科學(xué)發(fā)展到極限了嗎？| 科學(xué)漫話
撰文 | John Horgan
編譯 | 許林玉
2018年3月，我和大約20位科學(xué)界人士一起，參加了一個(gè)為期兩天的頭腦風(fēng)暴會(huì)議——探討科學(xué)是否正在放緩前進(jìn)的步伐，以及我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)。而我被邀請(qǐng)參加本次會(huì)議，也是因?yàn)橐晃唤M織者看到了我最近發(fā)表的一篇持悲觀論調(diào)的文章，而這種論調(diào)的靈感部分來自于那些證明科學(xué)發(fā)展正停滯不前的研究。
科學(xué)是否存在極限？
4位經(jīng)濟(jì)學(xué)家尼古拉斯·布魯姆（Nicholas Bloom）、查爾斯·瓊斯（Charles Jones）、約翰·范里寧（John Van Reenen）和邁克爾·韋伯（Michael Webb）在“想法越來越難找到了嗎？”一文中繪制的圖表顯示（見圖1），研究人員數(shù)量增加的同時(shí)，研究的生產(chǎn)率卻下降了。我再一次憂心忡忡地思考科學(xué)的極限問題。此論文中，經(jīng)濟(jì)學(xué)家聲稱“來自眾多行業(yè)、產(chǎn)品和公司的大量證據(jù)表明，研究力度大幅增加的同時(shí)，研究生產(chǎn)率卻在急劇下降”。
圖1 1930年代至2000年代研究人員的有效數(shù)量和研究生產(chǎn)率
他們將摩爾定律（Moore’s Law）——戈登·摩爾（Gordon Moore）提出的關(guān)于計(jì)算機(jī)芯片容量增長能力的著名推測——視為一個(gè)違反直覺的例子，指出“今天要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)芯片密度每兩年翻一番，所需的研究人員數(shù)量是20世紀(jì)70年代初的18倍以上”。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥方面的研究也存在類似的趨勢(shì)。關(guān)于癌癥和其他疾病的研究越來越多，但拯救的生命卻越來越少。
這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了經(jīng)濟(jì)學(xué)家羅伯特·戈登（Robert Gordon）和泰勒·考恩（Tyler Cowen）在《美國成長的興衰》（The Rise and Fall of American Growth）一書中所做的分析。布魯姆、瓊斯、韋伯和范里寧還引用了本杰明·瓊斯（Benjamin Jones）提出的觀點(diǎn)：未來的創(chuàng)新者需要接受更多的培訓(xùn)，變得更加專業(yè)化，才能到達(dá)特定領(lǐng)域的前沿。研究團(tuán)隊(duì)不斷壯大的同時(shí)，研究人員的人均專利數(shù)量卻在下降。
這些經(jīng)濟(jì)學(xué)家主要關(guān)注的是我所說的應(yīng)用科學(xué)。這類科學(xué)能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，增加財(cái)富，提高健康和生活標(biāo)準(zhǔn)，并推動(dòng)醫(yī)藥、運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、通信和制造等行業(yè)的進(jìn)步。他們的發(fā)現(xiàn)與我在《科學(xué)的終結(jié)》（The End of Science）一書中提到的觀點(diǎn)遙相呼應(yīng)，即“純”科學(xué)——僅僅是為了了解而不是操縱自然的活動(dòng)——正在達(dá)到極限。
科學(xué)的意義之所在
在很多方面，我發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)家對(duì)科學(xué)進(jìn)步的贊美過于吝嗇。
首先，令人驚訝的是，他們對(duì)數(shù)字技術(shù)的最新發(fā)展反應(yīng)很平淡。35年前，我開啟了我的職業(yè)生涯，使用被稱作“打字機(jī)”的設(shè)備寫作，在被稱為“圖書館”的地方開展研究?，F(xiàn)在，我仍然因?yàn)樽约耗軌蛲ㄟ^智能手機(jī)或筆記本電腦瞬間獲取無限知識(shí)而感到無限感慨。即使我所獲取的信息中有假新聞、垃圾郵件和網(wǎng)絡(luò)口水仗，但數(shù)字技術(shù)發(fā)展仍然使我受益良多。
