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费曼曾经形容过科研的乐趣,说某一天晚上,你突然发现自己是世界上唯一知道某个问题的答案的人。虽然我们只是本科生,懂得的东西很少,但是我们正处在一辈子最聪明的时候,而我相信做科学研究只要两条,聪明,肯投入,就足够了。 当然,作为本科生,我们也的确会遇到很多困难,所以还是要循序渐进地来,慢慢地积累各种东西。 我想结合自己在物理方面的经历,来完整地谈谈我所认为的本科生科研工作的大致路线。
大一的时候,最好能在英语、普通物理、高等数学上打下良好的基础,了解基本的科研工作的流程。在这个基础之上,走进前沿, 首先面临的是选择领域和联系导师。怎样去获取这些信息呢?主要有两个方面,首先我们要看系里有哪些教授、哪些实 验室。另外,大家可以浏览一下各种学术期刊,如Science,Nature,Physics Today,Physics World,还有国内的《物理》、《现代物理知识》、《大学物理》等刊物,都会有很多普及性的文章,可以开阔眼界。在具备了一定的基础之后,便要开始从领域转入方向。我们知道方向比领域要小一级,而问题又比方向小一级。从领域转入方向要通过阅读,一般老师可以帮助你,提供一两本专著或者几篇综述文章。这里我想特别来解释一下综述是什么,综述就是某一个领域发展到一定阶段或者有了一定的成果积累以后,由这个领域里的专家出 面总结一下,写成一篇很长的评论,列上50到500篇不等的引文。著名的物理综述刊物有:Review of Modern Physics(这 是物理评论系列的),Physics Report等等,此外我们南大还有一本《物理学进展》。大家对什么问题感兴趣都可以到物理评论的网站上用关键词搜索一下,我想几乎所有的重要的方向在RMP上都能找到综述,由此可以得到一个非常好的入门。
有了一个具体的问题,就要开始网上文献调研。通过读别人的文章,来思考自己的工作。我这里想要回答三个问题:怎样找文献,到哪里去找文献,和怎样读文献。找文献可以利用手头已经有的综述或者其他论文的文献列表。另外介绍两个工具,一是在物理评论的网 站上搜索,通过浏览标题和摘要进一步筛选,然后可以通过校园网下载全文或者到物理系资料室复印,或者找导师帮忙。另外一个工具是个很好的网站,就是arxiv.org,名字叫做Los Alamos电子文档馆,它是免费的BBS,而且非常全,什么文章都有,比如说我所熟悉的复杂网络系统,这个领域里几乎所有的文章上面都有。每一篇文章下都有相应的信息,比如发表在哪个杂志上,或者是投到哪个杂志等等。
做好了这些工作,然后就可以像母鸡生蛋一样坐在那里自己生idea。我记得我的第一个发表在物理评论上的工作思路是这样的:在经典自旋统计的动力学这个方向,就像要让一个人走必须要先给定一个挪动脚步的法则一样,要刻划一个经典自旋模型的动力学,必须要先提出一个动力学机制。有两个传统的机制很有名,一个是保持总的自旋不守恒,一个是保持总的自旋守恒,物理评论上刚刚有篇文章推广了第一个不守恒的机制,我就利用同样的思路和数学形式很方便地把第二个守恒的机制也推广了。这就是一种很典型的从文献中产 生的idea,也是比较容易的,当然,会少一些原创性。大家如果实在没有很独立的idea不 妨试试这条路。现在很大一类工作都属于在前人基础上的推广性、补充性的工作。Science, Nature, PRL上的工作推广一下也许就是物理评论的工作,物理评论的工作推广一下也许就是更低一级杂志上的工作。所以,如果你愿意做一些小工作,相对来讲是很容易获得成功的。当然推广和补充并不意味着全然没有意义,在推广的过程中,也可以得到新的东西。
有了idea,经过努力,将它付诸实施,就得到自己的成果。到这时为止,如果你做科研的目的纯粹只是娱乐身心的话,你完全可以就此打住。但是对大部分的人来说,从纯粹的娱乐身心更进一步,大家可能都会希望能尽快有自己的论文发表。这是因为,发表了论文,我们就会马上感到我是在为科学作贡献了,我已经是学术界与人平等的一员了。衡量一篇论文的影响力有这么几个因素:首先是杂志的水准,然后是被引用次数,还有一定的时效性。我自己通过一些论文的写作,也感到要把成果转化成整个学术界发行的论文,对我们这样的初学者来说有很多困难要克服。
下面我就根据自己的一些学习过程,谈一谈我自己对论文写作的一些认识。首先是选择投稿的杂志。大家知道学术刊物是分档次的。物理界当然首推Science、 Nature了,不过它们要求对科学产生巨大推动的成果,一年总共发表两三百篇,影响因子二十几。专业物(下转二、三版中缝)(上接第三版)理期刊最权威的是物理评论快报,影响因 子六左右,其要求是,“你的论文会让每一位仍然活跃的物理学者都发生兴趣”。然后是物理评论各分支和应用物理杂志,影响因子三左右,其要求是有创新性和重要性。接着是各专业杂志。国内的期刊影响力现在在逐年上升,不过还是有差距的。最好的 Chinese Physics和Chinese Physics letters影响因子多一点,其要求基本上是中规中 矩,有前人没有的新结果就行了。
其次,在写作的过程中,有一些软件是必需的。(1)中文的文章可以用word来写,但是所有的数字和符号都要用公式编辑器来写。(2)英文的论文最好不要用word,而要使用Scientific Workplace来写,实际上,由于推导的繁杂,很多时候打草稿都已经直接在这个软件上进行。(3)关于作图:如果你已经得到一组点的横纵坐标,所需要的只是将图画出来的话,那么我推荐一个软件,就是前面提到过的ORIGIN,它可以帮助你把图画得很漂亮,还可以做一些基本的统计和分析。总而言之,SWP和ORIGIN是我认为写英文论文的最重要的两个软件。
第三,我们谈谈文章的写法。在结构上,你的文章必须有标题,作者栏,地址栏,摘要,关键词,引言,论文主体,总结讨论,引文,图和图的说明组成,而这些部分分别有其写作内容和质量上的要求。Introduction一定要有一个研究背景的概览,讲述研究的动机,并简单地讲一下用什么方法得到了什么结果。如果是article而不是letter,在Introduction的末尾还要讲一下各章节的内容安排。在正文部分,表达一定要清楚,容易理解,而且每一个概念和符号在第一次出 现的时候都要加以说明。结论部分要对全文有一个全面的概括,在什么问题上,用什么方法,得到了什么,同时还要突出最有意义的那些成果,必要的时候还要来上一段展望。在格式和习惯上也有很多讲究:比如说引文,如果你把一篇论文放在了索引里面,那么在正文当中就一定要对它做引用,用一个括号和一个数字表示,而且索引编排的顺序要按照正文里引用的顺序。所以前几篇引文的引用一般出现在引言里面,一般就是几篇综述或是专著。大部分的人写文章的时候,都会尽可能地作多一点的引用,这样别人看了高兴,而且你引文里出现的作者很可能就是决定这篇论文命运的审稿人。
最后我想说的是,作为本科生,咱们从零开始,重要的还是自己自始至终的热情。
(朱涵,物理系00级本科生。一共撰写或参与撰写了1 1篇论文,其中8篇已经发表,包括4篇发表在物理评论上,2篇其他SCI论文,1篇综述和1篇 教学论文,另外2篇SCI论文已被接受。)
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