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中國已成為科學超級大國了嗎?《經濟學人》說:是的

2024061814:38



圖源:《經濟學人》

導讀: 近日,《經濟學人》的一個關於中國的封面「崛起的中國科學」引發了來自各方的熱議,然而,西方進一步強化的「中國威脅論」與中國式的「厲害了我的國」的解讀之外,透過這份由英國媒體作出的,有數據有采訪的報道,我們能夠得到什麼收獲?中國的科學發展到今天,優勢與弱點各自在什麼地方,增長點與隱憂又各自在哪裏?透過這個來自西方的視線,也許我們會有所收獲。

全A的答卷:高引論文、科研投入與人才引進

作為一本總部位於英國的資深經濟學媒體,《經濟學人》會在2024年發布一篇關於中國科學的封面,並非毫無征兆。

早在5年前,2019年,《經濟學人》雜誌曾用一篇文章的標題發問:「中國能成為一個科學超級大國嗎?」對於中國投入科技事業的雄心壯誌,他們尚持保留態度,稱之為一場「大實驗」。

5年後的今天,《經濟學人》用一個十分肯定的標題遙遙回答了五年半前的那個疑問:是的,中國已經成為了科學超級大國。他們不得不承認,「就目前而言」,「至少對於硬科學來說」,這場「大實驗」不僅能夠成功,而且還在蓬勃發展。

大標題之下,《經濟學人》連續使用了四個成語作為小標:「千裏之行,始於足下」、「工欲善其事,必先利其器」、「欲窮千裏目,更上一層樓」、「活到老,學到老」,用以形容中國的科技成就,也擺足了一副「中國通」的架勢。

對於中國科學的崛起,《經濟學人》引用的主要證據是科研論文的數量與質量,文章指出:在兩項高質量的引文指標上,中國表現非常亮眼。對於引用次數前1%的高被引論文,在2003年,美國的論文數是中國的20倍。在2013年,這個數字已經下降到4倍。2022年以來的最新數據表明,中國的高被引論文占比已經比歐盟或美國都要多。



圖源:《經濟學人》

自然指數(Nature Index)也是國際公認難以灌水的、衡量高質量學術產出與合作的重要指標。在2014年首次推出時,中國排名第二,但高質量期刊的論文數尚不到美國的三分之一。2023年,中國高質量論文數首次超過了美國。

雖然這些指標在之前已有過報道,中國在圖表中展現的強勁勢頭仍讓眾多網友驚嘆。牛津大學高等教育教授Simon Marginson指出,了不起的是,中國後來者居上只用了不到一代人的時間。

根據引文統計,世界上約40%的論文是中國學者發表的,美國貢獻了大約10%,歐盟和英國加起來發表了15%。中國在物理學、化學、工程學、地球和環境科學領域領先世界。美國和歐洲在生物學和醫學領域仍然領先,但中國已表現出快速發展的趨勢。例如,中國引用臨床醫學核心論文的數量最多,這預示了未來在該領域的擴張。

中國科技的繁榮離不開資金、設備和人才。按實值計算,中國的研發支出(R&D)自2000年以來增長了16倍。根據最新數據,美國在基礎研究上的支出仍比中國高出50%左右,但中國在應用研究和實驗開發上投入了大量資金,在大學和政府機構的支出上也已領先。

2024年,中央本級科技支出還將達到10%的增幅。這些資金被重點投入「五年計劃」的戰略領域,如對量子技術、人工智能、半導體、神經科學、遺傳學和生物技術、再生醫學等領域的研究,以及對深空、深海和地球兩極等「前沿領域」的探索。

在設備上,中國在2019年已經擁有了「令人羨慕的華麗硬件庫存」,包括超級計算機、世界上最大的全口徑射電望遠鏡和一個地下暗物質探測器,之後只增不減。

現在,中國擁有世界上最靈敏的超高能量宇宙射線探測器,世界上最強的穩態磁場,不久還將擁有世界上最靈敏的中微子探測器之一。記者、麻省理工前研究員Niko McCarty表示:「中國學生不再像他們的導師那樣,將美國視為某種『科學聖地』。」

