`Wetenschap is altijd revolutionair'

Wetenschappers verwijzen in hun publicaties naar eerder werk, van zichzelf of van anderen. Bibliometricus A.F.J. van Raan ging na hoe die referenties naar leeftijd verdeeld zijn en wat dat zegt over groei, veroudering en differentiatie van wetenschap. `Je kunt de wetenschap geen maat opleggen.'

DE WETENSCHAP groeit en de wetenschap veroudert. Beide effecten treden naar voren in de manier waarop onderzoekers in publicaties verwijzen naar eerder werk. De Leidse hoogleraar A.F.J. van Raan, directeur van het Centrum voor Wetenschaps- en Technologie Studies (CWTS), onderzocht de manier waarop referenties in recent werk naar leeftijd verdeeld zijn. Zijn conclusie: wetenschap is op te vatten als een zichzelf organiserend cognitief ecosysteem, zonder dat er een voorkeur bestaat voor een bepaalde grootte van samenstellende deelsystemen. Voor paradigmawisselingen à la Kuhn is in dat model geen ruimte: wetenschap is altijd revolutionair, alleen treden kleine doorbraken veel vaker op dan grote. Binnenkort publiceert Van Raan zijn bevindingen in Scientometrics, het centrale tijdschrift voor bibliometrisch onderzoek.

Uitgangspunt in de analyse waren de tijdschriftpublicaties uit 1998, voor zover opgenomen in de Science Citation Index. Die omvat circa zevenduizend tijdschriften, waaronder vrijwel alle toonaangevende. Driekwart komt uit de hoek van de natuurwetenschappen en de medische wetenschappen, daar is het tijdschrift het medium bij uitstek om actueel werk te presenteren. Humaniora en sociale wetenschappen spelen een ondergeschikte rol, ook al omdat boeken niet meedoen. ``De Science Citation Index is het bekendste en meest gehate databestand ter wereld'', zegt Van Raan in zijn werkkamer in het Pieter de la Court-gebouw in Leiden. ``Natuurlijk zijn er veel meer tijdschriften, maar echte doorbraken vind je daar toch zelden. Zo'n geïndexeerd systeem, ook al is de selectie in zekere zin arbitrair, biedt een goed venster op de harde kern van de wetenschap.''

15 miljoen

Van de ongeveer 1 miljoen publicaties uit de Science Citation Index van 1998 heeft Van Raan alle referenties verzameld, in totaal zo'n 15 miljoen stuks. Vervolgens heeft hij die referenties naar leeftijd gesorteerd en uitgezet in bijgaande grafiek, waarbij de vertikale as logaritmisch is ingedeeld. Een lineair verloop met de tijd correspondeert aldus met een exponentiële groei. De referenties uit de periode 1500-1800 waren te laag in aantal om een zinnige bijdrage te geven en zijn derhalve weggelaten.

Hoe deze grafiek te interpreteren? Van Raan: ``Zo'n 35 jaar geleden is hij ook al eens gepubliceerd door Derek de Solla Price, pionier op het gebied van de kwantitatieve wetenschapsstudies. Ik bouw daar op voort, met het verschil dat bij mij de naoorlogse ontwikkeling veel beter in beeld komt. Duidelijk is te zien dat de groei gedurende de tweede helft van deze eeuw aanzienlijk sterker is dan daarvoor. De uitvinding van de transistor, de opkomst van de ruimtevaart en de sterke ontwikkeling van de moleculaire biologie na de ontdekking van DNA zijn daar debet aan. Opmerkelijk is dat van een verzadiging nog geen sprake is. Natuurlijk moet op een zeker moment een afvlakking intreden, maar voorlopig zit die er niet aan te komen. De budgetten mogen bij ons in de jaren zeventig fors zijn gekrompen, daar tegenover staat de opkomst van landen als China.''

