2015, Vol. 26 
2. 井冈山大学政法学院, 江西省吉安市青原区河东街道学苑路28号 343009
2. School of Politics and Law, Jinggangshan University. 28 Xueyuan Road, Hedong Block, Qingyuan District, Ji'an 343009, China
PRL是物理学界权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)的简称，以快报形式报道物理所有领域的重要研究成果，是国际物理界公认的顶尖老牌期刊[1]。在美国物理学会(American Physical Society，简称APS)的所属期刊中，PRL的选稿要求最高，论文录用率最低。PRL侧重于第一时间发表有重要意义并能引起广泛兴趣的突破性物理进展。据汤森路透(Thomson Reuters)2015年出品的期刊引证报告，PRL的2014年影响因子为7.512，2014年发文总量为2707篇[2]。PRL在大发文量的同时保持极高的引用率，足以反映PRL在世界物理学舞台上的中心地位。PRL自创刊以来，刊载了许多诺贝尔奖级别的文章[3]。近年来国内一些突破性的进展，如大亚湾国际合作实验观察到第三种中微子振荡模式等，也都发表在PRL上[4]。在PRL上发表论文情况从一个侧面反映了一个国家在物理学科的研究水平。
近几年来，中国在铁基超导、拓扑绝缘体、反常量子霍尔效应、量子通信等物理领域取得了突破，做出了一些在世界上具有重大影响的成果[5]。从世界顶尖期刊看中国基础研究的竞争力一直是科研管理者和学界关注的课题[6]。美国物理学会主办的《物理评论》期刊集群是国际物理专业期刊的最知名品牌，最近几年，涌现了一些基于《物理评论》的分析论文，但主要是从期刊办刊本身，以及其对国家经济社会发展、科学研究和人才培养的影响与作用等角度来研究[7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]。国家科技部的墨宏山等人给出了历年(2003年至2012年)的中国大陆科研机构在《物理评论快报》上发表的研究论文的数据资料[14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23]，但其背后展现的中国大陆基础物理科学研究的规律和特点还需进一步挖掘。本文希望通过对中国大陆科研机构在PRL上发表研究论文的规律性分析，梳理出我国物理学基础研究的发展、突破和不足，总结出一些对中国物理学研究和物理期刊发展有益的经验。目前中国物理研究在全球处于何种水平？我们需要怎样反思和改善自己的科研？我们可以从中找到引领中国未来科技发展和中国科技期刊发展的蛛丝马迹吗？这些都是本文关注的重点。
1 数据来源与研究方法本文的研究数据来源于两个方面。一是墨宏山等人在《中国基础科学》公开发表的中国大陆科研机构在《物理评论快报》上发表的研究论文(2003年至2012年)的数据资料[14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23]。二是美国《物理评论快报》官网的数据查询。通过PRL官网的“search”功能，输入国籍、署名单位、作者和时间跨度等关键词进行多重检索，然后对检索结果进行逐篇核对和记录。本文对所有论文按照第一署名单位、国际合作(国际合作参与或国际合作第一著作)和国内完成(国内机构独立完成或国内合作完成)分类进行整理和统计分析，从中梳理出中国大陆科研机构在PRL上发表论文的一些规律和特点。本文所指的在PRL上发表的论文是指不包括Reply和Comment两种类型的研究性论文。
2 中国大陆科研机构在PRL上发表论文的特点 2.1 我国物理科研总体上仍处于从属地位从2007年至2014年的历年统计数据来看(见表1)，中国大陆科研机构在PRL上发表论文总数(含国际合作参与)最高的是2012年度的351篇，占当年PRL发文总量(3555篇)的9.87%；历年以第一著作单位在PRL上的发表论文数最高的是2012年度的161篇，占当年PRL发文总量(3555篇)的4.53%。
表1 我国大陆科研机构2007年至2014年在PRL上发文情况统计在有中国大陆机构署名发表的PRL论文中，参与国际合作完成的论文数多于以大陆科研机构为主(包括独立完成、国内合作和国际合作第一著作)的论文数，这一方面说明了国际合作是当前物理学研究的普遍方式，另一方面也说明我国物理学研究的主导竞争力还有待提升。从统计数据来看，大陆科研机构独立完成和国内合作完成的PRL论文数还是过少，最高的为2012年度的61篇，仅占当年PRL发文总量(3555篇)的1.72%。
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表 1 我国大陆科研机构2007年至2014年在PRL上发文情况统计 |