其次，經(jīng)濟(jì)學(xué)家不夠重視在我看來科學(xué)最具價(jià)值的成就——對(duì)現(xiàn)實(shí)的洞察力。的確，大爆炸理論和非洲起源假說無法提高國民生產(chǎn)總值，但它們加深了我們對(duì)世界和自身的理解。這不正是科學(xué)的意義所在嗎？
科學(xué)何時(shí)出現(xiàn)倒退
在其他方面，經(jīng)濟(jì)學(xué)家對(duì)科學(xué)進(jìn)步的評(píng)價(jià)卻又過于慷慨。
此次會(huì)議的組織者問了與會(huì)者一個(gè)問題：科學(xué)進(jìn)步的步伐是否正在放緩？我們可以回答“是”“不是”或者“其他”。我選擇了“其他”，因?yàn)楹翢o疑問，某些科學(xué)領(lǐng)域的確正在倒退。精神病醫(yī)生濫開處方，傷害了眾多病人。同樣，癌癥行業(yè)對(duì)美國人的診斷也存在過度診療的情況。
一些參加會(huì)議的科學(xué)家對(duì)科學(xué)發(fā)展放緩的想法嗤之以鼻。在提到CRISPR技術(shù)、光遺傳學(xué)和其他方面的進(jìn)步時(shí)，生物學(xué)家堅(jiān)信發(fā)現(xiàn)的步伐正在加速。雖然我也承認(rèn)這些進(jìn)步，但即使在遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量發(fā)現(xiàn)，那又怎樣呢？基因治療非常令人失望，而對(duì)精神疾病的治療同樣原地踏步。
在純科學(xué)領(lǐng)域，許多物理學(xué)家仍然固執(zhí)己見，一心撲在弦理論和多元宇宙上——這些事物要么太小，要么太大，甚至永遠(yuǎn)無法被觀測到。最近，意識(shí)理論也變得更加古怪。聲名赫赫的專家們支持泛心論，認(rèn)為意識(shí)可能是多種物質(zhì)而不僅僅是大腦的產(chǎn)物。與弦理論和多元宇宙一樣，泛心論也不可能通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
另一個(gè)表明科學(xué)正在耗盡氣數(shù)的跡象是科學(xué)界諾貝爾獎(jiǎng)得主的平均年齡急劇增長，尤其是物理學(xué)。
O 可重復(fù)性危機(jī)接踵而至
統(tǒng)計(jì)學(xué)家約翰·約安尼季斯（John?Ioannidis）和其他人發(fā)現(xiàn)，許多研究無法重復(fù)。樂觀主義者堅(jiān)持認(rèn)為，與過去相比，科學(xué)文獻(xiàn)的缺陷并沒有增加，只是我們自己現(xiàn)在更加關(guān)注缺陷罷了，而這是一個(gè)積極的趨勢(shì)。
在本次會(huì)議上，一位研究可重復(fù)性危機(jī)的專家反駁了這種樂觀的觀點(diǎn)。他表示，由于研究人員對(duì)出版成果、研究經(jīng)費(fèi)、終身教職和其他獎(jiǎng)勵(lì)的競爭越來越激烈，科學(xué)也隨之變得越來越不可靠。
O 投資領(lǐng)域選擇問題
會(huì)上，有數(shù)人用“容易摘到的果子”的比喻來解釋科學(xué)發(fā)展放緩的原因?？茖W(xué)家們已經(jīng)解決了一些相對(duì)容易的問題，并把重心轉(zhuǎn)移到更難的問題上來，比如身心健康和物理學(xué)的統(tǒng)一。
這里有一個(gè)棘手的問題：在什么情況下，我們可以決定某些果子是無法摘到的？或者，如經(jīng)濟(jì)學(xué)家所言：我們是否愿意在已被證明難以解決的問題上花上大筆資金？而我們又應(yīng)該在何時(shí)減少損失并全身而退呢？當(dāng)然，這取決于問題本身的價(jià)值。
在回答這個(gè)問題之前，我們會(huì)繼續(xù)對(duì)精神分裂癥或癌癥的研究投入，而這可能需要很長一段時(shí)間。毋庸置疑，公共和私人資源會(huì)繼續(xù)支持那些有可能改善我們的健康或延長人類壽命的研究。
