中英兩國在物理領域的合作與對比研究*

韓 藝

（南京大學信息管理學院 江蘇南京 210093）

1 引言

在經濟全球化浪潮推動下，科技資源在全球范圍內的流動和配置加速進行，科學研究的規模越來越大，多學科大規模交叉、相互滲透，許多科技問題必須通過雙邊和多邊的科技合作才能解決。在全球科技資源自由流動與配置的客觀進程中，國際科技合作和世界經濟與科技發展相互作用、相互影響。全球化趨勢下，國際科技結構的新變化主要有利于發達國家，對于作為發展中國家的中國而言，國際科技合作更多地表現為挑戰，但科技合作也為我國特別是我國的經濟相對發達地區帶來了機遇。

中國是一個典型的發展中大國。世界經濟論壇《2009～2010全球競爭力報告》在對世界133個經濟體的競爭力排名中，中國綜合排名為第29名，但科技成熟度僅排名第79名。在這樣的背景下要實現躋身于創新型國家行列的目標，中國必須要注重國際科技合作。英國是一個總體科研實力相當雄厚的國家,其科學研究與發展一直保持著很高的水準。統計資料表明,英國以占世界1%的人口從事著全球5.5%的科研活動；每年發表的科技文獻數量占世界總數的8%,引用率占世界的9%,均居美國之后排名世界第二。但隨著科技全球化的發展趨勢，其原有的領先地位不斷遭受沖擊。中國與英國科技合作開始較早,具有良好的基礎，早在1978年,我國就和英國簽訂了政府間科技合作協定。兩國對相關部門和機構在基礎研究環保、衛生、農業、氣象、航天航空等領域簽訂了20多個協議或備忘錄。為探究在不同歷史發展背景下，中英兩國科技發展的差異和特點，以期對中國科技的深度發展提供參考意見，眾多學者在多個研究領域對中英兩國進行了對比分析，例如：Li,Xiaoqing等人對中英教育聯盟的實證研究；Atkins等人對運用知識中心和射頻識別技術的智能系統在中國和英國的醫療廢物管理中的應用研究；Collins Luke進行了英國R﹠amp;D合作創業為中國帶來的創新影響的研究；Li,You等人對本土和全球的二氧化碳對中英之間貿易的影響研究，等等。

物理學科是一門自然科學，主要研究的是物質在時空中的運動和所有相關概念，包括能量和作用力。更廣義地說，物理學是對于大自然的研究分析，目的是為了要明白宇宙的行為。物理學自古有之，在過去兩千年，物理學與哲學、化學等等經常被混淆在一起，相提并論。直到16世紀科學革命之后，才單獨成為一門現代科學?，F在，物理學已成為自然科學中最基礎的學科之一。因此本文從中英兩國物理學科的發展角度出發，用詳細數據分析對比了兩國在物理領域的發展與合作情況，分析結果可以為政府決策部門提供參考，同時也為兩國科技領域更進一步的合作奠定基礎。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文選取Web of Science平臺中涉及到物理學科領域的13個Web of Science學科分類下的所有論文來具體分析中英兩國在物理領域的科學研究情況，以及在該領域兩國的國際間合作交流情況。

選取的13個子領域包括：physics multidisciplinary(綜合物理)、physics applied(應用物理學)、acoustics(聲學)、mechanics(力學)、optics(光學)、thermodynamics (熱 力學)、physics condensed matter(凝聚態物理)、physics fluids plasmas(等離子體流體物理學)、physics particles fields(粒子物理)、physics nuclear(核物理)、nuclear science technology(核科學技術)、spectroscopy(光譜)、biophysics(生物物理學)。

2012年4月至5月間，我們檢索了Web of Science平臺中收錄的發表于1999～2011年間的上述13個學科分類下的所有論文，具體統計內容包括中英學者歷年的發文數量和被引量，中、英國際合作的發文量和被引量。為了更為全面地了解中英兩國在國際物理學領域的合作情況，還檢索了中國與英國、美國、德國、法國、日本五個國家歷年合作發表論文數量與合作論文被引量，希望通過對比對中英之間在物理領域的合作進行更為詳細的分析。

