武汉理工科学技术史编史学部分讲义06科学史研究中的计量方法.docx
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1、第六章科学史研究中的计量方法数学方法已影响着历史学家观察问题的角度和运用文献资料的方法,影响着他们对原始资料的收集和整理,以及分析这些资料的方向和内容。米罗诺夫,历史学家与数学在历史学的发展中,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特殊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。应该指出的是,
2、由于科学在当代世界中所起的越来越重要的作用,人们对科学的研究也越来越深入和细致,伴随着定量化研究在方法上的不断发展和不断完善,甚至出现了被称为“科学计量学”(SCientOmetriCS)的学科,但我们这里所关注的,并不是更为一般性的科学计量学,只是局限于与科学史研究这一特殊领域相关的计量方法。例如,在科学社会学中,可以利用对科学家的提问和访谈来进行社会计量的研究,并构造当代科学家及其相互作用的定量模型,但这种研究方法却不适用于对过去历史上的科学家的研究,故这里将不予讨论。此外,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各种看法。木章,将首先对作为一般背景的普通计量历史学作一概要的
3、同顾,然后,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,并尝试对科学史中的计量研究作一初步的评价。I、一般计量历史学的背景长久以来,历史学作为一门人文学科,除了描述性和叙事性之外,其它诸多特征是难以全面概括的。但如果不是以肯定的方式,而是以否定的方式的话,显然可以说它是非计量式的。随着对计量方法的应用,历史学的这种形象出现了很大的变化。有一些历史学家认为,20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
4、这一术语所指的内容是十分宽泛的,包括的范围可从批判地使用17世纪政治算术家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。就一般的计量史学的发展来说,大致可分三个阶段。第一个阶段也即初始阶段,大约从19世纪末开始,此时,主要是在经济史和人口史等领域,开始用计量的方法来处理新发现的材料,如在历史上留下来的大量关于物价和人口统计方面的资料等,进行可称之为历史统计学的研究,并出现了一些有意义的研究成果。但这也只还是统计学与历史研究的初步接触,由于此阶段也正是传统史学在欧洲的鼎盛时期,历史统计学只能说是在历史方法方面的一
5、种尝试,从事计量研究的历史学家人数在整个历史学界中所占的比重也微乎其微。第二个阶段可称为准备阶段,它始于20世纪初,其特点是多方面的发展,主要是为定量分析找到了理论基础和扩大了这种分析的范围,并尝试把数值研究的结果运用于事实集合。就理论来说,以法国年鉴派为代表的新史学的出现,也对欧美的计量史学产生了影响。计量的方法也从经济史和人口史进入到了像社会史、政治史和文化史等领域。这一阶段可以说是为历史研究中的计量方法的应用提供了合法的地位,但问题是仍未能令人满意地提出在定性研究与定量研究之间的联系。第三个阶段,可称为综合阶段,它始于第二次世界大战末。在此阶段中,计量研究的理论基础由于各学科之间,尤其是
6、在历史学、经济学和社会学之间的不断合作而得到改善,在此基础上,计量方法进一步向各种历史学渗透,对于在历史学中运用精确度量的必要性的认识亦成为一种共识。在英文中,甚至出现了“计量史学家”(CIiometriCian)这一专门术语。尤其是在50和60年代以来,计量史学在欧洲,特别是美国,其发展异常迅速。它在像人口史、社会史、经济史和选举史等领域中甚至已成了基本的研究方法。口、科学史研究中对科学增长的计量如前所述,在一般历史学的计量研究中,像经济史、人口史和选举史(政治史)等学科有着特殊的地位。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
7、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。美国科学史家撒克里曾把历史上(从上世纪末到本世纪初)涉及科学史的计量研究分为五类:L文明史中的计量;2,科学政策取向的研究中的计量;3,对天才人物研究中的计量;4,文献计量统计;5,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,在现代意义上的第一项较完备的科学史计量研究,一般认为是1917年出现的。当时,动物学家科尔(F.J.CoIe)和博物学家埃姆斯(N.BEalneS)在其题为“比较解剖学的历史:对文献
8、的统计分析”的论文中,对1543T860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以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。1929年,前苏联科学家雷伊诺夫(T.J.Rainoff)也用计量的方法对18-19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。1938年,美国科学社会学家默顿发表了其博士论文十七世纪英国的科学、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,它对后来科学外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的影
9、响,使用了内容定量分析的方法,例如,他对国民传记辞典中六千多条传记材料、哲学会报上约二干篇论文等数据进行了统计,这些统计结果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。像这样的研究,还有其它一些。这些早期计量研究的工作还不十分成熟。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科学的增长,仍然存在问题。一种方法,就是选取科学家的人数(绝对人数),或每10万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“投人”的指
10、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做出了重要贡献的人物中,可举美国科学史家普赖ffi(D.J.deS.Price)为代表。他有关的研究从本世纪50年代开始,其结果尤其体现在他于60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1665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算起,科学刊物的数目随时间不断增加,到19世纪初,已有约一百种,到19世纪中叶,有约一千种,而到1900年,则达约一万种之多。通过对科学刊物的
11、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1075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(或仅仅是大部分)与其研究相关的刊物或论文,已因其数量之巨大而变得困难甚至不可能。这样,在大约三百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在时间中以指数规律增长的,还有如下这些指标:像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
12、物理学家,重大科学发现,化学元素的数目,仪器的精密度,每千人里大学生的数目,文、理科的学士人数,科学学会成员,化合物的数目,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,各种指标的翻番周期从100年到L5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
13、统计,提出了科学近似地是以逻辑斯蒂(IOgiStiC)曲线或所谓对称S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,便进入了饱和期,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。在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,及对之做出解释,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
14、分期间题,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。他还认为像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。仅就对历史的研究而言,像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。而批评的焦点,则是集中在像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有问题的若干假定上。这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
15、展本身就更是一个难以明确表达的概念。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。但应用任何一种判据乂都会有相应的问题,例如,以在科学机构中任为判据,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
16、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,假定着每一篇科学论文对科学发
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