但對(duì)于物質(zhì)的基本性質(zhì)、宇宙的起源和結(jié)構(gòu)、外星生命可能存在以及那些沒有實(shí)際回報(bào)的問題的研究呢？說得更坦白一點(diǎn)，像大爆炸理論或非洲起源假說這樣的“純”發(fā)現(xiàn)有多大價(jià)值？我認(rèn)為它們價(jià)值連城，但當(dāng)我們?cè)跔幦≌Y助時(shí)，僅僅給出這個(gè)答案是不夠的。在數(shù)百萬人缺乏充分的醫(yī)療保健服務(wù)、居無定所且無法接受教育的情況下，我們是否應(yīng)該在下一代粒子加速器、引力波探測器或載人火星任務(wù)上花費(fèi)數(shù)十億美元？
圖2 火星征途（圖源：NASA）
O 創(chuàng)新崇拜太癡狂
可重復(fù)性危機(jī)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是我們的文化對(duì)“創(chuàng)新”越來越癡迷。技術(shù)歷史學(xué)家李·維塞爾（Lee Vinsel）和安德魯·羅素（Andrew Russell）在他們頗具影響力的文章“向維護(hù)員致敬”中指出：“整個(gè)社會(huì)都開始談?wù)搫?chuàng)新，仿佛它是一種內(nèi)在的理想價(jià)值，與愛、友愛、勇氣、美好、尊嚴(yán)或責(zé)任一樣。創(chuàng)新被擺上變革的神壇接受朝拜，但很少有人過問什么人能夠從中受益，最終又能帶來什么？”這些問題值得深思。
對(duì)創(chuàng)新的崇拜拉大了富人與窮人之間的差距，并導(dǎo)致人們忽視使事物順利運(yùn)行所需的維護(hù)。此外，這種崇拜還提高了美國的制藥成本，但并未明顯改善我們的健康狀況。無可爭辯的是軍事技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新——包括無人機(jī)和網(wǎng)絡(luò)武器——非但沒有保障我們的安全，還對(duì)我們的安全構(gòu)成了威脅。研究人員急切地想要發(fā)布新的研究成果，這也肯定會(huì)引發(fā)可重復(fù)性危機(jī)，并導(dǎo)致炒作升級(jí)。
“元科學(xué)”與“極限學(xué)”
與會(huì)者提出了各種稱呼科學(xué)研究的名稱，例如“元科學(xué)”。我提出的是“極限學(xué)”，該名稱是我在《科學(xué)的終結(jié)》一書中首創(chuàng)的，意為對(duì)知識(shí)極限的研究。
一些科學(xué)愛好者在談到極限時(shí)畏首畏尾，我明白這是為什么，極限學(xué)可以給我們文化中的反科學(xué)力量提供彈藥，但是科學(xué)中一些最偉大的見解——如量子力學(xué)、相對(duì)論和哥德爾定理——讓我們的知識(shí)達(dá)到極限。自達(dá)爾文時(shí)代起，我們就知道人類天生帶著繁衍生息的目的，而不是去理解神經(jīng)編碼或量子場理論。
樂觀主義與現(xiàn)實(shí)主義
我曾經(jīng)問過小說家兼哲學(xué)家麗貝卡·戈德斯坦（Rebecca Goldstein），樂觀主義是否是知識(shí)分子的必備品質(zhì)。她否定了這一點(diǎn)，認(rèn)為現(xiàn)實(shí)主義才是對(duì)知識(shí)分子的要求。會(huì)上有些人對(duì)科學(xué)研究取得回報(bào)減少一事做出了樂觀、積極甚至鼓勵(lì)性的回應(yīng)。他們還列舉出一些項(xiàng)目作為例子，比如旨在使科學(xué)更加透明、高效、可靠的開放科學(xué)中心和斯坦福大學(xué)元研究創(chuàng)新中心。我也贊同這些努力。
但是，如果極限學(xué)要成為嚴(yán)肅的知識(shí)型事業(yè)而非營銷活動(dòng)，就必須建立在現(xiàn)實(shí)主義而不是樂觀主義的基礎(chǔ)之上，它必須質(zhì)疑研究和創(chuàng)新的價(jià)值，權(quán)衡不同科技產(chǎn)業(yè)的成本和效益，還必須考慮有些謎團(tuán)可能永遠(yuǎn)無法解開的可能性。忽視科學(xué)的極限是不科學(xué)的。
研究收益遞減