2.2 研究方法

本課題以文獻計量法為主要研究方法，以中英兩國在物理學科領域產出的論文為研究對象，主要計量發文量和論文被引量兩個方面的數據。

3 對比分析

通過檢索得到，1999～2011年Web of Science收錄的物理學科論文2,487,278篇（包括13個子領域），其中中國在該領域的發文量為356,102篇，占全球總量的14.32%，中國與國際間存在合作關系的論文有62,135篇，占中國發文總量的17.45%，合作的國家/地區達到122個，中國發文的累計總被引次數為1,963,233次。英國在該領域的發文量為205,348篇，占全球總量的8.26%，其中英國與國際間存在合作關系的論文有92,451篇，占英國發文總量的45.02%，合作的國家/地區達到137個，英國發文累計總被引次數為2,327,381次。

數據表明在物理領域，中國的發文量要高于英國，這種趨勢近幾年更為明顯，但英國的國際合作度要明顯高于中國，有近一半的論文來自國際間合作的論文；從被引角度來看，中國學者論文的總被引次數低于英國，且英國學者論文的篇均被引次數（11.334次）為中國論文的篇均被引次數（5.513次）的兩倍，可見英國學者發表的論文具有更高的引用影響。當然在不同的物理研究領域兩國會有所差異，在大多數物理研究領域，中國學者的發文量和論文的被引量都要遠大于英國，而在聲學、等離子體流體物理學、粒子物理、核科學技術、生物物理學研究領域情況卻相反，英國學者在這方面的研究要優于中國，總的來說，中國較之英國在物理領域的發文量更大，但論文被引和國際合作表現都相對一般，英國學者在這一領域一直保持緩慢的發展速度，但國際合作比例高，論文也獲得了很高的被引量。

3.1 中英兩國發文量統計及被引分析

在物理學科領域，中國學者被Web of Science收錄的文章要遠多于英國，發文總量為英國的1.73倍（見表1），說明在物理領域的研究數量上，中國存在著明顯優勢。

從中、英兩國論文數量的年度變化趨勢（見圖1）還可發現：中國在物理領域的發文量呈逐年遞增趨勢，年平均增幅14.17%。自2000年開始中國物理領域的發文量增長速度明顯，2007年的增幅達到了最高值31.41%，2007年后增幅略顯下降，但每年的增幅仍高于10%。自2001年起中國的發文量歷年均高于英國，并保持著快速增長的趨勢，2011年達到了有史以來的最高值46,330篇。而英國每年的論文數量基本保持在15000～16000篇，自2007年開始更呈現出略微下降的趨勢，年平均跌幅為0.24%。兩國之間物理學科領域發文量的差距日益擴大，2011年中國的發文量已經是英國發文量的3.12倍。為了減小差距，實現共同發展，中兩英國需要在此領域加強合作。

表1 1999～2011年中國與英國歷年發文量統計（篇）

圖1 中國和英國1999～2011年發表論文數量統計趨勢圖

從1999～2011年中英兩國在物理學科領域所發表的論文歷年被引量統計（見表2）可以看到，英國論文的被引總量要高于中國論文的被引總量，是中國被引的1.19倍。如果結合發文數量來考察篇均被引的話，則更能反映出兩國論文的影響度差異。中國在物理領域的論文篇均被引次數為5.513次/篇，英國為11.334次/篇。由此可以看出：英國物理論文的篇均被引要高于中國，說明其在世界范圍內的引用影響更大。需要說明的是，從論文出版到被引用需要經歷一段時間，同時，文獻的被引也是一個積累的過程，所以前五年的被引數據可能會相對較少。

通過中英兩國年度被引數據的對比圖（見圖2），可以更加清晰直觀地看出中英兩國之間在物理學科的年度被引的變化情況和趨勢。

可以看出：在物理領域，2004年以前，中國論文的被引數量低于英國，且增長緩慢，并在2004年與英國的差距達到最大值，但是在2004年以后，中國論文的被引數量雖然仍少于英國，但是增長速度逐漸加快，終于在2011年實現反超。1999年中國的被引量只有英國的18.53%到2011年是英國的1.13倍，充分說明了中國學者在該領域的研究逐漸得到國際的認可，國際影響力在不斷提高。隨著中國論文數量的增加，其被引影響也將會進一步提升，中英之間被引數量的影響差距會進一步拉大。因此，加強兩國在物理領域的合作，實現優勢互補，能夠幫助中英兩國在這一領域取得更多更大的成功。

