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諾獎背后的學科知識地圖分布與啟示

已有 8761 次閱讀 2018-10-21 12:44 |系統分類:觀點評述

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諾獎背后的學科知識地圖分布與啟示

李俠 孫丹陽

根據我們對最近21年(1998-2018)諾貝爾獎三大自然科學獎(物理、化學、生理學或醫學)的數據分析,可以發現如下三個現象:其一,從成果發表到獲獎的平均等待時間隨著學科發展成熟度的差異而呈現出明顯差異,即成熟度越高的學科,從發表到獲獎的等待時間越長,反之,則等待時間越短,總體平均等待時間為29.7年。在三大自然科學獎里,物理學獲獎的等待時間最長,平均為31.33年,化學獎次之,為29.24年,生理學或醫學獎等待時間最短,為28.57年;其二,從獲獎內容來看,三大獎項都呈現出學科交叉的情形;第三,自然科學類諾獎獲獎成員俱樂部的擴容非常緩慢,絕大部分獲獎者集中在發達國家,日本是近年來最耀眼的新加入俱樂部的成員國。

 

    根據上述結論,當下獲獎成果大多發表于80年代中后期甚至更早,那么我們可以粗略推算一下,試問在1988-2018的30年間,中國科學界是否取得了足夠多的具有原創性的重要自然科學成果,如果沒有,那就意味著在接下來的幾年里我們仍然無法成為諾獎俱樂部成員,即便有個別人獲獎,仍然是諾獎俱樂部的過客,而非常住客。據我們的粗略觀察,中國科技真正進入起飛階段,并有重要成果出現應該在2000年以后(2000年R&D投入占GDP比例首次達到1%),按照正常發展節奏,未來我國真正進入諾獎俱樂部的時間段大致應該在2030年左右,所以當下的任務就是靜下心來,夯實基礎,多出原創性成果,為成為諾獎俱樂部成員開始進行扎實的準備。下面就諾獎背后的學科發展特點做一些簡單分析。

所有的學科一起構成了科學世界的知識地圖。由于學科間發展存在嚴重的不平衡性,有些學科由于歷史原因,起步較早、發展迅速、成熟度較高,而有的學科由于起步晚、發展慢,成熟度也隨之比較低。成熟度較高的學科由于發展比較充分,在這個領域集中了大量的人才、基金與設備,再加上高度的社會認同感,導致這個領域里的知識富礦也被挖掘得很充分,再獲得重大成果難度較大;相反,那些成熟度比較低的學科,由于缺少充分的資源支撐,那里仍然處于待開墾狀態,如果給予適當的投入將意味著有更多機會獲得新知識。從這個意義上說,學科交叉領域是未來科學發展與知識生產的熱點區域。知識在宏觀層面的擴散過程就是知識從高梯度向低梯度轉移的過程;在微觀層面就體現為學科交叉、滲透現象,學科交叉領域恰恰是相鄰優勢學科知識匯聚的最佳知識洼地,現代的學科高度分化現象也充分印證了這種知識擴散的趨勢。科學史上有很多這樣的生動案例,如奧地利物理學家薛定諤(Erwin Schr&ouml;dinger,1887—1961),1926年創立波動力學,成為量子力學的奠基者之一,由于這項成果他于1933年獲得諾貝爾物理學獎,這時的他身處物理學這樣的優勢學科領域內,也是其職業生涯的巔峰時期,然而,1944年他跨界出版《生命是什么》一書,嘗試用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命現象,從而成為分子生物學的開拓者之一。這個案例清晰顯示了知識的流動方向:從科學金字塔頂端成熟度最高的物理學向處于科學金字塔中低端的生物學領域擴散,從而開拓出一片新的科學知識生長的富礦,后來這個領域涌現出很多重要科研成果,也產生了很多諾獎獲得者。

