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中国如何从论文大国成为论文强国?

科学有多个维度,除了科学知识的维度,还有科学思想、科学方法和科学精神的维度。

撰文 | 周雁翎

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近年来,中国的科研人员越来越多,发表的论文数量呈爆发性增长。根据《中国统计年鉴(2020)》以及科睿唯安(Clarivate)数据,2019年,中国科技研发(R&D,Research and Development)人数为480.1万人(其中基础研究人员为39.02万人),发表SCI论文47.14万篇(按全作者计算),超过美国,排名世界第一。从2015年至2019年,短短5年时间内,中国R&D人数增加了104.2万人(其中基础研究人员增加了13.72万人),发表SCI论文数量增长了18.89万篇。

2021年8月上旬,日本文部科学省科学技术?学术政策研究所,发布了一份世界自然科学论文影响力最新排行报告。这份报告对全球主要国家的科技论文数量进行了统计分析,在2015年到2019年5年内,美国共发表SCI论文187.69万篇,中国共发表SCI论文180.95万篇。

这份报告同时对全球主要国家的科技论文质量进行了评估。

衡量论文质量的重要指标之一,是论文的被引次数。而被引次数排名前1%的论文,被视为顶尖高质量论文。在2015年到2019年5年内,全球论文被引次数排名前1%的顶尖高质量论文中,美国34875篇,占44.96%;中国23334篇,占30.08%。

虽然中国SCI论文数量从2018年开始迅速超越美国,成为世界第一,但是,中国1%顶尖高质量论文数量,仍然较大幅度落后于美国。

根据以上数据,还可以得出中美1%顶尖高质量论文产出比例,中国是1.29%,美国是1.86%。中国顶尖高质量论文的产出比例,也比美国要低很多。当然,这个数据也说明,全球顶尖高质量论文的产出比例,总体上也是很低的。

的确,中国的科研论文在数量上出现了大幅增长,科研水平在总体上也有很大提升,但中国顶尖高质量论文数量和产出比例,存在比较大的结构性问题。这种结构性失衡,在一定程度上说明,其中充斥了不少平庸之作。

比如说,不断合成化合物、检测物质成分、分析物质结构、鉴定物种并进行分类、对不同物种的基因进行测序,以及一些类似的机械重复工作,都可以连续发paper,连续发article;也有人把一篇本应该一次发表的较大论文,拆分成几篇较短论文。这样,就可以在短时间内提高论文产出量。这在业内都是心照不宣的“技巧”。当然,这样做的直接好处,就是可以快速升职,快速评头衔,也可以快速申请到更多研究经费。

我并不是说这样的研究完全没有必要,而是说一些不断重复的“研究工作”并由此产出的系列平庸“论文”,还是越少越好。我之所以这样说,并不是批评当前科研评价机制的导向,而是科学计量学给我们揭示了一个更为深层次的问题:

早在50年前,科学计量学先驱、耶鲁大学教授普赖斯(Derek John de Solla Price),就曾提出过科学论文增长的统计模型。他发现,现代科学论文在多数时间里,呈指数增长趋势。但是,许多论文发表后,并没有任何人引用;即使被引用,没过多久,很多就被新的论文所淹没。甚至就连孟德尔开创经典遗传学新时代的论文,也被埋没了35年之久(当然,这个案例还有一些其它原因,比如同行对孟德尔的轻视和打压等),更何况那些普通论文。有人统计,从1955年到2011年,SCI数据库中的论文数量大约是4143万篇。在这个巨大的论文海洋中,相对于同时期产生的新的科学思想而言,大多数论文的价值难道不是可疑的吗?

就中国的情况来看,每年产出的数十万篇科学论文中,真正的原理性发现和理论创新又有多少呢?

清华大学技术创新研究中心曾经发布过一个《国家创新蓝皮书》,研究结果表明:中国科技人力资源总量稳居世界第一,但是人均产出效率大幅度落后于发达国家,特别是高端创新型人才非常短缺。这个结论,包括了技术创新、管理创新、制度创新,当然也包括了基础科学研究创新和知识创造。

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中国要成为科研大国,更要成为科研强国,这已经成为中国政府和科学共同体的共识。现在,中国已经成为名副其实的科研论文产出大国,那么,如何才能成为科研论文产出强国呢?答案非常简单:大幅度提高论文质量。中国缺的不是成千上万的“科研民工”和“科研包工头”,中国缺的是“大科学家”,或者说“科学大家”。

那么,什么样的科研人员能称得上是“大科学家”或者“科学大家”呢?这个问题回答起来还真不容易,也没有统一的标准。在不同的时代、不同的学科、不同的国家,甚至不同的意识形态中,都有不同的答案。但有一点是共同的,他们都具有“哲学”思想。或者换一种说法,他们应该是“哲人科学家”。

