导 论
一、科学发展态势研究的目的与意义
20世纪已经落下了帷幕，这 100年来，人类在科学发展的道路上取得了惊人的成绩。当我们置身在充满希望的 21世纪的时候，每一个关心科学事业的人们，都渴望能从宏观上浏览科学走过的历程，把握科学发展动态与趋势，继而展望科学发展的未来，为 21世纪的科学发展提供可资借鉴的因素。
科学史的首要任务就是“描述科学发展的历史”。揭示 20世纪科学发展的历史轨迹和动态趋势成为我们义不容辞的责任，也是我们科学史研究的重要目标。而且“如果将我们自己和过去完全分割开来是一种遗憾。科学的历史如同任何历史之流一样是有趣的。对于科学家现在从事的有意义的工作是对伟大历史传统的继承，也是对先人工作的继续和对后继者打下的基础” 。那么，如何从科学史的视角，去描绘 20世纪如此大尺度上的科学发展的历史呢？如何寻找到科学史研究的第一手的、极具有代表性的资料来真正考察科学发展的历史？又如何将宏大的科学图景全部包容，而不是局限在某些某个具体的学科历史呢？即便是有了第一手的资料又如何系统整理分析其中蕴含的信息？诸多问题的回旋，促使我们把视线聚焦到了两份卓越的杂志——《自然》（Nature）和《科学》（Science）。
“Nature杂志是 1869年由进化论之父达尔文的支持者们创办的，它与发明大王爱迪生 1880年创办的 Science杂志并列为世界最权威的两大科技学术刊物。 ”美国物理学家史蒂芬.温伯格（ S Weinberg）指出： “（全球）仅有两份英 文的科学杂志保留了涵盖所有科学的老传统：美国的 Science和英国的 Nature。其中我们可以看到 20世纪科学领域中的有巨大影响力的论文。 ”据汤普森科学期刊引证报告，可知， Nature和 Science在 20世纪最后 10年中的平均引证率高达 28905，是名符其实的世界上最著名的两份综合性科学学术期刊。 Nature作为全世界最有影响力的科学期刊之一，反映了各个学科在不同发展阶段的概貌，报道了现代科学中最重要的发现 ：“迄今为止还没有出版过如此大部头的 Nature杂志的科学论文精选集，这套选集将很有可能成为相关的科学研究以及科学史研究甚而近现代社会发展研究的第一手资料。 ”“又能从宏观上了解各个学科领域在不同发展阶段的总体概貌。再现了一个多世纪以来人类在自然科学领域艰辛跋涉、不断探索的历史足迹，堪称一部鲜活的近代科学史诗。 ”这两份杂志是连续出版的多元的全息性人类文化信息的载体，忠实地记录了 20世纪的科学发展轨迹。无疑， Nature、Science成了我们研究的起点和依托。
选定了研究的资料，我们采用科学史学科的鼻祖萨顿（ GSarton）所开创的内容定量分析方法。“运用这种方法来说明科学技术的发展等现象还是十分有效的”，默顿（ RKMerton）、普莱斯（ DSPrice）等用计量分析方法成功研究出了科学发展的若干问题。“系统地使用科学指标已经成为追踪世界范围科学的比较增长和研究发展的主要基础。 ”恰巧在 2008年年底， Nature、Science实现了创刊以来的全部信息的在线档案回溯，为我们的计量分析提供了完备的、清晰而便捷的网络资源，保证了计量分析方法的实施与推进。选取 20世纪两份杂志的内容为计量对象，其中包括 43万多条信息，客观地展示科学发展的微观路径，并在二者进行比较研究和计量分析的基础上，以期能够对整个 20世纪的科学历程给出合理的描述，能在整体上回眸 20世纪科学的发展，寻得 20世纪的科学发展的一种态势，最大可能地对 21世纪的科学发展趋势给予科学的预测。
