科技论文学术创新的几个维度

杜利民

(浙江师范大学 学术期刊社,浙江 金华　321004)



科技论文学术创新的几个维度

杜利民

(浙江师范大学 学术期刊社,浙江 金华321004)

创新是科技论文的核心，故何为“创新”显得十分重要.鉴于目前创新遍布各行各业的情况，有混淆“学术创新”概念之嫌.提出科技论文的“学术创新”是最具有严格意义的，它不同于一般新方法的运用、新观点的产生，而是比现有的理论或技术更具优越性，更接近于自然的理论和方法.构建了衡量“学术创新”的几个维度，为合理筛选具有“创新性”科技论文提供参考.

科技论文;学术创新;突破;累积;移植;交叉

0　引　言

在举国强调创新、全民推崇创新的当今社会，“创新”几乎成了各行各业努力追求的目标.随手翻阅各种文献，“创新”成了出现频度最高的词汇之一，诸如体制创新、机制创新、管理创新等等，无不围绕“创新”展开论述.

顾名思义，“新”是指刚出现的，原来没有的事物；从外延上理解，“新”是指相对于“旧”的东西在性质上变得更好.其实，要追溯“创新”一词的起源，关联最密切的莫过于科技的创新.试想，没有科学的创新，人类对大自然的认识就只停留在神学、唯心论等原始哲学状态；没有技术的创新，就不可能实现“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”，更不可能有“全球通”这样的信息化社会.故离开科技的创新，什么体制、机制、管理创新都会因为没有足够好的利器而成为纸上谈兵.

科技发展的历史证明，学术共同体对科学家科学创新的认可，都是基于其科技成果对整个科学发展所起的作用进行评判的[1].2015的诺贝尔物理学奖颁给了2位发现中微子质量的科学家，因为中微子的发现揭示了反物质之迷，这为我们进一步认识宇宙翻开了新的一页.

科技论文是科技成果的主要载体，如杨振宁、李政道的研究成果以《弱相互作用中宇称守恒吗？》一文为标志而获得了1957年的诺贝尔物理学奖；爱因斯坦以《论动体的电动力学》一文及他对光电效应的贡献而荣获1923年的诺贝尔物理学奖.因此，笔者认为，创新性科技成果的主要载体是科技论文，那么，科技论文又是如何体现这些创新性的呢？是不是别人没有论述过的理论，或者用更先进的设备进行重复实验而得到的结果就具有创新性的呢？笔者认为，回答是否定的；性质更好的东西就具有创新性吗？也不完全正确.那么，科技论文的学术创新究竟有哪些表现形式，有没有规律可寻？能否用几个维度去描述？带着这些问题，笔者在选择创新性科技论文的具体实践中不断地摸索，试图构建出一套衡量论文创新性的理论与方法，即判断科技论文创新性的几个维度，现呈上管见，以飨各位同人.

1　维度1：突破型(否定性)，也称“点式”

科学的发展是无数次否定的结果，当一个个旧理论被打破，新理论建立起来时，总是以某个开天辟地的学术成果或学术论文为像征，达尔文的《物种起源》彻底否定了神学[2]；密立根于1908年2月发表在《物理评论》(Physical Review)上的论文摘要，把通过电离云雾法测得的电子带电量的结果(4.03×10-10)公之于众，从本质上否定了当时以马赫为代表的电子带电呈云状态或带状态的错误观点[3].这个结果虽然不是最精确的，但揭开了原子物理学的新篇章，也为量子力学的诞生提供了佐证.

无疑，这些成果都带有明显的特征，那就是必须彻底地跳出原来理论的框架，如果仍然沿着原来理论构架下进行探索，那永远都看不见曙光.所以,取得突破性进展的科技论文往往以否定现有理论为前提，虽然有些新观点是当时旧理论无法解释的，但研究者的心中都有一个蓝图，或者说某种预见，这时论文的观点也许看上去比较怪异，然而通过作者孜孜不倦地朝着这个方向探索，剪除某些旁枝的影响，最终到达胜利的彼岸.如，当科学家无法解决紫外灾难时，普朗克的量子说就像大海里突然出现的航标，照亮了当时正苦苦寻找理论的科学家们.普朗克用半经验公式对它进行了计算，圆满地解决了问题.这类问题的共性都是学界“遇到了麻烦”，才让科学家不得不另辟蹊径.但这个过程并不都是坦途，其实密立根对电子电荷的测量同样不是一帆风顺的，因为当时在物理学界盛行的是马赫及汤姆逊等权威专家所提出的电子带电量是“一种连续的流体”这样的理论构架，可是在密立根心中有一种预感，他认为电子带电量应该是“一份一份”的，当他重复威尔逊实验时得到的数据起伏仍然很大，没有发表的价值.为提高精度，1907—1908年，他与助手一起改用镭化合物电离云雾，10次观测结果，得出了e=3.66.0×10-10～4.37×10-10个静电单位(平均值为4.03×10-10个静电单位)这样的结果.尽管还有些起伏，但已收敛了很多.当这个结果在《物理评论》(Physical Review)上发表时，得到卢瑟福等物理学家的极大关注，后来密立根又经过无数次的实验，不仅证明了他的预感(即电子带电的量子性)，而且准确地测量了电子带电的数量，使人们对电子带电的性质有了革命性的改变[3].

