Russell Funk一开始不知道他的研究是否能引起共鸣。但后来他的研究被大量报道，收到了数百位科学家的支持邮件——还有批评声。

Funk和他的共同作者发现，科学论文和专利的突破性日益降低，他们在这里是指，新成果淘汰旧成果的情况越来越少。就在他们两年前刚发表这篇论文时[1]，250多家新闻媒体予以关注和报道。今年，这一发现甚至被搬上了美国国会听证会。

“太不可思议了，到现在还有人在联系我，” 美国明尼苏达大学研究科学知识演化的Funk说。他的共同作者包括美国亚利桑那大学的社会学家Erin Leahey以及法国欧洲工商管理学院（INSEAD）的组织行为研究员Michael Park。

该研究似乎指出了人们对现代科学影响力的一种普遍担忧。几十年里，社会政策专家一直在担心，突破性发现越来越难，导致经济增长开始减速。这也是如今全球一些极具影响力的科学官员反复强调的观点。

“现今的进步与20世纪的高歌猛进相形见绌，”美国白宫科学和技术政策办公室（OSTP）主任Michael Kratsios在4月的一次演讲中表示。美国国立卫生研究院（NIH）院长Jay Bhattacharya在3月的就职听证会上承诺，要做更多“前沿研究”而不是“渐进式进展”，之后便对科研经费进行了大规模削减。

不只是美国的政客在抱怨科学的投入回报比变低了。“科学与创新，它们是发展和增长的动力，如果这里面出了问题，我们就必须担忧，”比利时鲁汶大学的策略研究员Sam Arts说。他和他的同事一直在与多个欧洲政府沟通，帮助其研究体系产出更有颠覆性的研究。

不过，Funk和同事的这篇论文自发表以来，有批评指出其对突破性的衡量指标有缺陷，从广义上说，如何衡量一篇论文的突破性或创新性仍缺乏共识。

尽管如此，一个共识是突破性创新确实变难了，但解释其原因的理论却五花八门。研究人员一边争论，一边开始用实验更好地量化开创性研究，并提出了促进这类研究的策略。

Funk、Leahey和Park在2023年的论文中指出，1945-2010年间，每年突破性论文的数量保持不变，但学术论文总量却一直在增长，因此平均突破性其实是降低了（见下图“突破性科学式微”）。如果属实，这意味着向科研投入更多钱和人之后，并没有取得与之相当的突破性成果。

来源：参考文献1

他们的论文使用了Funk和密歇根大学社会学家Jason Owen-Smith在2016年发明[2]的一个指标。他们通过分析引用模式衡量突破性。这里的基本概念是，由于突破性论文会极大地改变其领域，所以之后的研究会更多地引用这篇论文而不是这篇论文的参考文献（因为这些文献基本都被淘汰了）。但如果一篇论文只是简单地巩固了之前的研究，那么之后引用该论文的研究也会引用该论文之前的研究。

一篇论文被后继论文提到的次数越多，而且后继论文没有引用该论文的参考文献，那么论文的巩固-突破（CD）指数得分就越高，该指数范围为-1到1。

在CD指数之前，学者也会衡量一篇论文的创新性，其衡量标准为论文引用各学科论文的程度[3]。创新性和突破性看起来可能是同义词，但创新性指标 真正衡量的是科学家是否产生了迥然不同的影响，匹兹堡大学信息科学家Lingfei Wu说，相比之下，突破性指标通过对后续论文的引用影响衡量实际结果。 

但依赖引用这个指标也有问题，一些研究人员表示。一个问题是引用无法准确反映一篇论文的智识影响。2022年对科学家展开的一项调查发现，他们引用的超过半数的研究对引用它们的研究只有很少或没有影响，Arts说[4]。

另一个问题是，引用文化在过去几十年发生了变化。现在的论文比过去几十年的论文有更多的引用，而且它们更喜欢引用更久远的论文。同时，过去参考文献很少的论文可能会获得与它们实际影响不匹配的高突破性得分，因为之后的论文可能不会引用在那之前并就不多的研究，路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学的科学社会学家Lutz Bornmann说。

