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范式|为何不再有相对论等重大理论涌现？基础研究停滞了吗？

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前几日接受一个采访人员采访 ， 问题是：为什么现在没有像上个世纪初那种如相对论、量子力学类的重大理论涌现呢？

范式|为何不再有相对论等重大理论涌现？基础研究停滞了吗？
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基础研究是发展完备了 ， 还是陷入了一种发展瓶颈？如果不是发展完备了 ， 那么这种放缓是什么原因导致的？
这确实是一个好问题 ， 也是笔者最近五年一直在思考的问题 ， 借此契机 ， 不妨谈点个人的看法 。
基础理论的发展是否已经陷入停滞状态了？
这是一个经常被人们提起但又常被误解的话题 ， 其实这个问题很复杂 。
基于科学哲学的基本理论 ， 笔者认为：以物理学为代表的基础研究仍然处在发展与进步中 ， 只不过这些进步不是颠覆性的进步 ， 而是延续性的进步 。
物理学的整体发展阶段仍处于常规科学时期 ， 换言之 ， 现有的物理学范式仍处于生命的壮年期 ， 并没有遇到太多的反常与危机 ， 这一阶段它的使命就是利用现有的范式去解决更多的难题 ， 而不是颠覆旧范式 ， 那个时代还没有到来 。
梳理科学史的线索 ， 可以清晰发现从牛顿范式的建立（1687）到爱因斯坦范式的建立（1905）人类足足等了218年 ， 这期间有无数科学家在牛顿范式下工作 ， 也取得了很多杰出的成就 ， 但是没有哪个人的声望可以超越牛顿 ， 牛顿范式只是到了19世纪末才真正遇到挑战（物理学天空出现两朵乌云）；
现代的物理学范式从创立到现在也不过100多年的时间 ， 远没有到理论生命的枯萎期 ， 利用这个范式人类在过去的一个世纪里取得了无数伟大的成就 ， 到目前为止该范式还没有遇到有分量的反常与危机 。
因此 ， 现代物理学的进步仍有很大的发展空间 ， 并没有达到所谓的瓶颈阶段 。
那么是什么原因导致物理理论发展看起来放慢了脚步呢？笔者认为 ， 造成这种认知错觉的原因有两个：
其一 ， 每一次科学革命过后 ， 新范式带来的科学研究空间都以指数级别扩大 ， 如同天文学从太阳系扩展到银河系后面临的情况 。 研究领域扩大的两个证据是：
1、成果的指数级增长 。 根据美国科学计量学家普赖斯（Derek John de SollaPrice ， 1922-1983）的观点 ， 近代以来 ， 科技文献按指数规模增长（后期增长率会变小） 。
如果把文献数量的大幅增加与学术空间的扩大联系起来 ， 我们就可以提出一个假设：即每一次科学革命过后 ， 其学术空间的增长也是按照指数增长的 。
如果这个假设成立的话 ， 那么 ， 20世纪初物理学革命之后所释放的学术空间范围 ， 相比于牛顿革命时代的学术空间范围是指数级别的增长 ， 我么不妨看看20世纪初物理学的研究范围和今天相比是非常狭窄的 ， 那时的物理学研究基本集中在原子核物理与统计热力学等少数领域 。
当下按照最新的《国标学科分类》（GB/T 13745—2008）来看 ， 物理学作为一级学科 ， 下设16个二级学科 ， 108个三级学科 。
从这个意义上说 ， 当下物理学的研究空间与100年前相比扩大了几十倍 ， 换言之 ， 在当代物理学范式下仍有很多领域亟需深耕 ， 物理学理论的世界远没有到无事可做甚至可以马放南山的阶段 ， 由于这些研究都是在现有范式内的工作 ， 所以很难出现颠覆性理论 。
2、计算能力的指数级增长 。 根据摩尔定律 ， 每隔12-18个月 ， 计算机的处理性能就会翻一翻 ， 而价格不变 。
简言之 ， 当下人类的计算能力每两年翻一番 ， 即便如此 ， 仍有很多科学问题亟待解决 ， 这同样间接证明物理学的研究空间极其巨大 ， 在如此强大算力的加持下 ， 仍然还有无数的工作尚未开展就是明证 。
其二 ， 科学家人数增长的优势被巨大的研究空间分流了 ， 导致重大成果出现的可能性并没有显著提高 。
现代物理学家的数量比牛顿以来至20世纪中叶所有物理学家的数量总合还要多 ， 为什么这么多人仍没有取得具有革命意义的颠覆性重大理论突破呢？