综上所述，取得这些成果是需要一点一点地突破，笔者把这类创新型称之为否定性，同时也称之为“点式”突破.

翻开科学史，科学家凭借自己超人的想象力构建科学理论的例子不胜枚举，如阿基米德由“浴桶溢水”直觉地提出了浮力原理；牛顿由苹果坠地联想到了星球间的万有引力，创立了万有引力定理等等都是突破性的进展.解释这些现象需要勇气与胆识，这类科研论文的问世往往会遭到权威的质疑甚至强烈反对，但高水平的科技期刊编辑具有敏锐的洞察力和学术嗅觉，让这些奇异的观点得以面世，从而翻开了科学革命的新篇章.

2　维度2：累积型(渐进性)，也称“链式”

在前人取得成果的基础上不断往前推进.如人类对超导电性的研究从最初的BCS(Bardeen-Cooper-Schrieffer)理论问世(1911—1957年)，到对超导技术的应用准备阶段(1958—1985年)，再到发现超导转变温度高于30 K的超导材料后，全面进入了超导技术的开发时代(1986年).这些理论的突破及技术的进步，首先是贾埃佛在1960年的遂道实验中发现了电子遂道效应；其后，科恩等引入微扰的方法从理论上计算了超导→势垒→正常金属系统中的电流支持了贾埃佛的工作；约瑟夫森受安德森“对称破缺”的新概念影响，并用了科恩等的方法，计算了势垒两边都是超导体的情况，发现自己的计算结果没有错，于是提出了著名的“约瑟夫森效应”预言；但约瑟夫森因为采用了高阻超导结，而无法克服地磁场和室温噪声等的影响,最后安德森与罗厄耳一起，用低阻超导结，成功地进行了实验，证明了零压直流超导电流的存在，并于1963年发表文章公布了他们的实验结果，佐证了约瑟夫森理论预言的正确性.约瑟夫森也因为这个理论预言而荣获1973年的诺贝尔物理学奖.试想，虽然约瑟夫森对自己的理论基础进行了定性的预言，但若是没有安德森与罗厄耳的实验证明，许多人对这个预言还是持怀疑态度的，当然也无法获得诺奖[4].科学探索过程中，大部分都是累积型.比如，最有名的生物进化论观点，最初始于赖尔，到了达尔文与华莱士才基本完成，再后来又在赫胥黎、迈尔和辛普森等的共同努力下，完成了现代综合进化论，也即新达尔文主义.尽管这样，但有关生物变异的起源问题仍然没有解决，还有待后人继续努力.

又如,从原子结构模型的提出到完善，也是经历了由汤姆逊的西瓜瓤模型→卢瑟福的小太阳系模型→玻尔的量子轨道模型，3位科学家经过各自的想象思维发展而使原子结构模式得到不断的完善.

现代社会的技术进步是一步一步地往纵深方向发展的，正如中国科学院院长白春礼等[5]的说法，“世界正处在第六次科技革命的前夜”.马克思主义告诉我们，世界是由物质组成的，物质是运动的，物质的运动不断地由低级向高级进行，总体呈阶梯式规律.人的认识论也是这样，我们对世界的认识由宏观到微观，由无机到有机，由简单到复杂，这种阶梯式是不可跨越的[6].此类论文完全以前人的研究成果为起点，是一种累积型进展，它具有继承性、渐进性、相关性，又具有超越性，不需要彻底跳出旧理论框架，笔者称之为“链式”.就目前的科技论文来说，大部分属于这种类型.

