重大科技突破中的“及時(shí)跟進(jìn)”現(xiàn)象研究*
——以諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)為例

劉益東,王彥雨,高　璐

(中國科學(xué)院 自然科學(xué)史研究所，北京　100190)

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重大科技突破中的“及時(shí)跟進(jìn)”現(xiàn)象研究*
——以諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)為例

劉益東,王彥雨,高璐

(中國科學(xué)院 自然科學(xué)史研究所，北京100190)

摘要：“自主原創(chuàng)”和“跟進(jìn)他人”，何者才是重大科技突破的取勝之道？很多人會(huì)選擇前者.筆者認(rèn)為重大原創(chuàng)成果由源頭性原創(chuàng)與接續(xù)性原創(chuàng)組成，通過對(duì)1960-2012年間346位諾貝爾物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)論是：其中140人占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的40.5%的科學(xué)家是通過及時(shí)跟進(jìn)他人工作而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的，他們的工作就是接續(xù)性原創(chuàng)工作，也就是說，通過及時(shí)跟進(jìn)他人工作也可以做出世界級(jí)的重大科技突破.對(duì)菲爾茲獎(jiǎng)的統(tǒng)計(jì)分析表明在數(shù)學(xué)領(lǐng)域也存在類似現(xiàn)象.這一發(fā)現(xiàn)對(duì)開展科技創(chuàng)新和重大科技突破具有重要意義，使得前沿文獻(xiàn)分析和前沿學(xué)者的及時(shí)甄別有可能發(fā)揮極其重要的作用.

關(guān)鍵詞：及時(shí)跟進(jìn)；源頭性原創(chuàng)；接續(xù)性原創(chuàng)；諾貝爾獎(jiǎng)；菲爾茲獎(jiǎng)；前沿學(xué)者

0引言

如何實(shí)現(xiàn)重大科技突破是學(xué)術(shù)界關(guān)心的大事，科技創(chuàng)新與突破有沒有方法和規(guī)律可循是STS(Science and Technology Studies)研究的一個(gè)主題.人們通常認(rèn)為，重大科技突破往往是原始創(chuàng)新，自然開始于“自主原創(chuàng)”，科技史上的許多案例也的確如此，但是這不是全部情況，筆者通過對(duì)1960-2012年間346位諾貝爾物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出意想不到的結(jié)論：其中140人占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的40.5%的科學(xué)家是通過及時(shí)跟進(jìn)他人工作而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的，也就是說，通過及時(shí)跟進(jìn)他人工作也可以做出世界級(jí)的重大科技突破.對(duì)菲爾茲獎(jiǎng)的統(tǒng)計(jì)分析表明在數(shù)學(xué)領(lǐng)域也存在類似現(xiàn)象.我們認(rèn)為重大原創(chuàng)成果往往由源頭性原創(chuàng)與接續(xù)性原創(chuàng)組成，因及時(shí)跟進(jìn)研究而獲得諾獎(jiǎng)的工作屬于接續(xù)性原創(chuàng)工作.文章包括三部分：1)對(duì)1960-2012年間346位諾貝爾物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；2)對(duì)菲爾茲獎(jiǎng)的統(tǒng)計(jì)分析；3)案例分析.最后是結(jié)論和建議.[1]

1對(duì)1960-2012年間346位諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)成果的統(tǒng)計(jì)分析

我們把重大科技突破性成果的啟動(dòng)方案分為“自主原創(chuàng)”與“及時(shí)跟進(jìn)”兩種情況，前者自不待言，“及時(shí)跟進(jìn)”則是指對(duì)剛出現(xiàn)的新研究、新的問題、理論、概念、方法、材料、儀器、學(xué)科等做出敏銳判斷，搶占先機(jī)，做出及時(shí)跟進(jìn)，或合作完成重大突破，或獨(dú)自后來居上實(shí)現(xiàn)重大突破，及時(shí)跟進(jìn)也包括基于或借鑒他人重大成果進(jìn)行二次突破. “及時(shí)跟進(jìn)”需要有較強(qiáng)的時(shí)限性，要及時(shí)捕捉稍縱即逝的學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)，當(dāng)然，時(shí)間長短不能衡量“及時(shí)”與否，及時(shí)捕捉學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)、搶占先機(jī)才是衡量及時(shí)跟進(jìn)的主要判據(jù). “及時(shí)跟進(jìn)”因跟進(jìn)的對(duì)象不同而存在不同的類型，如：問題、現(xiàn)象研究的及時(shí)跟進(jìn)，概念、理論的及時(shí)跟進(jìn)，方法、儀器、的及時(shí)跟進(jìn)，研究方向、研究領(lǐng)域的及時(shí)跟進(jìn)等.及時(shí)跟進(jìn)能夠做出重大突破是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)重大突破往往不是一蹴而就，需要突破一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要經(jīng)歷一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)加入的及時(shí)跟進(jìn)者都有機(jī)會(huì)最后完成重大突破.例如，一項(xiàng)重大突破從開始到完成有5個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)要突破，凡是完成或合作完成突破第2到第5個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的創(chuàng)造性工作就稱之為及時(shí)跟進(jìn)，以區(qū)別那些在重大突破完成之后進(jìn)行完善、改進(jìn)、推廣的跟進(jìn)性工作.

