发现与发明被认为是科学理论和技术变革的自然副产物，它们能让之前积累的知识推动未来的发展与进步。科学技术新知识的数量在最近几十年里呈指数级增长，但研究显示，多个主要领域的进展正在减慢。

 

2023年1月4日，美国明尼苏达大学和亚利桑那大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 发表了题为：Papers and patents are becoming less disruptive over time 的研究论文。

 

研究团队分析了过去60年里的4500万篇论文和390万个专利，结果发现，无论哪个领域，论文与专利的突破性都在随时间流逝而下降。

为了研究这些假设，Russell Funk等人利用名为CD指数（CD index）的工具分析了60年里的2500万篇论文和390万个专利，这个工具能测度论文和专利如何改变了科学和技术的引用网络。

 

作者分析了科学技术变革的基础理论，共分为两类突破：一种是能提升现有知识流的贡献，这类贡献能改善现状；另一种是能颠覆现有知识的贡献，这类贡献能淘汰旧的知识，引导科学技术向新的方向发展。

 

他们发现，无论哪类学科，发现与发明的突破性都在下降：论文方面，1945年至2010年的下降幅度从91.9%到100%；专利方面，1980年至2010年的下降幅度从78.7%到91.5%。

 

1980年以来，生命科学、生物医学、物理科学领域的论文突破性下降速度稍显平缓，社会科学和技术领域的下降速度最为显著和持久。作者还通过分析替代指标重复了以上发现，这些替代指标包括论文中的文字多样性，以及使用突破类词汇与改善类词汇的对比。他们还对另外2000万篇论文开展了一项分析，以重复了他们的发现。

 

颠覆性科学技术正在衰落

 

下图展示了发表在 Nature、Science 和 PNAS 这三大综合性学术期刊的223745篇论文以及635篇诺贝尔奖获奖论文在发表后5年的CD指数变化情况，突破性在整体呈下降趋势。论文作者认为，这种下降不太可能是由已发表工作的质量或是引用政策的变化而导致的。他们认为，科学家和发明家近几十年来一直在依赖一套较为狭窄的现有知识体系。

 

 

图中特别标注了几项不同时期、不同学科的突破性成果：1928年狄拉克发现相对论量子理论的狄拉克方程；1953年沃森和克里克发现DNA的双螺旋结构；1965年Kohn和Sham发明了一种计算电子结构的新方法；1977年桑格发明了一种DNA测序方法；1980年Katsuki和Sharpless发展了不对称环氧化反应；1985年Saiki等人发现了聚合酶链式反应（PCR）；1986年Bednorz和Mülle发现陶瓷材料的超导性；1998年Riess等人发现宇宙正在加速膨胀。

 

论文作者还表示，更好地理解科学技术突破性的下降，能使我们对未来科学技术创造的布局谋划展开很有必要的重新思考。

 

论文链接：

https://www.nature.com/s41586-022-05543-x