获得现有知识推动了基本的科学进步，是开发新技术的关键。本专栏研究了第一次世界大战期间和之后发生的科学合作的下降如何影响科学和创新。国际知识流动的中断导致科学生产的数量和质量急剧下降。这表明了开放科学期刊和辨别什么是前沿研究的好处。

思想的创造对于科学进步，技术创新和经济发展至关重要，特别是在一个“知识已经占据了大部分经济”的世界中（经济学人2000）。正如许多学者（例如Arrow 1962，Mokyr 2002）所论证的那样，创造新思想的主要投入之一是现有知识。最著名的是，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在给罗伯特·胡克（Robert Hooke）的信中强调了现有知识的重要性：

“如果我看得更远，那就是站在巨人的肩膀上。（牛顿，1675）

这句话不仅强调科学家以现有知识为基础来产生新的想法，而且科学“巨人”（即前沿知识）产生的知识尤其重要。获得现有知识不仅推动了基本的科学进步，而且也是开发新技术的关键，正如经济增长的理论模型所强调的那样（例如Romer 1986，Romer 1990，Jones 1995，Weitzman 1998）。

如图1所示，引用前沿研究的科学文章更有可能成为“热门”（即最终进入长期引用分布的前1%）。

图 1命中论文的概率取决于引用的参考文献

注：该图绘制了一篇论文成为“热门”的概率，即直到今天，根据引用参考文献的质量，最终在领域级引用分布中排名前1%。仅考虑引用论文发表前五年内发表的研究的参考文献。自我引用被排除在外。“至少一个前1%的参考文献”条形图显示了引用论文成为热门的概率，如果它引用了至少一个参考文献，这些参考文献最终在引文分布的前1%中直到今天。“至少一个前 3% 参考文献”条形图显示了如果引用论文引用了至少一个最终位于引文分布前 3% 的参考文献，则引用论文成为热门论文的概率，依此类推。“无边界参考文献”条形图显示了如果引用论文未引用最终进入引文分布前5%的参考文献，则该论文成为热门论文的概率。

虽然图1显示，引用研究前沿与撰写热门论文相关，但目前尚不清楚进入研究前沿是否对高质量思想的产生产生因果影响。这种相关性可能是由高产科学家网络推动的，他们大多引用彼此的研究，例如在1920年代和1930年代推进量子革命的物理学家。由于这种和其他内生性问题，研究人员无法从经验上分离出前沿知识对思想创造的因果效应。

为了克服这些挑战，我们研究了第一次世界大战期间和战后第一批国际科学合作的急剧下降 - “抵制中央科学家”（Iaria et al. 2018）。

对国际科学合作的冲击

随着第一次世界大战的开始，世界分裂为盟军（英国，法国，后来的美国和一些较小的国家）和中央（德国，奥匈帝国，奥斯曼帝国，保加利亚）阵营。科学家参与战争努力，特别是化学武器的发展，以及许多人为支持自己的祖国而采取的极端民族主义立场，使对立的科学阵营相互对立。

盟军科学家突然与中央国家的同行——特别是德国——的同行隔绝了，德国的科学家在战前获得了超过40%的诺贝尔物理学和化学奖。同样，中央科学家与盟国的同行隔绝，特别是英国（20%的诺贝尔奖）、法国（15%的诺贝尔奖）和崛起的科学超级大国美国。科学界的这种分裂在战后持续存在，因为盟军科学家组织了对中央科学家的抵制，以惩罚他们参与战争的努力。抵制在战后的头几年最强烈，一直持续到1926年。 编译 陈讲运

我们记录了国际期刊的交付被严重推迟，国际会议被取消或仅涉及来自交战阵营之一的科学家（见图2）。

图2索尔维物理学会议的中心科学家

注：该图收集了索尔维物理学会议代表的历史照片。圆圈表示来自中部国家的代表。第一届索尔维会议于1911年举行，当时的主要物理学家出席了会议，包括玛丽居里，欧内斯特卢瑟福，马克斯普朗克和阿尔伯特爱因斯坦。同年，24名参与者中有9名来自中部国家。1913年，31名参与者中有9名来自中央国家。战争期间，索尔维会议被终止。第一次战后会议于1921年举行。来自中央国家的科学家没有被邀请。他们也没有被邀请参加1924年的会议。到1927年，抵制已经结束，30名参与者中有五名来自中央国家。1927年的会议可能是有史以来最著名的科学会议。它发生在量子革命的高峰期，30名参与者中有17名是现任或未来的诺贝尔奖获得者。1930年，36名参与者中有6名来自中央国家。有关更多详细信息，请参阅Iaria et al. （2018）。