3　维度3：移植型(跨越性)，也称“平面式”

借助另外学科的思维方式来完成本学科的继续发展.科学发展过程中，有时会遇到一些制约性瓶颈，需要借助外来的力量.当采用另外学科的方法时，突然发现轻而易举地解决了难题，真是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”.如数学发展史上著名的“四色猜想的证明”.“四色猜想的证明”早在1840年由德国数学家默比乌斯(A.F.Mobius)以假设的形式向他的学生提出，在此后100多年的历史中，世界上许多数学家参与了这个猜想工作，但最后都发现是错误的，问题出在计算的工作量实在太大了，而且当时也没有计算机，于是有人根据科学事实大胆地提出猜想，“可用寻找可约构形不可避免组的方法”来证明，试图想要产生这样一个组，并证明它的每个单元都是可约的，这虽然在当时不可能完成计算，但却为后来采用计算机作了铺垫.更可喜的是，自从“可用寻找可约构形不可避免组的方法”被提出后，人们便采用各种方法来寻找“可约构形的不可避免组”.这一寻找，人们就想到是否可从别的学科移植方法过来，希什就将物理上移动电荷的“放电法”用来寻求构形的不可避免组.虽然这个方法尚待完善，但却抓住了“寻找可约构形不可避免组”这个关键的环节，广开思路，找到了解决问题的有效方法.到了20世纪70年代，美国数学家黑肯试图以改良了的放电方法来证明四色猜想,然而，可约构形任何一个不可避免组都可能有很大的构形，其计算量十分巨大，人们又在一次次的失败中意识到靠人工方法是无法完成这么巨大的工作量的，于是开始寻找新的计算方法，终于在1972年，由阿佩尔与黑肯设计的新计算程序，不仅能作出特殊的放电过程，还能从最重要的情况得出的构形作为输出，经过实际计算和不断修改程序，于1976年1月6日通过电子计算机找到了可约构形的不可避免组，从而完成了“四色猜想的证明”.这一事例告诉我们，一个人们用手工方法解决100年都未能解决的数学问题，移植了物理学的放电法与计算机技术解决了[7].

当一个学科的发展遇到困境时，研究者借助别的学科上已经成熟的方法，一举突破这个难题，这种借助外来科学理论取得进展的，笔者称之为“移植型”，因为它是平行的，也称之为“平面式”结构，是“学术创新”价值的又一维度.

有关移植型更为有趣的是，有些研究者提出的理论对本学科来讲毫无意义，或者简直就是错误的，但却让别的学科正处在苦思冥想的研究人员得到启发，产生灵觉，提出划时代的理论并最后解决了具有深远意义的问题.如：1953年鲍林与科里曾认为DNA是由3个链缠在一起的，像一根螺旋状绳子，但几个月后，当华生和克里克提出“双螺旋结构”而获得到诺贝尔奖后，三螺旋结构并没有被摒弃，而是被后人用在了别的学科研究上，如结晶学和分子生物学结构研究上.因为当年鲍林等提出的三螺旋结构是指包含了各种类型的复杂行为，是混乱的状况，而社会学中各种现象不也是这种复杂的缠绕吗？于是就有社会科学家把这种三螺旋结构模式用来比喻社会中政策、政府、产业的关系[8].这类创新性成果一旦问世，有可能会形成新的学科.

“他山之石可以攻玉”.在现代科技中，社会科学常常借助自然科学的方法解决社会中各种问题.如有学者[9]针对目前旅游的淡旺季矛盾，借用了洪水分流、交通错峰、电力削峰等调峰方法，对客流进行引导，使旅游资源与设备得到充分的利用.

4　维度4：交叉型(协同性)，也称“立体式”

科学发展史上，数学与物理是彼此互依互存的两大学科，数学既是基础，也是工具，它是抽象的.而物理学除了给数学理论以直观的空间展示外，也同时反过来促进数学的发展，倒逼数学自身的完善.19世纪末20世纪初，当量子力学刚刚诞生时，有海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动方程两种表述形式，于是科学家希望从这两种理论中提炼出一种在理论上令人满意的公理化阐述形式，这时希尔伯特对谱分析的理论便成为了当时量子力学波动方程的数学基础.起初希尔伯特的谱分析理论纯粹只是自己对数学的兴趣玩玩而已，远远没想到后来会对物理学产生如此深远的影响.当然，开始的希尔伯特谱分析理论在某些方面也暴露出不能适应量子力学研究的需要，是冯·诺依曼以更为抽象的形式对希尔伯特的理论进行表述，他用公理化给出抽象希尔伯特空间的定义，从而使推广了的希尔伯特理论能够满足量子力学发展的需要[10].因此，可以说是量子力学需要希尔伯特的谱分析方法来建立波动方程，但量子力学又反过来促进了希尔伯特空间理论的完善，使希尔伯特的思想成为现在的希尔伯特空间定义.

