世界科学中心转移的时空特征及学科层次析因●河南师范大学科技与社会研究所冯烨梁立明3 (上)一、引言20世纪30年代,美国科学社会学家R・默顿运用定量研究方法研究了科学兴趣中心转移的现象。
到50年代,英国科学家J・贝尔纳和W・丹皮尔先后研究了科学活动的分期与科学活动中心转移的规律。
不过,他们使用的都是定性研究方法。
受默顿所用方法和贝尔纳研究选题的启发,日本科学史家汤浅光朝在科学活动中心转移的研究方面取得突破性进展。
基于Heibonsha编纂的“科学和技术编年表”和Webster的人名词典,运用统计方法,汤浅发现了世界科学中心转移的量化规律,科学学上称之为“汤浅现象”。
我国著名的科学计量学家赵红州有关汤浅现象的研究是独创性的。
1974年他在河南罗山干校时,曾用《复旦大学学报》所载的“自然科学大事记”,独立地发现了科学活动中心转移的现象。
赵红州还分析了各国成为科学中心的原因,以及科学自身发展的内部动因———社会的科学能力。
他提出了当采学科的概念,相关研究更是开创性的。
在我国,汤浅现象一直是科学史、科学学、科学哲学和科学社会学等方面工作者非常感兴趣的课题。
80年代我国曾出现“汤浅现象”热,取得了一批创新性成果。
刘则渊和王海山合作,运用统计方法揭示了哲学高潮与科学中心转移的历史过程及其相互关系。
统计结果表明,每一国家科学高潮到来之前都出现一个哲学高潮,揭示了哲学革命是科学革命的前导。
刘则渊还探讨了世界科学活动中心转移过程中思想、政治、科学、工业的波动循环规律。
查有梁用统计分析考察教育革命高潮与科学中心的关系。
陈文化得出科学活动中心转移及一门学科活动中心转移的客观规律。
这些研究从不同的角度入手,以定量形式揭示了产生汤浅现象的内因与外因。
到了90年代,仍有许多学者研究汤浅现象。
有关科学中心转移规律的研究的确是一个诱人的课题,我们一直在关注其研究进展。
近年来得到两本美国出版的年表,一本是科学史年表,另一本是科学与文化史年表。
两本年表均含有数以万计的数据,数据量远远超过汤浅和赵红州等人所使用的年表,这使我们萌生了再次研究汤浅现象的念头。
国内外学者对该问题方方面面的研究更启发我们应将研究重点放在综合分析科学中心与学科中心、当采学科及各国优势学科3国家自然科学基金项目(79670030)4的关系上面。
在后继工作中,我们还将讨论科学中心与文化中心转移的关系。
本文在作计量研究前,首先明确界定下面几个概念。
科学中心:仍采用汤浅光朝的定义。
某国科学成果数占世界科学成果总数25%以上的时期为科学兴隆期。
处于科学兴隆期的国家,称为科学活动中心,简称科学中心。
学科中心:一国某一学科成果数占世界该学科成果总数25%以上的时期为该学科兴隆期。
处于某一学科兴隆期的国家称为该学科的学科中心。
当采学科:赵红州定义当采学科为某一时期成果累累的学科。
我们量化为,如果某一学科的科学成果数占同时期世界科学成果总数20%以上,则称该学科为该时期的当采学科。
优势学科:一国某一学科成果数在某一时期占该国科学成果总数20%以上,则称该学科为该国该时期的优势学科。
二、数据来源及方法本文所用数据来源于两本年表:H1 Alexander和B1Br y an编著的The Timetables of Science→A Chronolo gy of t he Most Im p ortant Peo p le and Event s in t he Histor y of Science(简称A年表),以及汤浅光朝编纂的《西方科学文化史年表解说》(简称Y年表)。
前者收录了公元前240万年～1988年人类历史中与科学发展相关的重大事件。
本文研究近现代科学中心转移问题,故仅采用1501年以后的数据。
后者收录了史前～上古时代～1970年人类历史当中出现的重大科学与文化事件,包括世界科学文化史和专门的日本科学文化史、专门的中国近代科学文化史。
本文仅选用1501～1970年的西方科学史数据。
应当注意的是,两年表都是人类在科学方面取得的重大成就的历史记载,但存在着不同之处,依据二者建立的数据库也因此而产生一些差异。
首先,A年表收录的成果多,约是Y年表的213倍。
而且,所收录的事件也不尽相同,例如,1832年,有机化学之父李比希与维勒合作发现苯甲酰基,1837年他又著《纯化学及应用化学辞典》等等,A年表没有收录,而Y年表收录了;德国天文学家亚比安的许多重要成果,如1540年提出彗星尾部总是背离太阳,A年表有,而Y年表无。
其次,同一事件,不同年表记录的学科分类不同。
如英国人哈密顿1834年的成果,Y年表将其归为“物理学”成果,而A 年表则认为是“数学”成果。
第三,同一人物,不同年表记录的国籍不同。
如赫舍尔,Y年表认为是英国人,A年表认为是德国人。
我们是采用如下方式处理数据的:第一,尊重原年表对事件的学科分类。
第二,原年表中科学家国籍不详的通过查阅其他文献加以补充。
第三,对于合作成果,若合作者属于同一国家,无论合作者有几位,该国只记一分,若合作者分属不同国家,无论一国有几位合作者,各国均记一分。
第四,为与汤浅所做研究进行比较,我们也只选择科学成果,未将技术成果包括在内。
经过这样处理后,从A年表中得2845项数据,从Y年表中得1242项数据,分别建成数据库I和数据库II。
数据库I的成果涉及31个国家。
在众多国家中,英、美、德、法四国的成果远远多于其他国家,而在近代前期意大利成果的百分比远远高于其他国家。