下面以1960-2012年間諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)獲得者為例，[2]對(duì)這一歷史時(shí)期中屬于“通過及時(shí)跟進(jìn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)”的科學(xué)家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類、分析，從而對(duì)“及時(shí)跟進(jìn)”在重大科學(xué)突破中的作用進(jìn)行評(píng)估.判斷是否為及時(shí)跟進(jìn)的判據(jù)和方法是根據(jù)發(fā)表的論文及其引用分析、獲諾貝爾獎(jiǎng)的感言、接受采訪、回憶錄以及對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯康冗M(jìn)行綜合分析判斷.

1.1諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)中“及時(shí)跟進(jìn)”與“自主原創(chuàng)”數(shù)量對(duì)比(1960-2012)

文中所說的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)包括諾貝爾化學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，不包括諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)和諾貝爾和平獎(jiǎng).1960-2012年間，一共有346位科學(xué)家獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)，其中屬于及時(shí)跟進(jìn)的獲獎(jiǎng)人數(shù)為140人，約占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的40.5%，自主原創(chuàng)的人數(shù)為206，約占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的59.5 %.如表1所示：

表1　1960-2012年間諾貝爾獎(jiǎng)中屬于及時(shí)

由此可知，及時(shí)跟進(jìn)作為一種做出重大突破的方式是普遍存在的，并非以前人們想當(dāng)然地認(rèn)為重大突破主要依靠原始創(chuàng)新.

1.2諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)中的“及時(shí)跟進(jìn)”類型分析(1960-2012)

我們將諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)中的“及時(shí)跟進(jìn)”現(xiàn)象分為以下7類：對(duì)科學(xué)概念、理論的及時(shí)跟進(jìn)(A)；對(duì)科學(xué)方法的及時(shí)跟進(jìn)(B)；對(duì)科學(xué)技術(shù)問題的及時(shí)跟進(jìn)(C)；對(duì)新科學(xué)現(xiàn)象的及時(shí)跟進(jìn)(D)；對(duì)新科研儀器與工具的及時(shí)跟進(jìn)(E)；對(duì)新研究領(lǐng)域的及時(shí)跟進(jìn)(F)；對(duì)新材料、資料的及時(shí)跟進(jìn)(G).根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，1960-2012年間，諾貝爾獎(jiǎng)中的不同類型的“及時(shí)跟進(jìn)”數(shù)量為：A為35，B為27，C為23，D為28，E為4，F(xiàn)為17，G為8，具體如表2所示：

表2　1960-2012年間諾貝爾獎(jiǎng)中不同

由表2可以看出，A、B、C以及D在所有“及時(shí)跟進(jìn)”現(xiàn)象中占據(jù)的數(shù)量多，特別是A所占比例最大，說明及時(shí)發(fā)現(xiàn)并跟進(jìn)新科學(xué)理論或新概念非常重要，是捕捉學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)做出重大突破的有效方式.另外，F(xiàn)也非常重要，及時(shí)跟進(jìn)新的、有前途的研究領(lǐng)域，在學(xué)術(shù)前沿發(fā)現(xiàn)可研究的新問題，實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展.

