科学网-诺奖背后的学科知识地图分布与启示-李侠的博文

诺奖背后的学科知识地图分布与启示

2018-10-21 12:44

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诺奖背后的学科知识地图分布与启示

李侠孙丹阳

根据我们对最近21年（1998-2018）诺贝尔奖三大自然科学奖（物理、化学、生理学或医学）的数据分析，可以发现如下三个现象：其一，从成果发表到获奖的平均等待时间随着学科发展成熟度的差异而呈现出明显差异，即成熟度越高的学科，从发表到获奖的等待时间越长，反之，则等待时间越短，总体平均等待时间为29.7年。在三大自然科学奖里，物理学获奖的等待时间最长，平均为31.33年，化学奖次之，为29.24年，生理学或医学奖等待时间最短，为28.57年；其二，从获奖内容来看，三大奖项都呈现出学科交叉的情形；第三，自然科学类诺奖获奖成员俱乐部的扩容非常缓慢，绝大部分获奖者集中在发达国家，日本是近年来最耀眼的新加入俱乐部的成员国。

根据上述结论，当下获奖成果大多发表于80年代中后期甚至更早，那么我们可以粗略推算一下，试问在1988-2018的30年间，中国科学界是否取得了足够多的具有原创性的重要自然科学成果，如果没有，那就意味着在接下来的几年里我们仍然无法成为诺奖俱乐部成员，即便有个别人获奖，仍然是诺奖俱乐部的过客，而非常住客。据我们的粗略观察，中国科技真正进入起飞阶段，并有重要成果出现应该在2000年以后（2000年R&D投入占GDP比例首次达到1%），按照正常发展节奏，未来我国真正进入诺奖俱乐部的时间段大致应该在2030年左右，所以当下的任务就是静下心来，夯实基础，多出原创性成果，为成为诺奖俱乐部成员开始进行扎实的准备。下面就诺奖背后的学科发展特点做一些简单分析。

所有的学科一起构成了科学世界的知识地图。由于学科间发展存在严重的不平衡性，有些学科由于历史原因，起步较早、发展迅速、成熟度较高，而有的学科由于起步晚、发展慢，成熟度也随之比较低。成熟度较高的学科由于发展比较充分，在这个领域集中了大量的人才、基金与设备，再加上高度的社会认同感，导致这个领域里的知识富矿也被挖掘得很充分，再获得重大成果难度较大；相反，那些成熟度比较低的学科，由于缺少充分的资源支撑，那里仍然处于待开垦状态，如果给予适当的投入将意味着有更多机会获得新知识。从这个意义上说，学科交叉领域是未来科学发展与知识生产的热点区域。知识在宏观层面的扩散过程就是知识从高梯度向低梯度转移的过程；在微观层面就体现为学科交叉、渗透现象，学科交叉领域恰恰是相邻优势学科知识汇聚的最佳知识洼地，现代的学科高度分化现象也充分印证了这种知识扩散的趋势。科学史上有很多这样的生动案例，如奥地利物理学家薛定谔（Erwin Schrödinger，1887—1961），1926年创立波动力学，成为量子力学的奠基者之一，由于这项成果他于1933年获得诺贝尔物理学奖，这时的他身处物理学这样的优势学科领域内，也是其职业生涯的巅峰时期，然而，1944年他跨界出版《生命是什么》一书，尝试用热力学、量子力学和化学理论来解释生命现象，从而成为分子生物学的开拓者之一。这个案例清晰显示了知识的流动方向：从科学金字塔顶端成熟度最高的物理学向处于科学金字塔中低端的生物学领域扩散，从而开拓出一片新的科学知识生长的富矿，后来这个领域涌现出很多重要科研成果，也产生了很多诺奖获得者。

从学科发展程度的空间分布来看，高度成熟学科大多分布于发达国家，相应的人、财、物的集聚程度也是这些国家最高，后发国家参与到这个领域很难做出顶尖成果，大多数研究处于模仿与跟随阶段。中国现在的学科分布与资源配置结构就是如此，在这种模式下去赶超发达国家几乎注定是缘木求鱼的结果。反之，边缘领域与不成熟的学科在世界各地几乎都处于同一个起跑线，后发国家可以通过改变研究与资源的布局结构，在学科知识地图的发展薄弱之处发力，如在交叉学科之处适当投放资源很容易产生事半功倍的效果。毕竟高度成熟学科集中的区域，由于学科发展的特有惯性，其知识生产模式、组织结构布局与理念范式会被锁定在优势学科领域，出现很难变迁的路径依赖现象，而这个曾经优势的领域经过长期挖掘会出现知识的边际产出递减现象。如这些年我们在那些传统领域投入很大但效果并不理想。反之，最近几年，我国在人工智能、大数据等方面的工作，就是从基础比较薄弱的交叉学科领域入手，在知识地图的这些区域内，世界主要国家之间在发展程度上的差距并不是很大，此时，辅以政策扶持与资源的适当倾斜，相信很快我们就会在这些领域内处于领先地位，并有可能做出重要成果，这也是我们的科技体制所具有的优势所在：集中力量办大事。

现在的问题是，如何确定哪些交叉领域是值得我们重点发展的，并有望取得领先的成果？这里要明确两点：其一，交叉学科的出现是科学发展到一定程度必然出现的知识扩散与渗透过程。由于优势学科的知识富矿被充分挖掘后，留下的都是短期内难以解决的困难问题，此时会出现边际产出递减现象，这时原先集聚起来的人财物会在追求利益最大化（承认与名声）动机的驱使下纷纷撤出，那些知识洼地自然会成为这些撤出资源的最好去处，当这些科技资源在某些领域开始集聚的时候，就可以认为交叉学科开始出现，这个过程是通过自生自发秩序实现的，而非人为建构的结果。此时，科技管理部门只需注意到这种现象并组织力量进行甄别与前景论证即可，然后利用政策工具进行适度扶持；其二，交叉学科的出现要遵循学科发展的自然规律，避免行政部门拍脑袋认定的现象。为此需要从制度层面保障研究者的自由探索精神，毕竟源于个体的直觉与敏感性会自发促成知识的扩散，借助于民主机制的保障，才能最大限度避免出现决策失误的现象。从这个意义上说，当下很多项目指南的设定是极其不严谨的。如果能够恪守上述两点，集中体制就会比分散体制发挥更大的推动科技发展的作用，否则集中体制就容易出现决策失误，造成资源浪费以及拔苗助长现象。

纵观科技史，大体可以发现，国家间的科技竞争与中国古人的田忌赛马有众多相似之处：优势学科大多存在于发达国家，后发国家要想在竞争中实现赶超，必须合理布局资源与力量的结构，对于科技而言，那些发展程度处于起步阶段的交叉学科与领域恰恰是后发国家应该重点关注的领域。为了在竞争中获胜，在优势学科领域只要保持紧跟态势即可，以此保持自身知识的适当高梯度并为学科交叉与扩散提供内在的驱动力，然后精准利用政策工具的扶持功能，这种模式要比自然进化的科技发展模式快得多。

最后，值得警惕的一点是，国内科技界近年来又兴起了引进诺奖获得者的热潮，这实在是一种懒政的浮夸作风在作祟，要知道诺奖成果多是30年前的工作，真正高质量的人才政策一定是注重现在时而非过去时的政策，它以能发现人的潜力与创造力为标志。

【博主跋】这是上周与博士生孙丹阳同学合作的小文章，现发在《文汇报》2018-10-21的网络版，感谢樊老师的大力支持，合作愉快。这是原稿，是为记！

说明：文中图片来自网络，没有任何商业目的，仅供欣赏，特此致谢！