中英两国在物理领域的合作与对比研究

摘 要：文章以收录在Web of Science中的中英两国学者1999～2011年间发表的物理学科领域论文为研究对象，采用文献计量学研究方法，对中英学者历年的发文量和被引量及中英国际合作的发文量和被引量进行了计量学统计。还分别对中国与英国、美国、德国、法国、日本五个国家历年合作发文量与被引量进行了计量学统计，特别针对中英之间在物理领域的合作进行了对比分析，通过对比得出中英两国的合作现状，并针对现状提出意见与建议。

关键词：文献计量学 国际合作 物理 引用分析 对比分析

中图分类号： G252.8 文献标识码： A 文章编号： 1003-6938（2013）03-0065-07

1 引言

在经济全球化浪潮推动下，科技资源在全球范围内的流动和配置加速进行，科学研究的规模越来越大，多学科大规模交叉、相互渗透，许多科技问题必须通过双边和多边的科技合作才能解决[1]。在全球科技资源自由流动与配置的客观进程中，国际科技合作和世界经济与科技发展相互作用、相互影响[2]。全球化趋势下，国际科技结构的新变化主要有利于发达国家，对于作为发展中国家的中国而言，国际科技合作更多地表现为挑战[3]，但科技合作也为我国特别是我国的经济相对发达地区带来了机遇[4]。

中国是一个典型的发展中大国。世界经济论坛《2009～2010全球竞争力报告》在对世界133个经济体的竞争力排名中，中国综合排名为第29 名，但科技成熟度仅排名第79名。在这样的背景下要实现跻身于创新型国家行列的目标，中国必须要注重国际科技合作[5]。英国是一个总体科研实力相当雄厚的国家， 其科学研究与发展一直保持着很高的水准。统计资料表明， 英国以占世界1% 的人口从事着全球5.5%的科研活动；每年发表的科技文献数量占世界总数的8%， 引用率占世界的9%， 均居美国之后排名世界第二[6]。但随着科技全球化的发展趋势，其原有的领先地位不断遭受冲击。中国与英国科技合作开始较早， 具有良好的基础，早在1978 年， 我国就和英国签订了政府间科技合作协定。两国对相关部门和机构在基础研究环保、卫生、农业、气象、航天航空等领域签订了20多个协议或备忘录[7]。为探究在不同历史发展背景下，中英两国科技发展的差异和特点，以期对中国科技的深度发展提供参考意见，众多学者在多个研究领域对中英两国进行了对比分析，例如：Li， Xiaoqing等人对中英教育联盟的实证研究[8]；Atkins等人对运用知识中心和射频识别技术的智能系统在中国和英国的医疗废物管理中的应用研究[9]；Collins Luke进行了英国R&D合作创业为中国带来的创新影响的研究[10]；Li， You等人对本土和全球的二氧化碳对中英之间贸易的影响研究[11]，等等。

物理学科是一门自然科学，主要研究的是物质在时空中的运动和所有相关概念，包括能量和作用力。更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为。物理学自古有之，在过去两千年，物理学与哲学、化学等等经常被混淆在一起，相提并论。直到16世纪科学革命之后，才单独成为一门现代科学。现在，物理学已成为自然科学中最基础的学科之一。因此本文从中英两国物理学科的发展角度出发，用详细数据分析对比了两国在物理领域的发展与合作情况，分析结果可以为政府决策部门提供参考，同时也为两国科技领域更进一步的合作奠定基础。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文选取Web of Science平台中涉及到物理学科领域的13个Web of Science学科分类下的所有论文来具体分析中英两国在物理领域的科学研究情况，以及在该领域两国的国际间合作交流情况。

选取的13个子领域包括：physics multidisciplinary（综合物理）、physics applied（应用物理学）、acoustics（声学）、mechanics（力学）、optics（光学）、thermodynamics （热力学）、physics condensed matter （凝聚态物理）、physics fluids plasmas （等离子体流体物理学）、physics particles fields （粒子物理）、physics nuclear（核物理）、nuclear science technology （核科学技术）、spectroscopy （光谱）、biophysics（生物物理学）。