1.3諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)中“及時(shí)跟進(jìn)”所占比例的變化(1960-2012)

科技發(fā)展具有不平衡性和進(jìn)步性，不同歷史時(shí)期，“及時(shí)跟進(jìn)”的情況會(huì)有所不同，從不同時(shí)間段中“及時(shí)跟進(jìn)”與該時(shí)間段內(nèi)獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)之間的比率來看，(我們將特定時(shí)間段獲得諾貝爾獎(jiǎng)的總?cè)藬?shù)計(jì)為H，將此時(shí)間段內(nèi)屬于及時(shí)跟進(jìn)的人數(shù)計(jì)為I，兩者之比視為J)：①1960-1969(時(shí)間段1)：共57人獲獎(jiǎng)(H1為57)，屬于及時(shí)跟進(jìn)為21人(I1為21)，約占36.8%(J1)；②1970-1979(時(shí)間段2)：共65人獲獎(jiǎng)(H2為65)，屬于及時(shí)跟進(jìn)為25人(I2為25)，約占38.5%(J2)；③1980-1989(時(shí)間段3)：共66人獲獎(jiǎng)(H3為66)，屬于及時(shí)跟進(jìn)為21人(I3為21)，約占31.8%(J3)；④1990-1999(時(shí)間段4)：共60人獲獎(jiǎng)(H4為60)，屬于及時(shí)跟進(jìn)為24人(I4為24)，約占40%(J4)；⑤2000-2012(時(shí)間段5)：共98人獲獎(jiǎng)(H5為98)，屬于及時(shí)跟進(jìn)為49人(I5為42)，約占50%(J5).具體如圖1所示：

可以看出，1960-2012年間，在各個(gè)時(shí)間段中(包括時(shí)間段1～5)，屬于及時(shí)跟進(jìn)的諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呷藬?shù)所占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的比例(J)均超過30%(J>30%)，且在一定程度上顯示出日趨上升的態(tài)勢(shì)(時(shí)間段3除外)，且在2000-2012年這一時(shí)間段中，比例甚至達(dá)到了50%.雖然目前仍難以得出“隨著時(shí)間的推移“及時(shí)跟進(jìn)”所占比例逐漸增大”這一結(jié)論，但“及時(shí)跟進(jìn)”是諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)中一個(gè)典型現(xiàn)象，且在近二三十年來呈比例增大的趨勢(shì)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來，甚至達(dá)到了50%，這說明在當(dāng)代，“及時(shí)跟進(jìn)”是實(shí)現(xiàn)重大突破的重要手段.從重大突破包括一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)來看，隨著科技發(fā)展，重大突破涉及的因素日益復(fù)雜，包括的關(guān)鍵環(huán)節(jié)日益增多，在其間加入的機(jī)會(huì)也越來越多，所以“及時(shí)跟進(jìn)”的比例會(huì)有所增加.

圖11960-2012年間諾貝爾獎(jiǎng)中不同時(shí)間段及時(shí)

跟進(jìn)人數(shù)與特定時(shí)間段中獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)的比例

Fig.1 Statistics according to the time periods

2諾貝爾獎(jiǎng)中的“同年同題獲獎(jiǎng)”與“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”現(xiàn)象

在諾貝爾獎(jiǎng)中存在這樣一種現(xiàn)象，即在同一年將獎(jiǎng)項(xiàng)頒給取得了相同(或相似)研究成果的幾個(gè)科學(xué)家，我們稱之為“同年同題獲獎(jiǎng)”現(xiàn)象.經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1960-2012年間獲得諾貝爾化學(xué)、物理、生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)為346人，在這些獲獎(jiǎng)人中，約有265人屬于“同年同題獲獎(jiǎng)”，約占總數(shù)的76.6%，可見，“同年同題獲獎(jiǎng)”代表著近二十年來諾貝爾獲獎(jiǎng)的典型特征.在“同年同題獲獎(jiǎng)”中，約有51人屬于“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)人”(即在同年同類型的幾個(gè)獲獎(jiǎng)人中，存在某獲獎(jiǎng)人通過及時(shí)跟進(jìn)另一獲獎(jiǎng)人成果而同年獲獎(jiǎng)現(xiàn)象)，約占“同年同題獲獎(jiǎng)”總數(shù)(265人)的19.2%，約占獲得諾貝爾獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)的14.7%，如表3所示.1960-2012年間，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中有16人屬于“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”情況，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中有13人屬于此類情形，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)中有22人屬于此種情形.