但是，Funk的论文控制了引用模式随时间的变化，却仍发现了平均突破性的显著下降。

一些对Funk的研究的批评认为，研究结果被扭曲了——有些论文因元数据问题被误认为参考文献为0，因为它们集中出现在研究时期的开端。这会人为地推高它们的突破性得分。但Funk和同事在2025年2月的预印本进行了回击[5]，指出他们批评者的数据集包含了更多这类会扭曲分析结果的0参考文献的论文。

Erin Leahey、Russell Funk和Michael Park（左至右）认为，科研论文的突破性随时间降低了。来源：Ivory Orchid Photography; Russell J. Funk; Michael Park

另一种方法是追踪论文中使用的语言。Funk的论文也尝试了这种方法，统计了论文和专利名称中特殊词汇和词汇组合的比例；他的论文还分析了论文是否使用了暗示创造或突破的词，如“产生”，或是暗示巩固的词，如“改善”。结合这两种方法后，研究团队认为突破性出现了明显的下滑。

但在今年，Arts和他的团队得出了一个不同的结论。他们分析了早至1901年的论文标题和摘要，看看新的短语或词汇——如“光子”——何时出现，并统计后续论文对其的使用[6]。

Arts的分析发现，各领域会在不同时期出现创新大爆发，而不是创新呈现出普遍下降的趋势。“我们应该为此担心吗？”他在谈及创新随时间不断下行时说道，“肯定的，但这不是第一优先级。”

其他人支持Funk的结论，即突破性和创新性正在减少，Bornmann说。但他仍然怀疑，任何基于引用的测量指标是否能切实反映科学家眼中的突破。他说：“我们还需要决定性的实证证据。”

测试CD指数的一种方式，是选择一个很明显的重大现代突破：2021年报道AlphaFold的论文[7]，这个蛋白质结构预测工具为其创造者赢得了去年的诺贝尔化学奖。它的CD指数很低，Funk说，但他说这是对的。“这是一次巨大的科学进展，但它没有从概念上取代之前的生物学知识或是折叠原理，”他说。不过，它的CD指数可能会随时间流逝而更具有突破性，他提醒道，因为引用AlphaFold突破的早期论文在AlphaFold发布前已经开始了，所以也更容易引用更早的研究。

AlphaFold的CD指数并不高，说明这个指标无法完全反映突破性的含义，伦敦大学学院的研究政策研究员James Wilsdon说。整体上，他对于目前用来衡量突破性或创新性的任何指标都是不信任的。“它们对于我们真正想要理解的东西来说，都是一些很不可靠的替代指标。”

对于以哪些因素为衡量标准，目前的共识还很少，Wu在赞同时表示，这个领域仍刚起步。“就像1920年代和1930年代的量子力学，”他说，“你越深入研究，你就越困惑。”

这些争论很重要，因为研究人员正在根据不同的创新或突破性指标分析研究资助的效果。比如，不久前发表的研究[8]指出，过去四十年里，从NIH获得资助延续的美国科学家，比没有获得资助延续的科学家，产出了更有创新性的研究，这或许显示出一个稳定资助环境的长远益处。该研究通过分析论文中关键词和概念的独特性和时新性来评估其创新性。

多位科学家都计划通过实验，找到衡量突破性的更好的指标。Bornmann计划询问研究人员，哪些论文在他们看来改变了科学范式，再看看哪些突破性的量化指标能最好得预测他们的观点。

哥本哈根大学研究科研系统的数据科学家Roberta Sinatra想询问研究人员，还没有发表的论文是否具有突破的潜力，然后再看看论文发表后是否会被大量引用为突破性成果。

“我们需要更多主动的实验，而不是观察性数据。”她说。

Funk表示，他目前主要关注评估论文、专利和经费申请中语言改变的指标，而不是引用指标。

虽然关于如何衡量突破和创新的辩论仍在继续，但新产生的共识似乎是科学创新确实变难了。

这里的一个主要论点是，经济生产力的增长——最终由创新和新技术驱动——几十年来一直在富裕国家呈下降趋势。比如，经济学家Robert Gordon在他2016年的《美国增长的起落》（The Rise and Fall of American Growth ）[9]一书中指出，20世纪所经历的快速发展的时代——得益于一次性的技术升级，如汽车、抽水马桶和电灯——已经结束了。

