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- 第3章 科学的驱动力
诺贝尔奖的标准
一个可行的方法是从科学界抽取一个子集作为样本，这个子集的规模必须足够小，小到足以进行细致研究。在这里，我选取的样本是过去60年中的诺贝尔奖，包括诺贝尔物理学奖、诺贝尔化学奖以及诺贝尔生理学或医学奖。我想要看看，对这个子集进行分析是否能呈现科学变化的趋势。尽管诺贝尔奖只授予科学共同事业中数量极少的个人，但它强调了科学“连续剧”中的一些亮点时刻，并奖励那些多年来持续不断投入精力的杰出者。
首先，我想要说明，我并不认为诺贝尔奖对科学家具有多大的激励作用，因为诺贝尔奖的荣誉只属于各学科中“对人类做出最伟大贡献”的少数科学家。诺贝尔奖的评选通常需要在各领域中顶尖的探索者与剩下的所有科学家之间划清界限。问题是，我认为科学是一项人人互相连接的集体事业，没有人是一座孤岛。即使是最杰出的科学领袖也得依赖前人取得的进展和其他人的奋斗。一些活跃的科学前沿领域根本找不出三个毫无疑义地被公认为该领域创始人、理应被授予诺贝尔奖的科学家（每年每个种类的诺贝尔奖最多只能授予三个人）。因此，我认为诺贝尔奖夸大了少数英雄的贡献而忽略了科学家集体的力量，只强调少许闪亮的时刻而忽略了科学故事的连续性；与此同时，它强调简单的故事而忽略了复杂的事实（如图3-2所示）。
然而，诺贝尔奖也有许多好处。它让普通人得以了解一些非常有趣而活跃的科研领域，并对一些多年来坚持不懈的科学家进行奖励——诺贝尔奖所奖励的科学突破平均发生在20年前。到评奖的时候，该领域的科学家们早已度过了最初的震惊阶段，真正搞明白了该突破到底有没有用，如果有用，要怎么用。过度膜拜胜者的人们沉迷于讲述个别科学家的故事，戏剧性地呈现科学故事。这种曝光能让人们意识到“过去对科研的社会支持”和“该支持带来的长期结果”之间的联系。因此，诺贝尔奖是科学生态系统提供的一个服务，如果没有这个服务，我们将做不到这么好。
图3-2 每年，诺贝尔奖颁奖典礼从生理学或医学（右上角）、物理学和化学（右下角）研究者中分别选出最多三个人，作为最有贡献者。图片来源：诺贝尔传媒/亚历山大·穆罕默德
分析整个“诺贝尔奖阵容”有一个好处，那就是能让我们每隔一段时间就对各个学科的重要科学发现进行“检阅”。接下来，我将挖掘过去60年的诺贝尔物理学奖、化学奖以及生理学或医学奖，看看从中能了解到科学家的什么动机。你可能会同情地认为，阅读几百份在我专长领域之外的科学突破并不是一件容易的事。因此，你可能会假定，要消化这些知识，总免不了囫囵吞枣，流于表面。但是，分析这些研究项目最初的动机却是完全可行的——它们要么是为了揭开关于自然世界的某些科学真相，要么是为了创造出宇宙中前所未有的东西。只有少数项目二者兼有（或者讲不清楚属于哪一个），因此我认为，据此进行的统计是相当可靠的。有时，同一个诺贝尔奖涉及几个不同的领域。对这种情况，我将区别对待（因此，在统计时，每个领域中的奖项数量实际上多于60个）。关于年份，我只将1952年之后的诺贝尔奖纳入考虑范围，因为那正是现代科学即将起飞的时间点；同时，我会将最初30年与最近30年的数据进行比较（由此带来的统计误差约为3%）。
首先，我们来看看诺贝尔物理学奖，它实际上包含了工程学和材料科学的许多部分。我们发现，1952年到1981年，四分之三的诺贝尔物理学奖获得者属于化简者，但是最近，构造者打破了这个比例。1982年到2011年，构造者的数量占到了一半以上（如图3-3所示）。尽管关于宇宙如何运行的一些基本问题已经解决了，但物理学并没有停下脚步。相反，通过创造出具有完全不同性质的令人惊叹的新竞技场，人们开辟了富饶的领域，它们显然是人类的创造。让这一切成为可能的技术主要是在20世纪下半叶发展起来的。这个趋势很可能还将持续下去。可以预见的是，丰富多彩的新领域将不断出现，但化简者会越来越少（不过他们将依然受到更多的关注）。
图3-3 诺贝尔奖在1952-1981年和1982-2011年两个时间段中化简者与构造者的比例
诺贝尔化学奖从材料科学到生物化学，涉及的范围十分广泛。在早期，诺贝尔化学奖获得者的构成与物理学奖很相似。一些新的化学领域（例如研究组成橡胶和塑料的长链分子）早在19世纪就建立起来了，因此，化简者占尽先机。然而，化学向构造式科学的转变却比物理学更加缓慢，在过去30年里仅上升了三分之一多一点。想要理解个中原因，我们可以来看看生物化学。近年来热度有所上升的生物化学依然在研究生命微观机制的最基本原理。因此，第二波基本问题已经被提出，化简者们任重道远。
在生理学与医学领域，化简者更占优势。获奖者中有四分之三都是化简者。这个形势在过去60年中几乎没有任何改变。在这个领域，从细胞到人类疾病，有太多关于生命的谜题等待我们解开。基因组学和蛋白质组学开启了一系列亟待探索的新问题。
得到认可是需要时间的。一个关键性研究突破从发表到摘取诺贝尔奖平均需要等待15年左右，并且这个时间越来越漫长。目前，物理学的等待时间是25年，化学和医学的等待时间是20年。杰出的科学家与日俱增，他们排着队等待诺贝尔奖的认可；与此同时，各学科涉及的范围日益拓展，一个科学发现渗透到各个领域的时间也日渐增长。因此，人们需要越来越长的时间来理解和判断某个成果是否算重大突破。总的来说，20世纪90年代，各个学科都在纷纷研究许多基本问题，但它们都相对容易，还未达到“重大突破”的层次。但有一个值得注意的趋势是，随着科学家在不同规模和层次上对复杂系统的控制力日渐提高，“构造式”程度越来越高的科学探索在整个科学领域中赢得了越来越多的注意力和尊敬。
构造式科学日渐崛起。本着科学的名义，它们在科学事业中所占的比例也日益增加。因此我相信，构造式科学将得到越来越多的认可。即使在生物科学领域，也有越来越多的研究致力于控制、构建和创造以自然世界的发现为基础的新融合，并且力度越来越强。回到关于“化简者与构造者几几开”的问题，我们可以用不同学科中诺贝尔奖获得者的数量来进行估计——构造者与化简者之间的比例为40:60。但这个比例没有考虑诺贝尔奖评奖过程中存在的偏见（比如说，它更加青睐对基本原理的研究），也没有考虑诺贝尔奖在时效上严重滞后的问题。面对目前的科学家，我们应当将他们视为“充满创造力的构造大师”——他们从虚无中创造出旷古未有的新事物。数量上的优势，可能带来截然不同的结果。
