چرا پیشرفت علم کند شده است؟

اگر تعداد مطلق مقاله‌های منتشرشده را معیار قرار دهیم، اکنون در عصر طلایی علم به‌سر می‌بریم. تعداد دانشمندان بیش از هر زمان دیگر است؛ شمار نشریات هیچ‌گاه به این اندازه نبوده و هرچند بسیاری از پروژه‌های علمی بزرگ با کمبود بودجه مواجه هستند، درمقایسه با گذشته بودجه‌ی بسیار بیشتری وجود دارد. در آمریکا، بودجه‌ی فدرال برای تحقیق و توسعه از ۳٫۵ میلیارد دلار در سال ۱۹۵۵ به ۱۳۷٫۸ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۰ رسیده است. حتی با درنظرگرفتن تورم، این عدد بیش از ده برابر افزایش یافته است.

به‌نظر می‌آید حوزه‌هایی مانند هوش مصنوعی و بیوفناوری درحال پیشرفت سریع هستند؛ اما خارج از این چند حوزه‌ی خاص، واقعا به‌نمی‌رسد که در عصر طلایی علم باشیم. اوایل قرن بیستم، پشت‌سر هم شاهد اکتشافاتی بودیم که درک ما را از دنیایی که در آن زندگی می‌کردیم، به‌طرز اساسی تغییر دادند و صنعت را متحول کردند: تثبیت نیتروژن که تغذیه‌ی میلیاردها نفر را امکان‌پذیر کرد. ساختار اتم و DNA؛ موشک‌شناسی، تکتونیک صفحه‌ای، رادیو، علوم کامپیوتر، آنتی‌بیوتیک‌ها، نسبیت عام، واکنش‌های زنجیره‌ای هسته‌ای، مکانیک کوانتوم. این فهرست را می‌توان همچنان ادامه داد.

اکنون ممکن است علوم بیشتری وجود داشته باشد، اما به‌نظر می‌آید از نظر اکتشافاتی که واقعا جهان را تغییر می‌دهند، در مقایسه با قرن بیستم تعداد کمی علوم تحول‌آفرین وجود دارد. ظاهرا درحال‌حاضر بیشتر پژوهش می‌کنیم و کمتر از آن بهره می‌بریم. این نتیجه‌ای است که پژوهشگران به‌تازگی در مقاله‌ای به نام «مقاله‌ها و ثبت اختراع‌ها درطول زمان کمتر تحول‌آفرین می‌شوند»، بدان دست یافته‌اند.

مقاله‌ی یادشده که چهارم ژانویه ۲۰۲۳ در نشریه نیچر منتشر شد، با بررسی مقاله‌های علمی و پتنت‌ها (ثبت اختراع‌ها) تلاش کرده است تا دریابد پژوهش‌های آتی چقدر برپایه‌ی مطالعات موجود انجام شده‌اند یا اینکه پژوهشی خاص تا چه اندازه در مسیر سوق‌دادن علم و فناوری به مسیرهای تازه به‌کار رفته است. یافته‌ی پژوهشگران همان است که بالاتر اشاره شد: به‌نظر می‌آید نوآوری‌های بنیادین کمتری درمقایسه با گذشته وجود دارد.

این پرسش جدیدی نیست. همان‌طور که مقاله‌ی نیچر اشاره می‌کند، مطالعات پیشین «کاهش بهره‌وری پژوهش‌ها در نیمه‌هادی‌ها، داروسازی و سایر زمینه‌ها را مستند کرده‌اند. مقاله‌ها، پتنت‌ها و حتی درخواست‌های کمک مالی درمقایسه با کارهای پیشین کمتر نوآورانه شده‌اند و کمتر احتمال دارد که حوزه‌های مختلف علمی را به یکدیگر مرتبط کنند. فاصله‌ی بین سال کشف و اعطای جایزه نوبل نیز افزایش یافته است و نشان می‌دهد که نوآوری‌های امروزی در حد و اندازه‌های قبل نیستند.

