前言

科學學，正在全面重塑科學的未來

科學革命通常由新工具的發明所驅動，顯微鏡、望遠鏡、基因組測序等工具和技術的發明從根本上改變了我們對世界的感知、度量和推理能力。我們可以使用的最新工具是什么呢？是當今社會意外衍生出的大量數據資源，它足以勾勒出科學事業的全景，能夠出色地幫助我們在深度和廣度兩個層面上了解科學事業自身的發展規律。實際上，現今的科學家每年都會產出數以百萬計的出版刊物、預印本、基金申請書和專利，從而使那些令人嘆服的成果及其實現方式得以巨細靡遺地保留下來。對這些數據的運用催生了一個新的多學科交叉研究領域——科學學。通過幫助我們以定量的形式認識科學的演化，這門學科有望在科學、技術、教育領域具有巨大的價值。

隨著這種數據不斷提高的可用性，人們終于有機會來認真探討科學的產出和回報了。數據科學、網絡科學以及人工智能方面的平行發展，為我們理解數以百萬計的數據點提供了強有力的工具和技術。所有這些要素的結合，給予我們一些復雜而深刻的啟迪，從科學事業是如何發展的，到協作如何促進科學發現以及如何通過多種相互關聯的因素的組合來促進科學的進步。這些機遇以及隨之而來的挑戰，催生了一個多學科交叉的新興研究群體，這個群體中的科學家為了進一步認識和了解科學而走到了一起。這些科學學的踐行者運用科學的方法研究他們自身，審視那些運行正?；蛘邩I已失敗的項目，量化科學發現與創新的各種模式，為科學的整體進步提供經驗教訓。本書將致力于介紹這一快速發展的新興學科，探討它豐富的歷史背景、令人振奮的近期發展以及廣闊的應用前景。

在撰寫本書的過程中，我們主要考慮的讀者是所有對科學背后的機制充滿好奇心的科學家與學生。科學學的創立者之一托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn），原本是一位物理學家，后來成為哲學家。他于1962年出版的《科學革命的結構》（The Structure of Scientific Revolutions）一書，激發了全世界對科學進行研究的興趣。庫恩提出的“范式轉移”（paradigm shift）概念，今天仍然適用于幾乎所有的創造性活動，并且繼續主導我們對科學界新思想的產生與普遍認同的認識。沿著這個思路，科學學在很多方面都應該是下一個重要的里程碑式研究領域，它有望解決每位科學家都極為關注的一系列問題，甚至超出庫恩的最初設想：科學家什么時候能夠達到他們的最佳工作狀態？科學創新的生命周期是多久？職業生涯中出現突破性進展的跡象是否存在？什么樣的合作會帶來成功，什么樣的合作則注定會導致災難？年輕的研究人員怎樣將他們的成功概率最大化？所有一線科學家都可借助本書這個工具，并且依托數據，更好地洞察科學事業的內在發展規律，從而有可能在科研機構和學術圈中明確方向，實現職業生涯的良性發展。

科學學的廣泛影響力還包括它對政策制定的影響的可能性。因此，本書對學術機構的管理者大有裨益，他們可以借助科學學做出基于實證的決策。從系主任到院長，再到負責科研的副校長，高校的管理人員在制定和實施科研戰略時需要面對重大的人事和投資決策。雖然這些問題有大量的實證經驗可以借鑒，但是由于缺乏連貫性的總結歸納，很難從可能的信息噪聲中提取出問題的本質。正因為如此，本書將提供資料與數據，幫助他們更好地利用科學學研究所提供的深刻見解。例如，對于物理系教師尋求終身教職的問題，h指數為25究竟告訴了我們什么樣的信息？是招聘青年教師還是資深學者可以讓學院受益最大？我們什么時候需要投入巨資雇用一位學術大佬？而我們期待他們發揮的作用是什么？

對于美國國家自然科學基金會、美國國家衛生研究院以及其他公共機構和私人基金資助機構的項目負責人，我們也希望他們能夠發現本書的價值，從而更好地資助高績效的個人和團隊，以解決科學中出現的挑戰。當前，許多民事機構、軍事機構、政府機構、非營利性組織、私人基金會都已在收集數據，開發基于科學學理念的工具。在接下來的章節中，我們要介紹的框架將幫助他們更好地利用這些數據實現各自的目的，建立有效的資助機制，最終造?？茖W與社會。

不斷變化的科學版圖同樣還影響著學術出版商。他們相互競爭，期望出版對科學發展的方向和進度產生重大影響的學術論文。我們希望期刊編輯們也能夠發現科學學在一系列實用目標上的價值，不管是認識某一發現的影響力所具有的自然生命周期，還是提前甄別能引起轟動的觀點。這同樣也能增加他們的刊物的影響力。

此外，本書也適用于那些目前正在從事科學學研究的科研人員，或者希望進入這一令人興奮的研究領域的人。本書的目的就是總結這一學科中的現有成果，提供一份連貫的綜述。我們相信這樣的綜述是極有必要的，因為這一領域的研究人員具有高度的學科交叉特點。事實上，科學學研究的重要進展源自多學科研究者的共同努力，其中所涉及的領域十分廣泛，從圖書情報學到社會科學、物理學和生物學，再到工程和設計。正因為如此，不同研究人員的方法和視角存在差別，在各自領域中發表的成果也沒有完全重合的讀者群。因此，科學學的研究群體通常被學科邊界所分割，這助長了狹隘的行業術語、領域用詞以及學科自身價值的盛行。在本書中，我們致力于將各學科領域內迥然不同的見解進行歸納總結，予以解釋，將它們連貫而全面地呈現給學生和研究人員。我們不僅會強調這個領域內那些從各種思想中沿襲下來的共同知識傳承，還將提供新的研究方法，指引新的研究方向。因此，我們也希望本書對初涉該領域的研究人員以及感興趣的學生，具有參考價值。

本書由4部分構成：第一部分關注科研人員個人的職業發展道路，探討我們何時能進入最佳工作狀態以及如何衡量個體特征。第二部分探討團隊合作的優勢和隱患，分析如何組建成功的團隊以及團隊成果的榮譽歸屬等問題。第三部分討論科學見解與其影響力的內在機制。第四部分總結了學科前沿最熱門的課題，從人工智能的作用到偏差性和因果性。每個部分都以各自的引言開始，用問題和逸事詮釋主題，這些問題也將在各章相關部分予以討論，并且每章都涵蓋了與此相關的科學領域。

科學學通過分析科學界通行的產出與獎勵體系中的海量數據，發現具有普適性或領域特異性的規律，它不僅能就各自學科的特點提供獨到的見解，同時也可能有效地改善我們的工作。隨著對具有影響力的科學先行者了解的深入，我們將極有可能改善科研體制和政策，讓每一位科研人員和每一筆科研投資都有更高的成功率，從而讓科學整體具有更好的發展前景。