# 如果想法挖掘越来越贵……（上）

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我有一个关于我们这个时代的坏消息。2020 年以来你已经听到太多坏消息了，我这个没有那么紧急……但可能是更坏的消息。

过去这两年来，关于中国要不要花钱建设一个新一代基本粒子实验装置 —— 叫“环形正负电子对撞机（CEPC）”，引发了很多争议。特别是杨振宁先生提出了反对，他的理由是“盛宴已过”，花这个钱不值得。而很多现役的物理学家和科学爱好者则认为物理研究代表大国实力，这个钱应该花。我们专栏很多读者问我怎么想。

我支持杨振宁的意见，但是这个不重要。重要的是，用对撞机和加速器这些实验装置研究基本粒子物理学，本质上是一个比特币挖矿游戏 —— 你的投入会越来越多，你的产出会越来越少。而这个规律也适用于其他创新领域。

我们将来会遇到一系列类似这样的选择，你自己在生活中也会面临同样的选择，你也可能会像杨振宁一样，不得不做出自己不喜欢的决定。

咱们中国人对未来最乐观。我们习惯了经济不断增长，我们习惯了每一代人的生活都比上一代人好，我们习惯了为未来投资都是值得的，我们习惯了科技改变生活，我们习惯了只要付出努力就能有相应的回报。

但是你想过没有，世界没有义务是这样的。

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人类因为技术进步而获得经济高速增长也就是最近这两百年的事情，历史上的常态是所有人辛辛苦苦地劳动也只能换来非常有限的财富。中国经济高速增长也就是最近这四十年的事情，而中国是个发展中国家 —— 发达国家的常态是每年能涨个 2% 就已经谢天谢地了。

我们没有任何理由相信有什么东西应该一直都增长。特别是高速增长，那就更像是不可持续的。

经济学家早就知道，如果你不是一穷二白的发展中国家，那么靠增加投资和增加劳动力拉动的经济增长就是有限的。长期看来，经济增长的真正驱动力，只有技术进步 [1]。

那也就是说，技术如果停止进步，世界经济就会迅速到达一个平台而不再增长。有很多人担心技术停止进步，比如泰勒·科文写过《自满阶级》和《低垂的果实》这两本书 [2]，认为美国的技术进步正在陷入停滞。我们对此感受不深，因为现在技术进步的速度似乎仍然是挺快的。

但是这里面有个重大隐忧。斯坦福大学和麻省理工学院的四个经济学家，通过一系列的数据分析，告诉我们一个坏消息 [3]：

技术进步的总体速度似乎没变，但是技术进步的*成本*，却是越来越高了。

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这项研究的关键思想可以用一个公式来概括 —— 

**经济增长率 = 研究生产率 × 研究者人数**

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而现在的局面是，研究的人数越来越多，但是研究的生产率却是越来越低了。你仍然能维持一个看起来不错的经济增长率，但是你付出的代价 —— 也就是技术研发的成本 —— 却是越来越高。这样的研发是不可持续的。

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比如说摩尔定律。这是一个非常著名的规律，说一块芯片里晶体管的个数，每十八个月增加一倍。这么多年以来一直都有人怀疑摩尔定律是不是要到头了，但是半导体工业一直发挥稳定，芯片仍然在持续进步。咱们看看下面这张图，从 1971 年到 2011 年，一块芯片所包含的晶体管个数一直在稳定地指数增长，大约每年增长 35% —— 

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这真是令人赞叹。你要是单看这张图，确实看不出来芯片研发面临什么困难，摩尔定律并没有要失效的迹象！但是这个增长图掩盖了一个问题。

那就是研发的成本。新技术不是从天上掉下来的，芯片工艺从几十个纳米到 10 纳米，到 7 纳米，到 5 纳米，每一步都可能面临很不一样的物理学和制造技术，你需要投入大量的资金和研究人员。咱们单说研究人员的人力。

下面这张图表现了从 1971 年到 2014 年，为了保证晶体管密度按照摩尔定律稳定增长，半导体工业投入的有效研究人员人数的变化 —— 

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**40 多年间，研究者人数扩大了 18 倍。**

请注意，这些人是研究者不是生产者，他们的任务就是让晶体管密度增长。如果四十年前把晶体管数目提高一倍需要一千个人研究，而做研究的难度不变，那么今天再把晶体管数目提高一倍，应该也只需要一千个人，研究者人数应该不变才对。

可是完成同样的技术进步，今天需要的人数是过去的 18 倍 —— 这说明每个研究者的生产率降低了 18 倍。如果不是这些研究者跟以前的人相比变笨了，那我们只能说现在做研究的难度增加了 18 倍。

