本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我非常喜歡小型科學。儘管大型科學在過去五十年中在生物學和物理學領域取得了豐碩成果，但從歷史上看，許多科學進步都來自小型團隊或個人使用相對廉價的裝置和資源進行工作。例如，考慮一下 DNA 結構、蛋白質結構、核裂變、宇宙微波背景輻射和電晶體等發現。所有這些都受益於小型科學。即使在大型組織支援這些發展的情況下，關鍵發現本身也來自被放任追求自己興趣的小型團隊。這些團隊的工作受益於最大的靈活性和最少的官僚干預。
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然而，在某些情況下，大型科學對於取得發現是必要的。大型強子對撞機和希格斯玻色子、人類基因組計劃和 ENCODE 專案只是需要大規模政府支援和數十億美元投入的大型科學的三個例子。這些專案揭示了關於宇宙和生物體運作方式的寶貴見解。然而，它們有可能給人留下這樣的印象，即大型科學將長期存在，而小型科學在未來將變得不那麼重要。
我強烈反對這種觀點，並且很高興看到《科學》雜誌編輯布魯斯·阿爾伯茨在本週的一篇社論中表達了類似的觀點。他指出了至少三個主要的生物學挑戰，其解決方案可能來自小型科學。這三個挑戰是：繼續研究未知的遺傳和生物學功能，繼續研究蛋白質結構，以及更充分地理解湧現特性。
在這三個領域中，最初的成功很可能來自於對特殊情況的強調，而不是對一般原則的強調。特殊情況對小型團隊比對大型組織更具吸引力。在某個時候，我們將需要包含這些特殊情況的一般原則，但我們尚未達到那個階段。例如，在某個時候，我們有望掌握不同層次湧現之間的過渡，但任何這種理解的起點都將是對特定案例的調查。當談到更深入地理解生物學中的湧現時，我們處於達爾文從他乘坐小獵犬號的重大航行歸來時的相同處境。那時，他已經擁有了一份全面的零件清單，形式為動植物收藏品，並且很好地瞭解了它們可能如何相互關聯。我們在湧現特性方面也處於類似的位置。我們現在對生物等級的各個層級有了很好的理解，並且我們對它們可能如何連線有一些想法。我們對原子、分子、基因、細胞和生物體自身的水平有足夠的瞭解。但就像 1836 年的達爾文一樣，我們缺乏一個將所有這些結合在一起的總體理論。就像達爾文在接下來的二十年裡研究了個案，如雀喙、犬種和藤壺生長一樣，我們也必須花時間弄清楚階梯的各個步驟之間存在什麼。這是一項最適合小型科學的任務，希望在二十年後，大型科學能夠接管並像 1859 年的達爾文一樣為我們提供宏大的視角。
為了瞭解為什麼我們需要支援小型科學，值得簡要回顧一下大型科學的歷史。“大型科學”時代在美國始於 20 世紀 30 年代。沒有人比加州大學伯克利分校的歐內斯特·勞倫斯更能體現這種精神，他的迴旋加速器將亞原子粒子撞擊在一起，揭示了自然的深層秘密。勞倫斯是最早的真正科學家企業家之一。他透過挨家挨戶推銷各種東西來支付大學學費，並在十年後將同樣的說服力帶到向富有的商人和慈善家推銷他對粒子加速器的想法上。火花從他的大型機器上飛濺，他的“孩子們”瘋狂地跑來跑去修理各種洩漏和短路，勞倫斯會自豪地向百萬富翁展示他獲得諾貝爾獎的發明，就好像那是他自己的孩子一樣。慈善家的資助至少在一個實際方面得到了回報；正是勞倫斯改進的迴旋加速器生產了用於廣島炸彈的鈾。
戰後，大型科學被推向了更高的高度。隨著需要越來越大的粒子加速器來探索更高能量的越來越小的粒子，科學成為一項昂貴的 перспектива。70 年代是高能物理學主導的幾十年，需要數十億美元的加速器來驗證其預測。費米實驗室、布魯克海文，當然還有歐洲核子研究中心，都成為了家喻戶曉的名字。研究人員爭奪能夠維持這些龐然大物的金蘋果。但這些發展相當不幸的後果之一是，好的科學開始由它需要的資金量來定義。戴維或卡文迪許可以使用臺式裝置做出深刻發現的日子已經一去不復返了。分子生物學和數十億美元的人類基因組計劃時代進一步鞏固了每個人對昂貴研究成果的信心。