表3　1960-2012年間諾獎(jiǎng)“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”現(xiàn)象

從類型上看，“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”可分為以下3種情況：1)非合作型及時(shí)跟進(jìn)：即發(fā)現(xiàn)了其他同年獲獎(jiǎng)人的研究成果的重要意義和學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)，及時(shí)跟進(jìn)獨(dú)立研究并做出突破；2)主動(dòng)合作型及時(shí)跟進(jìn)：即當(dāng)發(fā)現(xiàn)他人研究成果的意義和機(jī)會(huì)，便主動(dòng)尋求與他人合作，或加入他人的研究團(tuán)隊(duì)，或邀請(qǐng)他人加入到自己的研究課題，并合作完成重大突破；3)被動(dòng)合作型及時(shí)跟進(jìn)：即跟進(jìn)性研究緣于他人的影響(如導(dǎo)師)或邀請(qǐng)，并通過與之合作，獲得重大突破，具體見表4.

“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”現(xiàn)象，說明了科學(xué)家之間的交流與互動(dòng)，特別是就前沿科學(xué)難題進(jìn)行交流與互動(dòng)的重要性.在科學(xué)前沿，不同的科學(xué)家可能會(huì)有相同的研究興趣，當(dāng)他們能夠就新信息、新方法、新材料進(jìn)行有效互動(dòng)時(shí)，便可能會(huì)碰撞出思想火花，而攻克單靠個(gè)人所無法解決的難題.

表4　“同年同題獲獎(jiǎng)”中“跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)”

3菲爾茲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)中的“及時(shí)跟進(jìn)”現(xiàn)象分析

相比物理、化學(xué)等學(xué)科，數(shù)學(xué)研究具有其特殊性，即數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的難題往往比較公開，人人皆知.這些難題中是某一數(shù)學(xué)家所提出的猜想，或是長久以來天才數(shù)學(xué)家們所一直期待解決的難題.由于這些猜想或難題非常難以證明或解決，因此往往是經(jīng)過了一個(gè)較長時(shí)期(可達(dá)十幾年或數(shù)十年)以后，由某一天才數(shù)學(xué)家解決，顯然這種共同研究解決同一難題，不能用時(shí)間長短來衡量是否為“及時(shí)跟進(jìn)”，我們用如上所述的捕捉學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)、搶占先機(jī)來衡量及時(shí)跟進(jìn)，對(duì)1970-2010年間獲得菲爾茲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)進(jìn)行分析表明共39人獲得了菲爾茲獎(jiǎng)，[3]而屬于“及時(shí)跟進(jìn)”類型的為11人，約占28.2%，其中：1)“對(duì)數(shù)學(xué)問題(主要是數(shù)學(xué)猜想)的及時(shí)跟進(jìn)”為5例；2)“對(duì)方法的及時(shí)跟進(jìn)”為2例；3)“對(duì)理論的及時(shí)跟進(jìn)”為2例；4)“對(duì)研究領(lǐng)域的及時(shí)跟進(jìn)”為1例；5)“對(duì)科學(xué)概念的及時(shí)跟進(jìn)”為2例.統(tǒng)計(jì)表明，數(shù)學(xué)領(lǐng)域中屬于“及時(shí)跟進(jìn)”的案例集中表現(xiàn)為“對(duì)科學(xué)問題(特別是數(shù)學(xué)猜想)的及時(shí)跟進(jìn)”，即某一數(shù)學(xué)家提出了某一數(shù)學(xué)猜想，另一數(shù)學(xué)家對(duì)之進(jìn)行及時(shí)跟進(jìn)并加以證明：有的是自己獨(dú)立完成，如1998獲獎(jiǎng)的孔采維尼(Maxim Lvovich Kontsevich)；有的在前人工作的基礎(chǔ)上繼續(xù)推進(jìn)，通過跟蹤新近出現(xiàn)的成果，將難題余下部分全部證明完畢，如1998年獲獎(jiǎng)的博切爾茲(R.E.Borcherds)、1978年獲獎(jiǎng)的皮埃爾·德林(Pierre Deligne)；或是針對(duì)某一猜想，不同年代的數(shù)學(xué)家連續(xù)努力，如郞蘭茲綱領(lǐng)的提出以及因此而獲獎(jiǎng)的洛朗·拉佛閣和吳寶珠.[4]

4諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)中通過“及時(shí)跟進(jìn)”獲得重大突破的案例

4.1案例1：綠色熒光蛋白(GFP)的發(fā)現(xiàn)及馬丁·查爾菲(Martin Chalfie)和錢永健的及時(shí)跟進(jìn)

2008年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了下村脩、馬丁·查爾菲、錢永健，三人因發(fā)現(xiàn)及改造了綠色熒光蛋白(GFP)而獲獎(jiǎng).其中，馬丁·查爾菲、錢永健的獲獎(jiǎng)，充分體現(xiàn)了及時(shí)跟進(jìn)新科學(xué)現(xiàn)象及他人的研究成果這一研究模式的有效性，他們的工作是接續(xù)性原創(chuàng)，下村脩的工作是源頭性原創(chuàng)，如圖2所示.

