Nature150周年特刊談跨學科，你還會覺得雨女無瓜嗎？

1869年11月，第一期《Nature》期刊正式出版。至今已歷經150個春秋，《Nature》為紀念雜志發行150周年，特別推出周年紀念專刊并于2019年11月6日發行出版，探討自然和科學的過去、現在和未來。專刊總結了很多，包括：小工作大影響；Nature?150年：數據圖表記錄發展歷程；在交互式圖像中瀏覽Nature的檔案；150年的科學插圖；十篇意義非凡的文章等等。本文選取周年特刊封面的出處文章Nature's reach: Narrow work has broad impact（小工作大影響），分享Nature通過研究上千本期刊的數千萬篇科學論文的引用情況和參考文獻，挖掘88637篇論文各自之間的聯系。

作者發現，如今的科學論文無論從涉及的或者影響的學科數量來說，都超過歷史上任何時期，顯示出跨學科思維的不斷發展。Barabási和同事認為，“隨著研究人員、科研文獻和知識體量的日益增長，科學事業不斷跨界融合。”?和以往相比，現在的科研論文所參考的資料來自更多的科研領域而不是單一或者密切相關的個別領域。材料科學本身也是集物理學、化學、冶金學等于一體的科學，身為材料人的我們，也不能只滿足于兩耳不聞窗外事，一心只讀材料文，一起來看看Nature對跨學科的研究，希望對大家今后的科研之旅有所幫助。

一、知識流動

圖1、發表在Nature雜志上的文章所屬領域及其被引用文獻所屬學科。

Nature從Web of Science (WoS)數據庫提取了1900-2017年間的論文及其參考文獻，這其中包含了近7億引用關系。選取其中有至少1條引用文獻、受到至少1次引用并且于2010年前發表（這樣論文有累計引用的時間）的約1900萬論文進行了分析。最后所得的論文庫包含3800萬篇論文的學科信息。因為大多數期刊按學科劃分，WoS根據論文所發表的期刊對其所屬領域進行判定，將其歸為一個或多個學科。比如，發表在Journal of Bacteriology上的論文就被歸為微生物學。

文章認為通過識別文獻引用，可以追溯一篇論文的構思過程，因為作者會在參考文獻里列出他們采用的理論、方法、技術以及思想的來源。同樣，一篇論文得到的引用也可以評估其影響力。

利用WoS的學科分類，Nature分析了88637篇論文思想的“新陳代謝”。發現對于一篇參考文獻主要來自生物醫學研究領域的《Nature》論文，它自身的引用也主要是其它生物醫學研究論文，還有約一半引用來自其他學科。與之相比，主要參考了工程和技術文獻的論文更有可能被其他學科引用（72%），被本學科引用的量只占28%。另一個極端則是地球科學和空間科學領域，這類論文更有可能被本學科（72%）而不是其他學科引用（28%）。

二、學科隨時間變化

圖2、1930-2019年學科隨時間變化趨勢圖。

從1930年開始（1930年以前，無法利用參考文獻對Nature論文所屬學科進行分類），大多數發表在Nature上的論文被歸類為生物醫學，物理化學的論文占比開始減少，地球科學和空間科學的占比上升。或許隨著人類社會經濟文化的不斷發展，世界對科學的需求也在慢慢改變。

三、共引網絡：學科之間的融合愈發普遍

圖3、所選論文的共引情況。

共引情況是分析學科內和跨學科知識流動的一種有效研究方法，《Nature》研究了自1900年以來出版的逾8.8萬篇論文，點代表論文，顏色代表學科。如果有其他的科研論文（被Web of Science收錄的）同時引用了這篇論文，那么它們之間就產生連接。點的大小代表被共引的次數，花色簇代表的論文被很多學科論文引用，而單色簇代表的論文是大多被自身所屬學科引用的論文。Nature也指出如果是對專業性更強的期刊進行相同的共引網絡分析，分析的結果會大不相同。但是《Nature》發布的共引網絡也彰顯了科學史上的獨特片段：20世紀30年代放射性元素的研究，80年代末和90年代超導材料的研究以及對其理論基礎的深入探討。

四、靈感源和影響力：學科交叉，跨學科性，多學科性

科研人員對跨學科影響力的定義和評價方法標準不盡相同，Nature對多學科期刊的定義是期刊論文參考以及影響的學科的廣度，對跨學科的定義是某篇論文的參考文獻的多樣性和該論文影響多個學科的多樣性。雖然很難評估引用了某論文的各項研究之間的融合度也不能體現學科交叉的具體方式，但是這個定義能夠衡量論文所傳播的知識是否具有多方位影響，顯示多學科交叉的程度。

圖4、學科多樣性，學科交叉，學科廣度統計結果。

參考文獻在某種程度上可以稱為論文的靈感源，而引用此論文的文獻則可以代表其影響力。Nature本次的統計結果顯示，參考文獻和引用的學科多樣性都在增長，。學科交叉是指某論文的參考文獻及引用它的論文包含了多少學科，這些學科的多樣性以及學科之間的平衡程度，統計結果顯示學科交叉性在所有學科中都有所增長。跨學科性是指某論文的參考文獻的學科和引用了它的文獻的學科的差異，結果顯示跨學科性反而下降，可能的原因是學科交叉性的上升。多學科性是指某個期刊包含了多少學科，與普通期刊相比，Nature和Science的影響力更大。

此文認為對科研成果的評估最好在其所在學科內進行。比如，生物醫學類研究的引用數量和生物醫學類的相比才更有意義，去和物理學的比意義就不大。研究一篇論文涉及哪些學科，可能有助于進行學科間的比較，也有助于改進對論文影響力的評估。但是如果學科之間的“互動”不斷增加，那么嚴格限制的比較就失去了其應有的價值。此外，如果學科之間的界限不再分明，那么嚴格的院系劃分以及資助項目就需要變通。

本文也發出倡議，希望科學不再那么封閉。因為幾乎所有學科都出現了學科交叉性的增長，而且絲毫沒有放緩的跡象。隨著科研人員、論文以及知識的不斷增加，學科之間會愈來愈融合。研究機構和資助單位以及作為科研人員的我們應該意識到，學科交叉正在成為主流。

原文發表在2019年11月06日Nature評論上：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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