圖2 中國與英國1999-2011年論文被引統計趨勢圖

為了能對中英兩國在物理學科的發文情況做進一步細化分析，我們將13個子領域1999～2011年的發文量和被引次數進行了統計（見表3）。由統計數據可以看到，中國在物理學科領域的研究還是卓有成效的，但除光學、應用物理學、熱力學中國的被引次數超過英國外，其他子領域的論文被引量均明顯低于英國，若考慮每個子領域的篇均被引量的話，中國在13個領域的篇均被引量（cpp）都低于英國，由此可見中國與英國的被引情況相比，還存在較大的差距。

表3 中英兩國物理各子領域發文篇均被引量對比

表2 1999～2011年中國與英國發文歷年被引量統計（次）

由被引量對比數據得出：（1）中國在綜合物理、應用物理學、力學、光學、熱力學、凝聚態物理、核物理、光譜領域的研究要優于英國，特別是光學和熱力學，中國學者被Web of Science收錄的論文數量分別是英國的2.76和2.57倍，其次是綜合物理和應用物理學領域，中國的發文量都在英國的兩倍以上。而在聲學、等離子體流體物理學、粒子物理、核科學技術、生物物理學領域的研究中，英國則占有明顯的優勢，特別是核科學與技術領域，雖然中國在核物理領域的研究遠多于英國，但是在核科學與技術方面較英國弱，說明中國在核方向研究較多在理論層面，而英國則更多在應用層面；（2）在這13個子領域中，大多數領域中中國無論是引文索引收錄的文章還是會議論文的數量均遠大于英國，這說明中國學者在這些領域及注意外國期刊發文的同時也積極地參加國際會議，產生了許多的研究成果。在綜合物理、核物理和光譜領域，中國的引文索引收錄論文數量較英國多，會議論文數量卻較英國少，但是仔細觀察可以發現，中國的會議論文數量正迅速增長，而英國則止步不前。在聲學、等離子體流體物理學、粒子物理、核科學技術、生物物理學中中國無論引文索引收錄論文還是會議論文數量都較英國少，說明英國在這些領域相對領先，而中國的重視度還不夠；（3）中國在物理學科的發展速度是飛快的，英國則發展緩慢，中英之間發文量的差距在進一步的拉大，即使在一些現在相對處于落后的領域，中英之間的差距也在不斷縮小；（4）對物理學科的研究，中國學者在發文量上占明顯優勢，但文章的篇均被引量均小于英國，這說明中國學者的國際影響力還需進一步提升，在快速提高發文量的同時，更要注重論文的質量，不斷提高被引率，這樣才能真正提高中國在本學科領域的國際影響力。

3.2 中、英與國際間的合作發文量統計及被引分析

國際科技合作作為國家合作戰略的重要組成部分，在服務國家戰略需求、提升國家科技競爭力和促進科技發展方面起著重要的作用。為了研究中、英兩國在物理學科的國際合作程度，我們對兩國1999～2011年存在國際合作論文的發文量以及與本國對應年份發文總量的比例進行了計量學統計（見表4）。

從發文量統計數據可以看到，在物理領域，中國的國際合作度與英國相比存在明顯的不足，且近幾年來也沒有大的改觀，國際間合作論文僅占總發文量的17.45%，而英國的國際間合作論文數量占到了總發文量的45.02%，且合作發文所占比例在逐年提高；從合作的國家/地區數進行比較，與中國存在合作關系的國家/地區為122個（不包括臺灣、香港和澳門），與英國存在合作關系的國家/地區則達到137個，因此從合作研究的角度來看，英國要優于中國，這一點從各子領域國際合作發文量數據（見表5）也可以清晰的看到，在物理學科的13個子領域中，英國的國際合作發文比例除了熱力學領域特別低外，其他領域都比中國高。中國國際合作比例最高的幾個領域反而是中國較英國總發文量低的，最高有30%，而英國最高達71.69%，說明英國對國際合作的重視程度遠高于中國。