总体上，近几年中国大陆科研机构在PRL上发文数量有所提升，总体数据比较平稳。但是在2007年至2010年的数据中，2008年度的各项指标都是领先，这与当年中国物理界在铁基高温超导等领域的突破有一定关系。
2.2 我国PRL发文的单位和作者集中程度很高2014年中国大陆科研机构以第一著作单位在PRL上发文篇数排名前九名的分别是：中科院、中国科技大学、清华大学、北京大学、复旦大学、南京大学、上海交通大学、浙江大学和华东师范大学(见表2)。多个名列第十位的科研单位发表论文篇数为2篇，没有在表2中列出。前九名科研机构以第一著作单位发表论文总数为104篇，占当年大陆科研机构为主发文量(139)篇的74.8%，其中，中科院、中国科技大学、清华大学和北京大学四个单位囊括了全部发表论文的大部分。
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表 2 2014年在PRL上发表论文篇数排名前九名的中国大陆科研机构 |
表3说明2011年至2014年以第一著作单位发表PRL论文篇数排名前4的单位情况。中科院、中国科技大学、清华大学和北京大学四个单位在2011年至2014年国内所有科研机构中始终名列前四，而且年均发文篇数基本都在10以上。这反映出这4大科研单位在物理学领域的高水平前沿研究在国内处于领先地位。
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表 3 2011年至2014年以第一著作单位发表PRL论文篇数排名前四的单位 |
从作者层面来看，国内在PRL上发文数达20篇以上的专家个人所在单位和研究领域也很集中(见表4)。以薛其坤、潘建伟和陈仙辉等为代表的课题组在拓扑绝缘体、量子信息、铁基超导和冷原子物理领域做出了比较突出的研究成果。值得注意的是，PRL上发文数达20篇以上的专家中，来自中国科技大学的陈宇翱和清华大学的翟荟是80后的青年物理学者的代表。
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表 4 在PRL上发表论文超过20篇的国内学者代表课题组 |
历数中国大陆科研机构在PRL上发表的论文，绝大部分论文来自于中科院各研究所和国内顶级名校，部分211高校至今仍然没有发文记录。可喜的是，一些地方高校(非985高校、非211高校、非国家重点实验室所在单位)如浙江师范大学等在近几年陆续实现了在PRL上发表论文的零突破(见表5)。
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表 5 地方高校发表PRL论文的统计 |
地方高校在师资队伍和国家投入等方面都远不如985和211等高校，但也有自身优势，比如地方人才政策的支持以及宽松的科研环境等。地方高校陆续发表高水平的PRL论文，而且这些PRL论文大多出自青年学者之手，说明了随着国内高层次人才储备数量的增加，地方高校已经开始吸引和聚集了越来越多的年轻的优秀科研人才。
3 中国大陆科研机构在PRL上发文情况的思考 3.1 从PRL发文情况看国内外物理学研究水平的差距PRL的成就是一代代科学家长期积累书写出来的历史[3]。统计显示，自PRL创刊58年来，PRL所发表的论文中，有22篇论文的作者因此获得诺贝尔奖。表6是四个代表性的里程碑工作介绍[3]。PRL的成就来自于一代代科学家突破性研究成果发表的积累，它也因此被公认为是国际物理学界最权威的快报类期刊。在PRL上发表论文的情况基本上能反映出一个国家在物理学研究的水平。
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表 6 美国《物理评论快报》发表的工作节选 |
在表7中，我们比较了2010年至2014年中国、美国、德国和日本四个国家在PRL上发表论文数(含参与合作的论文)。数据显示，我国发表的高水平PRL论文数量远落后于美国和德国，与日本相比是基本持平。表7说明目前美国的物理学研究水平仍处于霸主地位。
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表 7 2010年至2014年中国等四个国家在PRL上发文情况(单位：篇) |
随着PRL的改版，该刊物正在逐步减少每年的发稿量(见表7)。这意味着对论文来稿有更严格的审稿标准。我国大陆学者的英语写作和表达能力与英语国家学者相比，有一定差距，会在一定程度上影响在PRL等高端期刊独立发表论文。创建和打造具有国际一流影响力的适合我国学者与国际物理专家交流的中国物理期刊是个非常紧迫的课题。