圖2　GPF的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)跟進(jìn)路線

1961年，下村脩(Osamu Shimomura)分離并純化了水母中的發(fā)光蛋白水母素，并于1962年和約翰森(Frank H. Johnson)等在《細(xì)胞和比較生理學(xué)雜志》發(fā)表相關(guān)成果.在研究過程中，下村脩發(fā)現(xiàn)綠色熒光蛋白(GFP)，并于1974年完成關(guān)鍵實(shí)驗(yàn).但當(dāng)時(shí)下村脩并沒有認(rèn)識(shí)到GFP的重要科學(xué)作用， GFP只是副產(chǎn)物.直到1987年，美國科學(xué)家道格拉斯·普萊舍(Douglas Prasher)才敏銳地意識(shí)到綠色熒光蛋白可以用來跟蹤基因的表達(dá)和蛋白的定位.經(jīng)過兩年的努力，1992年普萊舍得到了這種蛋白的基因序列.但這時(shí)普萊舍因無法申請(qǐng)到美國國立衛(wèi)生研究院的經(jīng)費(fèi)而不得不停止了自己的研究工作.1989年，美國哥倫比亞大學(xué)教授馬丁·查爾菲在一次學(xué)術(shù)會(huì)議中第一次知道了綠色熒光蛋白，他立即認(rèn)識(shí)到可以將它應(yīng)用于自己的線蟲研究，“我首先想到將GFP置入線蟲是在1989年4月25日的一個(gè)下午……那一天的發(fā)言者是保羅·布倫納(Paul Brehm).他描述了水母或其他類似生物能夠產(chǎn)生光這一現(xiàn)象，后來我認(rèn)識(shí)到這一工作始于下村脩……他首先談到了作為鈣指示劑的水母，然后他談到了一種對(duì)我來講是全新的能夠發(fā)光的蛋白，而且它能夠使水母產(chǎn)生綠色而不是藍(lán)色的光.我立即想到如何使GFP成為基因標(biāo)志.我必須承認(rèn)對(duì)于這次研討會(huì)后面的內(nèi)容我一點(diǎn)也沒有關(guān)注，因?yàn)槲姨d奮了.”[5]于是查爾菲與普萊舍取得聯(lián)系，普萊舍將GFP克隆基因寄給查爾菲，后者很快完成了普萊舍所沒有能夠完成的最后一步，使線蟲體內(nèi)的神經(jīng)元發(fā)出綠色熒光.1994年，查爾菲和普萊舍在《科學(xué)》雜上合作發(fā)表了論文，證明了綠熒光蛋白可以在細(xì)菌和線蟲中表達(dá)并可以發(fā)出熒光，GFP可以作為發(fā)光的遺傳標(biāo)簽.

1994年，錢永鍵開始設(shè)法改造綠色熒光蛋白，他通過研究發(fā)現(xiàn)熒光蛋有一個(gè)最主要的發(fā)光基因，如果將這一基因進(jìn)行改造，熒光蛋白的發(fā)光特性可以發(fā)生變化.根據(jù)這一思路，錢永健最終得到了各種顏色的熒光蛋白，并發(fā)明了能隨周期環(huán)境變化而變色的熒光蛋白.查爾菲評(píng)價(jià)錢永健“真正將綠色熒光蛋白變成了一個(gè)有用的工具”.

