The rapid development of modern science and technology has spawned rich scientific topics to research and endless production of literature in them. Just like X-ray imaging in medicine, can we intuitively identify the development limit and internal evolution pattern of scientific topic from the relationship of massive knowledge? To answer this question, we collect 71431 seminal articles of topics that cover 16 disciplines and their citation data, and extracts the "idea tree" of each topic to restore the structure of the development of 71431 topic networks from scratch. We define the Knowledge Entropy (KE) metric, and the contribution of high knowledge entropy nodes to increase the depth of the idea tree is regarded as the basis for topic development. By observing "X-ray images" of topics, We find two interesting phenomena: (1) Even though the scale of topics may increase unlimitedly, there is an insurmountable cap of topic development: the depth of the idea tree does not exceed 6 jumps, which coincides with the classical "Six Degrees of Separation"! (2) It is difficult for a single article to contribute more than 3 jumps to the depth of its topic, to this end, the continuing increase in the depth of the idea tree needs to be motivated by the influence relay of multiple high knowledge entropy nodes. Through substantial statistical fits, we derive a unified quantitative relationship between the change in topic depth ${\Delta D}^t(v)$ and the change in knowledge entropy over time ${KE}^t\left(v\right)$ of the article $v$ driving the increase in depth in the topic: ${\Delta D}^t(v) \approx \log \frac{KE^{t}(v)}{\left(t-t_{0}\right)^{1.8803}}$ , which can effectively portray evolution patterns of topics and predict their development potential. The various phenomena found by scientific x-ray may provide a new paradigm for explaining and understanding the evolution of science and technology.


翻译:现代科技的快速发展为研究和无休止的文献制作带来了丰富的科学课题。 就像医学中的X射线成像一样, 我们能否直观地从大量知识的关系中确定科学课题的发展极限和内部演变模式? 为了回答这个问题, 我们收集了71431篇涉及16个学科及其引用数据的主题的开创性文章, 并提取了每个专题的“ 理想树 ”, 以便从零开始恢复71431个主题网络的开发结构。 我们定义了知识的深度( KE) 指标, 以及高知识的节点对增加思想树的深度的贡献。 我们通过观察“ X射线图像”, 我们发现两个有趣的现象:(1) 尽管主题的规模可能无限扩大, 但有一个不可逾越变的话题发展: 概念树的深度可能不超过6, 这与经典的 Dxx 度(xxxx) 标准值(K) 标准, 以及高知识的节点贡献超过3 的深度。

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