《科学史研究中的计量方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《科学史研究中的计量方法（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1科学史研究中的计量方法一、引言在历史学的发展中，计量历史学的出现是一重要进展。相应地，在作为历史学的一个分支的科学史的研究中，定量化的研究也逐渐发展起来，并越来越引起科学史家们的关注。然而，在一般历史学中的计量化和科学史中对计量方法的特殊使用之间，是有着相当大的差异的。科学史中的计量方法的引入，更多地是受到科学社会学、文献情报学、科学学、科技政策研究，以及近来出现的“科学技术与社会”等研究领域发展的影响，并从中借鉴了相关的研究方法。对于在科学史中应用计量方法，科学史界亦存在有相当不同的看法。本文，将着重分析在科学史中引入计量方法方面的重要进展，及应用这些计量方法时存在的问题，并尝试对科学史中
2、的计量研究作一初步的评价。有许多历史学家认为，世纪以来世界历史学界所发生的三个最有影响的变化，即是马克思主义的传播、法国年鉴学派及计量历史学的兴起。有人甚至声称：“就方法论而言，当代史学的突出特征可以毫不夸张地说是所谓的计量革命”。 但实际上，计量史学这一术语的所指是十分宽泛的，包括的范围可从批判地使用世纪政治算术家所建立的简单计数方法，到系统地使用的各种数学模型。它有时指一种史料的类型，有时指一类研究程序，有时表示这种或那种使过去概念化的方法。 略去更早期的发展不谈，到本世纪，尤其是在和年代以来，计量史学在欧洲，特别是美国，其发展异常迅速。它在象人口史、社会史、经济史和选举史等领域中甚至已成
3、了基本的研究方法。 这是很显然的。因为，在这些学科的计量研究中，可以相对直接地利用历史上遗留下来的大量关于生产、价格、资本、人口、选举等方面的数据资料。但在科学史的研究中，若要采用计量的方法，首先需要解决2一个究竟对什么进行度量，也就是说对计量指标（indicator）进行选取的问题。二、科学史研究中对科学增长的计量美国科学史家撒克里（A.Thackray）曾把历史上（从上世纪末到本世纪初）涉及科学史的计量研究分为类：，文明史中的计量；，科学政策取向的研究中的计量；，对天才人物研究中的计量；，文献计量统计；，关于科学进步的社会学研究。但在这种分类中，有些内容距科学史的研究较远。实际上，在现代意
4、义上的第一项较完备的科学史计量研究，一般认为是年出现的。当时，动物学家科尔（F.J.Cole）和博物学家埃姆斯（N.B.Eames）在其题为“比较解剖学的历史：对文献的统计分析”的论文中， 对年间欧洲各国关于动物解剖学的论文进行了统计，并据此比较和分析了欧洲各国在此期间对比较解剖学的贡献，及不同时期的各种研究、论文和研究者对解剖学发展的影响。年，前苏联科学家雷伊诺夫（T.J.Rainoff）也用计量的方法对世纪的物理学进行了研究，他通过对文献和物理学发现数目的统计分析，试图把科学发展的涨落和社会经济史联系起来。年，美国科学社会学家默顿（R.K.Merton）发表了其博士论文十七世纪英国的科学、
5、技术与社会。 这部著作通常被认为是科学社会学的开山之作，而它对后来科学史的研究也有着重要的影响。在此著作中，默顿受到其导师、美国科学史学科奠基者萨顿（G.Sarton）的影响，使用了内容定量分析的方法，例如，通过对国民传记辞典中多条传记材料、 哲学会报上约篇论文等数据的统计，被用来作为一种客观的检验，来查核各种关于当时当地的科学发展的情况。象这样的研究，还有其它一些。这些早期计量研究的工作，还并不十分成熟。对于后来的发展，除了计量方法的改进之外，主要体现在对计量指标选取的明确化。就与科学史相关的研究来说，主要3可分为两大类，其中，最先得到发展的是对科学增长的计量研究。但是，关于什么指标能够代表