表4 中英兩國與國際間合作歷年發文量統計

我們對中英國際間合作論文的歷年被引量進行了統計分析（見表6），并制作出兩國合作論文被引量的年度變化圖（見圖3）。觀察合作論文的影響較之獨立國家完成的論文是否更高，從數據和變化趨勢可以看出，中英兩國與國際間合作論文的被引量始終存在差距，即使從2010年開始中國合作論文數量超過英國的情況下，中英與國際間合作論文的被引量仍低于英國，但是從中國國際間合作論文的被引量的增長速度來看，中英兩國的差距會不斷縮小。結合表4中的數據，中國與國際間合作論文的篇均被引量為9.881次/篇，英國與國際間合作論文的篇均被引量為14.565次/篇。

另外，中國與國際間合作論文的被引總量占到所有中國論文被引總量的31.27%，英國與國際間合作論文的被引總量占到所有英國論文被引總量的57.86%，由此可以看出，國際間合作的論文與非合作性論文相比，能獲得更高的被引次數，論文的質量和學術影響力更高，這也告訴我們，加強國際間的科研合作，做到優勢互補，可以實現合作雙方的科學研究共同進步。

圖3 中國、英國分別與國際間合作論文被引的年度變化圖

表5 中英物理各子領域國際合作發文量統計表

3.3 中英兩國之間合作分析

隨著中國科學家在英國工作的人數逐年增加，英國科學家對中國科學家的能力和潛質了解加深，愿意與中國科學家合作的發展趨勢在上升。英國對華國際科技合作在繼續堅持與美國、歐盟和傳統盟友國家緊密合作的基礎上，越來越重視與中國合作。

在科技領域，英國是中國主要的合作伙伴之一。為了了解中英兩國在物理學科的合作研究現狀，以及中英合作與中國與其他國家合作相比具有哪些優勢，我們檢索了1999～2011年中英、中美、中德、中法、中日在物理學科的合作發文量，以及歷年發文的被引量，特別針對中英之間在物理領域的合作進行了細致的對比分析，希望通過對比得出中英兩國的合作現狀以及合作前景，以對中英合作的情況和趨勢做一全面的了解。表7和表8分別為中國與英國、美國、德國、法國、日本五個國家在物理領域的合作發文量和被引量統計，圖4為與中國存在合作關系的主要國家的數量及比例圖。

圖4 中國與國際間的合作論文數量與比例圖

由上述圖表我們可以看到，相比較于英國，中國與美國的合作比例更高，超過了國際間合作總量的1/3，達到23092篇，中國與美國的合作論文，不僅數量多，而且一直呈上升趨勢，但與其他4國之間的合作相對較少，上升趨勢不明顯；中國與日本合作排在第二位，可能是中國與日本同屬于亞洲國家的緣故；中國與法國、德國和英國合作的論文均低于10000篇，其中與英國的合作論文有5957篇，占中國國際合作總量的10%，在數量上排第四位，說明中國與英國在該領域已具有一定的合作基礎，中國與英國的合作從1999年的166篇到2011年的824篇，展現出良好的合作趨勢。以上分析同時也表明了中國和英國在物理學科領域存在著較大的合作空間。

表6 中英國際間合作論文的歷年被引量統計（次）

表7 中國與五國間1999～2011年合作論文統計（篇）

表8 中國與五國間1999～2011年合作論文的歷年被引量統計（次）

由表6和表8，可以計算得出，中國與五個國家合作論文的被引量之和為745,798，超過中國國際合作論文被引總量，說明中國的合作很大一部分為多人或多國合作，從中可以看出這六個國家的科研合作的引用影響在世界范圍具有舉足輕重的作用。中國與法國的合作論文篇均被引次數最高達到了18.771次/篇，其次為中英合作論文的篇均被引次數，為16.006次/篇，這說明中國與英國合作的論文在論文質量上和國際影響力上都具有較高的水平，這更加體現了加強中英兩國在物理學科領域合作的必要性。