2012年4月至5月间，我们检索了Web of Science平台中收录的发表于1999～2011年间的上述13个学科分类下的所有论文，具体统计内容包括中英学者历年的发文数量和被引量，中、英国际合作的发文量和被引量。为了更为全面地了解中英两国在国际物理学领域的合作情况，还检索了中国与英国、美国、德国、法国、日本五个国家历年合作数量与合作论文被引量，希望通过对比对中英之间在物理领域的合作进行更为详细的分析。

2.2 研究方法

本课题以文献计量法为主要研究方法，以中英两国在物理学科领域产出的论文为研究对象，主要计量发文量和论文被引量两个方面的数据。

3 对比分析

通过检索得到，1999～2011年Web of Science收录的物理学科论文2，487，278篇（包括13个子领域），其中中国在该领域的发文量为356，102篇，占全球总量的14.32%，中国与国际间存在合作关系的论文有62，135篇，占中国发文总量的17.45%，合作的国家/地区达到122个，中国发文的累计总被引次数为1，963，233次。英国在该领域的发文量为205，348篇，占全球总量的8.26%，其中英国与国际间存在合作关系的论文有92，451篇，占英国发文总量的45.02%，合作的国家/地区达到137个，英国发文累计总被引次数为2，327，381次。

数据表明在物理领域，中国的发文量要高于英国，这种趋势近几年更为明显，但英国的国际合作度要明显高于中国，有近一半的论文来自国际间合作的论文；从被引角度来看，中国学者论文的总被引次数低于英国，且英国学者论文的篇均被引次数（11.334次）为中国论文的篇均被引次数（5.513次）的两倍，可见英国学者发表的论文具有更高的引用影响。当然在不同的物理研究领域两国会有所差异，在大多数物理研究领域，中国学者的发文量和论文的被引量都要远大于英国，而在声学、等离子体流体物理学、粒子物理、核科学技术、生物物理学研究领域情况却相反，英国学者在这方面的研究要优于中国，总的来说，中国较之英国在物理领域的发文量更大，但论文被引和国际合作表现都相对一般，英国学者在这一领域一直保持缓慢的发展速度，但国际合作比例高，论文也获得了很高的被引量。

3.1 中英两国发文量统计及被引分析

在物理学科领域，中国学者被Web of Science 收录的文章要远多于英国，发文总量为英国的1.73倍（见表1），说明在物理领域的研究数量上，中国存在着明显优势。

从中、英两国论文数量的年度变化趋势（见图1）还可发现：中国在物理领域的发文量呈逐年递增趋势，年平均增幅14.17%。自2000年开始中国物理领域的发文量增长速度明显，2007年的增幅达到了最高值31.41%，2007年后增幅略显下降，但每年的增幅仍高于10%。自2001年起中国的发文量历年均高于英国，并保持着快速增长的趋势，2011年达到了有史以来的最高值46，330篇。而英国每年的论文数量基本保持在15000～16000篇，自2007年开始更呈现出略微下降的趋势，年平均跌幅为0.24%。两国之间物理学科领域发文量的差距日益扩大，2011年中国的发文量已经是英国发文量的3.12倍。为了减小差距，实现共同发展，中两英国需要在此领域加强合作。

从1999～2011年中英两国在物理学科领域所发表的论文历年被引量统计（见表2）可以看到，英国论文的被引总量要高于中国论文的被引总量，是中国被引的1.19倍。如果结合发文数量来考察篇均被引的话，则更能反映出两国论文的影响度差异。中国在物理领域的论文篇均被引次数为5.513次/篇，英国为11.334次/篇。由此可以看出：英国物理论文的篇均被引要高于中国，说明其在世界范围内的引用影响更大。需要说明的是，从论文出版到被引用需要经历一段时间，同时，文献的被引也是一个积累的过程，所以前五年的被引数据可能会相对较少。