Opvallend is ook het herstel van de grafiek na beide wereldoorlogen. Van Raan: ``Dat er een gat in de curve zit is niet meer dan logisch, ook onderzoekers werden naar het front gestuurd. Maar in plaats van dat na afloop van de vijandelijkheden het vooroorlogse groeitempo weer wordt opgepikt volgt er een verbazingwekkende inhaalspurt, tot het punt is bereikt waar de grafiek zonder oorlog zou zijn uitgekomen.''

twee piekjes

In de naoorlogse periode zijn twee piekjes te zien, bij 1951 en bij 1970. Van Raan: ``Dat zijn geen artefacten van de database maar uitschieters die zijn terug te voeren op twee extreem vaak geciteerde artikelen. Voor 1951 is dat een publicatie van O.H. Lowry in het Journal of Biological Chemistry over een methode om het eiwitgehalte in lichaamsvloeistoffen te bepalen, met name in bloed en urine. Voor het diagnostiseren van ziektes was dat verschrikkelijk belangrijk en de geneeskundigen vereren Lowry tot op de dag van vandaag met tienduizend citaten per jaar. Eenzelfde aantal wordt gehaald door een artikel in Nature uit 1970 van de hand van U.K. Laemmli, dat een van de basismethoden van moleculair klonen beschrijft. Het opmerkelijke is dat het bij uitschieters steevast gaat om baanbrekende methodes, of belangrijk tabellarisch materiaal. Nobelprijswinnend werk wordt in de regel niet vaker dan enkele honderden keren per jaar geciteerd. De echt grote wetenschappelijke doorbraken, zoals Einsteins relativiteitstheorie of de uitvinding van de quantummechanica door Heisenberg en Schrödinger, worden trouwens nauwelijks of meestal helemaal niet meer geciteerd, die zijn door de wetenschap gecanoniseerd. Echt beroemd werk goes without reference. Ook Oort is dat overkomen. Tot voor een jaar of vijf zag je in Nature, Science en de astronomische tijdschriften de Oortwolk steeds keurig vergezeld gaan van een referentie, maar nu is dat afgelopen – het mooiste dat een wetenschapper kan overkomen.''

De piek in de leeftijdscurve bij 1836 heeft naar alle waarschijnlijkheid te maken met een opmerkelijke accumulatie van octrooiverwijzingen in dat jaar. Van Raan: ``Hoe dat precies zit moeten we nog onderzoeken, het is duidelijk een artefact van de database.''

Bij de interpretatie van het globale verloop van de grafiek spelen twee zaken door elkaar heen. Allereerst is wetenschappelijke literatuur onderhevig aan veroudering: de belangstelling neemt af naarmate het artikel langer geleden is gepubliceerd. Maar tegelijk was er in vroeger tijden aanzienlijk minder om naar te verwijzen dan nu: de wetenschap groeit. Van Raan: ``Aan mij de taak beide processen uit elkaar te halen. Centraal in mijn methodologische aanpak staat het laatste stukje in de grafiek, vlak voor de val naar beneden. Je ziet dat de grafiek vanaf 1950 eerst keurig lineair verloopt, maar kort na 1980 opeens naar omhoog buigt. Eerst het instorten op het eind. In publicaties uit 1998 wordt beperkt naar werk uit datzelfde jaar geciteerd, het totaal aan artikelen uit dat jaar is immers niet beschikbaar. In de praktijk blijkt dat het aantal citaties een maximum bereikt rond 1995, waarna het min of meer exponentieel inzakt. Als die veroudering in dat tempo door zou gaan, zou dat bijvoorbeeld betekenen dat naar artikelen die vóór 1940 zijn verschenen helemaal niet meer verwezen zou worden. Dat gebeurt dus niet. Na een jaar of vijftien, zo vanaf 1980, is dat snelle ineenstorten – wat ik veroudering van wetenschappelijke literatuur noem – voorbij en krijg je een vlakkere curve.''

Het verouderingseffect is overigens per discipline verschillend. Van Raan: ``In de natuurkunde of de immunologie zie je dat je als wetenschapper twee tot drie jaar na verschijning van je publicatie het vaakst geciteerd wordt, daarna zakt het hard naar beneden. Aan het front van die vakken gaat het er hectisch aan toe. Je moet snel een nieuwe bouwsteen aandragen, anders raak je buiten beeld. Bij psychologie of economie verloopt de veroudering trager, daar kun je langer op je roem teren.''

