天鵝展翅：高品質論文的引文模式探析

曾繼城 張家榕 葉鷹

摘要“天鵝”現象是高品質論文中出現的一種特殊引文模式，定義為具有關聯意義的成對出現的高被引論文，其中前期發表的具有科學發現意義的是“白天鵝”而后來發表的象征科學突破并引起前期論文引用下降的是“黑天鵝”。該文以諾貝爾物理學獎、化學獎、生理學或醫學獎得主的關鍵論文為樣本集，用“天鵝指數”測量了每類中選出的“黑、白天鵝”樣例。“天鵝”引文模式結合了科學發現實質和科學引文數據，可望為突破性科學論文提供一個可量化測評的思路和方法。

關鍵詞高品質論文引文分析天鵝

分類號G250.252

1引言

學術論文的質性判斷和量化評價之間的關聯一直困擾著學術界[1]，我們知道質性判斷和量化評價皆優的論文一般是高品質論文[2]，但我們不知道高品質論文在引文分析中究竟有何可測度性質。最近，本課題組合作提出了把高品質論文集和科學突破論文關聯起來的特殊引文模式并命名為“天鵝”[3]，用“天鵝”比喻高品質論文集并把一般高品質論文通稱為“白天鵝”，而以“黑天鵝”作為具有科學突破性質的論文且引起了前期發表的“白天鵝”引文曲線改變。

通常，“黑天鵝”代指高度不可能事件[4]，在經濟和社會事件中多為貶義詞，而在引文分析[5]中，我們賦予其褒義用法：“黑天鵝”和“白天鵝” 被定義為特別的引文組合，“白天鵝”本身即屬于高被引論文，而“黑天鵝”的出現會改變“白天鵝”的引文形態，從而把質性的高品質論文與量化的高被引論文關聯起來，用引文曲線[6]與引用計量[7]揭示這一特殊的引文現象。

“天鵝展翅”，既在科學史背景上展開了高品質科學論文的量化特征，也為純粹定量的引文分析研究增添了新的樂趣。茲述如下。

2方法與數據

以“天鵝”代稱科學史上質性判斷為高品質的論文，因此，“天鵝”首先是具有科學意義的優質論文。為避免爭議，我們把自然科學類諾貝爾獎得主的關鍵論文視為“天鵝”源并作為研究基礎。

在高被引的高品質論文中，有的論文發表后引用高漲并導致原有高引論文引用下降，這種高品質論文我們稱為“黑天鵝”，而把原有高品質論文稱為“白天鵝”。“黑天鵝”和“白天鵝” 形成一對特別的引文組合，反映的是高品質論文的特殊引文現象。“黑天鵝”不僅具備高引量化測度，而且具備突破性科學發現性質，因其具有重要科學意義而被授予諾貝爾獎。

為測度黑白“天鵝”，我們選取具有代表性的兩只“白天鵝”與獨特的“黑天鵝”進行定量比較，建立圖1模型，其中T為時間軸，C為引文量，W1， W2分別表示具有代表性的兩只“白天鵝”，而B代表“黑天鵝”。

3結果與討論

通過表1測度判斷所得自然科學類諾貝爾獎關鍵論文中的“黑（灰）天鵝”文獻總量如表2所示。

由此可見“黑（灰）天鵝”文獻在自然科學類諾貝爾獎關鍵論文中的比例不低，故有一定分析意義。

下面選取諾貝爾物理學獎、化學獎、生理或醫學獎中比較典型的“黑白天鵝”論文的實例，為同時展示“黑天鵝”和“灰天鵝”，每個學科選“黑天鵝”和“灰天鵝”各一。

3.1諾貝爾物理學得主關鍵論文中的天鵝實例

圖2右側的灰天鵝是Kobayash， M.， &Maskawa， T. （1989）. Cpviolation in the renormalizable theory of weak interaction.Cp Violation，49（2）， 199-204.。具有代表性的兩只白天鵝是W1：Dicus， D. A. （1972）. Stellar energyloss rates in a convergent theory of weak and electromagnetic interactions. Physical Review D， 6（4）， 941-949;W2：Georgi， H.， & Glashow， S. L. （1972）. Unified weak and electromagnetic interactions without neutral currents. Physical Review Letters， 28（22）， 1494-1497.。其天鵝指數為341/（343+191）=0.64>0.5，Ts-Tw=3。這是一只灰天鵝。

3.2諾貝爾化學獎得主關鍵論文中的天鵝實例

圖3左側的灰天鵝是Wimberly， BT; Brodersen， DE; Clemons， WM; MorganWarren， RJ; Carter， AP; Vonrhein， C; Hartsch， T; Ramakrishnan， V. （2000）. Structure of the 30s ribosomal subunit. Nature， 407（6802）， 327.。具有代表性的兩只白天鵝是W1：Jones， T. A.， &Kjeldgaard， M. （1997）. electrondensity map interpretation. Methods in Enzymology， 277， 173-208.;W2：Carson M. RIBBONS 2 0，Journalof Applied Crystallography， 1991， 24（5）： 958.。其天鵝指數為Sw= 519/（95+349） = 1.17 > 0.5，Ts-Tw = 4。這是一只灰天鵝。

圖3右側的黑天鵝是Kruger， K.， Grabowski， P. J.， Zaug， A. J.， Sands， J.， Gottschling， D. E.， & Cech， T. R. （1982）. Selfsplicing RNA：autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena. Cell， 31（1）， 147-57.。具有代表性的兩只白天鵝是W1：DonisKeller， H.， Maxam， A. M.， & Gilbert， W. （1977）. Mapping adenines， guanines， and pyrimidines in RNA. Nucleic Acids Research， 4（8）， 2527-38;W2：Burgess， R. R.， &Jendrisak， J. J. （1975）. A procedure for the rapid， largescall purification of escherichia coli DNAdependent RNA polymerase involving PolyminP precipitation and DNAcellulose chromatography.Biochemistry， 14（21）， 4634.。其天鵝指數為Sw= 177/（472+366） = 0.21 < 0.5，Ts-Tw = 9。這是一只黑天鵝。