6、科学的增长，仍然存在问题。其中一种方法，就是选取科学家的人数（绝对人数），或每万居民中科学家的人数（相对人数）随时间的变化，这可以说是一种关于科学“投入”的指标。另一种方法，则是选择科学的出版物（也即科学的“产出”）作为计量的对象；这种指标可以是科学刊物的数目随时间的变化，也可以是科学论文的数目随时间的变化。在对科学增长的计量研究方面，做出了重要贡献的人物，可举美国科学史家普赖斯（D.J.de S.Price）为代表。他有关的研究从本世纪年代开始，其结果尤其体现在他于年代初出版的两本名著巴比伦以来的科学和小科学，大科学中。普赖斯注意到，从年创刊的伦敦皇家学会哲学会刊这一幸存下来的最早的科学刊物
7、算起，科学刊物的数目随时间不断增加，到世纪初，已有约一百种，到世纪中叶，有约一千种，而到年，则达约一万种之多。通过对科学刊物的积累总数随时间的变化作出曲线，普赖斯发现，除了在最初的起点附近之外，存在着一种相当精确的指数增长的规律。在此指数增长中，科学刊物大约每隔年左右便增加一倍。由于科学刊物数目以指数方式的剧增，科学家要想阅读所有（甚或仅仅是大部分）与其研究相关的刊物或论文，就因其数量之巨大而变得困难甚至不可能，这样，在大约种科学刊物问世之后，又出现了文摘刊物。有意思的是，普赖斯发现，各学科领域中的文摘刊物竟也随时间呈指数增加。甚至还不仅仅是科学刊物和文摘刊物，实际上，普赖斯通过统计而发现具有
8、在时间中以指数增长的，还有如下这些指标：象载入国家人名辞典的人物数量，劳动力、人口、大学的数量、国民生产总值、著名的物理学家，重大科学发现，化学元素的数目，仪器的精密度，每千人中大学生的数目，文、理科的学士人数，科学学会成员，化4合物的数目，所发现的小行星数目，关于行列式理论的文献，关于非欧几何学的文献，关于伦琴射线的文献，实验心理学文献，美国电话机的数量，美国工程师的数量，交通的速度，发电量，国际间电话通讯量，乃至铁的磁导率和加速器的能量等等。当然，各种指标的番翻周期从年到年各不相同。指数增长的一个特点是，随着时间的推移，所统计的指标的积累会急剧地增大，甚至将趋近于无穷大，在投入科学的人力和
9、财力只能是有限的情况下，这显然是荒谬的。因此，普赖斯等人还通过对一些指标（如科学家人数和科学出版物数目）的统计，提出了科学近似地是以逻辑斯蒂（logistic）曲线或所谓对称形曲线（也称饱合指数增长曲线）增长的规律。这就是说，当统计指标以指数形式增长到一定程度后，便进入了饱合期，曲线通过一个中点反曲并以对称的增长无限趋向一有限值。有普赖斯的工作的基础上，又有许多人以科学文献等指标用类似的方法进行了更进一步的研究，提出了科学发展的其它模型。对这些工作这里暂且不一一论及。但普赖斯的工作对科学史研究的影响是最为重大的，也已充分显示了这类计量方法的特点。他的主要目的，是要找出科学发展的某种规律，及对之
10、作出解释，并据这些规律来预言未来的科学发展。他认为，这样的计量是一种客观的方法，例如可以用来评论科学史的分期问题，从中可以看出，第一次科学革命有一种类似先驱的作用，而工业革命就可能是出于编史学的方便而人为假定的了。他还认为象这些结果与历史学家们关于科学相对活跃和不活跃的时期的直觉相一致。 当然，讲到预言，这已超出了历史研究的范围，何况就连专门的预测学中各种依据过去发展趋势来推断未来的方法，在目前也还都有很大或然性。仅就对过去的历史的研究而言，象普赖斯这种的计量研究也遇到了许多科学史家的批评和质疑。批评的焦点，是集中在象他这种选取表征科学的发展的计量指标的方法背后所隐藏的5有问题的若干假定上。这
11、里主要对以科学家数目和科学文献数目作为计量指标来做些分析。科学，是一个难以确切定义的概念，在此背景下，科学的发展本身就更是一个难以明确表达的概念了。科学文献的数目和科学家的人数确实从特定的侧面反映了科学发展的“规模”，但又绝不等同于普遍意义上的科学发展，而且目前并没有一个科学增长的定义能在所有的情况下优于其它关于科学增长的定义。 以科学家人数作为统计指标来表征科学发展，自然就引入了对科学家定义的假定。关于什么样的人应被分类为科学家，这里又有不同的标准。例如，他们可以是自称为科学家的人，可以是在科学机构中任职的人，可以是发表过科学文献的人，也可以是其名字在科学文献中出现过的人，如此等等。但应用任
