前言

科学学，正在全面重塑科学的未来

科学革命通常由新工具的发明所驱动，显微镜、望远镜、基因组测序等工具和技术的发明从根本上改变了我们对世界的感知、度量和推理能力。我们可以使用的最新工具是什么呢？是当今社会意外衍生出的大量数据资源，它足以勾勒出科学事业的全景，能够出色地帮助我们在深度和广度两个层面上了解科学事业自身的发展规律。实际上，现今的科学家每年都会产出数以百万计的出版刊物、预印本、基金申请书和专利，从而使那些令人叹服的成果及其实现方式得以巨细靡遗地保留下来。对这些数据的运用催生了一个新的多学科交叉研究领域——科学学。通过帮助我们以定量的形式认识科学的演化，这门学科有望在科学、技术、教育领域具有巨大的价值。

随着这种数据不断提高的可用性，人们终于有机会来认真探讨科学的产出和回报了。数据科学、网络科学以及人工智能方面的平行发展，为我们理解数以百万计的数据点提供了强有力的工具和技术。所有这些要素的结合，给予我们一些复杂而深刻的启迪，从科学事业是如何发展的，到协作如何促进科学发现以及如何通过多种相互关联的因素的组合来促进科学的进步。这些机遇以及随之而来的挑战，催生了一个多学科交叉的新兴研究群体，这个群体中的科学家为了进一步认识和了解科学而走到了一起。这些科学学的践行者运用科学的方法研究他们自身，审视那些运行正常或者业已失败的项目，量化科学发现与创新的各种模式，为科学的整体进步提供经验教训。本书将致力于介绍这一快速发展的新兴学科，探讨它丰富的历史背景、令人振奋的近期发展以及广阔的应用前景。

在撰写本书的过程中，我们主要考虑的读者是所有对科学背后的机制充满好奇心的科学家与学生。科学学的创立者之一托马斯·库恩（Thomas Kuhn），原本是一位物理学家，后来成为哲学家。他于1962年出版的《科学革命的结构》（The Structure of Scientific Revolutions）一书，激发了全世界对科学进行研究的兴趣。库恩提出的“范式转移”（paradigm shift）概念，今天仍然适用于几乎所有的创造性活动，并且继续主导我们对科学界新思想的产生与普遍认同的认识。沿着这个思路，科学学在很多方面都应该是下一个重要的里程碑式研究领域，它有望解决每位科学家都极为关注的一系列问题，甚至超出库恩的最初设想：科学家什么时候能够达到他们的最佳工作状态？科学创新的生命周期是多久？职业生涯中出现突破性进展的迹象是否存在？什么样的合作会带来成功，什么样的合作则注定会导致灾难？年轻的研究人员怎样将他们的成功概率最大化？所有一线科学家都可借助本书这个工具，并且依托数据，更好地洞察科学事业的内在发展规律，从而有可能在科研机构和学术圈中明确方向，实现职业生涯的良性发展。

科学学的广泛影响力还包括它对政策制定的影响的可能性。因此，本书对学术机构的管理者大有裨益，他们可以借助科学学做出基于实证的决策。从系主任到院长，再到负责科研的副校长，高校的管理人员在制定和实施科研战略时需要面对重大的人事和投资决策。虽然这些问题有大量的实证经验可以借鉴，但是由于缺乏连贯性的总结归纳，很难从可能的信息噪声中提取出问题的本质。正因为如此，本书将提供资料与数据，帮助他们更好地利用科学学研究所提供的深刻见解。例如，对于物理系教师寻求终身教职的问题，h指数为25究竟告诉了我们什么样的信息？是招聘青年教师还是资深学者可以让学院受益最大？我们什么时候需要投入巨资雇用一位学术大佬？而我们期待他们发挥的作用是什么？

对于美国国家自然科学基金会、美国国家卫生研究院以及其他公共机构和私人基金资助机构的项目负责人，我们也希望他们能够发现本书的价值，从而更好地资助高绩效的个人和团队，以解决科学中出现的挑战。当前，许多民事机构、军事机构、政府机构、非营利性组织、私人基金会都已在收集数据，开发基于科学学理念的工具。在接下来的章节中，我们要介绍的框架将帮助他们更好地利用这些数据实现各自的目的，建立有效的资助机制，最终造福科学与社会。

不断变化的科学版图同样还影响着学术出版商。他们相互竞争，期望出版对科学发展的方向和进度产生重大影响的学术论文。我们希望期刊编辑们也能够发现科学学在一系列实用目标上的价值，不管是认识某一发现的影响力所具有的自然生命周期，还是提前甄别能引起轰动的观点。这同样也能增加他们的刊物的影响力。

此外，本书也适用于那些目前正在从事科学学研究的科研人员，或者希望进入这一令人兴奋的研究领域的人。本书的目的就是总结这一学科中的现有成果，提供一份连贯的综述。我们相信这样的综述是极有必要的，因为这一领域的研究人员具有高度的学科交叉特点。事实上，科学学研究的重要进展源自多学科研究者的共同努力，其中所涉及的领域十分广泛，从图书情报学到社会科学、物理学和生物学，再到工程和设计。正因为如此，不同研究人员的方法和视角存在差别，在各自领域中发表的成果也没有完全重合的读者群。因此，科学学的研究群体通常被学科边界所分割，这助长了狭隘的行业术语、领域用词以及学科自身价值的盛行。在本书中，我们致力于将各学科领域内迥然不同的见解进行归纳总结，予以解释，将它们连贯而全面地呈现给学生和研究人员。我们不仅会强调这个领域内那些从各种思想中沿袭下来的共同知识传承，还将提供新的研究方法，指引新的研究方向。因此，我们也希望本书对初涉该领域的研究人员以及感兴趣的学生，具有参考价值。

本书由4部分构成：第一部分关注科研人员个人的职业发展道路，探讨我们何时能进入最佳工作状态以及如何衡量个体特征。第二部分探讨团队合作的优势和隐患，分析如何组建成功的团队以及团队成果的荣誉归属等问题。第三部分讨论科学见解与其影响力的内在机制。第四部分总结了学科前沿最热门的课题，从人工智能的作用到偏差性和因果性。每个部分都以各自的引言开始，用问题和逸事诠释主题，这些问题也将在各章相关部分予以讨论，并且每章都涵盖了与此相关的科学领域。

科学学通过分析科学界通行的产出与奖励体系中的海量数据，发现具有普适性或领域特异性的规律，它不仅能就各自学科的特点提供独到的见解，同时也可能有效地改善我们的工作。随着对具有影响力的科学先行者了解的深入，我们将极有可能改善科研体制和政策，让每一位科研人员和每一笔科研投资都有更高的成功率，从而让科学整体具有更好的发展前景。