通过中英两国年度被引数据的对比图（见图2），可以更加清晰直观地看出中英两国之间在物理学科的年度被引的变化情况和趋势。

可以看出：在物理领域，2004年以前，中国论文的被引数量低于英国，且增长缓慢，并在2004年与英国的差距达到最大值，但是在2004年以后，中国论文的被引数量虽然仍少于英国，但是增长速度逐渐加快，终于在2011年实现反超。1999年中国的被引量只有英国的18.53%到2011年是英国的1.13倍，充分说明了中国学者在该领域的研究逐渐得到国际的认可，国际影响力在不断提高。随着中国论文数量的增加，其被引影响也将会进一步提升，中英之间被引数量的影响差距会进一步拉大。因此，加强两国在物理领域的合作，实现优势互补，能够帮助中英两国在这一领域取得更多更大的成功。

为了能对中英两国在物理学科的发文情况做进一步细化分析，我们将13个子领域1999～2011年的发文量和被引次数进行了统计（见表3）。由统计数据可以看到，中国在物理学科领域的研究还是卓有成效的，但除光学、应用物理学、热力学中国的被引次数超过英国外，其他子领域的论文被引量均明显低于英国，若考虑每个子领域的篇均被引量的话，中国在13个领域的篇均被引量（cpp）都低于英国，由此可见中国与英国的被引情况相比，还存在较大的差距。

由被引量对比数据得出：（1）中国在综合物理、应用物理学、力学、光学、热力学、凝聚态物理、核物理、光谱领域的研究要优于英国，特别是光学和热力学，中国学者被Web of Science 收录的论文数量分别是英国的2.76和2.57倍，其次是综合物理和应用物理学领域，中国的发文量都在英国的两倍以上。而在声学、等离子体流体物理学、粒子物理、核科学技术、生物物理学领域的研究中，英国则占有明显的优势，特别是核科学与技术领域，虽然中国在核物理领域的研究远多于英国，但是在核科学与技术方面较英国弱，说明中国在核方向研究较多在理论层面，而英国则更多在应用层面；（2）在这13个子领域中，大多数领域中中国无论是引文索引收录的文章还是会议论文的数量均远大于英国，这说明中国学者在这些领域及注意外国期刊发文的同时也积极地参加国际会议，产生了许多的研究成果。在综合物理、核物理和光谱领域，中国的引文索引收录论文数量较英国多，会议论文数量却较英国少，但是仔细观察可以发现，中国的会议论文数量正迅速增长，而英国则止步不前。在声学、等离子体流体物理学、粒子物理、核科学技术、生物物理学中中国无论引文索引收录论文还是会议论文数量都较英国少，说明英国在这些领域相对领先，而中国的重视度还不够；（3）中国在物理学科的发展速度是飞快的，英国则发展缓慢，中英之间发文量的差距在进一步的拉大，即使在一些现在相对处于落后的领域，中英之间的差距也在不断缩小；（4）对物理学科的研究，中国学者在发文量上占明显优势，但文章的篇均被引量均小于英国，这说明中国学者的国际影响力还需进一步提升，在快速提高发文量的同时，更要注重论文的质量，不断提高被引率，这样才能真正提高中国在本学科领域的国际影响力。

3.2 中、英与国际间的合作发文量统计及被引分析

国际科技合作作为国家合作战略的重要组成部分，在服务国家战略需求、提升国家科技竞争力和促进科技发展方面起着重要的作用。为了研究中、英两国在物理学科的国际合作程度，我们对两国1999～2011年存在国际合作论文的发文量以及与本国对应年份发文总量的比例进行了计量学统计（见表4）。

从发文量统计数据可以看到，在物理领域，中国的国际合作度与英国相比存在明显的不足，且近几年来也没有大的改观，国际间合作论文仅占总发文量的17.45%，而英国的国际间合作论文数量占到了总发文量的45.02%，且合作发文所占比例在逐年提高；从合作的国家/地区数进行比较，与中国存在合作关系的国家/地区为122个（不包括台湾、香港和澳门），与英国存在合作关系的国家/地区则达到137个，因此从合作研究的角度来看，英国要优于中国，这一点从各子领域国际合作发文量数据（见表5）也可以清晰的看到，在物理学科的13个子领域中，英国的国际合作发文比例除了热力学领域特别低外，其他领域都比中国高。中国国际合作比例最高的几个领域反而是中国较英国总发文量低的，最高有30%，而英国最高达71.69%，说明英国对国际合作的重视程度远高于中国。