中國現在的研究人員多於美國和整個歐盟。2020年,中國大學授予了140萬個工程學位,是美國的7倍。在頂尖的AI研究者中,從中國獲得本科學位的人數是在美國獲得本科學位人數的2.5倍。在2014年,中國大學培養的科學技術博士人數幾乎與美國持平;到2025年,博士預計將是美國的近兩倍。

許多出國留學的學者也被激勵措施吸引回國。《科學》雜誌研究發現,各種政府支持的資助計劃帶回了高素質的年輕研究人員——平均而言,他們是同齡人中最具生產力的15%。幾年之內,由於獲得了更多的資源和學術人力,他們發表的論文數量是留在美國同等學者的2.5倍。美國調查華裔學者的「中國行動計劃」、對一些學生的驅逐出境,也起到了一定程度的推動作用。

原創性缺乏仍是頑疾

成績的背後,中國科研的問題同樣明顯,也就是有大量「需努力」和可以「更上一層樓」的空間。

中國自全國範圍的撤稿和學術不端行為審查後,學術誠信情況有所好轉,《經濟學人》提到:根據2023年的一項研究,中國學者的自引比例正在下降。

《經濟學人》的文章亦提到,論文影響力排名日漸領先的同時,在基礎、好奇心驅動的研究上,中國仍在追趕。平均而言,中國論文的引用次數往往低於來自美國、英國或歐盟的論文,且在《自然》、《科學》兩大頂尖期刊上的發表數量仍然遠少於美國。

「這與中國的科研模式有關,在中國,』迅速跟進熱點』仍是科學研究的主流」一位中國科技政策的研究者告訴《知識分子》。巨大的科研投入、先進的儀器設備和巨大的科學家基數,支撐了中國巨量的論文產出,而熱點之外,真正原創性研究則需要更多積澱的時間。

在《經濟學人》的文章中,還曾特意以AI領域作為中國科研實力的例子,並指出「中國貢獻了全球AI研究論文的40%,與之相比,美國只貢獻了10%,歐洲和英國加起來貢獻了15%」。且特意提到了一項人工智能領域被引用最高的研究,是來自一批中國的AI研究者。

《經濟學人》提到的那項高引研究是由何愷明、孫劍等研究者提出的深度殘差學習,這項研究增進了神經網絡深度的研究,使得神經網絡達到了前所未有的深度,促成了今天我們看到的突破性成果——包括AlphaFold和ChatGPT。

一位AI相關領域的研究者告訴《知識分子》,(這項研究)是中國學者對人工智能領域的關鍵貢獻。然而,對於《經濟學人》所言的中國貢獻了全球四成的AI相關論文、且在計算機領域高影響論文遙遙領先的情況,該學者認為,這並不能代表什麼,「體感完全不是這樣(領先)」。



分學科的高影響因子文章分布(圖源:《經濟學人》)

根據圖中數據,中國在材料科學、化學、工程學、計算機科學、環境與生態學領域創造了世界上60%以上的高被引論文。

合作,仍是最大的不確定因素

梳理中國科學發展的現狀之後,《經濟學人》還把目光投向了中國以外,在文章的後半部分,這家西方媒體解釋了中國科學發展的最大不確定因素——這個國家在國際科技合作方面的進展。

中國科學的崛起對西方政府來說有喜有憂,但西方學者與中國的合作還是很常見的。在成像科學、遙感、應用化學和地質工程領域,有25%至30%涉及中國合作者;對於電信,這一數字達到三分之一。歐洲與中國的學術合作比例較低,約為10%。

中國傾向於在自己已經很強大的領域進行更多的合作,比如材料和物理。去年發布的一項關於預印本的研究發現,對於AI領域,有一個來自美國或中國的合著者對另一個國家的作者能產生同樣的效益,平均能多獲得75%的引用。

盡管「中國科學的崛起是把雙刃劍」的提法在西方不絕於耳,但中西方科學家的普遍共識是:科學合作必須繼續,最好還能進一步加強。盡管中國的科學產出大幅增長,但與國際合作者合作的比例一直穩定在20%左右——相比之下,西方科學家往往有更多的國際合作。

