本文首发于『科学学』（ID：science-of-science）公众号

科学学是认识科学本身的科学。本文通过对实验、测量以及建立在知识信息压缩基础上对科学整体把握方法的研究，获得了科学学全新突破的理论架构。

“科学学”是用科学的方法来研究科学。在2009年《学科分类与代码》里，它是被放在“管理学”下面的二级学科，名称为“科学学与科技管理”。

这门学科始自于英国科学家贝尔纳的著作《科学的社会功能》。尽管号称是“科学的科学”，但她的研究范围并未包含科学主干的全部，更重要的是她并未包含科学最核心的功能和工具。正如《科学的社会功能》的书名所指，她主要是从科学与人（科学家、普通人、科学研究机构、政府……）的社会关系角度来研究科学的，因此，她并不是完全的“科学的科学”，而只是“与人相关部分科学问题的科学”。即使从这个角度来说，它也只是站在离科学很远的地方极为粗略地描述科学与人的关系①。

科学学之所以难以完成其自我设定的功能，原因在于存在这样一个深刻的矛盾，任何一门专业的学科需要有有限而特定的研究对象，实际可行的研究方法。但是，科学学自我定位于“科学的科学”，理论上要求将全部科学技术作为研究对象，这需要有统摄或通晓全部科技领域的能力。但是，由于知识的爆炸，人们普遍认为实现这种能力只有文艺复兴时期才有可能，到今天已经不可能了，不仅是科学学的专家和学者们，整个科学界几乎都无人试图去解决这个问题。

在这种情况下，如何才能有效地研究科学学呢？这很容易使其研究方法滑向哲学化，或者只是以统计方法从外在，或表面现象。例如对论文数量和引用率、各类专利数量等的统计分析，这类表面的分析难以得出深入和有效的结论。不同论文之间的差异可以说是天壤之别。2017年生理学或医学诺贝尔奖获得者杰夫.霍尔，迈克尔.罗斯巴和迈克尔.杨三人的研究是一个非常偏冷的小众领域研究结果，如果不是杰夫.霍尔的学生劳夫几十年孜孜不倦地向各个机构推荐，他们的研究成果可能要很多年以后才能被人们所知晓②。更重要的是，科学学的研究成果要真正对科技发展有直接的指导意义和价值，而不是仅仅成为科学学自已群体自谈自唱的一个封闭领域，它就必然需要具备深入一切科技领域的能力，抓住一切科技发展真正核心的规律。

尽管当今科学之树已经枝繁叶茂，极为宠杂，但却是有规律可寻的。这使具备通晓当代人类一切科技的能力不仅具有可能性，而且在现代信息技术越来越强大的情况下，甚至比文艺复兴时代更加方便。我们把这称为是“全科型”知识结构和能力。可以通晓当代人类一切科技领域的能力之所以是可能的，原因在于以下几个方面：

首先，无论什么科学领域，之所以都称为是科学，是因为它们都采用了完全一致的基本方法。这种方法可归入两大类工具，一是数学，二是测量。数学产生于古希腊时期，因此我把它称为是第一代科学，或第一次科学革命。测量产生于伽俐略和牛顿的时代，我把它称为是第二代科学，或第二次科学革命。原来认为第二代科学的基本特点是实验，但我在《实验、测量与科学》一书中严格证明了其特征应当是测量，实验只是测量的子集，是最精致的一类测量。因此，一切学科之所以有资格被称为是科学，判断标准就是它是否严格采用了数学和测量两大工具和方法。

第二，知识信息是存在大量冗余的，也就是虽然现代是知识信息爆炸的年代，这种爆炸一方面是的确出现很多新的知识和信息，但另一方面是重复的知识信息非常多。不仅在互联网上大多是拷贝粘贴，而且科技论文，书籍等绝大部分内容也都是重复的。如果采用知识信息压缩技术，可以将这些冗余的信息去掉，却并不会减少对整个科技知识的把握。信息压缩技术最主要的体现是数字图像和视频压缩，因为它们的信息量是极大的。人类接受的信息中90%以上是视觉信息。通过图像和视频压缩技术，可以使信息量减少200至上千倍，图像和视频看起来与原始图像和视频却并不会有明显的失真。

一篇真正有新意的原创性论文，会引起成千上万篇介绍，综述，评价等纯属重复类的论文，以及在此基础上改变很小的深入研究性质的论文。因此对相关课题只要仔细研究一下最经典的源头那篇论文，以及少量较好的综术和中间阶段性的进展较明显的论文，基本上就可以覆盖上万篇该领域的论文知识范围。通过专业的知识信息压缩方法，可以将截止到现在的全部人类科技知识压缩成8个主要知识内核。同类的知识就可触类旁通，而跨类的知识才需要较多的研究。只要掌握了这8个主要知识内核，以有通行于一切科学的数学和测量两大工具，即可轻松通晓一切科技领域的知识。