3.3諾貝爾生理或醫學獎得主關鍵論文中的天鵝實例

圖4左側的灰天鵝是Thomas， K. R.， & Capecchi， M. R. （1987）. Sitedirected mutagenesis by gene targeting in mouse embryoderived stem cells. Cell， 51（3）， 503-12.。具有代表性的兩只白天鵝是W1：OrrWeaver， T. L.， Szostak， J. W.， & Rothstein， R. J. （1981）. Yeast transformation： a model system for the study of recombination. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 78（10）， 6354-8;W2：Hinnen， A.， Hicks， J. B.， & Fink， G. R. （1978）. Transformation of yeast. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 75（4）， 1929-33.。其天鵝指數為Sw= 295/（351+654） = 0.29< 0.5，Ts-Tw = 9。這是一只灰天鵝。

圖4右側的黑天鵝是Moncada， S.， Gryglewski， R.， Bunting， S.， & Vane， J. R. （1976）. An enzyme isolated from arteries transforms prostaglandin endoperoxides to an unstable substance that inhibits platelet aggregation. Nature，263（5579）， 663. 具有代表性的兩只白天鵝是W1： Piper P J， Vane J R. Release of additional factors in anaphylaxis and its antagonism by antiinflammatory drugs. Nature， 1969， 223（5201）：29-35;W2：Gilmore N， Vane J R， Wyllie J H. Prostaglandins released by the spleen. Nature， 1968， 218（218）：1135-1140. 其天鵝指數為Sw= 779/（229+153） = 2.04> 1，Ts-Tw = 7。這是一只黑天鵝。

黑白天鵝的隱喻為我們從定性與定量角度考察科學研究歷史中具有突破性的科學發現提供了分析可能。部分科學研究成果在發表后受到很多抨擊與批評，反映在引文數據上就是獲得了大量的負面引用，但隨著時間的推移和科學的進步，那些超越時代的科學發現終會被學術界所認可，甚或被授予權威的科研獎項（比如諾貝爾獎），并開辟了新的研究方向，論文因而受到學術界的正面關注和引用。例如，獲得2011年諾貝爾化學獎的謝赫特曼（DanielShechtman）：1982年4月，作為以色列理工學院材料科學家的謝赫特曼休假期間從事航空用高強度合金研究時，從快速冷卻的鋁錳合金中發現一種特殊的“晶體”及準晶。他借助電子顯微鏡獲得一幅電子衍射圖，發現它不具有平移對稱性卻擁有長程有序性。而按照當時的理論，具有此種原子排列方式的固體物質是不存在的。因此，謝赫特曼的發現在當時引起極大爭議。繼續深入研究后，歷經艱苦努力，謝赫特曼的題為《一種長程有序但不具有平移對稱的金屬相》的論文得以在《物理評論通訊》期刊上發表，引發了化學界的軒然大波。甚至名聲顯赫的獲得諾貝爾獎的化學家鮑林也公開質疑他的研究成果。然而，后來事情發生了轉變，1987年，法國和日本科學家制造出了足夠大的準晶，并可以由X射線和電子顯微鏡直接觀察這種晶體。至此，他的發現才得到了科學界的認可[10]。

“黑天鵝”論文可能革新人們的科學認識，開辟新的研究方向，為科學進步作出巨大貢獻。“黑白天鵝”的隱喻也為卡爾·波普爾的證偽主義、庫恩在《科學革命的結構》中提出的范式轉移兩大影響深遠的科技哲學理論提供了量化解釋。

3.4“天鵝”隱喻的意義

“黑白天鵝”隱喻使我們能夠確定重要的科學發現，并定性和定量地衡量科學進步的影響。一篇“黑天鵝”文獻的出現引起科學變革，可能改變舊的范式，尤其是“強壯黑天鵝”的效果較強，而“弱小黑天鵝”或“灰天鵝”的效果則相對較弱，但“灰天鵝”也反映出在主流科學中取得了進展。“黑白天鵝”隱喻兼顧了論文質量和引用數量，這種均衡使得該方法的價值凸顯出來。在“黑白天鵝”的研究中，科學發現（科學史）的記載提供基礎，而科學計量數據（引文曲線）給出了量化補充。當“白天鵝”遇到“黑天鵝”，科學出現突破，“白天鵝”的引用模式發生變化，這為識別和驗證科學發現的重要性提供了量化方法。

“黑白天鵝”之間的關系是：沒有“白天鵝”就談不上“黑天鵝”，“黑天鵝”論文的出現會導致“白天鵝”論文的引用頻次顯著下降，“黑、白天鵝”是相對應而存在的，因此，“黑、白天鵝”之間存在互動和相互依存關系。

4小結

綜上所述，天鵝是一種在高品質論文中出現的特殊引文模式，黑天鵝是指具有科學突破性的論文，白天鵝是指為數眾多的高品質論文，黑天鵝的出現會導致白天鵝的引用曲線改變。天鵝指數是測量黑天鵝影響力的重要指標，根據天鵝指數的高低，可以將天鵝分為黑天鵝和灰天鵝。天鵝引文模式的判定需要建立在對高品質文獻進行識別和判定的基礎上，因而需要結合科學史和具體學科的發展脈絡，才能夠更加科學和有效地評判高品質論文特別是科學突破論文。

總之，天鵝這一特殊引文模式的提出，可望為判別具有科學突破性質的成果提供一種鑒別思路和方法。

參考文獻

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