西方研究人員也應該更多關註來自中國的學術前沿成果。去年發表在《自然-人類行為》雜誌上的研究數據顯示,對於同等質量的研究,中國科學家引用西方論文的次數遠遠多於西方科學家引用中國科學家論文的次數。西方科學家很少前往中國訪問、工作或學習,這剝奪了他們向中國同行學習的機會。對希望進入西方實驗室的中國學生和研究人員關上大門,對西方科學來說也是一個巨大的損失。

西方科學家們也擔憂中國的政策正在向內轉變。因擔憂對進口核心技術的依賴,中國正期望在更多科技領域實現自給自足,並且希望跳出西方「國際主流」的評議框架、不再以國際出版物作為衡量研究成果的標準。一些教授參加海外會議,需要提前一年獲得學校批準。如何在地緣政治和學術合作中找到平衡,仍將是持續未來很長一段時間的課題。---[撰文: 程雨祺*責編: 李珊珊*The Intellectual/來源: 知識分子]



*科學的本質:一個復雜的社會系統,而非天才的靈光一現*

圖源:pixabay

今年4月,美國哥倫比亞大學出版社出版了我的導師喬納森·科爾(Jonathan R. Cole)教授的新書——《更光滑的鵝卵石:科學社會學論文集》(Smoother Pebbles:Essays in the Sociology of Science)。

                                               

科爾是科學社會學的創始人羅伯特·默頓教授(Robert K. Merton)的弟子,在科學社會學的發展和建製化過程中發揮了至關重要的作用。他曾在1989-2003年期間擔任哥倫比亞大學的教務長和各學院總院長(provost and dean of faculties),也就是大學的首席學術官(chiefacademicofficer),作為美國最有影響力的大學管理者之一,塑造了哥倫比亞大學乃至其他大學的學術格局。近年來,他更成了捍衛大學最重要的聲音之一。

1973年,默頓出版了《科學社會學:理論和經驗探索》這一科學社會學的集大成之作。51年後,《更光滑的鵝卵石》的出版,是科學社會學發展的另一個重要的裏程碑。

科學社會學的發展和建製化

1938年,默頓在哈佛大學的博士論文《17世紀英格蘭的科學、技術和社會》公開發表,開辟了用社會學的理論和方法研究科學的先河。

在其後相當一段時間,他轉向了社會分層和社會結構等研究領域,致力於建構社會學的「中程理論」,並提出了諸如「有目的的社會行動的意想不到的後果」(unintended consequenceof purposive social action)、「焦點訪談」(focused interview)、「自我實現的預言」(self-fulfillingprophecy)等概念。1957年,默頓在美國社會學協會年會發表了題為「科學發現的優先權:科學社會學的一章」的會長演講,宣布回歸科學社會學的研究。

在默頓的倡導和推動下,美國國家科學基金會開始資助哥倫比亞大學設立科學社會學研究項目。1965-1990年是科學社會學發展的鼎盛時期,默頓培養了包括科爾和他的哥哥斯蒂夫·科爾(Stephen Cole)、哈裏特·朱克曼(Harriet Zuckerman)等學生,而這些學生後來又都成為最重要的科學社會學家,形成了科學社會學的「默頓學派」或者更確切地說「哥倫比亞學派」。

科爾的《更光滑的鵝卵石》的出版,就是為了紀念分別於2003年和2018年去世的默頓和哥哥斯蒂夫,並獻給同事、合作者和朋友朱克曼。

在20世紀中期前,人們不認為科學是一種社會建製,並將科學發現視為個別天才的工作。默頓及其學生分析了科學是如何作為一種社會建製運行的,並探索其規範、價值觀和結構等。與此同時,曾經抵製將科學作為一種社會系統進行研究的科學家,也開始認同默頓等人的研究的價值。