第三，现代信息技术，尤其互联网和计算机技术等，提供了远远比文艺复兴时代强大得多的手段，可以轻松把握跨越一切学科的知识。通过网络搜索工具，可以瞬间查到任何知识领域的免费或收费的文献资料，数字图书馆等技术的发展更是可以在任何时间、任何地点轻松获得一切领域的知识。通过各种网络交流工具，也可以很轻松地随时向一切领域的专家学者请教。

在这样的条件下，不能获得通晓人类一切科技领域知识的能力不是客观技术上不能，而只是思维障碍。

因为突破了全科型知识结构的根本能力问题，使得科学从第二代向第三代演进。它会带来什么样的影响和结果？简单来说会为科技创新建立系统的科学学理论，仅以其中一个方面来说明这个问题。科学与人类之间关系一个很基本的方面，是人类本身就是测量仪器，也是科学认识的主体，因此其存在的误差会对科技发展产生非常重大的影响，它会成为很多科技创新的不自觉的障碍。如果我们不能清醒地认识到这些障碍和认知误差，会使一些根本性的问题成为全体成员共同的接受的，难以自我超过的认知陷阱。因为认识主体本身存在的误差，是认识主体自身无法察觉到的。简单举例来说，色盲是一种人眼本身因疾病存在的主体误差，当存在这种主体误差后，有色盲的人就无法看清某些颜色。我们以通信领域发生的案例等来更详细地说明一下。

在近代通信发展史上，电信业出现的第一次重大的失误是ATM协议最终输给了IP协议。ATM直接翻译是“异步转移模式”，也叫“宽带综合业务数字网”（B-ISDN），IP协议就是互联网的基础协议。但电信业的人普遍地没有认识清楚为什么ATM会失败，最多只是理解到IP协议更为简单，ATM太复杂了。

更进一步，在互联网时代出现了很多全新的业务，这些业务其实就是电信业几十年前从窄带综合业务数字网（ISDN）时代起就一直想发展的业务，甚至阿里巴巴成功的电子商务，电信业早在阿里公司成立之前几十年就开始研究开展了，并且开发了X.25，EDI等协议支持电子商务。但是为什么电信业的人搞了几十年并没有真正成功发展起来，最后都被互联网发展起来了？这个问题直到今天其实电信业的人都没搞清楚。

当今中国BAT成功的几乎所有业务，全都是电信业本来应当去做、甚至早在其之前就一直试图做的事情。在支付宝发展起来之前，移动运营商通过短信支付就已经发展起宠大的互联网支付商业环境，但为什么电信业没有进一步发展出不依赖于短信的通用互联网支付业务呢？

我们从一个非常典型的错误观念中，可以清晰地看出主体认识误错会对人类思想的锁定作用强大到什么程度了，这就是互联网和IP协议缺乏Quality of Service，简称QoS（服务质量），而只有传统的电路交换才具备QoS的观念。事实上，电路交换的QoS远远比IP协议差得多，人们所说的一切IP协议存在的QoS问题，电路交换里全都有。

如果连问题本身都搞错了，当然不会知道从什么方向去创新。因为传统的电信运营商主要收入来源于话音和短信，而IP协议的话音和消息业务的质量不仅远远超过电路交换，而且其成本远远低于电路交换，甚至近乎于为零，这使其对互联网的发展感到非常恐惧。当遇到一个令人恐惧的事情时，从它身上寻找一个关键性的弱点以求得心理安慰是一个典型的主体误差类型。正是在这种主体误差的锁定下，电信业完全失去了进取的方向。现在，到2017年9月份，话音业务的收入在电信业务总收入中的占比，已经从2010年的57.7%暴跌到18.7%③。电信业自己制造了一个完全虚假的QoS问题，却耗费了大量业界的智力资源去研究如何解决这个问题，开发MPLS协议，流量工程等等。这些技术都还没普及，大量新兴的互联网业务市场早已经被其他创新公司瓜分殆尽。

在汽车行业，类似的主体误差导致对创新的思想阻碍情况同样在上演。因为纯电动车对燃油车可能造成的完全替代关系，燃油车领域也在自己给自己制造主体误差，尤其是认为纯电动车充电不方便。事实上纯电动车主要是在自己家里充电，远远比燃油车方便得多。本来燃油车厂家是最有条件去开发纯电动车的，但却在自我制造的错误观念下禁锢了自己的思维。

① 汪涛，《实验、测量与科学》，东方出版社，2017年7月

②孙睿晨，“如何把自己的导师‘捧’成诺奖得主”，微信公众号“知识分子”，2017年10月28日。

③ 数据来自中华人民共和国工业和信息化部网站，http://www.miit.gov.cn/。