本书首先考虑到为了计量过程的科学有效性，要设定科学的计量指标，但设定指标之前要对指标的指向，即科学的分类方式有最全面和系统的认识和分析，于是应该对现今存在的科学分类方式涉及科学的维度分析与国内外所采用的科学学科分类体系实证分析两大块进行系统的考察，从中也能透视出一定的科学学科发展的宏观态势，也能为本书进一步探索科学发展的百年历程做理论基础；其次，试图分别通过对 Nature和 Science 20世纪的内容做详细的计量分析，并将二者的计量结果以及国内外相关研究成果进行对比研究，对科学整体在 20世纪的发展态势做出分析；再次，力求对计量分析给出的 20世纪科学发展态势给出了内史分析与论证，归结出了 20世纪各个学科的发展特点与态势，在此基础上对 21世纪学科的进一步发展做出了预测；最后，试图最终能够对 20世纪科学发展整体态势做出归结，以此为基础对 21世纪的科学发展做一定的科学预测。
到目前为止，对 20世纪科学发展的态势还没有全面系统地给予科学史视角的分析论证。因此，本书首先确定将 20世纪的科学整体作为研究的对象，以期将微观动态描述与宏观的理论分析结合起来，为 20世纪的科学发展态势做出分析，并为 21世纪的科学发展提供借鉴。
针对确定的研究目标，我们选取了在国际上影响卓著的最典型的两份综合性科学期刊—— Nature和 Science作为研究的出发点。一方面， Nature和 Science是毋庸置疑的最权威的科学期刊，具有重要的国际影响力，是科学研究的风向标。另一方面， Nature和 Science完整记录了 20世纪科学发展的经典事实，其全息性、动态性、前沿性、多元化、多学科、大跨度、可检验性等特征都使得它们成为科学史研究最宝贵、最可信赖的第一手资料。
继而我们采用内容定量分析方法，对 Nature和 Science 1901～ 2000年这 100年间的内容做计量分析。一方面，内容计量分析法是一种对研究对象的内容进行深入分析，透过现象看本质的科学方法。应用这个方法，对文献的特定主题内容进行定性和定量的剖析，可以揭示该主题内容的实质，系统客观地把握其研究动态和趋势。另一方面，科学史家萨顿、默顿、普莱斯等采用计量分析方法成功研究出了科学发展的若干问题，是我们做计量分析的重要参考和方法论上的支持。科学计量方法会使研究结果更加细致和精确，呈现一种动态的模式和趋势，对于本书时间跨度长远、层次和结构复杂、因素和指标繁多的综合性科学研究是适用的。
因此，我们将 Nature和 Science作为分析的原始资料，材料的权威性保证了本书研究的可靠性；采用计量分析方法，是描述和预测科学现象和规律的科学方法，是本书研究的有力辅助手段；最终对“ 20世纪科学发展态势”的探讨，这一主题是科学史研究的代表性课题。由于目前对于科学史研究，特别是近世的科学发展动态描述，都在趋于某一学科史和某些具体问题的阐释，因此如果能从整体上考察 20世纪科学发展态势，不仅对于可以弥补对于 20世纪科学研究的偏颇，而且也突破了科学史研究内史和外史之争，符合科学史内外史综合研究的这一趋势。
本书具有以下学术意义。
第一，对国际权威期刊 Nature和 Science 20世纪的内容进行数据统计，并做细致的计量分析，可以为研究 20世纪科学发展趋势提供准确的、可估算量值的统计数据，提供最可靠的事实基础。
第二，本书力求客观、科学、系统、形象、客观地定量描述科学发展的动态历史过程，展示科学发展进程的总体图景，各个阶段的发展态势与结构特征，追踪并把握其发展态势和潜力所在，能够有效地拓展计量科技史的研究，为科学史相关学科的研究提供理论参考，具有重要的学术价值。
第三，本书通过内容的计量研究，能够还原科学技术发展的历史轨迹，找出学科发展的内在规律和演进方式。结合科技发展现实，科学预测学科发展的未来重点和突破方向。这将有助于在实践层面上对科学发展的实际问题给予合理指导规范，并可作为一种客观的检验来查核科学发展的情况，对 21世纪科学发展有着重要的前瞻意义。
