科學天才的時代結束了嗎?

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本週的《自然》雜誌刊登了一篇簡短的思考,加州大學戴維斯分校的心理學家迪恩·基思·西蒙頓提出了一個經常出現的問題:科學天才的時代結束了嗎?我們還會看到另一個愛因斯坦、達爾文或牛頓嗎?或者獨自一人在書桌前奮筆疾書並取得突破的天才想法是否已成為過去的遺蹟?

這裡實際上有兩個問題;一是天才是否仍然存在,二是即使他們存在,他們是否還能做出過去五個世紀開創性科學的標誌性發現。至少在某些情況下,第二個問題似乎更容易達成共識。有些事情只能做一次。物理學就是一個很好的例子。例如,沒有人認為我們會在原子物理學方面取得像質子、中子和電子的發現那樣的根本性進展。宇宙膨脹、宇宙微波背景輻射和超導性的發現也是不會再次發生的一次性事件。這同樣適用於其他學科;自然選擇進化論只能被發現一次,化學鍵透過共享電子形成的事實也是如此。

西蒙頓透過兩個方面來論證未來天才的不存在;學科創造和革命,他認為這兩者在未來都會越來越稀缺。在第一點上,當他說在未來幾十年內可能不會建立新的基礎學科時,他可能是對的。過去幾十年發生的大部分研究都是物理學、化學和生物學等基礎學科的副產品。即使二十世紀後半葉是科學發展的驚人時期,情況也是如此。未來,我們將繼續看到這些領域的跨學科混合。奈米技術、合成生物學、生物物理學和神經科學將繼續取得巨大進步,但它們都不會構成新基礎領域的發明。


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文章中提出的第二點是,即使在現有領域,新的革命也可能很少見。在某種程度上,他是對的;即使在可以說是革命性的基因組學領域(包括人類基因組計劃)完成的大部分工作,也是現有知識的擴充套件,以創造新的應用領域,而不是徹底建立新的正規化。說到正規化,西蒙頓還談到了托馬斯·庫恩。庫恩的中心論點之一是,當現有正規化進入危機時,就會產生新的正規化。當黑體輻射和其他原子異常對現有理論提出挑戰時,量子理論就產生了。當水星近日點的誤差等差異揭示了牛頓物理學的缺陷時,相對論就產生了。

西蒙頓認為——除了物理學——我們目前的科學沒有面臨會引發新革命的危機。對此我傾向於不同意,部分原因是正如我在最近的一篇文章中提到的,革命可以是蓋利森式的,也可以是庫恩式的。但更重要的是,我認為這種思路忽略了科學現象的層次結構。生物學,尤其是神經科學,就是很好的例子。我們現在知道大腦的不同組成部分是什麼,並且對它們的相互聯絡有了一個大致的瞭解,但我們沒有一個凌駕一切的理論可以提供大腦各個層次的綜合檢視,從神經元到模組,再到大腦中與外部世界互動的那些部分。在我看來,西蒙頓遺漏的部分是湧現現象的存在。我們可能已經透過化學的方式瞭解了分子水平的生物學,我們也可能已經瞭解了原子水平的物理學,但我們仍然不瞭解這些水平是如何相互關聯的。著名生物學家悉尼·布倫納曾說過,下一次革命將發生在我們擁有一個統一的生物學理論時,該理論將細胞的分子運作與細胞集合和器官系統的運作,一直到人類行為的運作聯絡起來,我同意他的看法。在那之後的革命可能會將生物學與心理學等社會科學聯絡起來。我傾向於不同意西蒙頓的觀點,即革命只能發生在基本層面。我認為科學不斷積累,當它發展到理解自然世界運作的一個層面時,將該特定層面與所有其他層面聯絡起來的革命時機就成熟了。即使它沒有發現最根本的東西,它也是一場革命。

這篇文章提出的主要問題是什麼?即使假設有革命要發生,那麼它們由個人完成的可能性有多大?這就是著名的“低垂的果實”理論,外加一條公理,即低垂的果實可以由個人採摘。西蒙頓在這裡並沒有否定智力;事實上,他說,今天的科學家在開始認真研究時,可能比年長的科學家更聰明。毫無疑問,過去的發現成本要低得多,僅憑這一點,個人就可能更難做出發現。

顯而易見的是,在實驗領域,單槍匹馬的科學家將越來越難做出發現。我們幾乎肯定已經過了律師、牧師、稅務官員和醫生可以在業餘時間在實驗室裡擺弄,以發現生命和物質的內在運作方式的浪漫時代。實施像大型強子對撞機或人類基因組計劃這樣的專案的巨大成本和範圍,已經超出了個人的能力範圍,無論他們多麼聰明。所以我認為西蒙頓的主要前提可能很遺憾是真的。在我看來,在理論領域,這個問題更加模稜兩可。一個擁有大規模實驗合作所揭示的所有知識的傑出個人仍然可以將拼圖碎片拼湊起來,並提出新的、革命性的解釋。事實上,有人可能會說達爾文也做了類似的事情。

但更重要的是,雖然個人天才可能稀缺,但集體天才可能仍然蓬勃發展,事實上,證據表明確實如此。當涉及到集體智慧時,像 FoldIt 和 Michael Nielsen 的 《重塑科學》 中記錄的其他專案清楚地表明,整體大於部分之和。應用於棘手的科學問題的集體智慧仍然是一項新的發展,但它在從天文學到生物學等領域都顯示出巨大的潛力。即使我們可能承認個人天才的稀缺性,我們也不應低估這種天才的價值。因為當涉及到做出新的、革命性的發現時,人類構成的湧現現象與上述科學的不同層次一樣多。個人天才可能已經過了鼎盛時期,但群眾的智慧依然存在並蓬勃發展。

Ashutosh Jogalekar is a chemist interested in the history, philosophy and sociology of science. He is fascinated by the logic of scientific discovery and by the interaction of science with public sentiments and policy. He blogs at The Curious Wavefunction and can be reached at curiouswavefunction@gmail.com.

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