科学的故事

The Science of Science

2015年，马尔科·德拉戈（Marco Drago）还是位于德国汉诺威的爱因斯坦研究院的博士后研究员，在激光干涉引力波天文台（LIGO）工作。这个项目的目标就是要检测出引力波——由两个黑洞相撞引起的时空的涟漪。该项目有4条数据“管道”，德拉戈的绝大部分时间都用来监测其中的一条，即从LIGO的探测器发来的原始数据中自动搜索异常信号的自动化计算机系统。就在2015年9月14日午餐前，在和一个同事通电话时，自动邮件提醒通知他，在4千米长的超高真空管道里安装的敏感激光束刚刚探测到了振动。这样的事情并不罕见，但当德拉戈点开邮件时，他马上感觉到这次情况有所不同。按照LIGO的标准，这次的振动规模巨大。虽然振动幅度小于万亿分之一英寸(19)，但其规模超出以往事件的两倍多。事实上，由于震动规模太大了，所以并没有引起德拉戈的重视。看起来太过理想，不可能是真的。

直到5个月之后，9月14日事件的真实性才得到正式确认。正如2016年2月12日所宣布的那样，自动邮件所记录的事件是真的。这个微弱的信号告诉我们，宇宙中的两个黑洞在大约13亿年前相互碰撞，形成了一个比太阳重62倍的新的黑洞。它们碰撞所放射出的能量功率，是整个宇宙所有恒星辐射功率总和的50多倍，产生的引力波像波浪一样向各个方向扩散。引力波以光速在太空中扩散，在扩散过程中强度逐渐减弱，终于在2015年9月的一个宁静的清晨到达了地球，在探测器上产生了一个幅度大约是质子直径千分之一的振动。这次振动证实了爱因斯坦广义相对论的预测，一些人认为这是“21世纪最重大的发现”。

虽然德拉戈是最先目睹这一信号的幸运儿，但这并不是他一个人的发现。一个国际科研团队花了40年时间搭建这个实验，当宣布成功观测到引力波的论文135最终发表时，列出了来自世界各地的1000多位作者。他们当中有物理学家，设想出方案，计算它的可行性；有工程师，设计管道；有行政人员，日复一日地管理着实验的运作。LIGO的资金投入高达11亿美元，是美国国家自然科学基金会迄今为止资助的规模最大也最雄心勃勃的项目。

而当普鲁士科学院在1915年11月首次听说后来被视为“20世纪最重大的发现”时，那篇论文的作者只有一个人，那就是爱因斯坦。这两个发现正好间隔100年，它们揭示了过去1个世纪中科学所经历的一个重要变化。科学研究曾被认为是个人的奋斗，想象一下爱因斯坦、达尔文、霍金，他们都是这一旅程中的独行侠，一步一步艰难前行，直到最后大喊：“我发现了！”而今天，大多数科学研究都是由团队(20)来实施的136,137。科学和工程领域的所有论文，90%都是由多位作者共同撰写的。它们可能是两人团队，如揭示DNA结构的詹姆斯·杜威·沃森（James Dewey Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick），但许多重要发现都是通过大规模合作完成的，如欧洲粒子物理研究所的合作项目、曼哈顿计划或者阿波罗计划。科研团队做出的重大突破是单枪匹马的科研人员无法企及的。这些大规模团队项目往往具有重大的影响力，而这些影响力不仅作用于科学，也同样作用于经济和社会。以人类基因组计划为例，在推动基因革命的同时，约38亿美元的直接花费还带来了7 960亿美元的经济增长，创造了310000个工作机会138。不过，这些大规模的合作也为科学家提出了一些新的独特挑战，比如团队交流和团队协作等。这些问题如果不能得到解决，则将极大地危及项目的成功。

为什么有些合作影响深远、成果丰硕、长期持续，而另外一些则以失败告终，甚至有时一败涂地呢？哪些因素会提高或者阻碍团队的效率？我们怎样才能组建一个高产的团队？团队有最合适的规模吗？团队是怎样逐步发展，又怎样随着时间的推移最终解散的呢？怎样保持团队成员的稳定，同时又使其多样化？对于团队取得的成果，功劳该如何分配？在第二部分，我们将重点关注常被称作团队科学学（Science of Team Science，SciTS）方面的浩瀚文献，研究科研人员在团队中怎样协调合作，共同工作。首先来思考一个简单的问题：在科学界，团队重要吗？