除了默頓的專著《科學社會學》,他的學生的專著包括科爾兄弟的《科學的社會分層》(1973年),朱克曼的《科學精英:美國的諾貝爾獎獲得者》(1977年),朱克曼、科爾和約翰·布儒爾(JohnT.Bruer)編輯的論文集《外圈:科學共同體中的女性成員》(1991年),斯蒂夫·科爾的《製造科學:在自然界與社會之間》(1992年),托馬斯·吉倫(Thomas F. Gieryn)的《科學的文化邊界:信譽岌岌可危》(1999年)等。默頓去世後出版的《Serendipity一詞的旅行和冒險:一項關於社會學語義學和科學社會學的研究》(The Travels and Adventures of Serendipity:A Study in Sociological Semantics and the Sociology of Science)(與艾莉·諾巴伯[Elinor Barber]合作,2004年),則是一部基於語義學的科學社會學著作。

當然,「默頓學派」或者「哥倫比亞學派」同樣對科學知識社會學(sociology of scientific knowledge,SSK)和建構主義(constructivism)的興起產生了巨大的影響。

那些「更光滑的鵝卵石」

《更光滑的鵝卵石》全書680頁,收集了34篇論文,除了一篇是科爾的哥哥的論文外,其余都是他本人以及合作的論文、專著章節和其他文章。全書追溯了科學社會學的發展和建製化的過程,既有理論也有實證,既有核心問題又涉獵廣泛。

在芝加哥大學統計學家(Stephen M. Stigler)看來,科爾為本書撰寫的前言,既是回憶又解釋了為什麽這本論文集會包括不同主題的論文。其實,本書堪稱科爾對自己學術生涯的總結。

全書分四大部分。第一部分「科學的價值和獎勵」包括科爾及其合作者的7篇早期論文,默頓去世時科爾的悼念文章,還有3篇關於美國大學的文章。這些文章圍繞科學社會學的核心展開的,聚焦於科學共同體是否遵循某種核心價值觀,並且通過對它們的檢驗來評估科學共同體是否接近其理想狀態。

第二部分的主題是「自由與不自由:科學界女性」。這裏的「不自由」,是指科學家的選擇自由受到了非脅迫的方式的限製。科爾本人、尤其是與朱克曼一起(這一部分收集的文章6篇文章有3篇是他們合作的),著重分析20世紀上半葉女科學家所能獲得的和更多的無法獲得的機會以及她們繼續面臨有限選擇的局面,並探討了女性渴望成為科學家的機會被遏製的後果。

第三部分「科學共識:判斷與選擇」包括9篇論文,主要討論了科學共同體成員如何通過同行評議形成共識。1970年代,科爾兄弟及合作者參與了對美國國家科學基金會同行評議製度的評估,從結構、質量和公平的視角分析同行評議製度如何在科學共同體內形成共識,從而影響了聯邦政府資源的分配以及科學獎勵系統的運行。他們發現,形成共識存在學科間的差異。這是迄今為止最廣泛的對同行評議製度的研究,今天仍然受到相關學者的關註和引用。

第四部分「學術自由與自由探索:具有賦能的價值」的8篇文章,主要內容出自科爾卸任學術領導職務後出版的兩本專著——《美國名校:卓越的起源,不可或缺的國家作用,需要捍衛的理由》(2009年)和《邁向更完美的大學》(2016年)。

前一本著作既是美國大學的社會史,又是美國的科學史,總結了美國名校、主要是研究型名校取得的舉世矚目的成就,其在美國崛起中扮演的重要角色,它們成為名校的原因,並提出如何因對面臨的挑戰。

科爾特別指出,「自由探索和學術自由」是美國名校的12條「核心價值」和成為名校必須遵循的13條「金科玉律」中的最重要的一條。而後一本著作則是科爾為美國名校開出的在21世紀技術、人文、文化和經濟等發展過程中保持其全球卓越地位、提高其在創造知識方面的重要性和社會使命的「藥方」。有興趣的讀者可以閱讀科爾教授的這兩本專著。

對「哥倫比亞學派「的反思?

