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科學計量學的祖師爺普賴斯 (Derek de Solla Price) 曾在其首次出版於1963年的講座集《小科學、大科學及其續篇》 (Little Science, Big Science… And Beyond) 中預言科學發展的極限,稱全世界的科研資源和人才庫很快就會耗盡,這將導致新發現減少以及醫學、技術和經濟方面的潛在危機。
當時的學界同行普遍接受了普賴斯的預測。但現在我們都知道,真實情況與預測完全相反。科學不但沒有停滯,反而越發迅猛,甚至可謂爆炸式地增長。
研究人員發現,自1900年以來,科研論文發表的數量大約每10~15年翻一番;1980年以後,每年增長約8%~9%。如今,全球每年都有數百萬篇文章產出,探討從“用AI預測蛋白質三維結構”到“人體兩個鼻孔內鼻毛數量是否一致”的各種問題。
當下的科學是“全球大科學”(Global Mega-Science),是一個非常龐大、仍不斷增長的科學發現網路。
逝於1983年的普賴斯看不到這一切,當然也不會知道自己的預測錯誤會如此離譜。那麼,是哪些因素驅動了全球科學研究能力持續、大幅地提升呢?經濟發展、戰爭、太空競賽以及地緣政治競爭等因素當然激發了科研,但僅憑這些,無法解釋目前科學事業的龐大規模。
德里克·德·索拉·普賴斯
教育革命:科學的秘密引擎
在很大程度上,科研能力的提升基於年輕人追求高等教育的意願。
過去125年間,人們對高等教育的需求和接受機會都在不斷增長,這也導致了全球教育革命。就當前全球整體水平而言,19~23歲年輕人中有超過2/5都接受了高等教育。(不同地區可能存在很大差異。)教育革命是推動科研能力提升的引擎。
現在全世界有超過3.8萬所大學以及其他高等教育機構在科學發現中發揮著至關重要的作用。這些單位得到公共或私人資助,並用這些資金來支援研究工作——學生支付的學費中有很大一部分都轉化為了教職人員的收入。
高等教育的資金支援了很大一部分現代科學事業
高校中身負教職的科學家需要在教學和科研之間取得平衡。他們日復一日的工作是大學科研能力的基礎,也是全球科學進步的基礎。每年發表的數百萬篇論文中,有 80% ~ 90% 的成果都由高校學者貢獻。 政府和企業的實驗室以及獨立研究機構 (例如美國國立衛生研究院或德國馬克斯·普朗克研究所) 都無法替代大學提供科學生產力。
國際合作助推科學大增長
過去幾十年間,科學的全球合作趨勢越發明顯。這些合作充分整合了世界各地各類人才的力量,使研究質量顯著提高。
1980年,透過國際合作完成的論文數佔當年總論文數的4.7%。到了2021年,這個比例上升至25.7%。迄今為止,國際合作已為我們貢獻了數百萬篇合著論文。
自1981年以來,與至少一位國際合作者共同署名的美國科研論文佔比一直增加
這種以“合作紅利”為基礎的增長持續至今,並已被證明能帶來最具影響力的成果。大學間都有著共同的學術目標,並都具備廣泛覆蓋的科研網路和開放文化,這些條件讓合作變得容易。
在那些由數百甚至數千名科學家組成的所謂“超級國際合作”中,大學的作用也至關重要。超級合作專案可以解決小團隊小資源所無法解決的大問題,例如對宇宙複雜物理學的探索——單個國家的研究團隊不可能獨自取得這方面突破。
南極冰立方中微子天文臺(IceCube)合作專案是超級合作的一個範例,幫助我們獲得了對中微子的更深刻洞見
全球樞紐的作用
1970年代,北美的數十所研究型大學組建聯盟,這成為科學全球化的開端。聯盟中的每個成員都是一個樞紐,可調動整合自己的資源,同時與其他樞紐互聯,借用盟友的資源。這種全球樞紐模式在1980年代擴充套件到歐洲高校,近些年又擴充套件至東南亞。
透過大學的全球樞紐網路,各地科學家相互聯絡,開展合作研究專案。他們常常能超越地緣政治界限,例如,伊朗學者與美國同行合作發表論文,德國人與俄羅斯人和烏克蘭人合作,中國科學家與日韓的同行共事。
新冠疫情清楚展現了科學全球化程度之高、國際合作規模之大。疫情暴發後短短6個月內,全球科學家已發表2.3萬篇有關病毒的研究。這些成果為快速研發疫苗奠定基礎。
儘管科研產出的增長令人矚目,全球科學界仍面臨著挑戰。一方面,在許多科學成果豐碩的國家,人口出生率持續下降。另一方面,很多低收入國家的年輕人仍不易接受高等教育。
維持全球合作和高產出要求繼續推動高等教育普及。高等教育彙集的資金補貼了研究成本,而高等教育本身培養了下一代科學家。
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