12、何一种判据又都会有相应的问题，例如，以在科学机构中任职为判据，便会把业余从事科学研究的人排除在外；以发表科学论文为判据，则将把在出现科学刊物之前的那些不可能公开正式地将其成果以论文的形式发表的科学家排除在外，亦会把在不鼓励发表科学论文的工业部门从事技术科学（当然也与纯科学的发展有关）的研究者排除在外。何况，科学家角色的特点在历史的演变中也是在不断变化的。另一方面，科学的发展在某种意义上也可以说是科学知识的发展。如果说对科学家人数的计量问题主要体现在对科学家的分类上，那么，对科学知识的计量单位的定义要更困难得多。而在普赖斯的这种计量方法中所隐含的假定则是：对科学知识的所有贡献皆载于文献之中，科学
13、知识的发展等同于科学文献的绝对数目，或可进一步讲，把对科学知识的计量单位定义为科学文献，假定每一篇科学论文对科学发展的贡献是等量的，同时，通过每篇文献的简单加和可对总贡献进行计算。其实，就连普赖斯本人也意识到了这个问题：“谁敢把爱因斯坦关于相对论的一篇论文与物理学博士约翰多依关于下巴苏陀兰森林中各种木材的弹性模量的6一百篇论文划等号？”这里涉及的，是本身就难以定量度量的科学论文的“质量”的问题。再者，普赖斯的计量方法也假定了可以明确地区分“科学论文”和“非科学论文”，而这在历史研究的实践中有时又是难以做到的。因而，这种计量研究所反映的，充其量只能是对学科知识生产的比例的一种非常粗略的度量而已。
14、作为另一种可替代的度量科学增长的方法，是对“科学事件”的计量研究。 “科学事件”可以不限于科学文献的范围。有许多人采用过这种方法。实际上普赖斯在其对科学发展指数增长规律的研究中，也曾采用过这种计量指标。象以所发现的化学元素的数目作计量指标为例，其问题是，这样做必然要采用现代的（因而也是辉格式的）元素概念和标准，而在历史上，对元素的认识和发现的境况则要远为复杂。可以引起我们注意的，还有十多年前几位中国学者在作中西科学比较研究时，曾初步利用统计中西方科技成果的定量化方法来绘制中西方科技水平累加增长曲线。为了体现各成果的不同等级（也即对科学技术发展的不同贡献和对社会的不同影响），他们采取了加权打分的
15、方法，例如：牛顿的自然哲学数学原理打分，哈维发现血液循环打分，林奈的自然体系打分，康德的星云说和张衡的候风地动仪打分，盖吕萨克气体膨胀定律打分，确定哈雷慧星周期打分，制取铅白实验打分，等等。他们当然也意识到，计分标难允免带有主观性，但同时认为这样做不会妨害宏观分析与统计规律的展示。但这种容许主观因素进入的退让，则是与追求“客观”的计量研究的初衷相悖了。更苛刻一点讲，这种计量指标亦假定了科学发现是可定位于特定时间和地点的分立事件，而没有把科学发现看作是一过程，同时，自然也要带入评判某一发现为科学发现的现代标准，而历史上一项科学发现在当时是否真的做出，是只有在当时特定的与境（context）中才好
16、评判的。7美国科学社会学家克兰在其科学社会学名著无形学院一书中，还曾提出另一种特殊的度量科学发展的指标。 她提议，在某一研究领域里，出版物中首次提出的新的自变量或因变量，代表着一新的假设形式或对从前假设的修正或革新。因此，某一研究领域的进展，可以通过对每年在此领域的研究文献中发现的新变量的个数的计数来度量。显然，这种方法同样存在问题。例如，一个新变量的引入，可能是重要的进展，也可能对该领域的发展并不重要；要精确地定义一个新变量，有时相当困难，在理论的发展中，不同的符号可能代表同一变量，在不同的理论或理论体系中，同一变量的意义也会有很大的变化（如在牛顿的力学和爱因斯坦的相对论中的“质量”这一变量）；再者，象在生物学和地质学等对数学和公式的利用相