“这是一曲20年的挽歌，以各种形式呈现着。”Wilsdon说。

研究人员还发现，多个领域的研发（R&D）回报也在不断减少。比如，2020年一个经济学家团队的一篇著名论文[10]指出，如今维持摩尔定律（微芯片晶体管数量每两年翻一番的趋势）所需的半导体研究员数量是1970年代的18倍。农业生产力以及心脏病和癌症疗法也有着类似趋势，他们指出。“在我们分析的每一个领域，我们都发现，新概念以及随之而来的指数级增长，越来越少见了。”该团队写道。

其他研究[11]发现，经通胀调整后，每10亿美元研发开支所获批的新药物数量，从1950年以来每9年减少一半。

20世纪中叶以来，科学经费出现了暴涨，Sinatra说。1956-2020年，美国研发开支实际增加了11倍。她说：“研究数量，开展研究的人员数量，都在指数级增长。”

但是，在Sinatra看来，随之而来的突破似乎并未取得同等成绩。“值得颁发诺奖的名单并没有越来越长。”

有此印象的不止她一人，Funk整理了40多篇指出创新性在下降的论文。美国非营利资助机构Open Philanthropy的经济学家Matt Clancy在2022年分析了证据，也认为研究发现无法与科学家数量和研究资助的增长保持同步。他的结论是：“科学变难了。”

如果科学的投入回报比确实在缩小，那么，需要责怪的对象有很多。

最明显的一点——正如研究人员在邮件中告诉Funk的那样——是科研人员如今被写基金、行政任务和教学搞得分身乏术，让他们没有时间进行原创性思考。一项荷兰研究发现，荷兰大学的全职教授用于科研的时间只占20%不到[12]。

与半个世纪前相比，现代研究人员因为学术职业和研究经费的刻板架构，选择一条不寻常路的自由比以前少了很多，剑桥大学的科学史学家Patricia Fara说。

沃森和克里克在努力发现著名的DNA结构时，实际上放弃了他们还没完成的博士学位，她说，“如果他们现在敢逃走，就像他们当时脱离主要研究项目好几个月那样，他们就完蛋了。”她说。

另一个可能解释是，在极大的发表压力下，研究人员只能“切香肠”，把一个想法平摊到更多论文中去，使每篇论文的突破性或创新性变小了。

1996-2023年，基于全球水平的数据，每位研究人员的论文数量几乎翻倍，加拿大蒙特利尔大学的信息科学家Vincent Larivière计算发现。去年发表的一篇分析显示，一名科学家发表的论文数量与它们的突破性成反比。

Funk表示，问题不仅在于底层的平庸研究越来越多。他的论文发现，诺奖论文以及高水平期刊如《自然》（Nature）、《科学》（Science）、《美国科学院院刊》（PNAS）的论文突破性也在降低。

给科学“拖后腿”的另一个因素是昂贵的设备。17世纪英裔爱尔兰自然哲学家Robert Boyle能够在他伦敦的别墅里做实验，美国西北大学研究管理和组织的Dashun Wang说，但如今，像是瑞士日内瓦近郊的大型强子对撞机这类大型设施，使得科学变得无比庞杂。

还有一个问题是科学知识的丰富，科学家需要更多的时间学习，才能一直站在前沿。“我们是站在巨人的肩膀上，”Wang说，“但这些巨人还在以指数级速度长高。”