從細節來看，中國與英國的合作發文情況在物理學科多個子領域的表現是不盡相同的（見表9）。從合作數量來說，中英兩國在應用物理學和綜合物理領域合作最多；從合作比例來說，中國方面與英國合作較多的領域為聲學、力學、粒子物理和綜合物理領域，英國方面與中國合作較多的領域為光譜、力學、聲學和熱力學領域，中英光譜領域的合作雖然只有94篇，但是占英國國際合作的66.67%，占中國國際合作只有6.36%，說明中英兩國的研究和合作側重點不同。中英之間在物理學科開展合作研究，既要考慮已有的合作基礎，發揮優勢，更要著重考慮如何發展落后領域，取對方的長處來填補自己的短處，不斷提升學科研究的深度和全面性，實現雙贏。

4 結論與建議

綜上數據分析，在物理學科領域，中英學者需要加強合作，提升研究能力與學術影響力，具體分析結論和建議如下：

表9 中國與英國物理學科合作發文量統計

（1）1999～2011年中國學者在物理領域總發文量要明顯高于英國學者，尤其是2000年以后保持了較高的增長速度，而英國在這一領域的研究則保持平穩的發展，甚至呈現略微下降的趨勢，因此兩者的差距日益增大；中國在光學、熱力學、綜合物理和應用物理學領域，較之英國有明顯優勢；而在聲學、等離子體流體物理學、粒子物理、生物物理學領域英國相對領先。從人均上來看，由于中國在物理領域的學者要遠遠多于英國，所以相對來說中國仍落后于英國。這一方面說明中國在物理領域與英國相比，具有一定的優勢；同時也說明了中國在這一領域也有很大的潛能，中國具有廣泛的人力資源，可以為中英合作提供廣闊的人才市場。

（2）在論文的學術影響方面，雖然英國學者論文被引總次數和篇均被引明顯高于中國學者論文，說明英國學者論文的學術影響較中國論文更大，但是中國學者的論文不但數量和被引次數增長都較之英國更為迅速，加強中英兩國在物理學科領域的合作，中國能夠借助英國在本領域內的國際影響力來提升中國論文在國際上的影響，同時中國在本領域內快速增長的潛力能夠幫助英國擺脫在本領域內研究力度下滑的局面，從而實現雙贏。

（3）從國際性合作角度分析，在這一研究領域，中國每年與國際間合作的論文數量和被引量均要少于英國。中國與國際間合作論文的數量僅占中國發文總量的17.45%，遠小于英國的45.02%，這說明中國的大量學者僅限于國內的研究，與國際間的交流較少，這不利于中國學者了解本領域在國際上的最新進展，也不利于其他國家了解中國學者在本領域內的研究成果。中國學者需充分認識到自身的不足，減小文化差異，積極參與與國際接軌的會議與項目，走出國門，與國際物理領域內的專家交流學習，將中國的成果推向世界，將世界的成果帶入中國，通過與國際間的交流與合作提升自身論文的質量與影響。

（4）中英兩國在物理領域的合作研究已經具有了一定的基礎，但中國與美國、日本、德國的合作論文數量和被引量均要高于中國與英國的合作，說明中國與英國還有較大的合作上升空間，可以看出中英之間的合作論文數量和被引量在不斷增加。論文的質量與數量是相輔相成、和諧統一的，論文數量是被引量提升的基礎保證，反之，注重論文的質量提升論文被引量才會帶來更多的合作機會，產生更多的高質量論文，所以建議中英兩國應增加在物理領域的合作項目，結合兩國的優點，共同提升兩國在此領域的學術地位和學術影響力，通過互補實現共同成長。

（5）國際合作論文的被引情況可以看出，國際間的合作論文具有更大的學術影響力，因此，加強中英兩國的合作，以及中英兩國和其他國家之間的學術合作是很有必要的。中英兩國都應該重視國際間的科研合作，中國應大力提倡和鼓勵學者擴大交流的范圍，讓更多的中國成果為世界所知，通過與英國合作，借助英國在本領域的影響力，爭取更多國際性合作的機會，提高中國在國際物理領域的學術地位。英國要抓住中國在該領域研究處于上升階段的機遇，幫助英國控制在本領域內實力下降的趨勢，充分利用中國廣博的人力資源和本領域內巨大的研究潛力，進一步擴大英國的學術影響力，從而實現合作雙方共贏。政府應當積極支持物理領域的國際間合作項目，多舉辦與其他國家之間的文化交流活動，派遣學者出國交流，增加本國學者與國際學者接觸了解的機會，促使這一領域的研究獲得更大突破。

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