4.2案例2：泡利中微子假說及物理學(xué)界的及時(shí)跟進(jìn)

1931年春，泡利在國際核物理會(huì)議上提出，β衰變過程中能量守恒定律依然正確，能量虧損的原因是因?yàn)橹凶釉谒プ冞^程中變成了質(zhì)子、電子和一種質(zhì)量小的中性粒子，正是這種小質(zhì)量粒子將能量帶走了，泡利預(yù)言這種小質(zhì)量粒子就是中微子.自20世紀(jì)80年代，學(xué)界就如何發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)泡利所預(yù)言的中微子開展了大量的研究工作，共有6位科學(xué)家因?yàn)樵谥形⒆友芯糠矫娴某晒A得諾獎(jiǎng)，包括1988年的利昂·萊德曼(Leon Lederman)、梅爾文·施瓦茨(Melvin Schwartz)、杰克·斯坦伯格(Jack Steinberger)，1995年的弗雷德里克·萊因斯(Frederick Reines)，2002年的雷蒙德·戴維斯(Raymond Davis)和小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)，他們屬于接續(xù)性原創(chuàng)，泡利的中微子假說是源頭性原創(chuàng)，因?yàn)橹Z貝爾獎(jiǎng)一般不授予純理論研究，所以泡利沒有因?yàn)橹形⒆蛹僬f獲諾獎(jiǎng).具體如圖3所示.

圖3　中微子假說及其探測的及時(shí)跟進(jìn)路線

雖然泡利的中微子假說逐漸被人們接受，但問題是如何觀測中微子.1941年，王淦昌完成題為《關(guān)于探測中微子的一個(gè)建議》(A suggestion on the detection of Neutrino)的論文，“王淦昌論文的關(guān)鍵點(diǎn)在于把普通的 β 衰變末態(tài)的三體問題變?yōu)?K 俘獲中的二體問題，這就使中微子的探測有了實(shí)際的可能”.[6]1942年美國物理學(xué)家艾倫(R．Davis)對(duì)王淦昌方案進(jìn)行試驗(yàn)，非常初步地證實(shí)了中微子的存在.直到1952年，艾倫與羅德巴克合作并第一次成功地完成了實(shí)驗(yàn)，同年，戴維斯(Raymond Davis)也實(shí)現(xiàn)了王淦昌的建議，并最終證明中微子不是幾個(gè)而是一個(gè).以上工作主要是通過電子俘獲試驗(yàn)來證實(shí)中微子的存在，那么如何測量中微子與質(zhì)子相互作用并直接探測中微子. 1956年，美國物理學(xué)家弗雷德里克·萊因斯針對(duì)這一難題，選用氫核(質(zhì)子)作靶核，在20世紀(jì)50年代首次成功地觀察到電子反中微子.[7]在解釋當(dāng)時(shí)為什么研究這一課題時(shí)，他談道：“觀察到中微子在自由態(tài)下與物質(zhì)相互作用對(duì)于解釋?duì)滤プ兪侨绱酥匾灾掠谌藗儗⒅形⒆右暈橐粋€(gè)真正的實(shí)體.盡管這是一種普遍的看法，但是中微子在自由態(tài)下非常難以檢測到，以至于人們將之描述為‘難以捕獲的幽靈’.這也是我為什么要探測中微子的原因.”[8]1995年，萊因斯與發(fā)現(xiàn)輕子的美國物理學(xué)家馬丁·珀?duì)柗窒砹酥Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

1962年，美國哥倫比亞大學(xué)的利昂·萊德曼、施瓦茨和斯坦博格開啟了用加速器來產(chǎn)生中微子的新路徑.他們利用布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的加速器，通過快介子衰變實(shí)驗(yàn)，用質(zhì)子束打擊鈹靶以產(chǎn)生p介子束流(p介子在飛行中衰變?yōu)閙子，同時(shí)放出一個(gè)中微子)，“進(jìn)一步證實(shí)中微子至少有兩種”，[9]一種是電子中微子；另一種是m子中微子.由于這一重大成就，他們獲得了1988年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

此后，考恩(C.L.Cowan)和萊因斯(F. Reines)領(lǐng)導(dǎo)的小組第一次通過實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)了中微子的存在；而雷蒙德·戴維斯和小柴昌俊的工作則進(jìn)一步證實(shí)了太陽中微子的存在.20世紀(jì)50年代，戴維斯在南達(dá)科他州約1.46千米以下的霍姆斯塔克金礦，建立了一個(gè)10萬加侖容量的全氯乙烯的容器來探測中微子，[10]并通過30年的連續(xù)觀察探測到約2000個(gè)中微子.小柴昌俊則于1978年在東京大學(xué)的神岡研究所，“提議在一座地下1000 米的廢舊礦井中加注 3000噸水，設(shè)計(jì)出了新的天體觀測鏡.”[11]并探測到了1987年2月23日在大麥哲倫星云中爆發(fā)的那顆超新星所釋放出的中微子，這是人類第一次觀測到太陽以外的宇宙中微子.2002年，雷蒙德·戴維斯和小柴昌俊獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).