目前，中国被SCI收录的物理专业期刊有《中国物理快报》、《中国物理B》、《中国物理C》、《中国光学快报》、《物理学报》(中文版)和《理论物理通讯》。中国第一份全国性的英文版物理学术月刊，即“Chinese Physics Letter”，在1984年才问世。从此，美国等英语国家可以及时了解中国物理研究的前沿。2014年《中国物理快报》的影响因子是0.947，在国际物理类期刊中属于中游水平。据中国科学技术信息研究所发布的2014年中国科技论文统计结果，中国物理学会主办的《物理学报》、《中国物理快报》和《中国物理B》都进入了2013年被引频次本学科领域排名前1/3的行列[24]。
尽管《中国物理快报》等物理期刊目前的影响因子、总被引频次、发行量等数据指标在国内学术期刊中均名列前茅，但与国际同类知名期刊相比，还存在相当大的差距。相比之下，美国物理学会主办的《物理评论》期刊集群(包括PRL和《物理评论》A、B、C、D、E)是物理学界最核心的权威期刊，其中PRL是物理学科最著名的快报类期刊。《物理评论》的成功标志着美国物理学家领导物理世界，其从边缘走向核心地位的发展历程反映了美国物理学的发展脉络。《物理评论》在创刊初期，美国物理学研究处在一个弱势地位。当时，美国重视实用技术，对基础科学研究尤其是物理学研究不够重视，只有少数美国物理学家能在世界级的物理期刊上发表论文。当时，全世界6种主要的权威物理学期刊都在欧洲[25]。《物理评论》在诞生之后的百年奋斗历程中，其学术地位不断提升，最终在20世纪30年代超过德国最著名的《物理学年刊》，成为世界上最重要的物理学期刊。与此同时，美国物理学也逐渐取代欧洲，从边缘地位走向世界物理研究的中心。美国的物理研究水平迅速提升，美国也成为了全球物理学家向往之地。绝大多数美国一流的，乃至世界一流的物理学家都把《物理评论》作为自己与同行交流的重要平台。
中美物理期刊的差距本质上是两国物理学研究水平的反映。美国物理学在全球的领导地位确保了PRL在世界物理舞台的中心地位。我国2013年发表的物理类SCI论文总数为24636篇，占世界份额的17.11%，被引用次数排世界第三[26]。但本文通过在PRL上发文情况分析，发现我国高水平物理论文的数量与美国和德国相比，差距仍然很大。国内物理学术期刊走向世界舞台中心有待于我国物理学整体科研水平的提升。
从表8我们看出，一直从事高温超导研究的陈仙辉课题组和王楠林课题组在2008年后发表的PRL论文数占总数的大部分，这与2008年是中国物理学界在铁基超导领域取得突破的时间点是相符合的。而潘建伟课题组的PRL发文情况以及时间跨度则说明了我国量子信息在国际上占有一席之地的时间点大概在2000年初。薛其坤课题组2008年后的PRL发文数是总数的一半多，这与2009年后中国在拓扑绝缘体和反常量子霍尔效应领域的领先地位息息相关。
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表 8 国内代表课题组在PRL上发表论文情况分析 |
2008年后，中国在高温超导领域的研究水平开始在世界占据领先地位，这不仅体现在超导领域的中国科学家在PRL上的发文量迅速增加，而且体现在《中国物理快报》等国内物理期刊上越来越多有影响力的论文的涌现。在中国物理学会最有影响力论文奖的《中国物理快报》的11个获奖名单(2012-2014)中，有2篇特等奖获奖论文和3篇一等奖获奖论文来自于高温铁基超导领域。随着国内研究水平的不断提高，一些高质量的研究工作也开始投向国内期刊。这些优秀论文在国内期刊发表后，被引用次数多，影响力大，有些还被国外著名杂志点评。例如，《中国物理快报》的网站上有一则这样的报道：2014年第1期的《中国物理快报》发表了薛其坤研究团队关于界面高温超导的新工作。论文题目为：Direct Observation of High-Temperature Superconductivity in One-Unit-Cell FeSe Films(Chin. Phys. Lett. Vol. 31,No. 1,017401)。论文发表后不久就被美国Science杂志在Editors Choice栏目中以“A very thin superconductor(Science 343，230(2014))”为题对该工作进行了报道[27]。
3.3 从PRL发文情况看中美高校和国内各高校间的科技人才队伍差异高质量论文背后展示的是各个科研单位的师资实力。在师资对比上，不仅中美高校之间存在一些差异(见表9)，而且国内各层次的高校之间也存在差异(见表10)。
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表 9 国内著名高校与美国高校的师资对比 |
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表 10 国内不同层次高校高端人才的师资(人数)对比 |
