當獨行俠的好處

范式轉移始于革命性的思想。20世紀最具影響力的哲學家之一——托馬斯 · 庫恩（Thomas Kuhn）創造出“范式”一詞來表示獲得一致同意的知識狀態，接著他繼續描述該狀態如何隨著例外的累積而遭到推翻。在庫恩的模型中，涌現的例外導致舊范式被新范式取代，結果就是知識向前躍進，人類取得進步。這是一個由特立獨行者推動、源于不同意見的過程。

異議是過程的一部分

在科學領域，持不同意見并不是缺點，而是非常有必要的。數學家愛德華 · 卡斯納（Edward Kasner）和詹姆斯 · 紐曼（James Newman）寫道：“科學的證明連續不斷地處在變遷中，以至于昨日的異端邪說是今日的絕對真理，明日的基本教義。”對科學權威說不、反駁廣泛接受的知識、質疑和打破現狀的勇氣對于科學向前推進的能力來說，不可或缺。

牛頓在1675年寫給羅伯特 · 胡克的一封信中寫出著名的格言：“如果說我看得比別人遠，那是因為我站在巨人的肩上。”牛頓改寫那句話的早期版本來表明一個觀點：獨行俠能夠產生變革性的改變，只是因為大量的漸進式的研究在悄悄地完成，它們沒有得到名聲或認可，也沒有得到頭條新聞報道。在科學領域，許多漸進式的進步使得特立獨行的個體的變革行動成為可能。

科學史里有好多卓越超群的獨行俠。在公元前5世紀，古希臘哲學家阿那克薩哥拉（Anaxagoras）提出，天體由被旋轉的以太攫取的石頭構成。因為他關于月亮和太陽的主張，阿那克薩哥拉遭到逮捕，被判死刑，之后被他的朋友、一位有權的政治家伯里克利（Pericles）救下一命，改成被放逐。阿那克薩哥拉做出的革命性進步激勵了人類在理解宇宙秩序和通過運動從混沌到有序的轉變方面的一些最早嘗試。上述理念至今仍在使用。

大約2 000年后，一種不同的范式把地球描述為宇宙中心一個靜止不動的物體。尼古拉·哥白尼的工作被焦爾達諾 · 布魯諾接受，得到伽利略 · 伽利萊的支持，提供了一種全新的日心說理論，并有確鑿的證據支持，顯示太陽位于太陽系的中心，地球是繞著太陽作軌道運行的行星之一。

這樣的異議不是科學的早期歲月獨有的。以前的科學家相信，大陸是靜止的。之后，阿爾弗雷德 · 魏格納（Alfred Wegener）為了解釋不同大陸的大尺度特征和輪廓為何相匹配的疑問，在1912年提出大陸實際上在漂移。他的主張將板塊構造論引入地質學，當時受到嘲笑和敵對。按照杰出的地質學家、芝加哥大學教授羅林 · 錢伯林（Rollin T. Chamberlin）所寫的，魏格納被視為提出一個“自由自在”的假說，“對我們的地球采取相當自由隨意的態度”。盡管受到嘲弄，但魏格納的發現有助于為現代地球科學鋪平道路。

量子獨行俠的角色

趨勢仍在繼續。戴維 · 威克（David Wick）在他的著作《臭名昭著的邊界：量子物理學的異端邪說七十載》（The Infamous Boundary：Seven Decades of Heresy in Quantum Physics，1995）中描述過相似的情形。量子物理學領域的杰出領導者們（如愛因斯坦）拒絕接受整個量子理論。有趣的是，我們能發現異議——或者至少是強烈極化的意見——在量子物理學領域幾乎是連續不斷地存在的，從20世紀初直至現在。