Sinatra推断，突破性论文仍然存在，但科研从业者只有有限的时间用来阅读、理解和引用新研究，意味着每年只有固定数量的论文能被称颂为“突破”。

她说，“从众效应”——在社交媒体和论文算法选择的双重夹击下——将科研人员的关注面只聚焦到了一小批论文上。

“要成为突破，就需要集体关注，”她说。也就是说，可能有一些突破单纯被我们错过了。有些文章可能好几年、几十年也无人问津，之后才突然被发现和广泛引用。

但是，关系到创新减慢的一个最棘手的问题，是研究人员在收割“低挂果”，致使现在需要花费更多努力才能取得全新的突破。

如果这样，科学突破肯定会越来越难。下游的技术进步和经济增长也将减慢，如果没有大规模的研发投入的话。

但Funk不认为这是科学脚步在减慢的原因。如果这个假说是真的，那么更古老的领域就应该比更新的领域衰减得更多，因为它们的低挂果都已经被摘完了。

但实际上，无论是新的还是老的研究领域，其突破性减慢速度都差不多，他说。成熟度大相径庭——比如化学和计算机——的技术专利的突破性，几乎是同步减慢的，他的研究显示。

其他创造性领域的创新性也在衰减，如艺术，Funk说。比如，歌词在过去半个世纪里的重复度越来越高，一篇论文发现[14]。

连接科学与艺术的是对优化衡量指标的持续关注，无论是论文引用，歌曲播放量还是电影票房，Funk说，“如今的事物比几十年前更依赖指标，”他说，而这种对替代指标的最大化关注可能会摧毁原创。

随着对科学越来越难的担忧，试图寻找解决办法的各种计划、经费和机构也如雨后春笋般出现。

人们常提出的一个观点，是通过给技术里程碑颁奖，来激励进步。比如，美国在2004年推出的一项挑战，要求团队建造能在沙漠地形行走的自动驾驶汽车，就帮助催生了自动驾驶汽车行业。

另一种方法是更快、更灵活的经费发放。在新冠疫情期间，一些私人资助机构推出 48小时的经费决定，以便科研人员能立即开始研究COVID-19，而不是等待慢悠悠的经费程序。OSTP主任Kratsios在他四月的演讲中提到同时使用奖项和灵活经费的方法。

德国和英国成立了专门资助突破性技术和概念而不是渐进式进展的创新机构。德国的大众汽车基金会向研究人员提供资金，来探索被认为太过古怪、会被其他资助者拒绝的“科幻小说”的概念。

为了防止资助机构只支持一小部分“性感”的研究项目，如AI，经费应更随机地发放，Sinatra说。新西兰等国家已经在实验使用抽奖方式来决定资助对象，前提是申请项目的质量能基本达标。

专门研究科研如何完成的元科学家的研究，能揭示如何在科学中注入更多突破性。Wang和Wu的研究基于CD指数，显示小团队比大团队更能取得突破性结果[15]。这或许是因为，大团队很难提出原创性观点，Wu说。此外，大团队比小团队更容易拿到有时间限制的经费，意味着他们有尽快产出结果的压力。他说：“你必须发表，你不能冒险。”

西北大学研究科学创新的Brian Uzzi参与的其他研究显示，性别多样化的团队比单一性别团队能产生创新性更好的结果——该创新性通过不常见的期刊组合中的文章引用量来衡量，体现了多样化的智识影响[16]。其他研究发现，面对面工作比远程工作更能提升突破性，这也是基于CD指数的衡量结果[17]。

元科学也正获得越来越多的资助和关注。去年，英国国家资助机构成立了一个元科学部，指出研究资助在历史上变得过于风险规避，有偏见，不平等和低效。

即使科学家想要更好地理解研究中的突破性和创新性，并想办法来促进它们，研究投入回报比的问题在政治上的争议也愈演愈烈。

这个氛围是为何Funk的研究结果能震惊研究人员，Uzzi认为。“科学家看着说，天呐，如果是这样，人们就会把钱投到其他领域去了。”他说。

最差的情况下，关于科学生产力下降的担忧可能会被武器化，用于攻击整个研究事业。“它能被用于关停学术界，”Uzzi提醒道，“这显然是美国正在发生的。”

美国国务院的前研究政策官员、如今就职于美国科学家联盟的Cole Donovan认为，科学在疫苗和癌症治疗领域一直在飞速进步。

不过，“现在的技术进步很难像20世纪家用电冰箱或是商业航班那样具有革命性，”他说。轰动的技术越来越少，在政治上就更容易削减科研支出，Donovan认为。

Funk的一个NIH经费刚被取消，这个经费本来是要用于研究如何增加女性在信息技术领域的就业。这是特朗普第二个总统任期下被削减的数千个项目之一。

“当前对科学经费的削减让我非常沮丧。”他说道。

但他提醒道，不能因为担心有敌意的政客会大做文章就刻意回避科学突破正在减慢的问题，“对我来说，直面创新速度减慢的现实不是在威胁科学，而是在拯救它。”

参考文献：

原文以Are groundbreaking science discoveries becoming harder to find?标题发表在2025年5月21日《自然》的新闻特写版块上