Vóór 1980, als het verouderingseffect niet meer speelt, is de leeftijdscurve van referenties te beschouwen als een weergave van de groei van de wetenschap door de jaren heen. Van Raan: ``De verwijzingen naar die oudere literatuur zijn dan in aantal ongeveer proportioneel aan wat er aan artikelen beschikbaar is. Kennelijk is er zoiets als het archief van de wetenschap, het meer gevestigde gedeelte waar je af en toe ook op terug moet vallen. De groei van de wetenschap is gemeten over forse perioden exponentieel, en over nog langere perioden wellicht zelfs super-exponentieel. Gemeten aan de hand van de Science Citation Index is de huidige groei 10 procent per jaar.''

Op basis van zijn methodologische analyse komt Van Raan met een mathematisch model voor deze groei van de wetenschap. ``In 1990 heb ik in Nature laten zien hoe de wetenschap op basis van citatie-analyse klontert, waarbij er heel veel kleine clustertjes zijn en maar weinig grote. Die grootteverdeling bleek, net als bij het inwonersaantal van steden, fractaal te zijn. Dat betekent dat je niet over een voorkeursgrootte kunt spreken, zoals dat bij een Gaussische normaalverdeling – bijvoorbeeld de lengte van de Nederlandse man uit 1998 – het geval is. Je kunt het vergelijken met een wolk: aan een foto kun je niet zien of die groot of klein is, ze zien er alle eender uit. De vraag is nu hoe je zo'n fractale grootteverdeling binnen de wetenschap kunt verklaren. Ook in de ecologie treedt die regelmatig op en daar is het vaak een vingerafdruk van zichzelf-organiserende systemen. Dus omschrijf ik wetenschap als een complex, zichzelf-organiserend cognitief ecosysteem.''

De wetenschap, aldus Van Raan, is te verdelen in kleinere en grotere velden - moedergebieden - die, net zoals dat bij biologische systemen het geval is, in eerste benadering een exponentiële groei vertonen. Verder is de kans op een doorbraak evenredig met de grootte van zo'n moederveld. Die doorbraken vormen vervolgens de kern van nieuwe moedergebieden. Van Raan: ``Dat alles leidt tot een mathematisch model met als uitkomst een grootteverdeling van wetenschappelijke sub-systemen die fractaal is. Je ziet een paar grote, fors doorgegroeide doorbraken en een heel stel kleintjes, zonder dat er een voorkeur voor een bepaalde omvang is aan te wijzen. Mijn boodschap is dat je de wetenschap dus geen natuurlijke maat kunt opleggen.''

onrustige aardlagen

Deze conclusie staat haaks op de paradigma-theorie van de wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn. Van Raan: ``In mijn model is helemaal geen plaats voor zoiets als `normal science', afgewisseld door perioden van `revolutionary science' waarin een nieuw paradigma de wet gaat voorschrijven. Wetenschap blijkt constant revolutionair te zijn. Alleen is de statistiek zodanig dat er meestal kleine en slechts zelden grote doorbraken plaatsvinden. Vergelijk het met de dynamiek van onrustige aardlagen: wij kunnen daar niets aan doen, het is duidelijk een zichzelf-organiserend systeem, veelal vinden er kleine bevingen plaats en een enkele keer een zeer grote.''

De eerste aanzetten voor zijn model voor groei en veroudering van wetenschap presenteerde Van Raan in 1993, op een congres in Berlijn. Dat het zes jaar is blijven liggen heeft alles te maken met een gebrek aan ruimte voor vernieuwend onderzoek. Van Raan: ``Als Centrum voor Wetenschaps- en Technologie Studies zijn wij een groep die voor 85 procent van externe middelen leeft. Wij leveren in opdracht informatieproducten over wetenschappelijke prestaties, waarbij een belangrijke plaats is weggelegd voor het ontwikkelen van kaarten op basis van citatie-analyses en woord-relaties. Daardoor gebeurt het nogal eens dat echt interessante spin off blijft liggen. De applicaties gaan voor, je komt er gewoon niet aan toe. Ons wetenschappelijk werk is bij evaluaties zeer goed beoordeeld, maar dat vertaalt zich niet in meer middelen voor onderzoek. Sterker, als binnen de universiteit in een bezuinigingsronde de kaasschaaf wordt gehanteerd, zijn wij daarvan net zo hard de dupe als middelmatig onderzoek. Vorige week had ik interessante discussies over mijn werk in Melbourne en Canberra. Heerlijk om eens academisch te kunnen bijtanken.''

    • Dirk van Delft