科学知识如何增长？Nature子刊研究揭示科学概念结构随时间演变

关键词：科学学，概念结构，语义网络，核心概念，创新

论文名称：Conceptual structure and the growth of scientific knowledge

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41562-024-01957-x

期刊名称：Nature Human behaviour

在过去一个世纪里，科学知识得到了前所未有的发展。早在20世纪60年代，科学社会学家就观察到，期刊数量每13年增长一倍，摘要数量每15年增长一倍。那么，科学知识究竟是如何增长的？人们普遍认为，增长很可能体现在科学的概念结构中。近期发表在 Nature Human Behaviour 的一项研究，用实证方法研究了科学概念结构如何随时间发展。

研究者运用了自然语言处理技术分析了两大学科领域（社会科学和物理科学）过去五十年间的260万余篇论文，并建立了概念的语义网络。在这些网络中，在同一篇摘要中出现的概念会建立连接。文章主要关注网络两个方面，一个是被高度连接的中心节点集，称为核心概念，另一个是与核心有较多连接但本身连接稀疏的边缘概念。为描述核心/外围组织，研究者引入了三个指标：网络中核心概念的变化（churn）、核心概念的相对大小（Rit）、核心/边缘结构的数量（Sit），含义可见图1。

随着时间推移，研究者在两类科学网络中都观察到，概念核心变得更加僵化，而边缘概念有所增长。具体体现为核心概念的变动减小，且核心概念的相对大小下降。虽然社会科学和物理科学都倾向于拥有多个核心/外围结构，但核心数量随时间变化的方式存在差异。在确定概念结构的变化之后，研究者考虑了三个属性与科学知识增长中两个关键过程之间的关系，即创新和共识。其中核心概念的增加和相对核心规模的增加与推动科学前沿的创新发现有关，而科学共识与减少概念变化和更少的概念核心有关。综上，研究结果均指向，尽管科学概念的结构对知识的增长很重要，但其机制也因时间而异。