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【科技专论】基础科学真能产生很多新发明吗?

 昵称20064513 2016-04-08

本文由赛先生(iscientists)授权转载

作者  Matt Ridley*,翻译  王晓波,校对  杨璐


科学研究驱动创新吗?马特·瑞德利(Matt Ridley)争辩说,科学研究并不经常有驱动作用,技术演化有它自己的趋势,和实验室里的抽象几乎没有什么联系。


创新是一件神秘的、难以指挥的事。技术似乎以一种不可阻挡的、演化的进步而变化,我们大概不能阻止它,也不太可能大大促进它。而且,技术似乎也不是科学的成果。大多数技术突破来自于技师的修修补补,而不是研究者对假设的检验。这听起来似乎离经叛道,但“基础科学”并不像我们所想的一样能产生很多新发明。

假设托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在发明电灯泡之前就死于一次电击,历史会发生全然不同的改变吗?当然不会。根据罗伯特· 弗里德尔(Robert Friedel)、保罗·伊斯里尔(Paul Israel)和伯纳德·菲恩(Bernard Finn)合著的有关白炽灯发明史的书,在爱迪生之前,至少23个人有份于发明了某种形式的白炽灯。

其他发明也是一样。伊莱沙·格雷(Elisha Gray)和亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)在同一天申请了电话专利。在谷歌于1996年横空出世前,已经有几十个搜索引擎存在。就像凯文·凯利(Kevin Kelly)在他的书《技术想要什么》(What Technology Wants)中记录的那样,我们知道有6个不同的人发明温度计,3个人发明皮下注射,4个人发明疫苗接种,5个人发明电报,4个人发明照相,5个人发明轮船,6个人发明电气铁路。历史学家阿尔弗雷德·克鲁伯(Alfred Kroeber)写到:发明史就是“一条连绵不绝的平行发明的长链”。


Elisha Gray和Alexander Graham Bell在同一天申请了电话专利(供图:AISA/Everett Collection)

在科学史上也是如此。英语国家的波义耳定律(Boyle’s Law)就是法语国家的马里奥特定律(Mariotte’s Law)。伊萨克·牛顿(Isaac Newton)时不时地因为戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)正确地宣称独立发明了微积分而向他发泄愤怒。查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在阿尔弗里德·罗素·华莱士(Alfred Russel Wallace)的竞争的刺激下发表了他的理论,两人都是在读了同一本书——马尔萨斯(Malthus)的《人口论》(Essay on Population)之后想到了同一个理论。

不可阻挡的技术“生命体”

技术正日益发展出具有生命体特征的自主性。斯坦福大学的经济学家布莱恩·亚瑟(Brian Arthur)争辩道:技术是自组织的,并且实际上可以繁殖,并适应环境。所以,技术可以被认为是活的生命体,至少在珊瑚礁被视为是生命体这个意义上。当然技术离不开动物(就是人)来建造和维护,但珊瑚礁也同样需要。

谁又晓得什么时候技术从此不再依赖人,而能建造和维护自身呢?对科学作家凯文·凯利(Kevin Kelly)来说,“技术元素(technium)”——他对整个机器体所组成的演化中的生命体的称呼——已经是“一个非常复杂的并常常追随自身欲望的生命体”。它“想要所有生命所要的:延续自身”。

截至2010年,互联网所拥有的超链接已经和大脑中的突触一样多。现今,互联网空间中的大部分通信来源于那些为了监控、程序化金融交易或其他目的的程序,而非来自人类。关闭互联网,已经几乎不可能。

这种看待技术的新视角——把它看作自治的、演化的、无论由谁控制都能继续发展的实体——的意义是惊人的。人只是这个过程中的小卒。我们乘坐而不是驾驶这个创新浪潮。技术会找到它的发明人,而不是发明人找到技术。除非消灭一半人口,否则我们几乎不可能阻止它发生,然而即使这样做了可能也无济于事。

事实上,技术禁令的历史就揭示了这个道理。明朝时的中国禁止大船;幕府时代的日本禁止火器;中世纪的意大利禁止丝织业;1920年代的美国禁酒。这种禁令可以延续很长时间,例如中国禁船和日本禁火器延续了三个世纪,但只要有竞争,最终它们还是结束了。同时,在世界的其他地方,这些技术还在继续发展。

今天我们已经不能想象软件开发被停止。假如说,联合国试图禁止软件开发,无论这个禁令如何强制,在世界的某个角落,某个国家仍会不顾一切地庇护程序员。这是个荒谬的情景,但说明了我的观点。

