文/胡志堅(jiān)(中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院)

　　科學(xué)是人類認(rèn)識自然的事業(yè)，科學(xué)知識是關(guān)于自然現(xiàn)象的有條理的知識?？茖W(xué)探索是對于描述自然現(xiàn)象的各種概念之間的關(guān)系的理性研究。人類對自然的關(guān)注與探索并不是一開始就是科學(xué)的，而是經(jīng)歷了漫長的歷史逐漸發(fā)展到科學(xué)這一形式的，譬如從交感巫術(shù)，到迷信神靈、信仰宗教，然后才有科學(xué)，是從非理性逐步發(fā)展到理性的?？茖W(xué)自身的發(fā)展，從早期古代科學(xué)發(fā)展到近代科學(xué)也是經(jīng)歷了漫長曲折的歷史的，對人類社會(huì)的影響是人們很難察覺的。

　　但是近代以來，科學(xué)的發(fā)展速度則是劇烈的，歷史上空前的，對人類社會(huì)的影響十分巨大，給人們一種它們在不斷加速“進(jìn)步”，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)人類社會(huì)不斷加速“進(jìn)步”的深刻印象。近代以來科學(xué)的這種“進(jìn)步”是通過科學(xué)革命的方式進(jìn)行的。

　　一、科學(xué)是通過革命的方式“進(jìn)步”的

　　關(guān)于科學(xué)革命的研究，最有影響的當(dāng)屬托馬斯?庫恩和伯納德?科恩。在人類科學(xué)探索歷史的大部分時(shí)間中，科學(xué)探索一般遵循特定的科學(xué)范式，比如特定的一組信念，可能包括公理假設(shè)、定理體系、儀器設(shè)備、思維模式以及研究方法等等。今天，如果你不遵循一種科學(xué)范式，你就無法開展科學(xué)研究，不能成為科學(xué)家，即便你開展探索也不是科學(xué)探索。只有在同一種范式下，科學(xué)家們才能交流，科學(xué)才有可能是科學(xué)共同體的事業(yè)，科學(xué)進(jìn)步才有標(biāo)準(zhǔn)可參照。同時(shí)，特定的科學(xué)范式也會(huì)束縛科學(xué)家們的思維和視野，科學(xué)家們只能在范式劃定的范圍探索自然，除非該范式對新的自然現(xiàn)象的解釋能力越來越不適應(yīng)，威信遭到越來越多的質(zhì)疑，即發(fā)生了范式危機(jī)，科學(xué)家們才會(huì)有另辟蹊徑尋找新的科學(xué)范式的動(dòng)力和機(jī)會(huì)。

　　科學(xué)革命，就是一種新的科學(xué)范式顛覆或替代舊的科學(xué)范式?？茖W(xué)革命的過程，是新的科學(xué)范式從某一學(xué)科誕生，并向其他所有學(xué)科領(lǐng)域傳播擴(kuò)散并驅(qū)逐舊科學(xué)范式的過程，從而發(fā)展成為一種普遍的新科學(xué)范式，科學(xué)就“進(jìn)步”了。

　　二、世界處于第二次科學(xué)革命的過程中

　　過去400年，共發(fā)生過兩次這樣大的科學(xué)革命。第一次科學(xué)革命發(fā)生在16—18世紀(jì)，以哥白尼天文學(xué)革命為開端，以牛頓和伽利略為代表的經(jīng)典力學(xué)體系的建立為標(biāo)志。牛頓和伽利略的科學(xué)范式替代了托勒密和亞里斯多德的科學(xué)范式。第二次科學(xué)革命發(fā)生在20世紀(jì)初期，以愛因斯坦的相對論和眾多科學(xué)家發(fā)展出的量子力學(xué)的誕生為標(biāo)志。相對論和量子力學(xué)的科學(xué)范式替代了牛頓和伽利略的科學(xué)范式。

