1.科學的科學

釋義與概念

科學的科學，又叫元科學。元科學亦稱“元理論”，是以科學為研究對象，研究科學的性質(zhì)、特征、形成和發(fā)展規(guī)律的科學。“元科學”概念最先由邏輯實證主義學派提出。這一學派不把科學哲學當作關于客觀世界的知識體系，而把它作為研究科學的本質(zhì)及科學研究方法的“元科學”。

元科學是研究科學過程的科學。它包括科學的起源、科學的本質(zhì)、科學的歷史、科學的方法、科學的優(yōu)勢和科學的局限等。

元科學——在其所有跨學科領域——本身正迅速成為一門新學科。2019年元科學研討會是元科學或“科學的科學”的形成會議。支撐元科學的跨學科維度體現(xiàn)在廣泛的元研究主題中，從非常實用的問題到深刻的基礎性問題都包含在內(nèi)。在實踐層面上，所謂的“重復性危機”已經(jīng)引起了人們對實驗室科學日常操作，以及這些操作為何出錯和如何改進的關注。在基礎層面上，科學形而上學中長期存在的問題仍未解決，例如科學真理和科學客觀性如何成為可能。越來越多的來自不同學科的多種方法有助于加速元科學在21世紀作為一個完全整合的研究領域的出現(xiàn)。

推動元科學作為一個完全整合的研究領域出現(xiàn)的研究問題眾多，如圖3.1所示，主要包括：科學家如何產(chǎn)生想法？科學家如何解釋和處理證據(jù)？科學的極限是什么？科學重復性的極限又是什么？什么是科學的文化和規(guī)范？科學與偽科學的界限在哪里？是什么使科學真理和科學客觀性成為可能？科學代理人在科學發(fā)現(xiàn)過程中的確切作用是什么？人類價值觀在科學方法的實施中扮演什么角色？與科學的實踐極限相比，科學的基本極限是什么？探索性研究和驗證性研究之間的區(qū)別是否重要？科學描述的現(xiàn)實是絕對的還是依賴于模型的？科學的基礎是固定的還是可以在未來修改的？元科學的新進展能否克服現(xiàn)有限制？科學解釋的未來是什么？

全面解“元”

2021年，元宇宙大潮初起，一石激起千層浪。但元宇宙的確切定義是什么？它與過去的宇宙概念有何區(qū)別？“元”字本身的含義究竟是什么？要把這些問題說清楚并不容易。在此，我們略作解讀。

漢語中的“元”

元（yuán）字始見于商代甲骨文及商代金文，是個會意字，像一個側立的人形，上面的一橫指明頭的部位。“元”字的本義就是頭，以此引申為人們的首領等。元所表示的頭的含義可引申出開始、開端和第一的意思。“元”也是中國古代的一個朝代名。

元在《漢語大詞典》中的主要意思如圖3.2所示。

英文中的“元”

元宇宙來自英文metaverse。metaverse是meta和universe的結合。metaverse一詞由英文前綴“meta”（超越）與“universe”（宇宙）的尾部“-verse”組成，簡稱MVS。因此，要理解元字，還得從英文的“meta”開始。

希臘詞“μετα”（meta）作為介詞，有多種含義，包括“之后”“有”“中間”。其他含義有“超越”“相鄰”“自我”。

實際上，“meta”一詞有解釋上的拓展，其“變化”的含義就是通過這種介詞用法的擴展得到的。這種文本依據(jù)至少可以追溯到亞里士多德，當他在形而上學和倫理學的意義上談論目的、運動、變化這些概念的時候，更多是指地位、身份、秩序、規(guī)律、本性、本質(zhì)的變化。

形而上學的命名，源于亞里士多德部分沒有標題的手稿，其正好是在亞里士多德討論物理學的部分之后完成的。所謂的物理學，在古希臘指的是“自然而然的現(xiàn)象”。而這部分手稿的內(nèi)容似乎是在探討自然現(xiàn)象背后的原理、原則，相對而言抽象程度更高。這部分手稿后來被視為亞里士多德《形而上學》的基本內(nèi)容。這段歷史公案后來衍生出對于“形而上學”（metaphysics）這個復合詞中“meta-”這一詞綴的兩種解釋。

首先，“形而上學”中的“meta-”指的是在亞里士多德討論“物理學之后”的意思，代表著學習的過程是從具體現(xiàn)象的描繪到抽象原理、原則之討論的循序漸進。其次，由于“物理學之后”緊接著形而上學對于自然現(xiàn)象背后之原理、原則的探索，因此“形而上學”中的“meta-”也就有“超越”一切經(jīng)驗現(xiàn)象，并為一切現(xiàn)象“奠基”的意思。順便一提，“形而上學”這個詞是日本明治時期的學者井上哲次郎借用了《易經(jīng)》中的“形而上者謂之道，形而下者謂之器”一句來翻譯英文詞“metaphysics”的。

meta與“元”

“meta”，主要表示關于的意思，以meta作為前綴可以表示很多特殊的含義。例如，元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。其他例子還包括元知識、元語言、元記憶、元認知、元情感、元討論、元笑話、元編程、元游戲、元規(guī)則、元理論、元經(jīng)濟學、元哲學、元數(shù)學、元定理、元魔法、元句子等。