禁止那些需要大量投资和国家管制的更大规模技术的发展更容易些。例如,欧洲曾以“预防原则”(precautionary principle)的名义,即不管新技术的危害多小都必须取缔,相当成功地维持了对转基因农作物长达20年的实际禁令,而且欧洲似乎还会对页岩气做同样的事。但即使如此,也没有任何希望在全球制止这些技术的发展。

如果技术根本停不下来,那它也根本指挥不了。用凯利(Kelly)先生的话来说,“技术元素(technium)想要促使演化开始的要素”。技术进步是一种比我们意识到的还要自发得多的现象。发明家们英雄般的、革命性的故事结束了,而不可阻挡的、渐进的、不可避免的创新开始了。

阻碍创新的专利

同时的发现和发明意味着专利和诺贝尔奖根本上都是不公平的事物。确实,一个诺贝尔奖的发布很少不伴随着一群人的心碎,而且他们有充足的理由心碎。

专利和版权法把太多的荣誉和报酬归于个人,并暗示技术用突变的方式演化。让我们回忆一下,授予专利的最初理由不是给予发明者垄断利润,而是鼓励他们共享他们的发明。为了这个目的,一定程度的知识产权法是必须的。但专利保护已经走过头了。现在大多数专利既是为了共享发明,也是为了保护垄断和阻止竞争对手。这阻碍了创新。

就算是最详尽的论文和专利申请书也没有透露足够多的内容来帮助别人复制步骤错综复杂的实验。一项对激光的研究发现,设计图和书面报告相当不足以帮助别人复制一项激光设计,你必须跟发明者面谈。所以专利经常没有起到它应该起到的开放目的,而是阻碍了进步。

宾夕法尼亚大学的经济学家埃德温·曼斯费尔德(Edwin Mansfield)研究了上世纪70年代美国新英格兰地区的48种化学、药剂、电子和机械物品的产品开发。他发现,平均而言,复制一项发明需要相当于发明它所需的65%的资金和70%的时间。这还是有技术特长的专家所需的时间和资金。所以即使有充分的自由去复制,企业还是愿意自己去闯一条路。商业公司开展基础研究,因为他们知道这将帮助他们获得有助于可持续创新的潜在知识。

科学真的驱动技术进步吗?

政治家们相信创新可以像水龙头一样开关。从纯科学开始,转化成应用科学,再转化成有用的技术。所以作为一位爱国的议员,你所要做的是必须保证在象牙塔顶层的科学家们得到足够的资金支持,然后看啊,技术就从塔底的水管中源源不断地冒出来了。

这种科学如何驱动创新和繁荣的线性模型可以追溯到17世纪早期的哲学家和政治家弗兰西斯·培根(Francis Bacon),他曾极力主张英国利用科学驱动地理发现和商业利润来赶上葡萄牙。据说,15世纪的葡萄牙王子航海家亨利(Prince Henry the Navigator)大力投资制图、船舶技术和航海,使得非洲能被探索并获得了大量贸易利润。这就是培根想要复制的模式。

但最新的研究揭示,这种说法只是一种奇谈,或只是亨利王子的一种宣传。像大多数创新一样,葡萄牙的航海进步来自于水手们的不断探索,而不是天文学家和制图家的猜想。更可能的是,科学家被探险家的需要所驱动,而不是探险家被科学家所驱动。

从生物化学家转为经济学家的特伦斯·基莱(Terence Kealey)讲这个故事来说明,在科学和政治圈子里盛行的线性教条——科学驱动创新,创新驱动商业——基本上是错的。它误解了创新来自何处。事实上,它基本上把科学、创新和商业的关系搞反了。

当你研究创新史的时候,你会一再发现,科学突破是技术进步的结果而不是原因。天文学在地理大发现时代迅猛发展不是偶然的。蒸汽机几乎与热力学毫无关系,而热力学的发展却几乎要完全归功于蒸汽机。DNA结构的发现在很大程度上依赖于对生物分子的X光晶体学分析,而这种分析是羊毛纺织业为了改良织物品质而发展的一项技术。

技术进步是由那些不断改进实验直到造出更好机器的实际工作者所驱动的;抽象的科学思考是他们会做的最后一件事。像亚当·斯密(Adam Smith)在《国富论》(The Wealth of Nations)中报告他对18世纪苏格兰工厂的考察成果所说的那样,“工厂里使用的大部分机器是普通工人的发明”,并且很多改进来自于“机器制造者的心灵手巧”。

所以政府并没有很大需要去资助科学:工业界可以自行解决。得到创新之后,工业界会资助研究创新背后的科学原理。发明了蒸汽机之后,工业界会资助热力学的研究。基莱(Kealey)先生的这个结论如此离经叛道,以至于大多数经济学家都不能理解,更别说科学家自己了。


牛顿用三棱镜分解白光(供图:Ann Ronan Pictures / Print Collector ) 

科研真的需要政府资助吗?