不是现代物理学家不聪明 ， 而是因为现代物理学领域呈现出高度的专业细分现象 ， 导致庞大数量的物理学家被众多细分的研究领域所分流 ， 从而导致研究能力与强度被稀释 。
这些细分的领域几乎都是全新的领域 ， 仍处于现代物理学范式之下 ， 起步较晚 ， 导致研究还没有真正触及到新范式的边界 ， 就如同水手在茫茫大海上航行 ， 走了很久仍没有看到陆地 ， 然后就开始怀疑自己是否还在前进 ， 同理 ， 从直观上我们感觉当下物理学的进展放缓了 ， 其实它仍在快速进步中 ， 放缓只是人类认知错觉造成的误判结果而已 。
关于基础研究与人才集聚的问题 ， 人们经常拿一幅著名照片来说事 ， 即1927年10月第五次索尔维会议的合影 ， 照片里包括爱因斯坦、居里夫人、普朗克、玻尔、玻恩、薛定谔等几十位物理学大咖齐聚 。 为什么那个时期能够产生如此多的科学大咖 ， 而今天却很少见了呢？
这是一个典型的时态错置问题 。
上个世纪20年代正是现代物理学革命建立新范式时期 ， 在新范式确立的初期 ， 整个物理学空间在新范式的探照灯下到处都是未开垦的学术荒地 ， 机会多多 ， 而历史的吊诡之处在于 ， 恰好那个时期 ， 这些最聪明的大脑都把目光投向了这块未开垦之地 ， 而且领域高度趋同 ， 没有产生智力分流现象 ， 结果形成了研究能力与智慧的高度聚焦 ， 从而产生了众多丰硕的成果 。
革命时期自然会以英雄来注释那个时代 ， 而和平时期英雄会以另一种方式呈现 ， 那个时候有爱因斯坦、薛定谔 ， 而我们这个时代有比尔?盖茨、乔布斯、马斯克 。 你能说当代这些人不是英雄吗？
这几年全社会形成的一个共识就是加强基础研究 ， 那么基础研究到底有什么用？
抛开美国政策专家布什关于基础研究的线性模型不谈 ， 即基础研究促进技术发展然后带来产业振兴的线性知识转化链条 ， 仅从研究本身而言 ， 基础研究为所有科技活动提供了基础规范与认知基准线 。 我们还是以物理学为例 。
物理学一直是科学版图中发展最充分也最成熟的学科 ， 它也是人类智力得到最为彰显的领域 。
物理学的成就为所有科学研究树立了一种行业典范 ， 以及人类智慧成果的最佳知识样本（势能最高） 。
物理学的发展水平代表了一个国家在自然科学领域的认知高度 ， 它的发展状况直接决定了该国认知短板的位置所在 。
最后 ， 聊几句中国基础研究的现状与改革路径问题 。
客观地说 ， 近代科学（尤其是基础研究）是西方的舶来品 ， 我们与西方在起点处就存在很大差距 。
从科学史角度来看 ， 如果说哥白尼1543年发表《天体运行论》标志着近代科学革命的号角已经吹响 ， 到1642年伽利略去世 ， 可以看做是第一次科学革命的大幕已经拉开 ， 到1687年牛顿发表《自然哲学之数学原理》标志着第一次科学革命的真正完成 ， 那么同期的中国正经历从明末到清初的社会剧烈变革时期 ， 整个社会的认知基准线急剧下降 ， 即便从牛顿时代算起 ， 我们在基础研究理念上整体落后西方300年 ， 这个判断应该没有多大出入 。
从十九世纪末开始的这个追赶过程到目前为止还没有完全结束 ， 我们还需要花时间把西方近300年间关于物理的意识与认知真正学来 ， 然后才有可能实现超越 ， 现在仍然处于学习阶段 ， 毕竟从知道到理解还有很长的认知鸿沟需要跨越 ， 这种跨越既需要知识的积累 ， 也需要天才的涌现 。
当下最需要做的就是营造良好的科研环境 ， 让科学家们静下心来 ， 心无旁骛地去思考万物背后的道理 ， 假以时日 ， 这份安静自然会获得惊喜的回报 。
基础研究就是一个国家进行科研活动的知识银行 ， 也是推进科技事业必须修炼的基本内功 ， 全世界概莫能外 ， 在这个领域我们仍在路上 。
（作者系上海交通大学科学史与科学文化研究院教授 ， 原标题 为何不再有相对论等重大理论涌现？基础研究停滞了吗？）
【范式|为何不再有相对论等重大理论涌现？基础研究停滞了吗？】(本文来自澎湃新闻 ， 更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)

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