我们对中英国际间合作论文的历年被引量进行了统计分析（见表6），并制作出两国合作论文被引量的年度变化图（见图3）。观察合作论文的影响较之独立国家完成的论文是否更高，从数据和变化趋势可以看出，中英两国与国际间合作论文的被引量始终存在差距，即使从2010年开始中国合作论文数量超过英国的情况下，中英与国际间合作论文的被引量仍低于英国，但是从中国国际间合作论文的被引量的增长速度来看，中英两国的差距会不断缩小。结合表4中的数据，中国与国际间合作论文的篇均被引量为9.881次/篇，英国与国际间合作论文的篇均被引量为14.565次/篇。

另外，中国与国际间合作论文的被引总量占到所有中国论文被引总量的31.27%，英国与国际间合作论文的被引总量占到所有英国论文被引总量的57.86%，由此可以看出，国际间合作的论文与非合作性论文相比，能获得更高的被引次数，论文的质量和学术影响力更高，这也告诉我们，加强国际间的科研合作，做到优势互补，可以实现合作双方的科学研究共同进步。

3.3 中英两国之间合作分析

随着中国科学家在英国工作的人数逐年增加，英国科学家对中国科学家的能力和潜质了解加深，愿意与中国科学家合作的发展趋势在上升。英国对华国际科技合作在继续坚持与美国、欧盟和传统盟友国家紧密合作的基础上，越来越重视与中国合作[12]。

在科技领域，英国是中国主要的合作伙伴之一。为了了解中英两国在物理学科的合作研究现状，以及中英合作与中国与其他国家合作相比具有哪些优势，我们检索了1999～2011年中英、中美、中德、中法、中日在物理学科的合作发文量，以及历年发文的被引量，特别针对中英之间在物理领域的合作进行了细致的对比分析，希望通过对比得出中英两国的合作现状以及合作前景，以对中英合作的情况和趋势做一全面的了解。表7和表8分别为中国与英国、美国、德国、法国、日本五个国家在物理领域的合作发文量和被引量统计，图4为与中国存在合作关系的主要国家的数量及比例图。

由上述图表我们可以看到，相比较于英国，中国与美国的合作比例更高，超过了国际间合作总量的1/3，达到23092篇，中国与美国的合作论文，不仅数量多，而且一直呈上升趋势，但与其他4国之间的合作相对较少，上升趋势不明显；中国与日本合作排在第二位，可能是中国与日本同属于亚洲国家的缘故；中国与法国、德国和英国合作的论文均低于10000篇，其中与英国的合作论文有5957篇，占中国国际合作总量的10%，在数量上排第四位，说明中国与英国在该领域已具有一定的合作基础，中国与英国的合作从1999年的166篇到2011年的824篇，展现出良好的合作趋势。以上分析同时也表明了中国和英国在物理学科领域存在着较大的合作空间。

由表6和表8，可以计算得出，中国与五个国家合作论文的被引量之和为745，798，超过中国国际合作论文被引总量，说明中国的合作很大一部分为多人或多国合作，从中可以看出这六个国家的科研合作的引用影响在世界范围具有举足轻重的作用。中国与法国的合作论文篇均被引次数最高达到了18.771次/篇，其次为中英合作论文的篇均被引次数，为16.006次/篇，这说明中国与英国合作的论文在论文质量上和国际影响力上都具有较高的水平，这更加体现了加强中英两国在物理学科领域合作的必要性。