這種信心並非完全沒有根據，因為總會有一些事業需要大型、多學科的組織和數十億美元的資金。但這些事實也給剛剛進入這個領域的年輕科學家造成了偏見。大型科學過去的成功讓年輕科學家覺得，他們必須進行昂貴的科學研究才能獲得成功。這種信念的部分原因確實來自上述大型加速器物理學和備受矚目的分子生物學時代。但我們不必看得太遠就能意識到這種信念是錯誤的，而且物理學家自己已經推翻了這種信念；兩年前，諾貝爾物理學獎頒發給了透過使用普通的透明膠帶從石墨中剝離石墨烯層來生產石墨烯的科學家。這項實驗花了多少百萬美元？
現在有人可能會爭辯（而且很多人也確實如此），透過簡單實驗可以獲得的低垂的科學果實已經被摘得差不多了，而摘取高掛的果實必然會更加昂貴，但這種觀點實際上是見仁見智的。正如石墨烯科學家所證明的那樣，仍然存在像材料科學這樣新興的領域，簡單而巧妙的實驗可以為深刻的發現做出貢獻。另一個可以從這種實驗中獲得豐厚回報的領域是另一個新興領域神經科學。神經學家Vilayanur Ramachandran的工作就例證了廉價研究如何為該領域提供重要的見解，他使用鏡子和其他基本裝置對患者進行了最簡單、最巧妙的實驗，以揭示大腦功能的關鍵見解。像 Ramachandran 和 Andre Geim 這樣的科學家已經表明，如果你找到了正確的領域，你就可以找到正確的簡單實驗。
然而，大學管理部門會接受這種觀點嗎？他們會招募一位描述價值五千美元的巧妙臺式實驗的年輕研究人員，還是會選擇一位正在爭取價值十萬美元的昂貴裝置的人？可悲的是，目前的答案似乎是他們寧願選擇後者。教師職位已經變成了一種拍賣，潛在地帶來最大筆贈款和最昂貴裝置的教授很可能贏得競標。這種情況必須改變，不僅因為簡單的實驗和小型科學仍然有可能在正確的領域提供前所未有的見解，而且還因為科學與金錢的不當聯絡誤導年輕研究人員認為更昂貴就更好。它威脅到破壞自啟蒙運動以來科學所代表的許多東西。學術科學家的職能是進行高質量的研究並指導下一代科學家公民。籌款應該退居其次。一位將大部分時間用於獲取資金的科學家最終與一位尋求資本的公司奴才沒有什麼不同。
幸運的是，地平線上有希望。首先，大型科學受到其自身規模和性質的制約。特別是在資金環境日益惡劣的情況下，大型科學的命運將有盛有衰，而小型科學的命運將保持大致不變。但將使維持小型科學成為可能的真正革命是開源科學、眾包和眾籌的革命。我們已經看到了眾包專案在 InnoCentive 等努力形式中的價值。眾包在遊戲 FoldIt 等倡議的成功中得到了強有力的展示，普通公民彙集他們的才能來解決蛋白質摺疊和藥物發現中棘手的問題。這些公民中的每一位都是小型科學的一個單元。值得注意的是，這些單元的組合力量相當於大型科學所利用的能力。隨著生物技術的日益普及以及資訊檢索和處理成本的直線下降，只要以正確的方式向普通公民宣傳，他們就會比以往任何時候都更容易集體為重要的科學難題做出貢獻。小型科學將借鑑並提升到更高水平的大型科學的一個特點將是國際合作，但預計這種合作將不再是科學專家的專屬領域。未來，任何人都可以玩轉科學工具和成果。
隨著二十一世紀在神經科學、宇宙學和基因組學等關鍵領域的進步，我毫不懷疑，無論是以小型團隊使用廉價裝置的形式，還是公民科學家彙集才能的形式，小型科學都將繼續取得巨大進展。大型科學將繼續步履蹣跚並偶爾崛起，而小型科學將以遊戲、公共挑戰、免費百科全書和開放獲取報告的形式穩步發展。小型科學的成果有時可能會被大型科學用來揭示深刻的事實，但在這樣做時，大型科學本身也將站在小型科學的肩膀上。