一個絕佳的例子是量子力學領域令人驚訝地缺乏共識——或者說是最基本的理解。在當前被討論得不少，而且互相排斥的量子力學解釋中，有哥本哈根、多世界、隱變量、自發坍縮詮釋、量子信息、關系性量子力學及交易等解釋。在美國物理學會的年度會議上，量子力學解釋主題的討論會是最多人參加的，總是引發引人入勝的爭論，有時是激烈的論戰。科學家在討論“我們能否建造一臺功能齊全的量子計算機，示范它相比于經典計算機的優勢呢？我們能否利用拓撲性質來建造一臺這樣的量子計算機？”之類問題的答案，關于量子力學基本原理的論戰仍在繼續，新的異見領域也隨之誕生。

在量子力學領域，異見與實際變革進步的共存是最好的。量子力學帶來的激動興奮延續至今天，我們著迷地看到量子力學帶來了廣泛的社會結果，其中包括量子信息科學和工程研究的培育。第二次量子革命的興起，其目標是創造量子技術。

在基礎量子研究領域，打破范式和持續的競爭誕生于異議，不斷產生異議，通過合作研究努力協調，受到許多研究者漸進式工作的充實，也許未來某一天會改變人類的生活，就如半導體早已做到的那樣。

重新審視打破范式

科學史中的獨行俠也許付出了各自的代價，但他們也提供了科學進步中必要的、變革性和破壞性的飛躍。我們欠那些獨行俠一個感激之情，得要好好謝謝他們。我們也要感謝他們的追隨者，因為是他們探索新理論的細節，填補推理中的漏洞，通過辛苦的日常工作和漸進式研究，把知識的邊界向前推進，為下一個偉大的顛覆者鋪平道路。

情況不止如此。為了改進我們做科學研究的方式，我們可以找到一個方法來打破“打破范式”的范式，更好地利用科學家聰慧的頭腦。將合作性研究與大膽的變革理念相配對，明智地使用稀缺的資源，加速科學進步的過程。科學技術領域的領導力依賴于對風險的廣泛接受，以及我們把打破范式提升為常態的能力。

向前邁進

要保持科學技術領域的領導地位，有必不可少的三個措施：為基礎研究創造可持續的條件，推動科研至應用的轉化；接受科學上的異見與高風險；接納多樣性。

在探索之樹上，基礎研究形成樹根，科研成果轉化是甘甜的果實。毫無疑問，假如沒有基礎研究——基礎研究的特征是缺乏直接應用——那么就不可能有未來的應用。這種基礎研究與未來應用相關聯的例子有很多，包括晶體管、互聯網和智能手機。在一個健康的科學與工程學生態系統中，擴大和加速科研成果轉化的同時，應該謹慎地處理基礎研究和應用研究的比例，讓兩者能夠相輔相成。

一些政府科學機構已經在接受風險，其中也包括我的工作單位美國國家科學基金會（NSF）。NSF已經公開接受高風險、高回報項目的概念。風險是很難評估的，但是在一個給定架構內討論構成風險的要素永遠都是起點。另外要識別和選擇具有高轉化潛能的項目，同時保持為維持必要的漸進式進展提供資助的能力。這是一個精細而復雜的平衡，要不斷地進行謹慎的調整。

重視多樣性作為第三個措施，加強了其他兩個措施。多樣性是豐富、活躍、富有成效的討論的源泉，是現代科學的基礎。只有通過把不同背景、文化、學科與觀點的研究者聚在一起，我們才能取得進步。一些機構有著歷史上在科學勞動力中代表性不足的群體，他們有著巨大的、遠遠未被充分利用的潛力。這些群體需要、也值得給予精心籌劃的持久支持。

過去，社會會懲罰獨行俠，到后來再收獲獨行俠們打破范式的發現帶來的好處。未來，我們也許要選擇接受異議、風險、多樣性和平衡，從而培育出一大批獨行俠形成引領潮流的先鋒。最佳的時機也許就是現在。

資料來源 Physics Today

本文作者托馬什·杜拉希凱維奇（Tomasz Durakiewicz）目前擔任美國國家科學基金會凝聚態物理項目主管。他于1998年在波蘭居里夫人大學獲得物理學博士學位，在新墨西哥大學當了一年訪問教授后，于2000年加入洛斯阿拉莫斯國家實驗室