麻省理工學院的蘇聯、俄國科學史家洛倫·格雷漢姆(Loren R. Graham)評論說,《更光滑的鵝卵石》不僅讓讀者了解了科爾對科學社會學的巨大貢獻,也讓讀者追溯了他50多年來觀點的演變。的確,科爾不僅在「哥倫比亞學派」發展的背景下重新審視這些論文,而且對更廣義的科學的社會研究(social studies of science)進行了探討。比如,他承認,「哥倫比亞學派」也許過於關註科學精英,也沒有花更多的精力討論科學和人文兩種文化。

從1970年代中期起,「哥倫比亞學派」受到了科學知識社會學和社會建構主義等的沖擊。科學社會學將科學看作是一種社會建製,從科學共同體的結構、規範、價值觀的出發,考察科學家的行為以及科學發展和技術突破如何影響科學的社會組織和獎勵系統。

受托馬斯·庫恩(Thomas Kuhn)的著作——《科學革命的結構》(Structure of Scientific Revolution)——的影響,主要來自歐洲的科學知識社會學和社會建構主義的學者對科學知識本身進行社會學的分析,致力於打開知識製造過程的「黑箱」。

他們認為,科學知識是社會建構的,科學家創造知識的過程受製於社會因素。這些學者還對「哥倫比亞學派」及其追隨者所推崇的實證主義和經驗主義的研究取向持高度批評態度。對此,默頓及其學生基本保持了沈默。

時過境遷。盡管科爾重申,有一些重要的社會學變量會影響到實驗的選擇、使用的技術、獲得的證據和結果的呈現,但「哥倫比亞學派」確實沒有、甚至回避了與科學知識社會學和社會建構主義的學者展開充分而廣泛的對話。

科爾特別提到,他哥哥斯蒂夫·科爾1992年出版的《製造科學》,其實是直接針對這些歐洲學者的。在接受社會學變量在科學發現過程中起重要作用的觀點的同時,斯蒂夫認為,社會建構主義者未能在這些社會學因素與理論或實驗科學工作具體結果之間建立起直接的因果關系。

斯蒂夫試圖用他們兄弟都致力研究的科學共識和他自己提出的知識的「核心」和「邊緣」(core and periphery)的概念,來在兩者之間取得平衡。

具體來說,斯蒂夫指出:「核心是由一小部分在某個特定時間給定的理論、分析技術和事實組成。……核心是起點,科學家以此出發產生新知識。……知識的另一個組成部分,即研究前沿,包括所有目前由特定學科的所有活躍研究人員正在開展的工作。

研究前沿是產生所有新知識的地方。大多數科學的觀察者都認為,區分核心知識和前沿知識的關鍵變量是共識的存在與否。」喬納森·科爾認為,「正是評估過程將知識的核心與研究前沿聯系了起來。」其實,《更光滑的鵝卵石》收集的科爾兄弟的多篇論文都指出,客觀現實不會屈服於個人的信仰、偏見或預設。

從「巨人的肩膀」到「海邊的鵝卵石」

我們都熟悉牛頓的一段名言:「如果說我能夠看得更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上」。

1965年,默頓出版了一部書信體的專著——《站在巨人們的肩膀上》(OntheShoulders of Giants),專門探討這句名言的由來及所包含的社會文化意義,他還獨創了OTSOG這個縮略詞。

在他看來,牛頓這段話(事實上,牛頓並非這段話的首創者)蘊涵著如下意義:第一,一個人的成功受惠於公共知識的遺產;第二,科學成就在本質上建立在合作和積累的基礎上的。

我們也許也都熟悉牛頓的另一段名言:「我並不知道我在世人眼中是什麽樣子;但對我自己來說,我似乎只是一個在海邊玩耍的小男孩,不時用尋找一顆更光滑的鵝卵石或一個更漂亮的貝殼來取悅自己,而沒有意識到真理的大海就橫亙在眼前。」

科爾教授的《更光滑的鵝卵石》的前言用這段話開始(同樣,牛頓也並非這段話的首創者)。從這個看似偶然的聯系,我們可以看到默頓本人對科爾的影響——的確,「哥倫比亞學派」是一脈相承的。

(感謝哥倫比亞大學社會學系系友、華中師範大學李鈞鵬教授提供科爾教授著作的相關信息。)---[撰文: 曹聰*The Intellectual/來源: 知識分子]