4.3案例3：理查茲、阿斯頓對(duì)索迪同位素理論的及時(shí)跟進(jìn)

英國著名化學(xué)家索迪(Frederick Soddy)于1910年提出了同位素假說，并于1913年發(fā)現(xiàn)放射性元素的位移規(guī)律，或稱同位素假說.同位素假說為放射化學(xué)、核物理學(xué)這兩門新學(xué)科的建立奠定了重要基礎(chǔ).

為驗(yàn)證同位素假說，美國化學(xué)家西奧多·威廉·理查茲系統(tǒng)研究了普通鉛及由鈾蛻變生成的鈾、鉛(206Pb)及其化合物的許多理化性質(zhì)，又收集了來自鈾、釷等不同放射源蛻變生成的鉛(206Pb，208Pb)，分別測定其原子量.此外，理查茲還對(duì)來自地球不同地區(qū)的銅、鋇、鈉和氯等元素的原子量進(jìn)行了精確的研究，并比較了地球上及不同隕石中鐵、鎳、鈷的原子量，驗(yàn)證了同位素假說和位移規(guī)則的準(zhǔn)確性.1914年，理查茲獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).受同位素假說的啟發(fā)，1919年英國化學(xué)家弗朗西斯·威廉·阿斯頓(Francis William Aston)研制了質(zhì)譜儀，“參照當(dāng)時(shí)光譜分析的原理，設(shè)計(jì)出一個(gè)包括離子源、速度選擇器和收集器三部分組成的可用于分析同位素并測量其質(zhì)量及豐度的新儀器.”[12]借助這一儀器，阿斯頓鑒別出至少212種天然同位素.通過對(duì)大量同位素的研究，他闡述了“整數(shù)法則”，即：除了氫以外的所有元素，其原子質(zhì)量都是氫原子質(zhì)量的整數(shù)倍.阿斯頓被授予1922年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).

5主要結(jié)論與政策建議

通過統(tǒng)計(jì)和案例分析發(fā)現(xiàn)“及時(shí)跟進(jìn)”也能夠完成重大突破，做出世界一流科研成果，獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)，改變了長期以來人們想當(dāng)然地認(rèn)為只有自主原創(chuàng)才能做出世界一流成果的成見，豐富了人們常說的“諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的評(píng)獎(jiǎng)原則是原創(chuàng)和產(chǎn)生重大影響”這一觀點(diǎn).我們注意到重大原創(chuàng)成果往往包括若干個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要突破，只有這些環(huán)節(jié)都突破了，一個(gè)完整的重大原創(chuàng)成果才完成，因此突破其中任何一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工作都是原創(chuàng)成果的重要組成部分，也是原創(chuàng)性工作，“及時(shí)跟進(jìn)同年獲諾獎(jiǎng)”的成果就是這樣的工作，所以我們認(rèn)為重大原創(chuàng)性成果由若干個(gè)原創(chuàng)性成果組成，其中突破第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的成果可以稱之為“源頭性原創(chuàng)成果”或“開啟性原創(chuàng)成果”，其后關(guān)鍵環(huán)節(jié)的突破則可稱之為“接續(xù)性原創(chuàng)成果”，這樣，諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)的仍然都是原創(chuàng)性成果.當(dāng)然，有的重大原創(chuàng)成果就一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也就只能獲得一次諾獎(jiǎng).我們的統(tǒng)計(jì)分析和案例研究表明，及時(shí)跟進(jìn)而獲獎(jiǎng)的成果就是“接續(xù)性原創(chuàng)成果”.或者說，對(duì)原創(chuàng)的理解有層次性，及時(shí)跟進(jìn)也可以理解為在亞層次上的原創(chuàng).需要說明的是，本文所述的及時(shí)跟進(jìn)與現(xiàn)在人們常說的跟隨研究是不同的，前者是重大原創(chuàng)成果的組成部分，后者則是重大原創(chuàng)成果之后的一系列跟隨研究，如果用庫恩所說的科學(xué)革命與常規(guī)科學(xué)來類比，及時(shí)跟進(jìn)的研究是科學(xué)革命的一部分，跟隨研究則是常規(guī)科學(xué)的一部分.本文有三項(xiàng)主要結(jié)論：

1)對(duì)1960-2012年間346位諾貝爾物理、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明其中140人占總獲獎(jiǎng)人數(shù)的40.5%的科學(xué)家是通過及時(shí)跟進(jìn)他人工作而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的.

