共用全球大型科学设施：一种新型合作形式及其对科学破坏性的影响

为何共享大型实验室很重要

当今许多最重要的科学问题——从新材料到医学进展——都依赖于极其巨大的昂贵实验室，单一大学无法独自建造。本研究探讨了一种科学家通过为同一项目共享多个全球“巨型科学”设施而形成的新型合作方式，并考察这如何影响他们所取得的发现类型。

什么是大型科学设施

大型科学设施是指诸如强X射线光源、中子源或天文观测台等巨型研究装置。它们通常由政府或国际组织资助，但来自世界各地的科学家可以申请使用时间来在那里进行实验。每个设施都有内部专家负责维护设备并帮助来访研究者解读数据。由于没有单一设施能完成所有任务，且对使用的需求很高，许多科学家开始超越就近实验室，结合多个设施所能提供的能力。

一种新的合作方式

作者将这种模式称为“共用”（co utilization），意指同一研究团队为同一研究方向使用多个大型设施。有时他们利用不同技术，如不同的X射线能量，从多个角度观察材料；有时则仅仅需要更大的同类能力。通过收集并匹配来自全球40个同步辐射光源的发表记录，研究团队组建了约213,000篇研究论文的数据集，其中超过20,000篇明确使用了多个设施。共用在过去几十年中有所增长，尽管在所有基于设施的论文中仍只占一小部分。

影响力与破坏性之别

为评估这对科学意味着什么，研究考察了两个结果。一是科学影响力，用论文被引用的频次来衡量；另一项是“破坏性”，这是一个用来判断后来工作是否更依赖该论文而非其前置研究的指标，表明该论文是否开启了新方向而非延续既有方向。多项检验显示，使用多个设施的论文往往被引用更多，但稍微不那么可能被判定为具有破坏性。换言之，共用似乎更支持那些有影响力、被广泛采用且建立在已知研究路径上的科学，而不是触发与过去明显决裂的重大突破。

哪些因素促成大胆想法

研究者进一步探讨了哪些共用特征与更高的破坏性结果相关。他们发现，汲取来自不同科学共同体和不同国家的知识有助于提升破坏性。当来自不同国家的设施被组合使用，且这些设施过去的研究覆盖不同主题时，出现颠覆性发现的概率会上升。相反，结合能量范围和仪器类型差异很大的设施与破坏性之间呈小幅负相关，暗示过多的技术差异可能会使激进突破变得更困难。经验也很重要：重复使用同一对设施往往会使它们的工作趋于一致并略微降低破坏性，但保持长期稳定的伙伴关系则有正面作用，表明稳定的长期网络最终能够支持大胆的尝试。

这对科学政策的意义

这些模式为如何组织大型科学提供了可行的建议。希望促进突破性构想的设施管理者和资助者，或许应支持将遥远实验室连接起来并混合知识的国际项目，同时保持实验方法在合理范围内的集中。鼓励设施之间建立新联系并维持这些联系，可以在新视角与信任的工作关系之间取得平衡。对科学家而言，信息是：使用多个大型实验室可以提高其工作可见度和实用性，而精心选择、知识密集的合作关系更可能推进知识边界，尽管最激进的颠覆仍然罕见。

引用: ZHANG, M., WANG, L., ZHANG, L. et al. Co-utilizing global big science facilities: a novel type collaboration and the impacts on scientific disruption. Humanit Soc Sci Commun 13, 636 (2026). https://doi.org/10.1057/s41599-026-06992-9

关键词: 大型科学设施, 研究合作, 科学影响力, 科学破坏性, 同步辐射共用