從學科發展程度的空間分布來看,高度成熟學科大多分布于發達國家,相應的人、財、物的集聚程度也是這些國家最高,后發國家參與到這個領域很難做出頂尖成果,大多數研究處于模仿與跟隨階段。中國現在的學科分布與資源配置結構就是如此,在這種模式下去趕超發達國家幾乎注定是緣木求魚的結果。反之,邊緣領域與不成熟的學科在世界各地幾乎都處于同一個起跑線,后發國家可以通過改變研究與資源的布局結構,在學科知識地圖的發展薄弱之處發力,如在交叉學科之處適當投放資源很容易產生事半功倍的效果。畢竟高度成熟學科集中的區域,由于學科發展的特有慣性,其知識生產模式、組織結構布局與理念范式會被鎖定在優勢學科領域,出現很難變遷的路徑依賴現象,而這個曾經優勢的領域經過長期挖掘會出現知識的邊際產出遞減現象。如這些年我們在那些傳統領域投入很大但效果并不理想。反之,最近幾年,我國在人工智能、大數據等方面的工作,就是從基礎比較薄弱的交叉學科領域入手,在知識地圖的這些區域內,世界主要國家之間在發展程度上的差距并不是很大,此時,輔以政策扶持與資源的適當傾斜,相信很快我們就會在這些領域內處于領先地位,并有可能做出重要成果,這也是我們的科技體制所具有的優勢所在:集中力量辦大事。

現在的問題是,如何確定哪些交叉領域是值得我們重點發展的,并有望取得領先的成果?這里要明確兩點:其一,交叉學科的出現是科學發展到一定程度必然出現的知識擴散與滲透過程。由于優勢學科的知識富礦被充分挖掘后,留下的都是短期內難以解決的困難問題,此時會出現邊際產出遞減現象,這時原先集聚起來的人財物會在追求利益最大化(承認與名聲)動機的驅使下紛紛撤出,那些知識洼地自然會成為這些撤出資源的最好去處,當這些科技資源在某些領域開始集聚的時候,就可以認為交叉學科開始出現,這個過程是通過自生自發秩序實現的,而非人為建構的結果。此時,科技管理部門只需注意到這種現象并組織力量進行甄別與前景論證即可,然后利用政策工具進行適度扶持;其二,交叉學科的出現要遵循學科發展的自然規律,避免行政部門拍腦袋認定的現象。為此需要從制度層面保障研究者的自由探索精神,畢竟源于個體的直覺與敏感性會自發促成知識的擴散,借助于民主機制的保障,才能最大限度避免出現決策失誤的現象。從這個意義上說,當下很多項目指南的設定是極其不嚴謹的。如果能夠恪守上述兩點,集中體制就會比分散體制發揮更大的推動科技發展的作用,否則集中體制就容易出現決策失誤,造成資源浪費以及拔苗助長現象。

縱觀科技史,大體可以發現,國家間的科技競爭與中國古人的田忌賽馬有眾多相似之處:優勢學科大多存在于發達國家,后發國家要想在競爭中實現趕超,必須合理布局資源與力量的結構,對于科技而言,那些發展程度處于起步階段的交叉學科與領域恰恰是后發國家應該重點關注的領域。為了在競爭中獲勝,在優勢學科領域只要保持緊跟態勢即可,以此保持自身知識的適當高梯度并為學科交叉與擴散提供內在的驅動力,然后精準利用政策工具的扶持功能,這種模式要比自然進化的科技發展模式快得多。

最后,值得警惕的一點是,國內科技界近年來又興起了引進諾獎獲得者的熱潮,這實在是一種懶政的浮夸作風在作祟,要知道諾獎成果多是30年前的工作,真正高質量的人才政策一定是注重現在時而非過去時的政策,它以能發現人的潛力與創造力為標志。

【博主跋】這是上周與博士生孫丹陽同學合作的小文章,現發在《文匯報》2018-10-21的網絡版,感謝樊老師的大力支持,合作愉快。這是原稿,是為記!

說明:文中圖片來自網絡,沒有任何商業目的,僅供欣賞,特此致謝!



諾貝爾情結
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