　　科學(xué)發(fā)展歷史表明，科學(xué)是從自然哲學(xué)中分離出來的，而早期的自然哲學(xué)基本類似物理學(xué)，因此最初分離出來的被視為物理學(xué)，而化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等其它學(xué)科被認(rèn)為是從物理學(xué)中分離出來的，故物理學(xué)一般被人們認(rèn)為是“母科學(xué)”。一些社會(huì)科學(xué)也認(rèn)物理學(xué)為“母”,模仿物理學(xué)的范式，譬如經(jīng)濟(jì)學(xué)。因此，物理學(xué)發(fā)生的范式革命的影響最有可能是規(guī)模最大、面積最廣的。雖然生物學(xué)、化學(xué)等其它學(xué)科也有過可以看作是本學(xué)科領(lǐng)域范圍的范式革命，例如拉瓦錫的化學(xué)革命、達(dá)爾文的進(jìn)化論革命等，但都只能算是“小革命”，沒有演變?yōu)閺V泛傳播的、對所有科學(xué)知識生產(chǎn)范式產(chǎn)生顛覆式影響的“大革命”。總之，過去兩次大的科學(xué)革命都是源于物理學(xué)。

　　當(dāng)前，世界科學(xué)研究前沿仍然處于相對論和量子力學(xué)的范式統(tǒng)治下。我們的教科書還是在傳播這個(gè)范式中的知識，研究生仍然是在接受掌握這個(gè)范式的訓(xùn)練，有關(guān)引力波、黑洞的研究還是在驗(yàn)證相對論的假設(shè)，量子力學(xué)仍然是熱點(diǎn)，多元宇宙、暗物質(zhì)、暗能量更像是對現(xiàn)有范式的修補(bǔ)完善，弦理論還在繼承愛因斯坦未竟的難題。我們現(xiàn)在處于第二次科學(xué)革命的過程中。

　　三、本輪科學(xué)革命的科學(xué)發(fā)現(xiàn)高峰期已過

　　科學(xué)革命的過程，是新范式創(chuàng)立和擴(kuò)散傳播的過程，是一種系統(tǒng)演化非線性過程。它似乎遵循從報(bào)酬遞增到報(bào)酬遞減的演化周期，報(bào)酬指應(yīng)用新范式重新解釋自然現(xiàn)象或獲得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的數(shù)量與速度。新范式創(chuàng)立初期，面對的大多數(shù)科學(xué)家是在舊范式下成長起來的，質(zhì)疑的聲音多，擴(kuò)散傳播阻力大;隨著越來越多年輕科學(xué)家的到來，傳播速度加快，報(bào)酬遞增加速;當(dāng)各個(gè)學(xué)科的科學(xué)家都蜂擁學(xué)習(xí)采用新的科學(xué)范式時(shí)，傳播速度和報(bào)酬遞增將進(jìn)入拐點(diǎn)，進(jìn)入傳播速度降低和報(bào)酬遞減階段，直至最后傳播達(dá)到最大邊界和報(bào)酬接近于零。

　　本輪科學(xué)革命經(jīng)過100多年的挖掘拓展，似乎已經(jīng)越過了拐點(diǎn)(可能在20世紀(jì)后半葉)，進(jìn)入報(bào)酬遞減期?，F(xiàn)有范式下未開發(fā)的科學(xué)知識空間日漸枯竭，容易摘的“果子”幾乎沒有，大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)日益稀少。純基礎(chǔ)研究投入產(chǎn)出邊際收益極低，一些前沿研究方向，不論是微觀宇觀，機(jī)會(huì)成本巨大，投入巨額資金可能就是驗(yàn)證一個(gè)假設(shè)或者什么也得不到?？茖W(xué)前沿步入離科學(xué)回報(bào)越來越遠(yuǎn)的領(lǐng)域。近百年來，物理學(xué)家們孜孜不倦地追求發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一理論，至今無進(jìn)展。粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的62種粒子，只剩下希格斯波色子尚待發(fā)現(xiàn)。