關(guān)于研究收益遞減的問題，有篇名為“藥物研發(fā)效率下降的診斷”的論文（2012年發(fā)表在《自然評(píng)論·藥物發(fā)現(xiàn)》上），在我看來該論文充滿了真知灼見，其內(nèi)容總體上與科學(xué)相關(guān)。該論文指出，自1950年以來，每10億美元科研經(jīng)費(fèi)產(chǎn)出并獲得美國食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)的藥物數(shù)量已經(jīng)大幅下降，大約每9年減少一半。論文作者杰克·斯坎內(nèi)爾（Jack Scannell）和另外三位英國投資分析師稱這一趨勢(shì)為“倒摩爾定律”（Eroom’s Law）。
倒摩爾定律除了適用于藥物開發(fā)外，還適用于許多其他領(lǐng)域。即使是計(jì)算機(jī)芯片，也同樣適用于倒摩爾定律，因?yàn)樾枰絹碓蕉嗟难芯砍晒拍苤文柖?。斯坎?nèi)爾等人確定了支撐倒摩爾定律的幾個(gè)因素。
“勝過甲殼蟲樂隊(duì)”問題
斯卡內(nèi)爾等人寫道：“可以想象，如果甲殼蟲樂隊(duì)的所有歌曲都可以免費(fèi)獲取，而人們對(duì)甲殼蟲樂隊(duì)的舊唱片又百聽不厭，那么新的歌曲要想在商業(yè)上取得成功會(huì)有多難?！毖邪l(fā)新型藥物的研究人員也面臨著類似的問題。昔日轟動(dòng)一時(shí)的藥物會(huì)成為今天的非專利產(chǎn)品。隨著獲準(zhǔn)藥品備份目錄的不斷改進(jìn)，新藥研發(fā)過程的復(fù)雜性也隨之不斷提高，同時(shí)也增加了批準(zhǔn)、采用和補(bǔ)償?shù)恼系K。在作者看來，這是一個(gè)“漸進(jìn)式的棘手”問題。
在純科學(xué)中，也存在類似于“勝過甲殼蟲樂隊(duì)”的問題，我們稱之為“勝過愛因斯坦”問題。雄心勃勃的科學(xué)家不希望只是調(diào)整或擴(kuò)大科學(xué)的最大成就。他們想拿出自己的革命性見解，而這些見解甚至可能證明舊的范式是不完整的或是錯(cuò)誤的。要實(shí)現(xiàn)這一壯舉極其困難！有大量的證據(jù)表明，廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、大爆炸理論、進(jìn)化論和遺傳密碼很可能都是正確的。這就是為什么可能永遠(yuǎn)不會(huì)再出現(xiàn)另一個(gè)愛因斯坦的原因之一。
圖3 愛因斯坦（圖源：memeburn.com）
謹(jǐn)慎的監(jiān)管問題
20世紀(jì)50年代末的“反應(yīng)停事件”之類的問題導(dǎo)致對(duì)藥物研發(fā)的監(jiān)管更為嚴(yán)苛。藥物監(jiān)管機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)承受能力逐步降低，這顯著提高了新藥的準(zhǔn)入門檻，并可能大幅增加研發(fā)的相關(guān)成本。行業(yè)內(nèi)每一宗真正的或被察覺的罪惡，或是因藥物造成的不幸，都會(huì)導(dǎo)致監(jiān)管法規(guī)收緊。
目前無論在何種程度上，都很難看出監(jiān)管環(huán)境有所放松。特朗普曾呼吁FDA撤銷對(duì)制藥公司的限制，但迄今為止，F(xiàn)DA專員斯科特·戈特利布（Scott Gottlieb）并沒有像一些批評(píng)家擔(dān)心的那樣采取強(qiáng)制措施放松管制。倫理限制也阻礙了其他領(lǐng)域的研究，尤其是神經(jīng)科學(xué)。
“花大價(jià)錢解決問題”的傾向
許多公司應(yīng)對(duì)競爭的方式是在研發(fā)中增加人力和其他資源，他們把職業(yè)上的成功等同于預(yù)算的大小。投資者和經(jīng)理人現(xiàn)在都在質(zhì)疑這種投資傾向，因而開始努力削減研發(fā)成本。然而，風(fēng)險(xiǎn)在于對(duì)影響研發(fā)投資回報(bào)的因素缺乏理解。在經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期，這些因素使支出相對(duì)隨意，而對(duì)其缺乏理解則可能意味著同樣會(huì)不分青紅皂白地削減成本。成本可能會(huì)下降，但不會(huì)導(dǎo)致效率的大幅提高。
1968年，斯坦尼斯拉夫·萊姆（Stanislaw Lem）的經(jīng)典科幻作品《其主之聲》最初以波蘭語出版，其中提到了花大價(jià)錢解決問題的傾向。該小說的敘述者是一位數(shù)學(xué)家，他正在開展一個(gè)政府資助項(xiàng)目，旨在解碼外星信息。他說：“監(jiān)督該項(xiàng)目的官員認(rèn)為，如果1個(gè)人在10小時(shí)內(nèi)可以挖出1個(gè)1立方米的洞，那么10萬人在轉(zhuǎn)眼之間就能完成這項(xiàng)工作。我們的監(jiān)護(hù)人就是那些認(rèn)為5000位專家肯定能解決5位專家無法解決的問題的人——這種想法令人毛骨悚然。”
