135877位学者大调查：物理学家的职业生涯是如何发展的？

Original 吴雨桐集智俱乐部 2021-02-09

导语

随着社会的日益发展，物理学家的研究范围也随之更加广泛，在生物物理、化学物理，甚至网络科学的研究成果中都有涉猎。但物理学家是如何初露头角、又是如何继续发展他们的职业生涯的？

Nature Physics Reviews 今年1月份发的文章 Taking census of physics 分析了从1985年到2015年发表的约五百六十万篇物理学论文，135877位物理学家，发现大部分物理学家只从三个分支开始他们的职业生涯，并且不同物理学分支有不同的合作模式，进而造成子领域之间论文产量和影响力的区别。

过去的几十年里，物理学家的研究范围日益多样，从生物物理、化学物理，到网络科学的研究成果，都不乏物理学家的身影。但这些分支是怎么从传统的学科领域中出现并发展的？物理学家是如何初露头角、又是如何继续发展他们的职业生涯的？

Nature Physics Reviews 今年1月份发的文章筛选并分析了从1985年到2015年发表的约五百六十万篇物理学论文，135877位物理学家。这些物理学家在30年内至少有5篇论文发表。文章指出，大部分物理学家只从三个分支开始他们的职业生涯，并且不同物理学分支有不同的合作模式，进而造成子领域之间论文产量和影响力的区别。

论文题目：
Taking census of physics
论文地址：
https://www.nature.com/articles/s42254-018-0005-3

这项研究旨在通过物理学科研网络分析窥探物理学界内部的发展生态。

在135877位物理学家中，大部分物理学家（64%）第一篇论文的发表是在高能物理（HEP）、核物理（Nuclear）、凝聚态物理（CondMat）领域。

各个分支之间，科学家人数的比例差别较大。研究高能物理和跨学科物理的科学家人数相当，但是专门研究高能物理学的比例要多很多。跨学科物理（Interdisc）包括应用型的计算物理，比如计算生物物理、复杂系统等。

图1：各个分支物理学家人数

图2：专门研究某一分支的物理学家人数比例

我们的常识认为物理学的分支是具有高度的专业性的，自然会认为物理学家只专注于一个分支，但研究结果表明，大部分物理学家（63%）活跃于两个或多个分支。那这些分支常出现的组合形式意味着什么？后文会讲到。

图3：物理学家研究1、2、3、4+个分支的比例

37％的物理学家只专注于一个分支

物理学家的诞生与成长

近几十年来，各个分支科学家的人数的变化也有所区别。分支的活跃程度与相关论文的发表、政府资金的支持和重要的历史事件息息相关。比如，上世纪80年代末期，高能物理、核、凝聚态是学术龙头，并且美国国防部主要的研究资金流入这三个领域。90年代日内瓦大型强子对撞机的研究为又高能物理注入新的活力。由于超环面仪器（ATLAS）和紧凑秒子线圈（CMS）研究成果的发表，2010年对于物理学的发展是较为关键的节点。高能物理和核在2010年都有个爆发。跨学科物理和天体物理从上世纪80年代中期至2010年之后都稳步增长。

图4：各个分支1985年－2015年的相对发展速率

图5：展示了物理学各个分支的进化,

纵轴是时间轴，横轴是各个分支的论文比例。

我们看到37%的物理学家第一篇论文发表在凝聚态物理领域，逐渐分化到跨学科物理，天体物理等领域。

导师陪同（Chaperones）效应

年轻学者后期的成功，往往与他们早期获得高质量的指导紧密相关。这其中包括，与成熟科学家合作论文并署名发表。超过90%的物理学家发表的第一篇论文是与有该领域发表经验的科学家合作的。导师陪同效应在高能物理、核和凝聚态物理领域尤为显著。其他分支的研究者常常是有经验的科学家，特别是跨学科和天体物理领域。他们已经在传统领域得到指导，于是转而探索新的领域。

图6：各个分支没有导师陪同的物理学家比例

论文产量、影响力
与研究组规模有关

论文产量和引文次数通常是我们衡量物理学家研究水平的指标。因为分支之间差别大，需要考虑到他们所在分支的总体发展情况和独特的合作特征，比如研究组规模大小。

图7：各个分支的研究组规模大小和论文量

高能物理学家、核物理学家、天体物理学家偏好大研究组。特别是2000年之后，三个领域的爆发，部分程度上源于大研究组项目的研究成果，如：ATLAS。

大研究组导致高论文产量。数据显示，1985年至2015年，高能物理领域的年均论文量增长了十倍，核物理和天体物理增长了两倍。而其他六个分支的论文量近30年来相对稳定。

该文用累计引文数衡量分支的影响力。不管是从论文还是引文数量的角度来说，高能物理是最有影响力的分支。

图8

所以，评价学者的科研水平，我们所参考的指标除了论文和引文数量，还应考虑到他们所属的分支领域以及分支之间巨大的差别。

诺贝尔物理学奖的偏好

很大比例的诺贝尔物理学奖都是授予学科性的主题，比如像凝聚态物理这种有最多活跃的物理学家的分支，以及高能物理。但自1985年以来，跨学科物理和等离子体物理领域从来没有得过诺贝尔奖。跨学科物理领域被诺贝尔奖排除在外，是因为19世纪诺贝尔奖学科之间的严格划分（物理学奖、化学奖、生理学奖等）会对跨学科领域的评判不太友好。

图9：每年的诺贝尔物理学奖在各个分支的分布图

结语

物理学的各个分支从来不是单独存在的，而是相辅相成发展。大部分科学家都会探索多个分支，将多个分支的知识结合起来，并产生新的发现，这在科研中是个很关键的过程。找出科学家研究的重合点对于发现分支之间的联系具有重要的意义。考虑到分支之间很大的区别，用论文产量和影响力去衡量分支的重要性、以判断研究资源分配的方法论，也是值得进一步讨论和思考的。