專家揭示科學(xué)無限增長背后的“秘密引擎”

數(shù)百萬篇科學(xué)論文每年在全球發(fā)布。這些科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的論文展示了從平凡到深刻的發(fā)現(xiàn)。

自 1900 年以來，已發(fā)表的科學(xué)文章數(shù)量大約每 10 到 15 年翻一番;自 1980 年以來，每年約為 8% 至 9%.這種加速反映了巨大的不斷擴(kuò)大的研究范圍跨越無數(shù)主題，從宇宙的最遙遠(yuǎn)到地球上生命和人性的復(fù)雜性。

然而，這種非凡的擴(kuò)張?jiān)徽J(rèn)為是不可持續(xù)的。

在他的1963 年有影響力的書,小科學(xué)，大科學(xué)......及超越，Scientometrics 的創(chuàng)始人 – 或與科學(xué)出版物相關(guān)的數(shù)據(jù)信息計(jì)量學(xué)–德里克·德·索拉·普萊斯著名的預(yù)言了科學(xué)增長的極限。

他警告說，世界很快就會(huì)耗盡其研究資源和人才庫。他想象這將導(dǎo)致醫(yī)學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)和潛在危機(jī)的下降。當(dāng)時(shí)，被廣泛接受的學(xué)者他對科學(xué)進(jìn)步即將放緩的預(yù)測。

錯(cuò)誤的預(yù)測

事實(shí)上，科學(xué)已經(jīng)驚人地違背了普萊斯的可怕預(yù)測。世界現(xiàn)在沒有停滯不前，而是經(jīng)歷了”全球大型科學(xué)“ – 一個(gè)龐大的、不斷增長的科學(xué)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)?？茖W(xué)生產(chǎn)的爆炸式增長使普萊斯對崩潰的預(yù)測可能是科學(xué)研究中最令人震驚的錯(cuò)誤預(yù)測。

不幸的是，普萊斯于 1983 年去世，為時(shí)過早，無法意識到自己的錯(cuò)誤。

那么，是什么解釋了世界科學(xué)研究能力持續(xù)且急劇增長的原因呢？

我們是社會(huì)學(xué)家誰學(xué)習(xí)高等教育和科學(xué).我們的新書全球大型科學(xué)：大學(xué)、研究合作和知識生產(chǎn)》一書發(fā)表于普萊斯命運(yùn)預(yù)言 60 周年之際，為這種快速而持續(xù)的科學(xué)發(fā)展提供了解釋。它追溯了全球科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史。

經(jīng)濟(jì)增長、戰(zhàn)爭、太空競賽和地緣政治競爭等因素?zé)o疑刺激了研究能力。但僅憑這些因素并不能解釋當(dāng)今科學(xué)事業(yè)的巨大規(guī)模。

教育革命：科學(xué)的秘密引擎

在許多方面，世界的科學(xué)能力是建立在追求高等教育的年輕人的教育抱負(fù)之上的。

在過去的 125 年里，對高等教育的需求和機(jī)會(huì)不斷增長，引發(fā)了一場全球教育革命。現(xiàn)在，世界上超過五分之二的年輕人年齡在 19-23 歲之間盡管存在巨大的地區(qū)差異，但都接受了高等教育。這場革命是驅(qū)動(dòng)科研能力的引擎。

如今，全球有 38,000 多所大學(xué)和其他高等教育機(jī)構(gòu)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。公共和私人資助的教育任務(wù)為研究任務(wù)提供補(bǔ)貼，學(xué)生學(xué)費(fèi)的很大一部分用于支持教師。

這些教師科學(xué)家在教學(xué)與進(jìn)行廣泛研究之間取得平衡。大學(xué)科學(xué)家的貢獻(xiàn)率為 80% 到 90%每年在數(shù)百萬篇論文中發(fā)表的發(fā)現(xiàn)。

外部研究資助對于專用設(shè)備、用品和研究時(shí)間的額外支持仍然是必不可少的。但大學(xué)的日常研究能力，尤其是以團(tuán)隊(duì)形式工作的學(xué)者構(gòu)成了全球科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)。

即使是最慷慨的國家科學(xué)和商業(yè)研發(fā)預(yù)算也無法完全維持正在進(jìn)行的科學(xué)發(fā)現(xiàn)所需的基本基礎(chǔ)設(shè)施和人員配備。

同樣，政府實(shí)驗(yàn)室和獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)，例如美國美國國立衛(wèi)生研究院或德國的馬克斯普朗克研究所，無法替代生產(chǎn)大學(xué)提供的容量.

合作造福科學(xué)和社會(huì)

過去幾十年，全球科學(xué)合作也激增。這些安排利用來自世界各地的多元化人才來提高研究質(zhì)量。

國際合作促成了數(shù)百萬篇合著論文.在 1980 年之前，國際研究伙伴關(guān)系相對較少，僅占 7,000 多篇論文，約占當(dāng)年全球產(chǎn)出的 2%。

但到 2010 年，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)飆升到 440,000 篇論文，這意味著世界上 22% 的科學(xué)出版物來自國際合作。

這種建立在“協(xié)作紅利”基礎(chǔ)上的增長一直持續(xù)到今天，并已被證明可以產(chǎn)生最具影響力的研究.

大學(xué)往往與其他大學(xué)有著共同的學(xué)術(shù)目標(biāo)，并擁有廣泛的網(wǎng)絡(luò)和開放的文化，這使得這些合作相對容易。

今天，大學(xué)在涉及數(shù)百甚至數(shù)千名科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的國際超級合作中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在這些巨大的合作中，研究人員可以解決他們在資源較少的小團(tuán)體中無法解決的重大問題。

超級合作促進(jìn)了對錯(cuò)綜復(fù)雜的宇宙物理學(xué)以及進(jìn)化論和遺傳學(xué)的綜合，這是單個(gè)國家的科學(xué)家永遠(yuǎn)無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的。

IceCube 合作是全球大型合作的一個(gè)典型例子，在理解方面取得了長足的進(jìn)步中微子，它們是來自太空的穿過地球的幽靈粒子。（Martin Wolf，IceCube/NSF）

全球中心的作用

由來自世界各地的大學(xué)組成的中心使科學(xué)研究徹底全球化。這些全球中心中的第一個(gè)由數(shù)十所北美研究型大學(xué)組成，始于 1970 年代。他們在 1980 年代擴(kuò)展到歐洲，最近擴(kuò)展到東南亞。

這些區(qū)域中心和大學(xué)聯(lián)盟將來自數(shù)百所大學(xué)的科學(xué)家聯(lián)系起來，以尋求合作研究項(xiàng)目。

這些大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)常超越地緣政治界限，伊朗研究人員與美國人合作發(fā)表論文，德國人與俄羅斯人和烏克蘭人合作，中國科學(xué)家與日本和韓國同行合作。

這新型冠狀病毒（COVID-19）大流行病清楚地展示了全球大科學(xué)領(lǐng)域國際合作的巨大規(guī)模。在大流行開始后的短短六個(gè)月內(nèi)，世界各地的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)表了23,000 項(xiàng)關(guān)于該病毒的科學(xué)研究.這些研究有助于快速開發(fā)有效的疫苗。

隨著大學(xué)不斷擴(kuò)大的全球網(wǎng)絡(luò)，合作可以通過主要研究中心傳播到世界各地。