半个多世纪以来,一直流行着一则信条,即科学如果不得到政府的资助就不会得到资助,并且如果研究科学不由纳税人买单,经济就不能发展。经济学家罗伯特·索洛(Robert Solow)在1957年表示,技术创新是大多数经济发展的来源——至少在土地和人口没有增长的社会里是这样的。他的同事理查德·纳尔逊(Richard Nelson)和肯尼斯·阿罗(Kenneth Arrow)分别在1959年和1962年解释说,政府资助科学研究是必要的,因为复制他人成果比原创研究更省钱。

基莱(Kealey)先生写道:“纳尔逊(Nelson)和阿罗(Arrow)论文的问题在于模型是理论性的。一两个不羁的灵魂从他们经济学家的空中楼阁里探出头来就会发现,在现实世界中,似乎确实有些私人资助的研究。”他争论道,仍然没有明显的实证结果证实需要公共拨款投资研究,而历史记录则显示完全相反的证据。

毕竟,在19世纪末20世纪初,美国和英国为科学做出了巨大贡献而只有少量的政府公共拨款,而德国和法国虽然巨额投资研究却并未在科学或经济上取得更大的成就。在第二次世界大战后,美国和英国开始从国库大力拨款资助科学研究。在战时科研和苏联第一个人造地球卫星上天的启示下,政府资助科研必然有效似乎显得顺理成章。

真实的教训本应该指向另一个方向,因为苏联的人造地球卫星严重依赖由古根海姆家族(Guggenheims)私人资助的罗伯特·戈达德(Robert Goddard)的工作。英国和美国并未从政府资助的科研中取得增长红利。两国经济并未比之前增长更快。

2003年,经济合作与发展组织(the Organization for Economic Cooperation and Development)发表了一篇研究1971年至1998年间“经合组织国家经济发展来源”(sources of economic growth in OECD countries)的报告,惊讶地发现私人资助的研发刺激了经济发展,而政府资助的研发却没有任何经济影响。这个震动性的结论从来没有被挑战或被证实为假。它对科学需要政府资助的论点如此不利,以至于被完全无视。

2007年,美国劳工统计局的经济学家莱奥·斯维克斯卡斯(Leo Sveikauskas)做出结论,很多政府资助的研发回报接近于零,“很多大学和政府研究的回报率很低,如果说对经济发展有贡献的话,也只有间接的贡献。”

华盛顿哥伦比亚特区的美国大学的经济学家沃特·帕克(Walter Park)总结道,对这种不一致的解释是政府的研究资助排挤了私人资助。也就是说,如果政府把钱花在错误的研究方向上,会使研究者倾向于不再研究那些正确的项目。

对大多数人来说,政府资助科学的论据建立在由政府资助而取得的一系列发现上,从互联网(美国的国防科技研究)到希格斯玻色子(瑞士欧洲核子研究中心的粒子物理研究)的发现(明)都包括在内。但这种观点非常具有误导性。鉴于政府从巨额税收中慷慨地拨出款项来资助科学,若没有取得任何成就才是咄咄怪事。我们根本不知道如果由私人资助,我们可以取得什么科学进展。

因为政府排挤了可能有不同考虑重点的慈善和商业资助,所以我们永远也不会知道我们未能发现什么。在那个不同的世界里,关于生命、宇宙和人类心智的伟大问题不大可能被如何克隆富人的宠物这样的问题所取代。

驱动经济发展、促进繁荣的创新永动器根本不是深思熟虑的政策产物,除非从负面来理解。政府并不能指挥发现或发明;他们只能保证不阻碍它们。创新因人类的自由交往而自然产生。深刻的科学见解是技术进步树上掉下的果实。

* 原文发表于2015年10月23日的《华尔街日报》。作者马特·瑞德利(Matt Ridley)是新书《万物的演化:新思想如何出现》(The Evolution of Everything: How New Ideas Emerge)的作者,也是英国上议院议员。

原文地址

http://www./articles/the-myth-of-basic-science-1445613954


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