本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我非常喜欢小型科学。尽管大型科学在过去五十年中在生物学和物理学领域取得了丰硕成果，但从历史上看，许多科学进步都来自小型团队或个人使用相对廉价的设备和资源进行工作。例如，考虑一下 DNA 结构、蛋白质结构、核裂变、宇宙微波背景辐射和晶体管等发现。所有这些都受益于小型科学。即使在大型组织支持这些发展的情况下，关键发现本身也来自被放任追求自己兴趣的小型团队。这些团队的工作受益于最大的灵活性和最少的官僚干预。
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然而，在某些情况下，大型科学对于取得发现是必要的。大型强子对撞机和希格斯玻色子、人类基因组计划和 ENCODE 项目只是需要大规模政府支持和数十亿美元投入的大型科学的三个例子。这些项目揭示了关于宇宙和生物体运作方式的宝贵见解。然而，它们有可能给人留下这样的印象，即大型科学将长期存在，而小型科学在未来将变得不那么重要。
我强烈反对这种观点，并且很高兴看到《科学》杂志编辑布鲁斯·阿尔伯茨在本周的一篇社论中表达了类似的观点。他指出了至少三个主要的生物学挑战，其解决方案可能来自小型科学。这三个挑战是：继续研究未知的遗传和生物学功能，继续研究蛋白质结构，以及更充分地理解涌现特性。
在这三个领域中，最初的成功很可能来自于对特殊情况的强调，而不是对一般原则的强调。特殊情况对小型团队比对大型组织更具吸引力。在某个时候，我们将需要包含这些特殊情况的一般原则，但我们尚未达到那个阶段。例如，在某个时候，我们有望掌握不同层次涌现之间的过渡，但任何这种理解的起点都将是对特定案例的调查。当谈到更深入地理解生物学中的涌现时，我们处于达尔文从他乘坐小猎犬号的重大航行归来时的相同处境。那时，他已经拥有了一份全面的零件清单，形式为动植物收藏品，并且很好地了解了它们可能如何相互关联。我们在涌现特性方面也处于类似的位置。我们现在对生物等级的各个层级有了很好的理解，并且我们对它们可能如何连接有一些想法。我们对原子、分子、基因、细胞和生物体自身的水平有足够的了解。但就像 1836 年的达尔文一样，我们缺乏一个将所有这些结合在一起的总体理论。就像达尔文在接下来的二十年里研究了个案，如雀喙、犬种和藤壶生长一样，我们也必须花时间弄清楚阶梯的各个步骤之间存在什么。这是一项最适合小型科学的任务，希望在二十年后，大型科学能够接管并像 1859 年的达尔文一样为我们提供宏大的视角。
为了了解为什么我们需要支持小型科学，值得简要回顾一下大型科学的历史。“大型科学”时代在美国始于 20 世纪 30 年代。没有人比加州大学伯克利分校的欧内斯特·劳伦斯更能体现这种精神，他的回旋加速器将亚原子粒子撞击在一起，揭示了自然的深层秘密。劳伦斯是最早的真正科学家企业家之一。他通过挨家挨户推销各种东西来支付大学学费，并在十年后将同样的说服力带到向富有的商人和慈善家推销他对粒子加速器的想法上。火花从他的大型机器上飞溅，他的“孩子们”疯狂地跑来跑去修理各种泄漏和短路，劳伦斯会自豪地向百万富翁展示他获得诺贝尔奖的发明，就好像那是他自己的孩子一样。慈善家的资助至少在一个实际方面得到了回报；正是劳伦斯改进的回旋加速器生产了用于广岛炸弹的铀。
战后，大型科学被推向了更高的高度。随着需要越来越大的粒子加速器来探索更高能量的越来越小的粒子，科学成为一项昂贵的 перспектива。70 年代是高能物理学主导的几十年，需要数十亿美元的加速器来验证其预测。费米实验室、布鲁克海文，当然还有欧洲核子研究中心，都成为了家喻户晓的名字。研究人员争夺能够维持这些庞然大物的金苹果。但这些发展相当不幸的后果之一是，好的科学开始由它需要的资金量来定义。戴维或卡文迪许可以使用台式设备做出深刻发现的日子已经一去不复返了。分子生物学和数十亿美元的人类基因组计划时代进一步巩固了每个人对昂贵研究成果的信心。
