科學研究有哪些變化趨勢？關鍵轉折在何時？《自然》雜誌於11月6日發表其150週年特刊，獨家分析考察了從1900年至今，上千本研究期刊的數千萬篇科學論文的引用情況和參考文獻，從而揭示科學研究的面貌在歷史上的改變。
《自然》150年曆史上發表的407189件作品進行了數據分析，其中包括146330篇研究。在對這些研究的中的5個"科學關鍵詞"的變化情況進行追蹤的結果顯示，19世紀70年代，最常見的5個詞分別為"極光""太陽""流星""水"和"地球"；在21世紀前10年，最常見的關鍵詞則變成了"細胞""量子""DNA""蛋白質"和"受體"。這意味著，早期人們更多的研究是對大型自然現象進行詳細觀察，而今已經變得更為專業化。
（圖片來源：Feature: 150 years of Nature: an analysis of the archive）
實際上，科學關鍵詞的變化既代表了人們對自然和社會現象認知的脈落走向，也能解讀社會和文明發展的歷程，同樣揭示了人類認識自然和社會的某種規律，甚至揭示了科研能力的提升和變遷。
哥白尼使我們離開了宇宙中心；達爾文則使我們脫離了現存世界的中心。不管他人怎樣看待這種降級（赫胥黎並未受困擾；達爾文受到了困擾），毫無疑問，赫胥黎傳遞了更大的信息，即科學可以回答他所謂的“問題的問題”：“人在自然界中的地位及其和宇宙萬物的關係。”
在科學並不發達，而且科學研究工具和手段簡陋和短缺之時，人類的眼光只能仰望和對準那些人以外的現象和事物。但是，這種觀察其他事物基本上是宏觀的，並且對自身和地球的關注少於對地球以外的空間的關注。
其實，最大的變化出現在20世紀後半葉，人類的眼光終於慢慢轉換到關注自身和探究微觀的事物和規律，從1984年討論人類基因組計劃，到1990年正式啟動該計劃，代表了人類科學研究對自身和微觀的重視與轉移，因為這樣的研究會讓人和自然得到更多的理解和實惠，同時也反映了科學研究從天體和物理向生物、醫學、化學的重心轉移。
在過去的150年中，我們可以看到科學和科學主義在許多方面塑造著人類的身份。發展心理學把注意力集中在智力上，導致IQ（智商）從教育工具轉變為社會控制的武器；免疫學從“非己”的角度重新定義了“自己”；信息理論以一種全新的比喻手法，將身份置於文本或接線圖中。最近，分子和細胞研究放寬了“自己”的界限；生殖技術、基因工程和合成生物學使人性更具可塑性；表現遺傳學和微生物學使個性和自我管理的概念更加複雜；而生物技術和信息技術帶來了一個自我更加分散、離散和原子化的世界。
▲比如細胞凋亡的意義對於"死"固然很重要，對於"生"則更為關鍵。主動凋亡的機制不僅對個 體的存續有利,甚至對整個生態系統的繁衍生息也至關重要。
也因此，"細胞""量子""DNA""蛋白質"和"受體"成為21世紀頭10年的5個關鍵詞，圍繞它們的研究論文最多，這些名詞和與名詞相關的現象也被探究得最多。
其實，從發展的眼光看，科學研究中的關鍵詞總是在變化的，也代表了人類探索未知的領域和方向。如果收集2011到2020年，以及未來10年（2020-2030年）的關鍵科學詞彙，"細胞""量子""DNA""蛋白質"和"受體"這5個詞未必還能全部當選，但至少可能有一部分能保留，但是，部分或全部代之的可能是另外一些詞，至少"人工智能"、"大數據"等能佔有一席之地。
2019年1月，《自然》雜誌還曾發佈過科學家2018年在線搜索的科學熱詞榜，谷歌也向《自然》提供了被全世界人們搜索最多的科學術語。2018年的科技熱詞包括：癌症、區塊鏈、大數據、人工智能、心臟病發作、教育、銷售、氣候變化、心臟和工業4.0。
如果與2017年的科學熱詞比較，可以看到部分變化，包括：癌症、心臟病發作、心臟、氣候變化、糖尿病、大數據、石墨烯、心臟病發作和壓力、壓力、物聯網。
在Scopus這樣一個保羅萬象的數據庫中，"癌症"一詞蟬聯了2017年和2018年搜索冠軍。當然，這並不意味著現在和未來癌症會成為5個科學關鍵詞之一，但是，如果預測的話，人工智能、大數據，以及癌症可能會成為未來10年的科學關鍵詞。
顯然，從科學改變生活並改變未來的趨向看，人類和自然社會發展的一個明顯的走向已經凸顯，這就是從原始文明經過農業文明，再到工業文明，以及到未來的包含信息文明和生態文明的知識文明。人類除了要依靠信息技術和人工智能以幫助人類獲得更多的財富和讓生活變得更美好之外，也需要保障地球生態的健康和和可持續發展，讓地球成為所有生物的家園，科學研究的範圍和目標也將是圍繞這個趨勢來發展。
這一點也正如意大利宇航員盧卡·帕爾米塔諾（Luca Parmitano）在國際空間站發聯合國的視頻所言："從國際空間站的角度進行觀察，答案比以往任何時候更加清楚，絕對沒有比地球家園更好的星球了。"
150年的科學關鍵詞變化讓我們瞭解了人類社會發展的趨勢，150年的漫長時光見證了科學發展的躊躇與磕絆，也見證了人類歷史上一系列的重大科學突破。《自然》還為我們整理了150週年來改變世界的10篇論文：
1. 探測到奇異粒子
粒子探測深化了對基礎物理學的理解。
ROCHESTER, G., BUTLER, C. Evidence for the Existence of New Unstable Elementary Particles. Nature 160, 855–857 (1947) doi:10.1038/160855a0