数据库II成果的国家分布与数据库I类似。
因此,我们仅对该五国进行研究。
数据库I中成果较多的学科有物理学、生物学、化学、天文学、医学、数学和地学等学科;数据库II中成果较多的也是上5述七大学科,只不过依成果数量多少,其排序不同而已。
因此,我们也仅就这七大学科研究学科中心、当采学科及优势学科问题。
对各个学科及各个国家我们分别建立了相应的子数据库:学科库、国家库、国家———学科库及学科———国家库。
我们所用的数据分析方法与汤浅光朝一致,以研究科学中心转移规律为例加以说明。
首先,将数据依历史顺序每十年分为一个阶段,数据库I、II各分为49个和47个时间段,分别统计五国和全世界在每个时间段上的成果数。
其次,利用求三点平均值的方法,计算各时间段上各国占世界成果总数的百分比。
第三,按科学中心的定义,确定各国作为科学中心的时间。
经比较,找出科学中心转移的规律。
运用类似方法,分别对不同子库进行操作,可以得到学科中心、当采学科及各国优势学科的相关结果。
最后,对科学中心、学科中心的分布作比较,并将各国的优势学科与世界当采学科进行比较,从学科层次揭示世界科学中心转移的内在机制。
图1-10显示出意、英、法、德、美五国作为世界科学中心时,各国的学科中心、优势学科和世界科学中心、当采学科的关系。
(编者注:由于本期篇幅所限,图1—10下期刊发,请作者、读者见谅。
)三、计量结果及分析11世界科学中心转移规律表1列出了用五种不同年表得到的科学中心转移规律。
图1～图10中直观表示出由A年表和Y年表中得到的意、英、法、德、美五国作为世界科学中心的时间。
其中,由A年表与Y年表得到的统计结果经过了这样的处理:若某国两个短科学兴隆期的间隔不大于20年,而在这20年中的成果百分比又十分接近25%,则将短兴隆期连成较长的科学兴隆期。
比较表1可以发现,用相同的方法处理不同年表中的数据,所得结果既具有相似性又具有差异性:第一,无论用何种年表进行分析,都得到相同的结论———近代以来,世界科学中心是在转移的。
从整体上看,转移的顺序是:意大利→英国→法国→德国→美国。
第二,从不同年表得到的各国的科学兴隆期是有差异的。
例如,从A和Y年表中均发现德国在16世纪曾有40年的科学兴隆期,该兴隆期与意大利几乎同时。
这与汤浅及赵红州的研究结论不同。
第三,科学中心不具有唯一性。
例如,Y 年表统计结果表明,1521～1550年的30年间,意大利与德国同为科学中心;1831～1880年的50年间,英国与德国同为科学中心。
实际上,汤浅和赵红州的研究中也存在类似现象,可从文献(4)和文献(7)的图中发现。
第四,A年表和Y年表的研究结果表明,一国科学兴隆期可能存在伴生现象。
例如,图1显示法国在1731～1830年的主兴隆期之前,出现一个20年的小兴隆期。
其6实,从文献(4)的图4中也能明显看出上述现象,只不过汤浅未特别说明。
21学科中心转移规律图1～10还列出了各国作为学科中心的时间,通过分析比较,发现以下特点:第一,从A年表和Y年表中得到的各学科的学科兴隆期和学科中心大体一致。
这表明近现代各学科的确存在着学科兴隆期与学科中心。
生物学是个特例,两年表的统计结果差异较大。
第二,存在学科中心从一国向他国转移的现象。
例如,A年表显示近代以来生物学的学科中心转移规律为:意大利→英国→法国→德国→美国。
这一顺序与科学中心转移顺序是一致的。
又如Y年表显示的天文学学科中心转移规律为:德国、意大利→英国→法国→德国→美国。
第三,同一时期可能有两个国家同为某一学科中心。
例如,据Y年表,1831～1880年间英国与德国同为生物学的学科中心;据A年表,1801～1830年间英、法同为医学中心。
第四,同一国家在同一时期可能是多个学科的学科中心。
例如,两年表的统计结果一致,从本世纪30年代起,美国同时是物理、化学、生物学、天文学、地学和医学的学科中心。
有趣的是,两年表均显示美国不是数学学科中心。
第五,与科学中心转移规律类似,学科中心转移也不是单向的。
例如,据A年表,数学中心转移顺序为:德国、意大利→法国→英国、德国→法国→德国;天文学中心转移为:意大利→德国→意大利→英国→法国→德国→英国→美国。
31科学中心与学科中心的关系科学中心转移与学科中心转移有各自不同的规律,但二者之间存在着明显的因果关系科学中心是以多个学科中心为基础的,可从以下分析反推得出。
第一,各国处于科学中心的时期都存在着多个学科中心。
例如,A年表显示法国在1731～1830年间为科学中心,该国的七个学科在同时期内也都曾成为学科中心。
第二,除意大利外,英、法、德、美各国连续作为世界科学中心的时间若超过60年,则在该时期该国至少有6个学科是世界学科中心。
第三,某国拥有学科中心最多的时期,必定是该国作为世界科学中心的时期。
41当采学科与优势学科的关系我国学者赵红州把科学认识过程比喻为“开采矿藏”,把作为主要开采对象且成果累累的一门或几门学科称为“当采学科”。
前面我们定义,优势学科也是成果累累的学科。
二者的区别在于,当采学科是就世界范围定义的,优势学科则是针对一国而言的。
由A、Y 两年表得出的近现代世界当采学科和五国各自的优势学科同样列入图1～图10。
优势学科与当采学科的关系可归纳为以下三点:第一,由A年表和Y年表均可看出,天文学是近代前期的当采学科,化学是18世纪后期～19世纪前期的当采学科,物理学是16世纪～20世纪贯穿始终的当采学科。