衡量国际知识流动的中断情况

我们表明，第一次世界大战和随后对中央科学家的抵制严重中断了国际科学合作（Iaria等人，2018）。第一次世界大战开始后，与家庭研究相比，论文引用的营地外的研究相对较少（图3，红色实线）。同样，论文引用了营地内外国的研究较少，但这种下降幅度明显较小（图3，蓝色虚线）。重要的是，国际引用的下降不仅影响了平均质量的研究，还影响了科学前沿的研究。

图 3国际引用次数的下降

注：“外营外”线衡量的是营外研究相对于国内研究的引用份额。“外国内部营地”线衡量的是营地内外国科学家研究的引用份额，相对于国内的研究。仅考虑对最近研究的引用（即，前五年发表的研究）。例如，第一个点（1905年）衡量1901年至1905年间发表的研究的相对引用份额。第二个点（1906年）衡量1902年至1906年间发表的研究的相对引用份额，依此类推。有关更多详细信息，请参阅Iaria et al. （2018）。

我们还调查了国际科学合作的崩溃是否影响了对立科学阵营的研究方向。使用机器学习技术潜在语义分析，我们记录了与营地外论文的相似性在第一次世界大战开始后急剧下降，然后在20世纪20年代缓慢恢复（图4）。

图 4论文相似度的下降

注：垂直轴测量标准化（平均值0和标准差1）潜在语义分析（LSA）标题与来自国内，营地内的外国和营地外的外国的科学家的论文相似性。“外国外营”线衡量LSA标题与营地外的论文的相似性，相对于来自家乡的论文。“外国内部营地”线衡量LSA标题与营地内外国科学家的论文的相似性，相对于来自家乡的论文。仅考虑与最近论文的标题相似性（即，前五年发表的论文）。例如，第一个点（1905年）测量与1901年至1905年间发表的论文的相对标题相似性，依此类推。有关更多详细信息，请参阅Iaria et al. （2018）。

对科学生产和技术应用的影响

在我们论文的第二部分中，我们表明，国际科学合作的减少导致基础科学的生产及其在新技术中的应用下降。

我们将战前依赖国外前沿研究的科学家的生产力变化与依赖国内前沿研究的科学家的生产力变化进行了比较。1914年后，依赖国外前沿研究的科学家，现在突然与研究前沿隔绝，在顶级科学期刊上发表的论文较少（图5）。

图 5依赖国内前沿研究、营内外国、营外外国前沿研究的科学家生产力的变化

注：“外国外营”一行衡量的是战前时期依赖营外前沿研究的科学家与依赖国内前沿研究的科学家相比，每年顶级出版物的变化。“外国内部阵营”线衡量的是那些在战前时期依赖营地内外国科学家的前沿研究的科学家的年度顶级出版物的变化，而这些科学家则依赖于国内的前沿研究。战前对前沿研究的依赖是通过战前对野战国家对一级前沿研究的引用来衡量的。有关更多详细信息，请参阅Iaria et al. （2018）。

在进一步的结果中，我们还表明，国际知识流动的中断导致值得诺贝尔奖提名的研究成果急剧下降。此外，科学家引入的新颖科学概念较少，通过引入新颖的科学术语（例如磁控管或脑电图）来衡量。我们还表明，基本科学知识生产的减少影响了新技术的发展。突然与研究前沿隔绝的科学领域产生了更少的专利中使用的科学概念。因此，基础科学产出的减少也对新技术的发展产生了负面影响。

对科学和创新政策的影响

这些结果表明，获得前沿研究是产生想法的关键，包括开创性的想法。因此，促进获得前沿研究可以大大增加基础科学的产量。知识前沿的获取需要从广义上来解释——不仅要对期刊文章、会议和研究研讨会进行物理访问，还要从每年发表的数百万篇科学论文中辨别出前沿的薄薄、不断进步和真正突破性的边缘。科学政策应着眼于促进获取，并利用前沿研究在促进科学进步方面的潜在催化作用。提供对期刊的开放获取可能部分实现这一目标。

然而，辨别什么是前沿研究需要技能，如果没有在科学事业最前沿工作的领先科学家的指导，这些技能很难发展。个人接触特别有用，因为面对面的互动是传递想法的一种优越方式（例如Glaeser 2011，Head et al. 2015）。因此，在前沿研究激增的大学中，高质量的博士课程可以帮助年轻科学家走上最有前途的职业道路（Waldinger 2010）。更成熟的科学家可以从科学中心的长期和短期访问（Catalini et al. 2016）以及参加高质量的会议（de Leon和McQuillin 2015）和研究研讨会中受益。

最后，这些结果表明，获得前沿研究不仅影响基础科学的生产，而且增加了科学在新技术开发中的应用。因此，扩大前沿研究机会的政策可以使社会受益，超越科学本身的范围。