2)1960-2012年間346獲諾獎(jiǎng)科學(xué)家中有265人屬于“同年同題獲獎(jiǎng)”，約占總數(shù)的76.6%，其中有51人屬于“及時(shí)跟進(jìn)同年獲獎(jiǎng)人”占“同年同題獲獎(jiǎng)”總數(shù)(265人)的19.2%，約占獲得諾貝爾獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)的14.7%.

3)對(duì)1970-2010年間獲得菲爾茲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)進(jìn)行分析表明共39人獲得了菲爾茲獎(jiǎng)，而屬于“及時(shí)跟進(jìn)”類型的為11人，約占28.2%.

本研究至少具有五點(diǎn)重要意義，并據(jù)此提出相應(yīng)的政策建議：一是對(duì)于活躍在前沿的學(xué)者而言，不僅要繼續(xù)專注自主鉆研，而且同樣要及時(shí)了解同行和跨學(xué)科領(lǐng)域的其他學(xué)者的工作，敏銳捕捉學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)是學(xué)術(shù)競勝的重要法寶，對(duì)已經(jīng)有人開始探索但是還有重要環(huán)節(jié)有待突破的前沿研究要敢于及時(shí)跟進(jìn)；二是對(duì)于情報(bào)文獻(xiàn)(尤其是競爭情報(bào))研究者和科學(xué)技術(shù)學(xué)(STS)研究者而言，可以通過對(duì)科學(xué)前沿地圖的分析和前沿分析(置頂分析、突破分析、擴(kuò)展分析[13]，發(fā)現(xiàn)值得及時(shí)跟進(jìn)的新成果、新動(dòng)向，總結(jié)做出重大突破性成果的規(guī)律和模式，幫助學(xué)者從事前沿探索工作；三是對(duì)于基金會(huì)等各種資助機(jī)構(gòu)來說，不要輕視跟進(jìn)性工作，一些及時(shí)跟進(jìn)同樣可以做出世界級(jí)的重大突破；四是對(duì)于政策制定者和智庫而言，應(yīng)該充分重視建立健全文獻(xiàn)情報(bào)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用體系，重視文獻(xiàn)情報(bào)研究方法的探索與創(chuàng)新，鼓勵(lì)跨學(xué)科交流與合作；五是在教學(xué)和傳幫帶過程中應(yīng)該鼓勵(lì)大學(xué)生和研究生既要重視培養(yǎng)自主原創(chuàng)能力，也要培養(yǎng)甄別學(xué)術(shù)機(jī)會(huì)與及時(shí)跟進(jìn)的能力.

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[責(zé)任編輯黃祖賓]

[責(zé)任校對(duì)蘇琴]

Research on the Following-up phenomenon in the breakthroughs of science and technology research: A case study of Nobel Prize

LIU Yi-dong, WANG Yan-yu, GAO Lu

(TheInstitutefortheHistoryofNaturalScience,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)

Abstract:The research started from the question of which kind of research could lead to great breakthroughs in science and technology, whether the independent, original research or the following-up research. While the common answer would be the original. The paper argued the original research which were significant science and technology achievements, consisted of fountain original research and successive original research, Through the statistic of 346 Noble Prize from 1960-2012, including Physics, Chemistry, Physiology and Medicine, we concluded that 140 awarders won Nobel through following- up research which accounted for 40.5%.Their work were successive original research, which means following-up the frontier could product world-class breakthroughs. The statistics on Fields Medal showed the same phenomenon in mathematics. The discovery of this paper will promote the understanding of great breakthroughs of science and technology and guide the related policies, also the analysis of the frontier literatures and the distinguish of frontier scholars will contribute more in the building of future research environment.

Key Words:Following-up research;Fountain original research;Successive original research;Nobel Prize; Fields Metal; Frontier scholar

中圖分類號(hào)：F204

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8462(2016)01-0011-07

作者簡介：劉益東(1961-)，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向：科技戰(zhàn)略、人才戰(zhàn)略、STS、科技史；王彥雨(1982-)，中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所助理研究員，研究方向：STS、科技戰(zhàn)略.

基金項(xiàng)目：中國科學(xué)院規(guī)劃戰(zhàn)略局資助的“科技發(fā)展規(guī)律研究”課題的部分成果.

收稿日期：2015-11-19.