颠覆性的科学发现越来越少了

研究显示科学突破日益艰难，创新活力下降。学者们围绕如何衡量“颠覆性”展开激烈争论，探索新资助方式以重振科学原创力。

两年前，Russell Funk和他的团队发表了一篇论文，掀起了学术界的风暴。他们发现，科学论文和专利的颠覆性在逐渐减弱——所谓颠覆性，指的是新研究能否让过往成果黯然失色。这篇论文引发了250多家媒体的报道，甚至进入了美国国会听证会。Funk至今仍收到来自全球科学家的邮件，有的表示支持，有的则激烈反驳。他在明尼苏达大学研究科学知识的演变，与亚利桑那大学的Erin Leahey和法国INSEAD商学院的Michael Park共同完成这项研究。他们的结论触动了人们对现代科学影响力的深层忧虑。

几十年来，科学政策专家一直在担忧：突破性发现越来越难，拖累了经济增长的步伐。美国科技政策办公室主任Michael Kratsios在四月的一次演讲中感叹，今日的科学进步与20世纪的飞跃相比黯然失色。美国国家卫生研究院院长Jay Bhattacharya也在三月的听证会上承诺，要推动“前沿研究”，而非“小修小补”。然而，他上任后却监督了大规模的科研资助削减。比利时KU Leuven的Sam Arts也指出，科学与创新是进步的引擎，若其活力减弱，值得全球警惕。

Funk团队的论文显示，从1945年到2010年，颠覆性论文的数量保持不变，但学术文章总数激增，导致平均颠覆性显著下降。他们使用的衡量标准是Funk和Jason Owen-Smith于2016年开发的“整合-颠覆指数”。这个指数通过分析引用模式来判断一篇论文是否颠覆性：如果后续论文引用了某篇文章，却不再引用它的参考文献，说明这篇文章让旧知识过时，评分便高。相反，若后续论文同时引用了该文及其参考文献，则更偏向“整合”而非“颠覆”。

然而，引用分析并非完美。Sam Arts引用2022年的一项调查，指出科学家引用的文章中，超过半数对其研究并无实质影响。德国慕尼黑大学的Lutz Bornmann还提到，引用文化随时间变化：如今的论文引用量更大，且常引用更久远的文献。这可能导致早期论文因参考文献少而被高估颠覆性。Funk团队虽已校正引用模式变化，仍发现颠覆性下降明显。

批评者还指出，元数据错误可能导致一些论文被误标为“零引用”，从而抬高早期研究的颠覆分数。Funk在2025年2月的一篇预印本中反驳，称批评者自身的数据集也有类似问题。他们还尝试分析论文标题中的独特词汇和词组，发现“创造”或“改进”等词的使用趋势也指向颠覆性下降。

但Arts的研究却得出不同结论。他分析了1901年以来的论文标题和摘要，追踪新词如“光子”的出现，发现创新在不同领域有周期性爆发，而非普遍下降。他认为，担忧创新衰退虽合理，但并非当务之急。宾夕法尼亚大学的Lingfei Wu则强调，颠覆性与新颖性并不完全相同：新颖性衡量论文是否融合多学科影响，而颠覆性关注其对后续研究的实际冲击。

以2021年获诺贝尔化学奖的AlphaFold论文为例，Funk认为其低颠覆分数恰当，因为它虽是重大进展，却未从根本上取代生物学知识。但伦敦大学学院的James Wilsdon质疑，现有指标都难以精准捕捉“颠覆性”的真正含义。Wu比喻，研究领域如同20世纪初的量子物理，充满困惑，尚处早期阶段。

科研界也在探索解决之道。哥本哈根大学的Roberta Sinatra建议，观察未发表论文的潜力，看其是否在发表后成为突破性成果。Bornmann计划调查科学家对“范式转变”论文的看法，以验证量化指标的准确性。Funk则转向分析论文和专利中的语言变化，而非仅依赖引用。

尽管衡量方法尚存争议，科学创新难度增加已成为共识。经济学家Robert Gordon在2016年指出，20世纪的快速增长得益于汽车、电力等一次性技术飞跃，而如今类似突破已难觅。半导体研究需要的人力比1970年代多18倍，药物研发的回报率每九年减半。从1956年到2020年，美国研发投入增长11倍，但诺贝尔奖级别的发现并未相应增加。

为何创新变难？科学家们向Funk倾诉，繁重的行政和教学任务挤占研究时间。剑桥大学的Patricia Fara提到，DNA结构的发现者James Watson和Francis Crick当年能中断博士研究，今天却可能因此受罚。发表压力的加剧也导致“切香肠式”研究，稀释了每篇论文的原创性。加拿大蒙特利尔大学的Vincent Larivière发现，1996至2023年，研究者人均论文量翻倍，但颠覆性却与发表量成反比。

设备成本也拖累创新。17世纪的Robert Boyle在家即可实验，而如今的大型强子对撞机等设施让科学变得昂贵而复杂。西北大学的Dashun Wang指出，知识积累使科学家需更长时间达到前沿。Sinatra则认为，科学界的注意力有限，受社交媒体和算法影响，突破性论文可能被埋没。

为应对危机，全球尝试新方法。美国国防高级研究计划局2004年的自动驾驶挑战赛催生了无人车产业。德国和英国设立创新机构，资助突破性技术。德国大众基金会支持“科幻”项目。新西兰尝试用抽签决定资助，以避免集中于热门领域。研究还显示，小团队比大团队更易产出颠覆性成果，性别多元的团队新颖性更高。

然而，科研回报下降正成为政治热点。美国近期削减了包括Funk在内的数千项资助，涉及女性在信息技术领域的招聘研究等。Funk对此深感失望，但他认为，直面创新放缓的现实不是威胁，而是拯救科学的契机。否则，政治家可能借此攻击整个科研体系。Cole Donovan指出，尽管疫苗等领域的进展仍在继续，但缺少类似冰箱或商业航空的革命性技术，使削减科研预算在政治上更易被接受。

科学突破的艰难不仅关乎学术，也影响全球未来。若美国继续退缩，其科研霸主地位或将让位于他国。Funk的发现点燃了争论，也提醒人们：科学的未来需要大胆的改革与保护。

本文译自 nature，由 BALI 编辑发布。

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