的過去起源事件與接續的生成事件,起源事件導致/影響現存題目,現存題目又導致/影響生成事件,其本質是因果與演繹的思維,我們可將時序性思維簡寫為以下色框的內容:

過去 (起源事件) – 現在 (課題) – 未來 (生成事件)

以時序性思維發展出的問題類型

  • 為何此時出現這個事件?
  • 此事件之後發生甚麼?
  • 兩事件是否有因果關係?
  • 到底兩事件誰先出現?
  • 如果沒有過去,那是否現在與未來也不會發生?

此類型的問題套用在生物學與化學上的應用則多屬於 反應機制型 的問題,各舉一個例子:

  1. 以植物學而言,我對植物處理激發物E (elicitor),E (在之後) 會活化下游的免疫反應I (Immunity),造成代謝物累積的效應R (response)。 這類 E–I–R 是有先後因果關係的,屬於時序型的問題
  2. 以化學而言,我加入前驅物P,以D反應 (Diels-alder) 成環狀物質C。這種 D–P–C 也是一種先後關係,同樣是時序性思維

常見的時序型思維框架:

如何以時序性思維 發展研究題目

針對這種類型的問題,我們可以以現在為基準有,分別向前與向後兩種發展題目的做法,介紹如下

向前發展:追溯源頭

透過追溯當前題目的源頭,我們便能逐步向前尋找可探討的研究方向。針對源頭的狀態,我們可進一步分類向前追溯的形式

若是源頭有可追溯的蛛絲馬跡,則可以試著反推造成當下事件的前因,是最為簡單的一種。延續植物學得例子,當我發現對植物處理刺激物E後,他的免疫反應I有提升,並顯現出代謝物累積的R反應。此時,我便能根據E、I、R的前因做猜測,比方說E的上游反應、調控I反應的基因、製造R反應中代謝物的基因等去做調整。

若是造成題目的前因難以猜測,我們可以採用探勘或篩選的方式。同一例子,若刺激物E是個蛋白質,且我E如何影響I反應 (DNA-蛋白、蛋白-蛋白交互作用哪一種?) 毫無頭緒,則我可以先用蛋白體學、基因體學、交互作用體學等大規模通篩的方式,限縮可能前因的範圍

另一種形式則是針對源頭進行再造、修改的措施,稱之為重頭開始。以同樣例子而言,我若明白刺激物E可透過某個化學結構達成刺激任務,那我是否可以重新設計一個擁有相同結構的 “超強E”,用同樣的原理達成甚至增強原有E的效應?

向後發展:預測成果

透過預測後續成果,或是根據前因+當下演繹出的推論,都屬於向後的發想

第一種向後思維屬於 “延展”,配合當下的數據、背景,再加上某樣東西,或許我就能解釋後續事件的因果。舉例而言,前述的E–I–R結構,若是知道了R的部分,那我是否可以將R的後續事件 (例如R代謝物後續的生理反應K) 與E連得更加緊密? 若是如此,我需要什麼樣的數據 (比方說E與K是否有關係)?

第二種向後思維稱為選擇性剪切alternative splicing,這原是分子生物學上的一個用詞,指mRNA經由不同的剪切方式,可以用同一原始mRNA做出不同的蛋白質。在這裡的應用方式,則是考量同一事件下,是否會因為不同的後續處理或詮釋,導致不同的生成事件。

第三種思維則是框移,探討不同的時間長短、位置、生長時期等時態之下,所得結果是否會有所變異。舉例而言,E–I–R結構下我能調整E處理的時間點、觀察I與R的時間點、植物自身生長的時間的,研究這些點的變異是否會造成後續生成事件的變化。


時序性思維的限制

雖然時序性思維相當強大,但也有其短處,我們回顧時序性思維的主要結構便能發現這點

過去 (起源事件) – 現在 (課題) – 未來 (生成事件)

問題1:起源事件不明確或證據強度不足

前面提到時序性思維的核心就是因果與演繹,而演繹法的基礎就是前提為真,這便是時序性思維的基底。然而無論在科學或歷史上,起源事件的不確定都是常見的事,我稱之為起源不定性。

起源不定性會導致基底的不穩定,進而讓以此基底做結構的時序性推理崩毀,這在歷史學的研究上相當常見,而這也是我們在使用此法時首先要注意的點。

問題2:歸因容易過於單一

若單純只考慮時間先後順序,容易將發生先後順序直接連結甚至歸因,容易造成思維的窄化,看不到更結構的面向。

以E—I—R的例子而言,只考慮時序性便容易限縮在此三者的思考,從而忽視其他反應可能造成的影響。而這個問題點可以透過結構性思維來補充[選題與發想]—系統化的研究發想術:三才結構(結構思維篇)

時序性思維可以縱貫整個研究,包括以下方面: