Nature150周年特刊谈跨学科，你还会觉得雨女无瓜吗？

1869年11月，第一期《Nature》期刊正式出版。至今已历经150个春秋，《Nature》为纪念杂志发行150周年，特别推出周年纪念专刊并于2019年11月6日发行出版，探讨自然和科学的过去、现在和未来。专刊总结了很多，包括：小工作大影响；Nature 150年：数据图表记录发展历程；在交互式图像中浏览Nature的档案；150年的科学插图；十篇意义非凡的文章等等。本文选取周年特刊封面的出处文章Nature's reach: Narrow work has broad impact（小工作大影响），分享Nature通过研究上千本期刊的数千万篇科学论文的引用情况和参考文献，挖掘88637篇论文各自之间的联系。

作者发现，如今的科学论文无论从涉及的或者影响的学科数量来说，都超过历史上任何时期，显示出跨学科思维的不断发展。Barabási和同事认为，“随着研究人员、科研文献和知识体量的日益增长，科学事业不断跨界融合。” 和以往相比，现在的科研论文所参考的资料来自更多的科研领域而不是单一或者密切相关的个别领域。材料科学本身也是集物理学、化学、冶金学等于一体的科学，身为材料人的我们，也不能只满足于两耳不闻窗外事，一心只读材料文，一起来看看Nature对跨学科的研究，希望对大家今后的科研之旅有所帮助。

一、知识流动

图1、发表在Nature杂志上的文章所属领域及其被引用文献所属学科。

Nature从Web of Science (WoS)数据库提取了1900-2017年间的论文及其参考文献，这其中包含了近7亿引用关系。选取其中有至少1条引用文献、受到至少1次引用并且于2010年前发表（这样论文有累计引用的时间）的约1900万论文进行了分析。最后所得的论文库包含3800万篇论文的学科信息。因为大多数期刊按学科划分，WoS根据论文所发表的期刊对其所属领域进行判定，将其归为一个或多个学科。比如，发表在Journal of Bacteriology上的论文就被归为微生物学。

文章认为通过识别文献引用，可以追溯一篇论文的构思过程，因为作者会在参考文献里列出他们采用的理论、方法、技术以及思想的来源。同样，一篇论文得到的引用也可以评估其影响力。

利用WoS的学科分类，Nature分析了88637篇论文思想的“新陈代谢”。发现对于一篇参考文献主要来自生物医学研究领域的《Nature》论文，它自身的引用也主要是其它生物医学研究论文，还有约一半引用来自其他学科。与之相比，主要参考了工程和技术文献的论文更有可能被其他学科引用（72%），被本学科引用的量只占28%。另一个极端则是地球科学和空间科学领域，这类论文更有可能被本学科（72%）而不是其他学科引用（28%）。

二、学科随时间变化

图2、1930-2019年学科随时间变化趋势图。

从1930年开始（1930年以前，无法利用参考文献对Nature论文所属学科进行分类），大多数发表在Nature上的论文被归类为生物医学，物理化学的论文占比开始减少，地球科学和空间科学的占比上升。或许随着人类社会经济文化的不断发展，世界对科学的需求也在慢慢改变。

三、共引网络：学科之间的融合愈发普遍

图3、所选论文的共引情况。

共引情况是分析学科内和跨学科知识流动的一种有效研究方法，《Nature》研究了自1900年以来出版的逾8.8万篇论文，点代表论文，颜色代表学科。如果有其他的科研论文（被Web of Science收录的）同时引用了这篇论文，那么它们之间就产生连接。点的大小代表被共引的次数，花色簇代表的论文被很多学科论文引用，而单色簇代表的论文是大多被自身所属学科引用的论文。Nature也指出如果是对专业性更强的期刊进行相同的共引网络分析，分析的结果会大不相同。但是《Nature》发布的共引网络也彰显了科学史上的独特片段：20世纪30年代放射性元素的研究，80年代末和90年代超导材料的研究以及对其理论基础的深入探讨。

四、灵感源和影响力：学科交叉，跨学科性，多学科性

科研人员对跨学科影响力的定义和评价方法标准不尽相同，Nature对多学科期刊的定义是期刊论文参考以及影响的学科的广度，对跨学科的定义是某篇论文的参考文献的多样性和该论文影响多个学科的多样性。虽然很难评估引用了某论文的各项研究之间的融合度也不能体现学科交叉的具体方式，但是这个定义能够衡量论文所传播的知识是否具有多方位影响，显示多学科交叉的程度。

图4、学科多样性，学科交叉，学科广度统计结果。

参考文献在某种程度上可以称为论文的灵感源，而引用此论文的文献则可以代表其影响力。Nature本次的统计结果显示，参考文献和引用的学科多样性都在增长，。学科交叉是指某论文的参考文献及引用它的论文包含了多少学科，这些学科的多样性以及学科之间的平衡程度，统计结果显示学科交叉性在所有学科中都有所增长。跨学科性是指某论文的参考文献的学科和引用了它的文献的学科的差异，结果显示跨学科性反而下降，可能的原因是学科交叉性的上升。多学科性是指某个期刊包含了多少学科，与普通期刊相比，Nature和Science的影响力更大。

此文认为对科研成果的评估最好在其所在学科内进行。比如，生物医学类研究的引用数量和生物医学类的相比才更有意义，去和物理学的比意义就不大。研究一篇论文涉及哪些学科，可能有助于进行学科间的比较，也有助于改进对论文影响力的评估。但是如果学科之间的“互动”不断增加，那么严格限制的比较就失去了其应有的价值。此外，如果学科之间的界限不再分明，那么严格的院系划分以及资助项目就需要变通。

本文也发出倡议，希望科学不再那么封闭。因为几乎所有学科都出现了学科交叉性的增长，而且丝毫没有放缓的迹象。随着科研人员、论文以及知识的不断增加，学科之间会愈来愈融合。研究机构和资助单位以及作为科研人员的我们应该意识到，学科交叉正在成为主流。

原文发表在2019年11月06日Nature评论上：Gates A J, Ke Q, Varol O, et al. Nature’s reach: narrow work has broad impact [J]. 2019. DOI: 10.1038/d41586-019-03308-7

本文由春春供稿。

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