不仅数学与物理如此，生物学的研究进程也是交替的，它是从整体论→还原论→新的整体论这样的3个过程.以达尔文的进化论为代表，把对生物体的研究作为一个整体来看待，这便是最早的整体论;但到了一定时期后，要想揭开其内部的机制，不得不深入到其微观的研究，找出各个体的生物本能，或者能从最小的个体的生物性能找到突破口，整体的也就解决了，于是出现了分子生物学，它从微观上提示了生物体运行的机制和功能；但当微观的研究不能解决整体的问题时，必须从一个整体的角度出发，融入更多的科技手段，对各种生物体的微观情况进行同步的研究，揭示其整体的运动规律，这就是系统生物学，也即新的整体论.

这种为了解决A而必然解决B，只有让B取得进展后又回到解决A的交叉过程，笔者称之为“交叉型”，又称之为协同性.

学科间交叉发展、相互融合已成了现代科技发展的新常态；彼此借鉴、互相促进,推动整个科学技术的进步，为社会解决这样那样的问题.与之相应的是科技期刊将面对更多学科交叉型的科技论文，它们也许会涉及到2门以上的学科，是一种错综复杂、协同的关系，完全不同于前面那样的“点”、“线”、“面”型，笔者称之为“立体式”.无疑，它理所当然地成为衡量“学术创新”的价值维度之一.

5　结　语

科技正在以突飞猛进的速度向未知世界挺进，并以不可预测的速度改善着人民的生活方式.科技论文既是科学家探索未知世界的成果，又是科学探索的记录，还将为后人提供参考与帮助，它的作用是显现的.作为科技期刊的编辑，研究科技论文的“学术创新”维度，构建出衡量学术创新的价值体系，更好地掌握一套客观的“学术创新”价值评判尺度，在现实中用这个尺度来判断论文的创新性，准确筛选有价值的科技论文，既不让没有创新性的庸作浪费有限的财力物力，又能让有价值的成果及时地公诸于世，是一项意义深远的工作.

[1]刘大宁，滕立.吴健雄与诺贝尔奖：一个科学计量学的视角[J].自然辩证法通讯，2014，36(3)：76-95.

[2]张增一,李亚宁.论达尔文宗教观的演变[J].自然辩证法通讯，2013，35(6)：85-92.

[3]王延锋.密立根油滴实验历史评价中的哲学背景分析[J].自然辩证法通讯，2014，36(2)：1-6.

[4]刘兵，章立源.超导物理学发展简史[M].西安：陕西科学技术出版社，1988：95-105.

[5]白春礼：新科技革命的拂晓[J].中国科技奖励，2012，152(2)：6-9.

[6]朱训.阶梯式发展是物质世界运动和人类认识运动的重要形式[J].自然辩证法研究，2012，28(12)：1-8.

[7]赵树智，高海昌.变失败与成功的启示[M].济南：山东教育出版社，1992：1-8.

[8]方卫华.创新研究的三螺旋模型：概念结构和公共政策含义[J].自然辩证法研究，2003，19(11)：69-72；78.

[9]屠君芳，马远军，高昱.基于休闲农业开发的旅游地客流调峰模式研究[J].浙江师范大学学报：自然科学版，2016,39(1):115-120.

[10]李亚亚，王昌.希尔伯特空间诞生探源[J].自然辩证法研究，2013，29(12)：90-94.

(责任编辑陶立方)

Dimensions of academic innovation in scientific and technical papers

DU Limin

(DepartmentofAcademicPeriodicals,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004,China)

Innovation is the core of scientific papers, therefore, it is of great importance to define "what is innovation". Given the fact that innovation has been implemented in every walk of life, it might cause some confusion about the concept of "academic innovation". Hence, to propose "academic innovation" in a strict sense is of great significance. The "academic innovation" is different from the application of new methods or the generation of new ideas. It is the theory and method that is closer to nature course and is more advantageous than existing theories or technologies. To construct multi dimensions for evaluating "academic innovation" will provide

for screening "innovative" science and technical paper in a more reasonable manner.

science and technical papers; academic innovation; Breakthrough; accumulate; transplantation; cross

10.16218/j.issn.1001-5051.2016.03.021

收文日期：2015-11-18；2016-03-10

杜利民(1964-),女，浙江临海人，编审.研究方向：科技期刊编辑学.

G237.5

A

1001-5051(2016)03-0356-05