　　四、應(yīng)用科學(xué)競爭激烈

　　科學(xué)日益功利化。由于科學(xué)研究沿原有路徑繼續(xù)延伸越來越難以取得進(jìn)展，越來越多的科學(xué)家轉(zhuǎn)向交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科或應(yīng)用學(xué)科，以獲得更高的邊際報(bào)酬。早在20世紀(jì)中葉這種潮流就開始了，正如維納那時(shí)指出的，在科學(xué)發(fā)展上可以得到最大收獲的領(lǐng)域是科學(xué)的邊緣區(qū)域。維納的控制論正是處于邊緣區(qū)域。然而這只是現(xiàn)有范式下知識體系的補(bǔ)充完善工作，是范式進(jìn)一步向科學(xué)研究周圍和下游拓展的必然結(jié)果。越來越多的科學(xué)家將科學(xué)研究的重心向下游應(yīng)用端移動(dòng)，應(yīng)用科學(xué)研究活躍、競爭激烈。例如，量子力學(xué)競爭前沿是量子通信、量子計(jì)算;生命科學(xué)走向精確化、可再造和可調(diào)控;信息科學(xué)成為眾多領(lǐng)域創(chuàng)新的基礎(chǔ)平臺和核心引擎;生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境和工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用;腦科學(xué)與數(shù)理、信息等學(xué)科結(jié)合，正在催生腦-機(jī)交互技術(shù)等等。我們似乎看到從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的周期日益縮短、邊界日趨模糊，許多成果尚處于實(shí)驗(yàn)室階段時(shí)就已申請專利并很快應(yīng)用于市場，這實(shí)際上是一種“錯(cuò)覺”，因?yàn)楹芏嗨^的基礎(chǔ)研究已經(jīng)不是以前意義上的純基礎(chǔ)研究了，而是應(yīng)用導(dǎo)向的更下游的研究。

　　諾貝爾獎(jiǎng)越來越像應(yīng)用科學(xué)獎(jiǎng)或技術(shù)科學(xué)獎(jiǎng)。劉則淵(2019)通過計(jì)量分析認(rèn)為，21世紀(jì)以來的諾貝爾獎(jiǎng)屬于技術(shù)科學(xué)性質(zhì)者：物理、化學(xué)和醫(yī)學(xué)分別占4成、6成和7成;日本得獎(jiǎng)屬于技術(shù)科學(xué)性質(zhì)者占8成。這些成就都是20世紀(jì)取得的，說明那個(gè)時(shí)候這種重心下移已經(jīng)很顯著了。也許將來哪一天會(huì)發(fā)現(xiàn)諾貝爾獎(jiǎng)演變成為重大技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)了。

　　由于科學(xué)研究活動(dòng)越來越接近人們的日常生活，通過技術(shù)前景和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的加速帶給社會(huì)顯著影響，從這個(gè)意義上，人們感覺科學(xué)發(fā)展日益迅猛。

　　五、新的科學(xué)革命未見端倪

　　19世紀(jì)末，科學(xué)的境遇與今天似乎相似，當(dāng)時(shí)牛頓范式下的可研究的問題基本枯竭了，除了以太等極少數(shù)問題外，科學(xué)家似乎無事可做，但應(yīng)用科學(xué)繁榮，技術(shù)發(fā)明不斷產(chǎn)生，電氣化工業(yè)革命迅猛。然而科學(xué)界茫然的時(shí)間沒有持續(xù)多久，緊接著20世紀(jì)初就發(fā)生了相對論和量子力學(xué)的科學(xué)范式革命。今天，是否意味著一次新的科學(xué)革命即將到來呢?人們還沒有看到任何基于科學(xué)實(shí)踐的證據(jù)。

　　以上所做對當(dāng)今世界科學(xué)革命趨勢分析判斷的嘗試，意在激發(fā)科技政策智庫的同行們對今天應(yīng)該采取什么樣的投資科學(xué)的策略進(jìn)行討論。