第四，以 Nature和 Science为研究对象，为我国科学技术发展能够及时跟踪国际前沿、把握正确研究方向，找准研究的切入点，选择科研项目提供科学的量化依据，对于提高我国科研水平，具有重要的理论意义和学术价值。
二、写作思路及内容结构
本书的内容结构图如图 0-1所示。
本书将具体从以下几方面展开。
导论主要阐释本书写作的理由和意义，阐明本书要解决的问题及写作的基本思想和主要内容。
第一章探讨科学发展趋势的理论依据和实际指导。首先，考虑到本书研究的主题是科学，研究的方法是计量，计量的对象是 Nature和 Science，对其内容设定计量指标就必须保证其科学性，计量指标无疑就是科学的分类。因此，先对现今存在的科学分类方式进行了六个维度的分析，重点考察现今存在的科学的不同分类形式与特征，运用不同维度探讨科学分类的内容、依据、目的、意
图 0-1 本书内容结构图
义及其趋向等，深刻理解各种维度透视下的科学整体。其次，从微观上展示世界各国国家标准学科分类体系和实用信息资源学科分类体系，以期在科学分类的实证研究的基础上，可以洞悉科学分类的实际状况，为计量指标设定提供参考，而且还从科学维度分析和分类实证研究中透视出现今各大学科发展的一些态势，也是本书研究主题的一个视角和参考。最后，通过对计量的资料的可靠性、分类类别的范畴、计量指标的确定、具体的统计方法及必要性和可行性等问题给出详细的阐述。
第二章是 Nature 20世纪内容的计量分析。首先对 Nature进行了综述，包括办刊简史、宗旨和目标、刊载范围、双重使命、影响因子及权威性做了简单的论述；着重将 Nature的百年内容计量数据，从基础科学、人文社会科学和应用科学三大类分别讨论了各学科及其反映出的各大类的发展态势，并将计量结果与国内外相关研究成果进行了对比研究，最后得出从 Nature反映出的 20世纪科学发展态势。
第三章是 Science 20世纪内容的计量分析。首先对 Science进行了综述，包括办刊简史、办刊目标、刊载范围、影响因子及权威性做了简单的论述；着重将 Science的百年内容计量数据，从基础科学、人文社会科学和应用科学三大类分别讨论了各学科及其反映出的各大类的发展态势，并将计量结果与国内外相关研究成果进行了对比研究，最后得出从 Science反映出的 20世纪科学发展态势。
第四章是对 Nature和 Science的计量结果比较分析及验证。首先对二者的总信息量进行了比较，从一个侧面反映 20世纪科学发展的整体态势。重点是对 Nature和 Science反映出的科学发展态势做对比分析，也从基础科学、应用科学和人文社会科学三大类分别讨论了各学科及其反映出的各大类的发展态势，最后在与国内外相关比较分析基础上得出二者共同反映出的 20世纪科学发展态势。
第五章是对 20世纪科学发展态势所做的分析。首先我们深入关注 20世纪科学发展的理论内核，为科学发展的计量结果提供有效合理的内史分析与说明。我们仍然采用科学学科大类，即自然科学、人文社会科学及应用科学三大类，从学科发展的内史视角，对 20世纪的生物学、化学、地球科学、数学、物理学、天文学、人类学、历史学、科学与社会、医学、技术与发明的发展历程做了回顾，并与前文的计量分析结果给予关联性解释，以此为据归结出 20世纪各学科的发展特征与态势，并对可能的 21世纪的继续发展做了科学的预测分析。利用物质层次结构与科学学科结构的关联性分析，阐明了科学发展的关联性、整体性、共融性和逻辑层次性，并对 20世纪科学发展的态势做了最后的归结。
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