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。
本周的《自然》杂志刊登了一篇简短的思考,加州大学戴维斯分校的心理学家迪恩·基思·西蒙顿提出了一个经常出现的问题:科学天才的时代结束了吗?我们还会看到另一个爱因斯坦、达尔文或牛顿吗?或者独自一人在书桌前奋笔疾书并取得突破的天才想法是否已成为过去的遗迹?
这里实际上有两个问题;一是天才是否仍然存在,二是即使他们存在,他们是否还能做出过去五个世纪开创性科学的标志性发现。至少在某些情况下,第二个问题似乎更容易达成共识。有些事情只能做一次。物理学就是一个很好的例子。例如,没有人认为我们会在原子物理学方面取得像质子、中子和电子的发现那样的根本性进展。宇宙膨胀、宇宙微波背景辐射和超导性的发现也是不会再次发生的一次性事件。这同样适用于其他学科;自然选择进化论只能被发现一次,化学键通过共享电子形成的事实也是如此。
西蒙顿通过两个方面来论证未来天才的不存在;学科创造和革命,他认为这两者在未来都会越来越稀缺。在第一点上,当他说在未来几十年内可能不会建立新的基础学科时,他可能是对的。过去几十年发生的大部分研究都是物理学、化学和生物学等基础学科的副产品。即使二十世纪后半叶是科学发展的惊人时期,情况也是如此。未来,我们将继续看到这些领域的跨学科混合。纳米技术、合成生物学、生物物理学和神经科学将继续取得巨大进步,但它们都不会构成新基础领域的发明。
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文章中提出的第二点是,即使在现有领域,新的革命也可能很少见。在某种程度上,他是对的;即使在可以说是革命性的基因组学领域(包括人类基因组计划)完成的大部分工作,也是现有知识的扩展,以创造新的应用领域,而不是彻底创建新的范式。说到范式,西蒙顿还谈到了托马斯·库恩。库恩的中心论点之一是,当现有范式进入危机时,就会产生新的范式。当黑体辐射和其他原子异常对现有理论提出挑战时,量子理论就产生了。当水星近日点的误差等差异揭示了牛顿物理学的缺陷时,相对论就产生了。
西蒙顿认为——除了物理学——我们目前的科学没有面临会引发新革命的危机。对此我倾向于不同意,部分原因是正如我在最近的一篇文章中提到的,革命可以是盖利森式的,也可以是库恩式的。但更重要的是,我认为这种思路忽略了科学现象的层次结构。生物学,尤其是神经科学,就是很好的例子。我们现在知道大脑的不同组成部分是什么,并且对它们的相互联系有了一个大致的了解,但我们没有一个凌驾一切的理论可以提供大脑各个层次的综合视图,从神经元到模块,再到大脑中与外部世界交互的那些部分。在我看来,西蒙顿遗漏的部分是涌现现象的存在。我们可能已经通过化学的方式了解了分子水平的生物学,我们也可能已经了解了原子水平的物理学,但我们仍然不了解这些水平是如何相互关联的。著名生物学家悉尼·布伦纳曾说过,下一次革命将发生在我们拥有一个统一的生物学理论时,该理论将细胞的分子运作与细胞集合和器官系统的运作,一直到人类行为的运作联系起来,我同意他的看法。在那之后的革命可能会将生物学与心理学等社会科学联系起来。我倾向于不同意西蒙顿的观点,即革命只能发生在基本层面。我认为科学不断积累,当它发展到理解自然世界运作的一个层面时,将该特定层面与所有其他层面联系起来的革命时机就成熟了。即使它没有发现最根本的东西,它也是一场革命。
这篇文章提出的主要问题是什么?即使假设有革命要发生,那么它们由个人完成的可能性有多大?这就是著名的“低垂的果实”理论,外加一条公理,即低垂的果实可以由个人采摘。西蒙顿在这里并没有否定智力;事实上,他说,今天的科学家在开始认真研究时,可能比年长的科学家更聪明。毫无疑问,过去的发现成本要低得多,仅凭这一点,个人就可能更难做出发现。
显而易见的是,在实验领域,单枪匹马的科学家将越来越难做出发现。我们几乎肯定已经过了律师、牧师、税务官员和医生可以在业余时间在实验室里摆弄,以发现生命和物质的内在运作方式的浪漫时代。实施像大型强子对撞机或人类基因组计划这样的项目的巨大成本和范围,已经超出了个人的能力范围,无论他们多么聪明。所以我认为西蒙顿的主要前提可能很遗憾是真的。在我看来,在理论领域,这个问题更加模棱两可。一个拥有大规模实验合作所揭示的所有知识的杰出个人仍然可以将拼图碎片拼凑起来,并提出新的、革命性的解释。事实上,有人可能会说达尔文也做了类似的事情。
但更重要的是,虽然个人天才可能稀缺,但集体天才可能仍然蓬勃发展,事实上,证据表明确实如此。当涉及到集体智慧时,像 FoldIt 和 Michael Nielsen 的 《重塑科学》 中记录的其他项目清楚地表明,整体大于部分之和。应用于棘手的科学问题的集体智慧仍然是一项新的发展,但它在从天文学到生物学等领域都显示出巨大的潜力。即使我们可能承认个人天才的稀缺性,我们也不应低估这种天才的价值。因为当涉及到做出新的、革命性的发现时,人类构成的涌现现象与上述科学的不同层次一样多。个人天才可能已经过了鼎盛时期,但群众的智慧依然存在并蓬勃发展。