摘要：2016年，明尼苏达大学罗素·芬克 （Russell Funk）和合作者，提出随着时间的推移，科学论文和专利的颠覆性逐渐减弱，这意味着新研究越来越难以使前人成果过时。相关论文以“Papers and patents are becoming less disr
开创性的科学发现是否越来越难找到？
研究人员正在争论“颠覆性”还是“新颖”科学正在衰落——以及如何解决这个问题。
2016年，明尼苏达大学罗素·芬克 （Russell Funk）和合作者，提出随着时间的推移，科学论文和专利的颠覆性逐渐减弱，这意味着新研究越来越难以使前人成果过时。相关论文以“Papers and patents are becoming less disruptive over time”（随着时间的推移，论文和专利的破坏性越来越小）为题，发表在Nature杂志。该论文一经发布，吸引了超过250家新闻机构的关注，Russell Funk从未想到他的研究会引发如此强烈的共鸣。但随后铺天盖地的新闻报道和数百名科学家的支持邮件接踵而至——同时也伴随着尖锐的批评。今年，这项发现甚至进入了美国国会听证会的讨论范畴。
"这种反响令人难以置信，至今仍不断有人联系我，"在明尼苏达大学研究科学知识演变的Russell Funk表示。他与亚利桑那大学社会学家Erin Leahey、法国枫丹白露欧洲工商管理学院组织行为学研究员Michael Park共同完成了这项研究。
Erin Leahey、Russell Funk 和 Michael Park（从左到右）
这项研究似乎具象化了人们对现代科学影响力的普遍担忧。数十年来，科学政策专家始终担心突破性发现愈发难觅踪迹，进而导致经济增长放缓。这正是当今世界最具影响力的科学官员反复强调的主题。
"与二十世纪的重大飞跃相比，我们今天的进步相形见绌，"美国科技政策办公室（OSTP）主任迈克尔·克拉齐奥斯（Michael Kratsios）在四月演讲中表示。美国国立卫生研究院（NIH）院长杰伊·巴塔查里亚（Jay Bhattacharya）在三月的任命听证会上承诺将推动更多"前沿研究"而非"渐进式进步"——随后该机构却大幅削减了研究经费。
对科研投资回报率下降的讨论并非仅限于美国。"科学与创新是进步与增长的驱动力，如果这些领域出现问题，我们必须警惕，"比利时鲁汶大学战略研究员Sam Arts表示，他正与欧洲多国政府探讨如何提升研究体系的颠覆性产出。
然而自芬克团队论文发表以来，批评者指出其颠覆性衡量指标存在缺陷，更广泛地说，学界对如何量化论文的颠覆性或新颖性仍缺乏共识。
尽管如此，学界似乎普遍认同基础性创新正变得日益困难——但对原因的解释却众说纷纭。随着辩论持续，研究者们开始尝试通过实验更好量化突破性工作，并提出可能的促进策略。
如何衡量颠覆性
芬克、利希与帕克在2023年的研究发现，尽管学术论文数量激增，1945-2010年间每年产生的颠覆性论文数量却保持恒定，导致平均颠覆性水平下降（见图"颠覆性科学式微"）。若结论成立，则意味着科研投入的增加并未带来相应比例的突破性成果。
该研究采用芬克与密歇根大学社会学家杰森·欧文-史密斯（Jason Owen-Smith）2016年发明的指标，通过引文模式衡量颠覆性：颠覆性论文会彻底改变其领域，使得后续引用该论文的研究通常不再引用其参考文献（因为这些文献已过时）；而整合性论文的后续研究则会同时引用该论文及其参考文献。某论文在不引用其参考文献的后续研究中被提及次数越多，其"整合-颠覆"（CD）指数就越高，该指数范围在-1到1之间。
匹兹堡大学信息科学家Lingfei Wu指出，虽然新颖性与颠覆性看似近义，但前者通过跨学科引用程度衡量科研人员的多元影响，而后者通过引文对后续研究的实际影响评估成果的颠覆性。
但部分研究者认为引文指标存在局限性。阿尔茨援引2022年调查指出，超过半数被引论文对引用它们的论文"影响甚微甚至毫无影响"。慕尼黑大学科学社会学家卢茨·博恩曼（Lutz Bornmann）补充说，引文文化的时代变迁（如现代论文引用量增加、更倾向引用早期文献）可能导致早期文献因参考文献少而获得虚高的CD指数。
不过芬克团队已针对引文模式变化进行校正，仍发现颠覆性水平的显著下降。针对"零参考文献论文扭曲结果"的质疑，研究团队在2025年2月的预印本中反驳称，批评者使用的数据集本身包含更多此类论文。
语言分析法争议
研究团队还通过分析论文标题中独特词汇比例、以及"创造"类（如"produce"）与"改进"类（如"improve"）词汇使用频率，佐证了颠覆性下降的结论。但今年阿尔茨团队得出不同结论：通过追踪1901年以来论文标题与摘要中的新名词（如"光子"）出现情况，发现各领域创新呈现阶段性爆发，而非整体性衰退。"我们需要警惕新颖性下降吗？当然，但这并非首要关切。"阿尔茨表示。
博恩曼承认有其他研究支持芬克结论，但仍质疑基于引文的指标能否准确反映科学家理解的"颠覆性"。"我们仍需决定性实证证据，"他表示。
AlphaFold的启示
以2021年诺贝尔化学奖成果AlphaFold蛋白结构预测工具为例测试CD指数：其得分偏低。芬克认为这恰如其分："这是重大科学进步，但并未在概念层面颠覆先前生物学知识。"但他指出，随着早期引用该成果的论文（因研究周期原因多引用旧文献）逐渐被后续研究取代，其CD指数可能升高。