表11给出了国内外几所代表性高校2014年在PRL上发表论文情况。2014年清华大学以第一著作单位发表PRL 论文数最多，其中有6篇来自杨振宁先生提议创办和主持的高等研究院。相比于北京大学物理学院，清华大学物理系和高等研究院都是“小和精”的办学特点。2014年美国加州大学圣地亚哥分校(据《美国新闻和世界报导》(USNEWS)排名，该校2012年在全美物理专业排名14。)以第一著作单位发表PRL论文9篇，其高质量论文的人均产出效率在这五所单位中最高。南京师范大学参与合作的PRL论文数多于浙江师范大学。
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表 11 表9和10中所列各高校2014年在PRL上发表论文情况 |
不可否认，中美两国的科研工作者的科研实力总体上存在一定的差距。国内科研机构高质量论文数量增加的主要原因有：一是随着中国对基础科学研究的不断投入，我国培养出越来越多的年轻的具有博士学历的高层次人才，为高质量物理论文数量的增长提供了坚实的人力保障。二是我国已经和正在实施的海外高端人才引进计划，如中国科学院的百人计划和中央组织部的千人计划等，在一定程度上引领了国内物理学研究水平的提高。高端优秀人才对周围物理科研氛围的好转和科研水平的提升起到了榜样作用，为改善国内物理人才队伍的整体实力奠定了基础。
4 建议与结论 4.1 坚守物理研究的阵地2014年诺贝尔奖物理学奖授予日本科学家赤崎勇、天野浩和日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管，并因此带来的新型节能光源。在物理业界人士看来，这几位日本物理学者学术出身不是很好，但他们具有精益求精的工匠精神，不随波逐流，不跟风研究热点，坚持自己的研究方向几十年，做出了改变人类生活方式的研究成果。他们十年磨一剑坚守自己的研究方向和不追求发表高影响因子论文的科研品质是值得每一个普通物理科工作者借鉴和学习的。铁基高温超导的突破，同样也离不开中国物理学家几十年如一日的坚守[28]。在高温超导研究进入平缓期甚至颇受冷遇的时候，相关研究人员纷纷转到其他领域。但中国物理学家顶着“没有好文章”的压力坚持高温超导研究，终于迎来了铁基高温超导的科学突破。
科研管理者要转变科研评价政策，营造宽松环境，不唯SCI论文，不唯高影响因子期刊论文。物理科研者特别是一些物理俊才，也要从追求在PRL等高端期刊上发表论文回归到关注科学问题本身上来。
4.2 办好中国的科学期刊《物理评论》在发展历程中，培养了一批优秀的物理学者，为美国物理学从边缘走向核心地位起了重要的推动作用。在中国物理学还相对落后的状况下，开展与外界的交流，办好一个供物理学同行交流与对话的物理学期刊，对培养国内物理学者、扩大中国物理学的影响力十分有意义。近几年来，中国物理期刊为吸引优秀稿源，做出了一些有效的尝试，如《中国物理快报》推出的EXPRESS LETTERS栏目承诺两周内决定文章是否录用；《中国物理B》开辟了“Topical Review”专题栏目，邀请权威专家担任Guest Editor组约综述专题；《物理学报》、《中国物理B》和《中国物理快报》一起开展了年度中国物理学会最有影响力论文的评选。笔者建议，中国物理期刊除了关注已经成名的物理学家外，也需要大力扶持和培养年轻物理学者，使得这些优秀的青年物理学者以后成为中国物理期刊稳定的作者群。我们期待将来有诺贝奖级别的工作出现在中国自己的期刊上。
4.3 发展基础物理研究基础研究具有探索性和不确定性，需要长期稳定支持，成效可能在数年甚至数十年后才能产生。在《物理评论》诞生之前，当时美国有远见的物理学家就深刻意识到了基础物理研究的重要性。在之后的一百年间，美国基础物理研究创造了许多引领科技变革的原创性成果[25]。中国在创新驱动战略的背景下同样也需要大力发展基础物理研究。中国物理学界需要提升科研竞争力，搭建实验平台，储备人才，一代一代人的坚持和积累，寻找突破口。由于理论物理研究对经费的需求相对较少，经费并非开展工作的必要条件，地方高校在办学过程中，如果能加大人才引进，创建有利于物理学者潜心研究的工作环境，也能做出一些有影响力的研究成果。同时，从PRL发文情况来看，国际合作在现代物理研究中越来越普遍，中国物理学界在提升内部实力的同时也需要加强国际合作交流，扬长避短。
总之，本文对近几年中国大陆科研机构在PRL上的发文情况进行了统计和调研，揭示了国内基础物理研究虽然在某些领域有了突破，但总体水平还处于从属地位。国内物理科学前沿研究水平较高的科研机构、作者和研究领域都过于集中，一些年轻物理学者开始崭露头角。随着国内优秀人才特别是年轻的人才开始流向地方院校，越来越多的地方高校实现了在PRL上发文的零突破。国内物理学总体上在世界的边缘地位和某些领域的突破直接反映在国内物理期刊的弱势和进步上。针对这些现状，本文提出了一些关于我国基础物理学研究水平提升和国内物理期刊发展的观点。中国需要长期稳定地支持一批年轻的科学家，让他们潜心研究，一直走在科学前沿。
致谢：感谢井冈山大学凝聚态物理研究中心罗小兵教授的倾力支持。
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