“meta”詞頭在大多數(shù)情況下均可以翻譯為元，如meta-analysis譯為元分析，metady-namics譯為元動力學，metaverse譯為元宇宙。但全部用元來翻譯meta有時也不一定妥當，尤其是許多名詞中的“meta-”帶有動態(tài)的意義的時候。例如，“metaethics”翻譯為“元倫理學”就不是很妥當，使用“后設倫理學”可能更合適。還有一些我們已經(jīng)形成固定翻譯，不用元，如metaphysics譯為形而上學，metastable譯為亞穩(wěn)的。因此，大家翻譯meta詞頭的單詞時還是要注意區(qū)別對待。圖3.3總結了“meta”詞頭的四種譯法。

metaverse的本義是超越宇宙。隨著科學技術的進步，人類中的一部分科學家開始認識到知識的相對性和人類認識宇宙的局限性，但絕大多數(shù)人還停留在“科學是萬能的”認識上。從科學的角度來說，人類是無法認識整個宇宙的，更別說超越了。人類只能認知宇宙中很小的一個有限部分，我們稱之為世界。因此，確切的詞應該是metaworld，而不是metaverse。

目前，公認的元宇宙核心屬性有以下幾點：

（1）無邊界性；

（2）永續(xù)性；

（3）高擬真度；

（4）去中心化；

（5）經(jīng)濟系統(tǒng)；

（6）社交體驗。

圖3.4簡要歸納了元宇宙時代人們的三個核心訴求，即身體永生、思想永生和心識永生。元宇宙并不是由單一技術構建的，它所依賴的是一個所有前沿技術的集合。未來元宇宙中的場景也將是在多種技術共同作用下實現(xiàn)的。meta這個前綴有兩層意思：一個是元、本質(zhì)，另一個是超越、超過。我們希望在元宇宙技術的支撐下，人類能夠對宇宙的本質(zhì)、生命的本質(zhì)、人類的福祉等問題認識得更加深入，人類的活動與世界的生態(tài)更加和諧。

歷史與發(fā)展

1966年，早期的一篇元研究論文對發(fā)表在10種知名醫(yī)學期刊上的295篇論文的統(tǒng)計方法進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，“在閱讀的幾乎73%的報告中……它們的結論是在這些結論的理由無效時得出的”。[1]歷史上，科學與科學家的形成也是一個漫長的過程，圖3.5展示了意大利西芒托學院創(chuàng)立前后的發(fā)展，更多科學院的發(fā)展將在本書第三篇與讀者見面。

2005年，約翰·伊奧尼迪斯發(fā)表了一篇題為《為什么大多數(shù)已發(fā)表的研究結果都是錯誤的》的論文，指出醫(yī)學領域的大多數(shù)論文得出的結論都是錯誤的。這篇論文后來成為公共科學圖書館下載量最多的論文，被認為是元科學領域的基礎。

在與杰里米·豪威克和德斯皮娜·科萊西合作的一項相關研究中，伊奧尼迪斯表明，根據(jù)建議評估、制定和評價分級方法，只有少數(shù)醫(yī)療干預措施得到了“高質(zhì)量”證據(jù)的支持[2]，在重復包括心理學和醫(yī)學在內(nèi)的許多科學領域的結果方面存在較多的困難。這個問題被稱為“重復性危機”。元科學的發(fā)展是對重復性危機和研究中的浪費問題的回應。

許多著名出版商對元研究和提高出版物質(zhì)量感興趣。《科學》、《柳葉刀》和《自然》等知名期刊持續(xù)報道元研究和重復性問題。2012年，《公共科學圖書館·綜合》雜志發(fā)起了一項可重復性倡議。

2015年在愛丁堡舉行的研究廢物/提高健康研究的質(zhì)量和透明度會議是元研究領域的第一次國際會議。2016年，人們創(chuàng)立了研究誠信和同行評議的雜志。該雜志的開篇社論呼吁開展研究，以增強我們對同行評議、研究報告以及研究和出版?zhèn)惱硐嚓P問題的理解，并提出潛在的解決方案。[3]

五大領域

元科學可分為五大領域，如圖3.6所示，分別為方法、報告、重復性、評估和激勵。這些分別對應于如何執(zhí)行、溝通、驗證、同行評議和獎勵研究。[4]

方法

元科學試圖找出不良的研究實踐，包括研究中的偏見、不良的研究設計、濫用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并找到減少這些實踐的方法。[5]元研究在科學文獻中發(fā)現(xiàn)了許多偏見，特別值得注意的是p值的濫用和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的濫用。[6]

報告

元研究發(fā)現(xiàn)了報告、解釋、傳播和普及研究的不良做法，尤其是在科學領域。糟糕的報道使得準確解釋科學研究的結果、重復性研究、識別作者的偏見和利益沖突變得困難。解決方案包括實施報告標準，提高科學研究的透明度（包括要求披露利益沖突）。通過“臨床試驗報告統(tǒng)一標準”（CONSORT）和“提高衛(wèi)生研究質(zhì)量和透明度”（EQUATOR）協(xié)作網(wǎng)等制定指南，人們試圖使關于數(shù)據(jù)和方法的報告標準化。