据波兰理论物理学家利奥波德・英费尔德回忆,爱因斯坦曾经对他说过,“与其说我是物理学家,不如说我是哲学家”。显然,这里所说的“哲学”,与经院哲学不同,与大学哲学系开设的哲学史类课程不同,与现代流行的科学哲学也不同。实际上,这些大科学家的所谓“哲学”,主要是指“系统化的科学知识和科学思想”(当然,有些大科学家也有形而上的研究,也有“伟大的科学家,渺小的哲学家”之争,相关内容不在本文的讨论范围内)。在科学史上,“自然科学”这个词出现之前,对自然界的系统化研究就被称为“自然哲学”。譬如,牛顿的《自然哲学之数学原理》、道尔顿的《化学哲学新体系》、拉马克的《动物哲学》、林奈的《植物哲学》等等,这些伟大著作的标题中都冠以“哲学”一词,就是体现了各自在相关领域的“系统化的科学知识和科学思想”。

历史上所有伟大的科学家,都在科学理论上具有重大的突破,他们无一不是思想家,也因此常常被称为“哲人科学家”。即使是实验科学家,他们的实验也渗透着强烈的科学理论,而这个实验很可能就是判决性实验,对科学理论进行检验,使得科学理论从一个范式转向另一个范式,从而推动科学理论的发展――或者被抛弃,或者重新划定边界、迭代升级。

实际上,科学有多个维度,除了科学知识的维度,还有科学思想、科学方法和科学精神的维度。科学的最高境界,应该是科学思想的维度。当中国大量的科研人员沉迷于发表科研论文时,是否想过自己这篇论文在科学思想层面的价值?是否想过在科学理论上有所“创新”?

希望中国的科研人员,在埋头做研究和发表论文的同时,不妨抬起头来仰望星空。那里群星闪耀,也许未来你可以成为其中最亮的那一颗。

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科学研究如果离开了系统化的科学知识和科学思想,就是一堆零散的材料。换句话说,科学研究发现的大量微观事实,需要系统化的科学思想把它们联系起来、综合起来、统一起来。

正是在这种意义上,我并不否定普通科研人员的重要作用。实际上,在科学研究中,一些重要的科学发现,正是建立在前人和他人研究文献的基础之上。从某种意义上说,如果没有大量的普通科研人员在日复一日、年复一年地从事搬砖、运瓦、抹灰、扛木料的工作,就不可能建立起科学的所罗门宫。一些最伟大的科学家,甚至站在“巨人”肩膀上,对前人的工作进行“综合”,才创造出辉煌的科学宫殿。

就此而言,门捷列夫(Dmitri Mendeleyev)发现元素周期律的案例,也许具有一定的参考意义。

从化学元素发现史上看,门捷列夫并不是唯一提出元素分类方案的化学家。从1789年到1869年这80年间,已经有法国化学家拉瓦锡(A. Lavoisier)、德国化学家德贝赖纳(J. W. D?bereiner)、英国化学家奥德林(W. Odling)、德国化学家迈耶尔(J. L. Meyer)、英国化学家纽兰兹(John Newlands)等上十位化学家,先后提出了各种元素分类方案,其中有图形方案,有表格方案,也有与门捷列夫周期表非常类似的方案。他们给门捷列夫发现化学元素周期律,提供了思想和方法上的参考。

此外,从当时积累的元素数量上看,门捷列夫在1869年发表的元素周期表中,已经列出了前人在漫长的时间内发现的63种元素。正是因为有了这些“大数据”,门捷列夫才有可能在一定范围内对这些元素的物理和化学性质进行比较,从而找到内在变化规律。

1900年,著名化学家拉姆塞(William Ramsay)将门捷列夫的元素周期律,称为“化学领域迄今为止最伟大的总结”。

事实上,门捷列夫的思想最初并没有引起多大注意,按照物理学家卢瑟福(Ernest Rutherford)的解释,是“因为当时的化学家更多地从事于搜集和取得各种事实,而对思考这些事实间的相互关系,重视不够”。

追求科学的统一,就是追求科学之美,这几乎是所有大科学家或者科学大家梦寐以求的理想。牛顿是这样,拉瓦锡是这样,达尔文是这样,麦克斯韦是这样,门捷列夫是这样,爱因斯坦是这样,杨振宁也是这样。

就当代中国科学界而言,近年来,在笔者比较熟悉的古生物学领域里,舒德干院士及其团队提出的“三幕式寒武纪大爆发假说”,进一步补充和完善了达尔文的进化理论;是自达尔文以来,古生物学领域一项具有重要突破的工作,在国际学术界产生了很大影响。“三幕式寒武纪大爆发假说”,正是在近几十年同领域学者做出很多重要具体工作的基础上,由中国学者做出的重大“理论创新”和“科学思想创新”。这个例子,对于当前中国科学研究的现状,也许具有一定的激励和启示意义。

21世纪是科学大交叉、大综合的时代,给科学研究留下了大量激动人心的新领域、新机遇。中国科学工作者应该始终坚持“思想自由,兼容并包”,勇于探索,不断吸收前人和当代科学共同体的研究成果,抓住新机遇,迎接新挑战,特别要在新领域中,作出更大的科学发现和更多的“理论创新”。

(本文基于笔者发表在2021年7月《地学前缘》第28卷第4期“点亮论文学术评论”栏目的文章,经过一定删节和修改而成。感谢中国科学院叶青研究员为原文提供的帮助。)