从细节来看，中国与英国的合作发文情况在物理学科多个子领域的表现是不尽相同的（见表9）。从合作数量来说，中英两国在应用物理学和综合物理领域合作最多；从合作比例来说，中国方面与英国合作较多的领域为声学、力学、粒子物理和综合物理领域，英国方面与中国合作较多的领域为光谱、力学、声学和热力学领域，中英光谱领域的合作虽然只有94篇，但是占英国国际合作的66.67%，占中国国际合作只有6.36%，说明中英两国的研究和合作侧重点不同。中英之间在物理学科开展合作研究，既要考虑已有的合作基础，发挥优势，更要着重考虑如何发展落后领域，取对方的长处来填补自己的短处，不断提升学科研究的深度和全面性，实现双赢。

4 结论与建议

综上数据分析，在物理学科领域，中英学者需要加强合作，提升研究能力与学术影响力，具体分析结论和建议如下：

（1）1999～2011年中国学者在物理领域总发文量要明显高于英国学者，尤其是2000年以后保持了较高的增长速度，而英国在这一领域的研究则保持平稳的发展，甚至呈现略微下降的趋势，因此两者的差距日益增大；中国在光学、热力学、综合物理和应用物理学领域，较之英国有明显优势；而在声学、等离子体流体物理学、粒子物理、生物物理学领域英国相对领先。从人均上来看，由于中国在物理领域的学者要远远多于英国，所以相对来说中国仍落后于英国。这一方面说明中国在物理领域与英国相比，具有一定的优势；同时也说明了中国在这一领域也有很大的潜能，中国具有广泛的人力资源，可以为中英合作提供广阔的人才市场。

（2）在论文的学术影响方面，虽然英国学者论文被引总次数和篇均被引明显高于中国学者论文，说明英国学者论文的学术影响较中国论文更大，但是中国学者的论文不但数量和被引次数增长都较之英国更为迅速，加强中英两国在物理学科领域的合作，中国能够借助英国在本领域内的国际影响力来提升中国论文在国际上的影响，同时中国在本领域内快速增长的潜力能够帮助英国摆脱在本领域内研究力度下滑的局面，从而实现双赢。

（3）从国际性合作角度分析，在这一研究领域，中国每年与国际间合作的论文数量和被引量均要少于英国。中国与国际间合作论文的数量仅占中国发文总量的17.45%，远小于英国的45.02%，这说明中国的大量学者仅限于国内的研究，与国际间的交流较少，这不利于中国学者了解本领域在国际上的最新进展，也不利于其他国家了解中国学者在本领域内的研究成果。中国学者需充分认识到自身的不足，减小文化差异，积极参与与国际接轨的会议与项目，走出国门，与国际物理领域内的专家交流学习，将中国的成果推向世界，将世界的成果带入中国，通过与国际间的交流与合作提升自身论文的质量与影响。

（4）中英两国在物理领域的合作研究已经具有了一定的基础，但中国与美国、日本、德国的合作论文数量和被引量均要高于中国与英国的合作，说明中国与英国还有较大的合作上升空间，可以看出中英之间的合作论文数量和被引量在不断增加。论文的质量与数量是相辅相成、和谐统一的，论文数量是被引量提升的基础保证，反之，注重论文的质量提升论文被引量才会带来更多的合作机会，产生更多的高质量论文，所以建议中英两国应增加在物理领域的合作项目，结合两国的优点，共同提升两国在此领域的学术地位和学术影响力，通过互补实现共同成长。

（5）国际合作论文的被引情况可以看出，国际间的合作论文具有更大的学术影响力，因此，加强中英两国的合作，以及中英两国和其他国家之间的学术合作是很有必要的。中英两国都应该重视国际间的科研合作，中国应大力提倡和鼓励学者扩大交流的范围，让更多的中国成果为世界所知，通过与英国合作，借助英国在本领域的影响力，争取更多国际性合作的机会，提高中国在国际物理领域的学术地位。英国要抓住中国在该领域研究处于上升阶段的机遇，帮助英国控制在本领域内实力下降的趋势，充分利用中国广博的人力资源和本领域内巨大的研究潜力，进一步扩大英国的学术影响力，从而实现合作双方共赢。政府应当积极支持物理领域的国际间合作项目，多举办与其他国家之间的文化交流活动，派遣学者出国交流，增加本国学者与国际学者接触了解的机会，促使这一领域的研究获得更大突破。

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