重復性

重復性是科學過程的重要組成部分，重復性的普遍失敗使受影響領域的可靠性受到質(zhì)疑。重復性危機是一場持續(xù)的方法論危機，尤其影響心理學（尤其是社會心理學）和醫(yī)學研究，包括癌癥研究。此外，研究的重復性（或重復性失敗）被認為不如原始研究有影響力，且研究成果不太可能在許多領域發(fā)表。這阻礙了對研究的報道，甚至阻止了重復性研究的嘗試。

評估

元科學旨在為同行評議創(chuàng)造科學基礎。元研究評估同行評議系統(tǒng)，包括發(fā)表前同行評議、發(fā)表后同行評議和開放式同行評議。它還尋求制定更好的研究資助標準。

元科學尋求通過更好的激勵機制來促進更好的研究。布萊恩·諾賽克表示，我們面臨的問題是，激勵機制幾乎完全專注于讓研究成果發(fā)表，而不是讓研究成果正確無誤。改革的支持者試圖構建激勵系統(tǒng)，以支持更高質(zhì)量的研究結果。

有研究提出了科學出版物管理系統(tǒng)的機器可讀標準，該標準強調(diào)貢獻者貢獻了什么以及完成了多少研究工作。一項研究指出，與持續(xù)忽視貢獻的細微差別有關的問題之一是，由于作者名單更長、論文更短和出版物數(shù)量激增，發(fā)表出版物數(shù)量已不再是一個好的衡量標準。

除了提交的優(yōu)點之外，其他因素也會對同行評議人的評估產(chǎn)生重大影響。這些因素可能也很重要，比如，關于研究人員先前出版物的真實性，有關其與公共利益相一致的記錄。然而，評估系統(tǒng)（包括同行評議系統(tǒng)）可能實質(zhì)上缺乏針對優(yōu)點、現(xiàn)實世界的積極影響、公共用途的評估機制和標準，而不是缺乏分析指標，如引用次數(shù)或影響因子，即使這些指標可以用作實現(xiàn)此類評估目的的部分指標。[7] [8]

激勵

各種干預措施（如制定優(yōu)先順序）是很重要的。例如，差異化技術發(fā)展措施是指有意識地以不同的預防速度開發(fā)技術，如控制、安全和政策技術，風險生物技術，通過影響技術開發(fā)的順序來降低風險，主要是全球災難風險。[9] [10]僅僅依靠既定形式的立法和激勵措施來確保正確的結果可能是不夠的，因為這些措施往往實施過于緩慢或不恰當。

管理科學和相關過程的其他激勵措施，包括基于元科學的改革，該類改革可能包括確保對公眾負責（例如，進行獲得公共資助的研究，或以嚴肅的方式解決各種涉及公共利益的研究課題），增加合格的生產(chǎn)性科學隊伍，提高科學研究的效率以提高解決問題的能力，促進基于堅實科學證據(jù)的明確社會需求（比如關于人類生理學的證據(jù)）得到充分的優(yōu)先考慮和解決。這種干預、激勵設計可以成為元科學的主題。

科學獎是科學獎勵的一個類別。元科學可以探索現(xiàn)有和假設的科學獎項體系。例如，研究發(fā)現(xiàn)，諾貝爾獎授予僅集中在少數(shù)幾個科學領域。在114/849個科學領域中，只有36/71個領域至少獲得過一次諾貝爾獎，可以根據(jù)它們的DC2和DC3分類系統(tǒng)進行劃分。114個領域中的5個領域占據(jù)了1995—2017年諾貝爾獎數(shù)量的一半以上（粒子物理學14%、細胞生物學12.1%、原子物理學10.9%、神經(jīng)科學10.1%、分子化學5.3%）。[11] [12]

一項研究發(fā)現(xiàn)，政策制定者授權（一種自上而下的方法）進行知識生產(chǎn)并為科學提供適當?shù)馁Y金，而科學研究隨后以某種方式向社會提供“可靠和有用的知識”，這太簡單了。測量結果表明，生物醫(yī)療資源的分配與之前的分配和研究的相關性比與疾病負擔的相關性更強。一項研究表明，“如果在競爭性選擇研究報告和資金時，同儕審查仍然是仲裁的主要機制，那么科學界需要確保它不是武斷的”。一項研究表明，有必要“重新考慮我們?nèi)绾魏饬砍晒Α薄?/p>

預注冊

發(fā)現(xiàn)科學實踐缺陷的元研究激發(fā)了科學改革。這些改革旨在解決科學實踐低質(zhì)量或低效的問題。

在進行科學研究之前進行注冊的做法，被稱為預注冊。它的出現(xiàn)是為了解決重復性危機。預注冊要求研究者提交一份注冊報告，然后根據(jù)理論依據(jù)、實驗設計和擬議的統(tǒng)計分析，該報告會被期刊接受或拒絕出版。預注冊有助于防止發(fā)表偏見（例如不發(fā)表負面結果），減少數(shù)據(jù)挖掘，并增加可復制性。[13] [14]