بااین‌حال معیارهای یادشده تصویر محدودی از پیشرفت را نشان می‌دهند و اغلبشان مانند قضاوت‌های کمیته جایزه نوبل، بسیار سلیقه‌ای یا به حوزه‌ای منفرد محدود هستند. پژوهشگران نیچر قصد داشتند ارزیابی جامع‌تری داشته باشند؛ درنتیجه آن‌ها ۲۵ میلیون مقاله از ۱۹۴۵ تا ۲۰۱۰ و ۳٫۹ میلیون پتنت از ۱۹۷۶ تا ۲۰۱۰ را براساس یک معیار جدید به نام «شاخص سی‌دی» بررسی کردند. نویسندگان مطالعه با این شاخص توانستند بسنجند که آیا مقاله‌ها، تثبیت‌کننده‌ی دانش موجود در همان رشته بوده‌اند یا آن دانش را دگرگون کرده و مسیرهای نو و بدیع را در تحقیقات نشان داده‌اند.

تصور بر این است که اگر مقاله‌ای برپایه‌ی مطالعه‌ای قبلی نوشته شده باشد، پژوهش‌های ارجاع‌داده به آن مقاله نیز به‌طور کلی به پژوهش‌های قبلی استناد کرده‌اند. اگر مقاله‌ای مسیر پژوهشی جدیدی را نشان داده باشد، آن‌گاه کمتر احتمال دارد که پژوهش‌های استنادکرده به آن به کارهای پیشین ارجاع داده باشند. هرچه امتیاز سی‌دی کمتر باشد، پژوهش کم‌تر دگرگون‌کننده یا نوآورانه است.

به‌عنوان مثال، مقاله‌ای در سال ۱۹۵۳ درباره‌ی ساختار DNA نوشته‌ی جیمز واتسون و فرانسیس کریک، به‌عنوان «دگرگون‌کننده» در شاخص سی‌دی امتیازی بسیار بالا کسب کرد. این مقاله، نگاهی نو به DNA ارائه می‌دهد و مقاله‌هایی که به آن استناد می‌کنند، به خود زحمت ارجاع به مدل‌های قدیمی و اشتباه DNA را نمی‌دهند.

نویسندگان گمان کردند که مقاله‌های «دگرگون‌کننده»، یعنی آن‌هایی که حوزه‌ی مطالعاتی‌شان را تغییر دادند و مسیرهای تازه از پژوهش را نشان دادند، رو به افول هستند. و البته ظن آن‌ها درست بود: تعداد چنین مقاله‌هایی کاهش فوق‌العاده چشمگیری داشته است.

به‌نقل از یافته‌های پژوهش نیچر، در «علوم اجتماعی»، متوسط سی‌دی ۵ از ۰٫۵۲ در سال ۱۹۴۵ به ۰٫۰۴ در سال ۲۰۱۰ کاهش یافت. در «علوم فیزیکی»، میانگین سی‌دی ۵ از ۰٫۳۶ در سال ۱۹۴۵ به صفر در سال ۲۰۱۰ کاهش یافت. برای «پتنت‌های دارو و پزشکی»، میانگین سی‌دی ۵ از ۰٫۳۸ در سال ۱۹۸۰ به ۰٫۰۳ در سال ۲۰۱۰ کاهش یافت. برای «پتنت‌های کامپیوتر و ارتباطات»، حوزه‌ای که ممکن است انتظار پیشرفت معنی‌دار در آن را داشته باشیم، میانگین سی‌دی ۵ از ۰٫۳۰ در سال ۱۹۸۰ به ۰٫۰۶ در سال ۲۰۱۰ کاهش یافت.

یک احتمال این است که ما همین چند وقت پیش، تمام ایده‌های نوآورانه را پیدا کردیم. در آغاز قرن بیستم، پژوهش‌های بنیادین زیادی وجود داشت که هنوز انجام نشده بود. به‌وضوح شخصی که برای اولین‌بار آنتی‌بیوتیک‌ها را مطالعه می‌کند، درمقایسه با یکی از هزار پژوهشگر یک شرکت داروسازی در صد سال بعد، بسیار بیشتر پیشرفت خواهد کرد.