伦敦大学学院研究政策专家James Wilsdon认为，AlphaFold案例表明CD指数未能完整捕捉颠覆性内涵。他质疑现有指标的有效性："这些都是理解实质问题的脆弱代理。"
Lingfei Wu将当前研究比作1920年代的量子物理："越深入越困惑。"这种困惑直接影响基于不同指标的研究经费效益分析。例如上月研究显示，过去四十年获得NIH延续资助的美国科学家产出了更具新颖性的成果——或许印证了稳定资助环境的长远效益。
创新为何愈发艰难
尽管衡量方式存疑，学界渐趋共识：科学创新正变得日益困难。核心论据之一是发达国家经济生产率增长（最终由创新与技术驱动）已放缓数十年。经济学家Robert Gordon在2016年著作中指出，汽车、抽水马桶、电灯等一次性技术突破带来的高速增长时代已然终结。
研究显示多个领域研发回报递减：与1970年代相比，如今维持摩尔定律所需半导体研究人员增加18倍；1950年以来，经通胀调整后每十亿美元研发投入获批新药数量约每九年减半。哥本哈根大学数据科学家Roberta Sinatra指出，1956-2020年美国研发支出实际增长11倍，但"诺贝尔级发现并未相应增加"。
开放慈善基金会经济学家Matt Clancy再2022年综述证据后断言："科学正变得艰难。"
多重困境
若科研投资回报确在下滑，潜在原因错综复杂：
剑桥大学科学史学家Patricia Fara指出，相较于半世纪前，现代学者在学术生涯与经费制度的刚性约束下，更难进行非常规探索。她以发现DNA结构的沃森与克里克为例："若他们如今像当年那样搁置博士项目数月，必将陷入困境。"
蒙特利尔大学信息科学家Vincent Larivière计算发现，1996-2023年间全球人均论文数翻倍。去年研究显示，科学家发文数量与颠覆性成反比。芬克补充指出，即便在诺奖论文和《自然》《科学》等顶刊中，颠覆性亦呈下降趋势。
西北大学管理学者Dashun Wang认为，大型科研设备（如大型强子对撞机）的普及使"科学变得庞大复杂"，迥异于17世纪自然哲学家罗伯特·波义耳在自宅完成实验的时代。
有限关注假说
西纳特拉提出，颠覆性论文依然存在，但科学界有限的注意力意味着每年只有固定数量的成果能被认可为突破。社交媒体与算法推荐加剧的"羊群效应"，可能使学者注意力集中于少数论文。"突破需要集体关注，"她指出，"可能有许多突破被我们错过。"某些论文在被埋没数十年后，仍可能突然获得关注。
但最棘手的解释是：易摘的"低垂果实"已被采尽，后续发现需要指数级投入。若此假设成立，科技进步与经济增长必将放缓，除非研发投入大幅增加。
芬克反驳称，若该理论成立，成熟领域应比新兴领域衰退更甚。但实际数据显示，化工与计算等技术成熟度迥异的领域，专利颠覆性下降幅度近乎同步。流行歌曲歌词过去半世纪的重复性增加等文化领域的新颖性衰退，也暗示问题根源或在于：科学与艺术都日益陷入对指标（引文数、歌曲流量、电影票房）的过度追逐。"当今世界远比数十年前更受指标驱动，"芬克认为，"这种对代理数字的最大化追求可能正在扼杀原创性。"
破局之道
随着科学困境引发关注，各类解决方案不断涌现：
美国国防高级研究计划局（DARPA）2004年沙漠自动驾驶挑战赛催生自动驾驶产业的案例，印证了技术里程碑奖金的激励作用。疫情期间私人资助者48小时快速拨款机制，OSTP主任克拉齐奥斯在演讲中亦提及奖金与灵活资助的效用。
德英等国设立专门资助突破性技术的创新机构，德国大众基金会开始支持其他资助方认为"过于荒诞"的科幻式构想。西纳特拉建议引入随机资助机制（如新西兰正在试验的彩票式拨款），避免资金过度集中于人工智能等热门领域。
元科学研究（研究科研本身如何开展的学科）提供了一些线索：王大顺与吴凌飞基于CD指数的研究显示，小团队比大团队更易产生颠覆性成果——或因大团队更难达成原创共识，且受限于短期资助压力"必须快速出成果，无法冒险"。西北大学Brian Uzzi的研究表明，性别多元团队通过非常规期刊组合引用，展现出更强的新颖性；另有研究发现面对面合作比远程协作更具颠覆性。
英国国家科研资助机构去年设立元科学部门，坦言传统资助模式"过度规避风险、存在偏见、有失公平且效率低下"。
政治风险
正当科学家努力理解与提升科研颠覆性之际，科研投资回报问题正演变为政治争论的焦点。乌兹认为，这正是芬克研究引发震动的原因："科学家们意识到，若结论属实，资金可能流向其他领域。"最坏情况下，对科研效率下降的担忧可能被用作攻击整个学术体系的武器，"正如当下美国正在发生的"。
前美国国务院政策官员科尔·多诺万（Cole Donovan）指出，疫苗与癌症治疗等领域仍在持续进步，但"技术改进已不像家用冰箱普及或商业航空诞生那样具有革命性感知"。这种"颠覆性技术稀缺"的公众认知，为削减科研经费提供了政治便利。
芬克本人刚遭遇美国国家科学基金会（NSF）资助被取消——该研究本用于探索如何提升信息技术领域女性从业比例，现成为特朗普第二任期数千个被砍项目之一。"我对当前科研经费削减深感沮丧，"他表示，但警告不应因政治压力回避讨论科学颠覆性衰减："直面创新放缓的现实不是威胁，而是拯救科学的必经之路。"
来源：高分子科学前沿一点号1