这种信心并非完全没有根据，因为总会有一些事业需要大型、多学科的组织和数十亿美元的资金。但这些事实也给刚刚进入这个领域的年轻科学家造成了偏见。大型科学过去的成功让年轻科学家觉得，他们必须进行昂贵的科学研究才能获得成功。这种信念的部分原因确实来自上述大型加速器物理学和备受瞩目的分子生物学时代。但我们不必看得太远就能意识到这种信念是错误的，而且物理学家自己已经推翻了这种信念；两年前，诺贝尔物理学奖颁发给了通过使用普通的透明胶带从石墨中剥离石墨烯层来生产石墨烯的科学家。这项实验花了多少百万美元？
现在有人可能会争辩（而且很多人也确实如此），通过简单实验可以获得的低垂的科学果实已经被摘得差不多了，而摘取高挂的果实必然会更加昂贵，但这种观点实际上是见仁见智的。正如石墨烯科学家所证明的那样，仍然存在像材料科学这样新兴的领域，简单而巧妙的实验可以为深刻的发现做出贡献。另一个可以从这种实验中获得丰厚回报的领域是另一个新兴领域神经科学。神经学家Vilayanur Ramachandran的工作就例证了廉价研究如何为该领域提供重要的见解，他使用镜子和其他基本设备对患者进行了最简单、最巧妙的实验，以揭示大脑功能的关键见解。像 Ramachandran 和 Andre Geim 这样的科学家已经表明，如果你找到了正确的领域，你就可以找到正确的简单实验。
然而，大学管理部门会接受这种观点吗？他们会招募一位描述价值五千美元的巧妙台式实验的年轻研究人员，还是会选择一位正在争取价值十万美元的昂贵设备的人？可悲的是，目前的答案似乎是他们宁愿选择后者。教师职位已经变成了一种拍卖，潜在地带来最大笔赠款和最昂贵设备的教授很可能赢得竞标。这种情况必须改变，不仅因为简单的实验和小型科学仍然有可能在正确的领域提供前所未有的见解，而且还因为科学与金钱的不当联系误导年轻研究人员认为更昂贵就更好。它威胁到破坏自启蒙运动以来科学所代表的许多东西。学术科学家的职能是进行高质量的研究并指导下一代科学家公民。筹款应该退居其次。一位将大部分时间用于获取资金的科学家最终与一位寻求资本的公司奴才没有什么不同。
幸运的是，地平线上有希望。首先，大型科学受到其自身规模和性质的制约。特别是在资金环境日益恶劣的情况下，大型科学的命运将有盛有衰，而小型科学的命运将保持大致不变。但将使维持小型科学成为可能的真正革命是开源科学、众包和众筹的革命。我们已经看到了众包项目在 InnoCentive 等努力形式中的价值。众包在游戏 FoldIt 等倡议的成功中得到了强有力的展示，普通公民汇集他们的才能来解决蛋白质折叠和药物发现中棘手的问题。这些公民中的每一位都是小型科学的一个单元。值得注意的是，这些单元的组合力量相当于大型科学所利用的能力。随着生物技术的日益普及以及信息检索和处理成本的直线下降，只要以正确的方式向普通公民宣传，他们就会比以往任何时候都更容易集体为重要的科学难题做出贡献。小型科学将借鉴并提升到更高水平的大型科学的一个特点将是国际合作，但预计这种合作将不再是科学专家的专属领域。未来，任何人都可以玩转科学工具和成果。
随着二十一世纪在神经科学、宇宙学和基因组学等关键领域的进步，我毫不怀疑，无论是以小型团队使用廉价设备的形式，还是公民科学家汇集才能的形式，小型科学都将继续取得巨大进展。大型科学将继续步履蹒跚并偶尔崛起，而小型科学将以游戏、公共挑战、免费百科全书和开放获取报告的形式稳步发展。小型科学的成果有时可能会被大型科学用来揭示深刻的事实，但在这样做时，大型科学本身也将站在小型科学的肩膀上。