考虑到研究人数的变化，过去这几十年来，各个主要领域的研究生产率都在降低。比如说农业，现在有科学育种、有更好的化肥、有转基因技术等等，农业产量确实在进步 —— 可是你投入的研发人数也增加了。这四位经济学家估计，育种方面的研究生产率大约每年下降 5%，而农业整体的研究生产率每年下降 3.7%。

医疗业也是这样。是，随着医学研究的进步，现在的医生面对癌症和心脏病有了更多的办法，病人更有希望了，病人的死亡率有所下降。但是这个进步是多大的代价换来的呢？美国每年往医学研究上投入天价的科研经费和海量的研究人员。现实情况是病人死亡率下降很少，而研究人数增加很多 —— 综合而论，医学研究的生产率，平均每年下降高达 8%到 10%。

咱们再看制药业。美国制药业有个著名的“Eroom 定律” —— 这个词是把摩尔定律的 “Moore” 反过来写，所以叫“反向摩尔定律”：从 1950 年以来，研发一种新药的成本，每九年翻一倍 [4] —— 

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过去一百年间，美国的 GDP 增长率，每年都差不了多少，这主要是科技创新的贡献。另一方面，美国参与创新的研究人员一直都在增加，创新已经从少数人的贡献变成了很多人的职业，美国是个创新国家。但是你把这两件事儿放在一起考虑，问题就出来了 —— 

创新水平没有增加，创新人数大大增加，这岂不就是说创新越来越难，创新者的生产率越来越低吗？

四个经济学家估计，美国的研究生产率，平均每年下降 5.3%。这就意味着，要想保持同样的GDP增长率，美国必须每 13 年就把研究人员的总人数增加一倍。

不可能有一天让所有美国人都去搞科研吧？这样的研发显然是不可持续的。

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你看这个局面像不像挖比特币。比特币是人们用算法挖掘区块挖出来的。这种东西刚出来的时候，你拿个最土的个人电脑自己挖，也能随便就挖到好多个比特币。后来慢慢地人们就开始用挖矿专用计算机 —— “矿机” —— 去挖，现在用矿机也越来越贵，光是消耗的电费都已经跟得到的比特币的价值相当了。

这是因为中本聪故意把比特币设定成越来越难挖 —— 每挖出 21 万个区块，比特币的发行速度就会降低一半。你挖掘比特币的投入产出比会越来越低。这个设定是人为的，目的是为了让比特币保值。

而现在我们看到，如果你把创新看做是对“想法”的挖掘，那么这就正好跟挖比特币一样。

没有人故意设定成这样，但是挖想法，现在越来越贵了。

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咱们再看物理学。我们讲量子力学的时候说了，从卢瑟福那个时候开始，物理学家为了研究粒子的内部结构，就必须使用加速器或者对撞机把粒子加到高速，去撞击。而这个游戏越来越贵。卢瑟福发现原子核，对人类知识是多大的贡献？研究经费才 70 英镑 —— 是 70，不是 70 亿英镑。

等到上世纪六十年代末，美国准备建设费米实验室，要花费几亿美元建造一个加速器，这就已经到了需要动用国家力量的程度。为了说服政府花钱，有些人把费米实验室和国防联系起来，国会要求物理学家罗伯特·威尔逊（Robert R. Wilson）谈谈搞这个研究跟国防有什么关系，威尔逊说：“它跟保卫我们国家没有直接的关系，只不过它能让我们国家更值得被保卫。”

这真是物理学家探索未知世界的伟大情怀！结果费米实验室不负众望，果然做出了发现底夸克和顶夸克、发现 τ中微子等等一系列成果 —— 这些成就虽然没有什么经济价值，但是都是可以进教科书的重大突破，只不过跟卢瑟福发现原子核恐怕还是不能比的。

那好，等到进入 21 世纪，大型强子对撞机（LHC）的花费高达上百亿美元，它得到了什么呢？它*验证*了几十年前物理学家对希格斯玻色子的猜测。这甚至都不是一个知识上的进步，它只不过再次告诉我们，现有的物理理论 —— “标准模型” —— 是对的。

基本粒子物理学的投入以数量级的方式增加，可是产出却是以数量级的方式减少。

这不只是“盛宴已过”的问题。这是以后每一餐都会变得越来越少，越来越贵的问题。

费米实验室那是真情怀，是真正的国力象征。我们中国都这时候了再弄一个对撞机，那算什么呢？

情怀不是无价的。知识不是无价的。就算我讲情怀，我要积极探索未知世界，那我是不是也应该好好算一算，把有限的资金投入到更有可能出成果的方向上去呢？我搞太空望远镜行不行？我发射探测器研究暗物质和暗能量行不行？我研究人工智能、攻克阿兹海默症行不行？我为什么非得盯住这一个明显已经是边际效应递减的方向呢？

而现在最可怕的故事是，也许所有方向都陷入了同样的困局。

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