در همین راستا، دانشمندان اکنون معمولا اکتشافات مهم خود را در سنین بالاتر و به‌عنوان بخشی از تیمی بزرگ‌تر انجام می‌دهند؛ زیرا احتمالا راه‌یافتن به خط مقدم یک رشته، به زمان و تلاش بیشتر برای آموختن تمام چیزها نیاز دارد.

اما این پاسخ تا حدی مانند استدلال دایره‌ای به‌نظر می‌آید. چرا دانشمندان چیزهای جدید کشف نمی‌کنند؟ شاید به این دلیل که ما پیش‌تر تمام چیزهای نوآورانه و حیاتی را کشف کرده‌ایم. چرا فکر می‌کنیم تمام چیزهای نوآورانه و حیاتی را کشف کرده‌ایم؟ زیرا دانشمندان هیچ چیز جدیدی پیدا نمی‌کنند!

کاملا محتمل به‌نظر می‌آید که کندشدن روند پیشرفت علم، نه نتیجه‌ی یک قانون طبیعی اجتناب‌ناپذیر، بلکه‌ی پیامد تصمیم‌های سیاسی باشد. به‌عنوان مثال، نحوه‌ی اعطای کمک‌های مالی علمی، مشکل دارد. با وجود سطح بی‌سابقه‌ی تامین بودجه، ما می‌دانیم که افراد خلاق با ایده‌های تحول‌آفرین، مانند کاتالین کاریکو که پژوهش‌های اولیه‌ی حیاتی برای اختراع واکسن‌های mRNA را انجام داد، سال‌ها درتلاش برای دریافت کمک مالی بوده‌اند. کسب پول مستلزم پیمودن هفت خان رستم است. بسیاری از دانشمندان برجسته اکنون ۵۰ درصد از زمان خود را صرف نوشتن پروپوزال برای جلب حمایت مالی می‌کنند تا بتوانند ۵۰ درصد دیگر را در اصل صرف علم کنند.

به‌نقل از وب‌سایت واکس، کیتلین ساسکی، دانشمند شیمی و علوم جوی و پژوهشگر پسادکترا در دانشگاه ایالتی کلرادو، باور دارد از آنجایی که پژوهشگران برای حفظ شغل خود و راضی نگه‌داشتن نهادهای سرمایه‌گذاری، ناگزیر به انتشار مقاله هستند، مقاله‌های علمی متوسط زیاد با دانش جدید نه‌چندان زیاد وجود دارد.

اینکه بگوییم چون پیشینیان ما قبلا تمام ایده‌های خود را کشف کرده‌اند، سرعت پیشرفت علم به‌طرز اجتناب‌ناپذیر کاهش یافته، ممکن است ما را نسبت به احتمال تاثیر سوء مدیریت خودمان در کندکردن سرعت پیشرفت علم کور کند، پژوهشگران را از استفاده‌ی بهینه از زمانشان و انجام حیاتی‌ترین پژوهش‌ها بازدارد و آن‌ها را به سمت مطالعات کوچک و رو به افزایشی سوق دهد که تامین‌کنندگان مالی را راضی نگه می‌دارند.

افول علم پیامدهای اجتماعی عظیم و گسترده‌ای دارد. مقاله‌های دگرگون‌کننده اغلب به‌معنای نوآوری‌های جدیدی هستند که بهره‌وری را افزایش می‌دهند، کیفیت زندگی را بهبود می‌بخشند، دستمزدها را افزایش و زندگی‌ها را نجات می‌دهند. برخی بر این باورند که کاهش بهره‌وری و دستمزدها در ایالات متحده، عمدتا ناشی از کندشدن نوآوری علمی است.

در واقعیت البته کاهش مقاله‌های نوآورانه احتمالا محصول عوامل بسیاری است. برخی از آن‌ها را می‌توانیم کنترل کنیم و برخی دیگر از کنترلمان خارج هستند. اما مقاله‌ی نیچر نشان می‌دهد که تاثیر این عوامل بسیار زیاد است و از آنجایی که علم، موتور بهره‌وری و رفاه است، فهمیدن اینکه چرا پیشرفت آن به خوبی قبل نیست، به همان اندازه مهم است.