基礎(chǔ)研究的“燈下黑”
這是斯坎內(nèi)爾等人確定的最微妙的因素。他們將其定義為“過高估計(jì)基礎(chǔ)研究（尤其是分子生物學(xué)）和蠻力篩選方法（體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)和臨床前研究過程的最初幾個(gè)步驟中）在提高分子的安全性和可靠性方面的作用的傾向”。
在過去幾十年里，得益于雙螺旋和神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)以及強(qiáng)大的基因解碼和化合物篩選工具的發(fā)明，藥物研究的方向發(fā)生了改變?；谶@些進(jìn)步的藥物研究被吹捧為比過去依賴直覺的偶然猜測更為理性和高效。但“分子還原論”的臨床回報(bào)被高估了。迄今為止，人類基因組計(jì)劃未能轉(zhuǎn)化為遺傳病的改良療法，而關(guān)于神經(jīng)遞質(zhì)的知識(shí)也沒有帶來療效更好的精神病藥物。
2012年，“好奇波函數(shù)”博主、化學(xué)家阿舒托什·喬加萊卡爾（Ashutosh Jogalekar）指出，當(dāng)我們將自己局限于精確的生物系統(tǒng)狹義特征時(shí)，我們就無法注意到那些不那么精確，但更廣泛、更具相關(guān)性的特征。其中的教訓(xùn)很簡單——我們正在變成在路燈下找鑰匙的人，而這只是因?yàn)槟抢锔菀装l(fā)現(xiàn)鑰匙。
我們還可以將基礎(chǔ)研究的“燈下黑”稱為“魔鬼在細(xì)節(jié)”問題。核物理已成為這個(gè)問題的犧牲品。隨著20世紀(jì)30年代核聚變的發(fā)現(xiàn)和20世紀(jì)50年代核武器的出現(xiàn)，物理學(xué)家期望核聚變能很快被用于生產(chǎn)能量。然而70年以后這些期望仍未實(shí)現(xiàn)。
任命“死亡藥品官”
斯坎內(nèi)爾等人提議，為了扭轉(zhuǎn)倒摩爾定律，制藥公司應(yīng)該任命一名“死亡藥品官”，對(duì)未通過研發(fā)程序的藥品進(jìn)行事后分析。該官員將向公司、美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）或美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）等資助機(jī)構(gòu)以及同行評(píng)審的期刊提交報(bào)告。這些藥物死亡報(bào)告將有助于找出提高研究效率的方法。
實(shí)際上，斯坎奈爾等人希望科學(xué)能夠承擔(dān)更多的責(zé)任，這也是科學(xué)政策學(xué)者丹尼爾·薩雷維茨（Daniel Sarewitz）在2016年發(fā)表的論文“拯救科學(xué)”的主題。他認(rèn)為科學(xué)“陷入了自我毀滅的漩渦，如果要逃離出去，它將不得不放棄自己受保護(hù)的政治地位，并接受它對(duì)社會(huì)其他部分的限制和義務(wù)”?？梢韵胂?，其他領(lǐng)域也會(huì)指派一個(gè)死亡思想官來提高效率，某些思想永不枯竭的領(lǐng)域除外。
死亡思想官也許可以提出建議，哪些想法應(yīng)該阻止，從而停止對(duì)其進(jìn)一步投資。那是一項(xiàng)吃力不討好的工作，但為了科學(xué)，總得有人去做。
你認(rèn)為
科學(xué)進(jìn)步的步伐是否正在放緩？
科學(xué)發(fā)展到極限了嗎？
該如何打破“倒摩爾定律”？
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作者簡介
約翰·霍根（John Horgan）史蒂文斯理工學(xué)院科學(xué)寫作中心負(fù)責(zé)人，著作包括《科學(xué)的終結(jié)》（The End of Science）和《戰(zhàn)爭的終結(jié)》（The End of War）。
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