1947年，科學家發現了一種此前從未見過的粒子——如今被稱為中性K介子。該研究開啟了對夸克等基本粒子的探索，並最終促成了粒子物理學標準模型的建立。——Taku Yamanaka
2. 單克隆抗體的出現與發展
單克隆抗體的製備。
KÖHLER, G., MILSTEIN, C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature 256, 495–497 (1975) doi:10.1038/256495a0
1975年，《自然》發表了一篇論文描述瞭如何從細胞系製備具有已知特異性的抗體。該發現帶來了重要的生物學見解，並促使自身免疫性疾病和癌症的臨床治療取得了成功。——Klaus Rajewsky
3. 從南方古猿認識人類演化
1925年，Raymond Dart手握名為“湯恩幼兒”（Taung Child）的非洲南方古猿化石。
DART, R. Australopithecus africanus The Man-Ape of South Africa. Nature 115, 195–199 (1925) doi:10.1038/115195a0
1925年，《自然》的一篇論文報道了此前未知的南方古猿種的非洲化石。該發現顛覆了人們對於人類祖先與猿分化後的早期人類演化的認知。—— Dean Falk
4. 碳掀起的納米革命
過去35年發現的三個主要納米級碳結構。
Kroto, H., Heath, J., O'Brien, S. et al. C60: Buckminsterfullerene. Nature 318, 162–163 (1985) doi:10.1038/318162a0
1985年，科學家首次發現了擁有籠結構的碳分子 C60，為後來石墨烯和碳納米管等材料的發現奠定了基礎，被認為是納米技術歷史上的一次里程碑事件。——Pulickel M. Ajayan
5. 在南極上空發現臭氧層空洞
南極的臭氧層。
Farman, J., Gardiner, B. & Shanklin, J. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction. Nature 315, 207–210 (1985) doi:10.1038/315207a0
在南極上空意外發現大氣臭氧層空洞不僅徹底改變了科學認知，還催生了20世紀最成功的全球環境政策之一。——Susan Solomon
6. 改變神經科學的革命性技術
膜片鉗技術的各種用途。
NEHER, E., SAKMANN, B. Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres. Nature 260, 799–802 (1976)
膜片鉗技術最初被用來記錄細胞膜內離子穿過通道蛋白的電流，最後卻成為了神經科學工具箱裡的一項經典技術。——Alexander D. Reyes
7. 一類全新納米材料的誕生
多孔固體MCM-41的合成。
Kresge, C., Leonowicz, M., Roth, W. et al. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature 359, 710–712 (1992) doi:10.1038/359710a0
將近30年之前，科學家利用一種簡單的化學原理合成出了大量多孔材料，其中一些或能實現從生物醫學到石油化工的應用。——Ryong Ryoo
8. 重編程細胞身份
理解分化細胞潛力的關鍵里程碑。
GURDON, J., ELSDALE, T. & FISCHBERG, M. Sexually Mature Individuals of Xenopus laevis from the Transplantation of Single Somatic Nuclei. Nature
182, 64–65 (1958) doi:10.1038/182064a0細胞分化可逆的發現挑戰了原有的關於如何確定細胞身份的理論，它不僅為現代細胞身份重編程技術奠定了基礎，還為新型再生療法帶來希望。——Samantha A. Morris
9. 發現DNA結構
DNA雙螺旋結構。
WATSON, J., CRICK, F. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171, 737–738 (1953) doi:10.1038/171737a0
上世紀50年代初，遺傳物質的真實身份仍存在爭議。DNA雙螺旋結構的發現最終平息了這場爭議，同時也徹底改變了生物學。——Georgina Ferry
10. 發現首個繞類太陽恆星旋轉的系外行星
太陽和飛馬座51的行星系統。
Mayor, M., Queloz, D. A Jupiter-mass companion to a solar-type star. Nature 378, 355–359 (1995) doi:10.1038/378355a0
1995年，天文學家探測到了一顆木星質量的超高溫行星，其繞宿主恆星運行的軌道比水星繞太陽運行的軌道更近。這一發現改變了我們對行星形成方式的認識，開啟了系外行星探索的新時代。——Eliza Kempton
