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隨筆:科研新手的煩惱

2016/4/19 — 14:09

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上個星期到美國探望舊同學時,碰到將會到中文大學參與暑期醫學研究的師妹 E。作為大二學生的她第一次參與科研,對應該怎樣裝備自己有不少疑惑。小薯仔如我好歹也在大一時就參與了宇宙學研究;對本科生投身科研時遇到的困難,我倒是略知一二。盡力解答過後,想法整理如下。

顧名思義,「研究」的目的為產生新知識,而在大部分情況下,新發現只是基於現有知識上的些少突破。要決定研究方向,那就必需對現存的科學文獻有所涉獵;認識行內的流派、共識和研究工具後,才可以伸延或批判它們。而這個知識程度的門檻,是新手的第一個難關。如果是實驗科學,那更會涉及到手工技巧和儀器的正確使用。比如話,我參與開發暗物質探測器的電子部件時,就要懂得設計和焊接微型電路。

實話實說,面對看似艱巨的研究課題,你只可以「掉那媽!頂硬上!」(袁崇煥,16??)。時間有限,當你要涉獵的知識領域每個都獨立成科時,深入了解是不切實際的。那麼,怎樣才能在最短時間內習得所需的知識,讓研究計劃順利進行呢?

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只要知識根底夠扎實,自學新知識就會事半功倍。怎樣才算「扎實」呢?依我所見,在閱讀學術文獻時能夠理解大部分的專業詞彙,並跟從作者的邏輯思考,那就合格了。而準備功夫的門檻,那又視乎研究的性質。如果課題非常專門和抽象(如宇宙學或粒子物理),作為本科生最好在修讀過一、兩個學期相關的課程後,才考慮參與其中。而這些課程本身對數學能力的要求就頗高。相比下,某些生物物理學 (biophysics) 課題的背景知識已被標準本科課程涵蓋;懂得做實驗或者設計電腦模擬,反而更為重要。例如,我的碩士論文題目將會探討細菌的集體行為,其中涉及到擴散 (diffusion)布朗運動 (Brownian motion) 等統計力學的概念。而統計力學以至熱力學,自然是本科核心課程之一。

知識根底從哪裡來呢?除了大學課程外,以下有一些建議:

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  1. 綜述文獻 (review articles)。這些學術文章並不介紹新發現,而是為讀者提供了某個課題的基本知識。雖然比教材更難看得懂,但寶貴之處在於其參考書目 — 你會省下不少找資料的時間。

  2. 便宜的參考書。如果學校圖書館沒有你需要的資料,可以考慮 Dover 出版社的英語科學參考書。Dover 再版了不少幾十年前的舊教材,價錢比新出版的書便宜幾倍。上網購物太麻煩的話,商務印書局的科學部(包括中文大學分店)亦有限量的 Dover 出品。注意:這些舊書所用的符號通常跟新教科書的有明顯差別。

  3. 其他人!想要找到綜述文獻,或者對某個實驗或編程技巧有疑惑?問問前輩們,例如同團隊的博士生或博士後吧!你會走少很多冤枉路。如果跟周圍的人鬧翻了(哇),那麼也可以試試 stackexchange.com 這個答問專門知識的網站。

最後想提到一點,就是別妄自菲薄、看低自己。一年前我在矽谷聖荷西參加物理會議時,有幸跟朱棣文* 說了幾分鐘的話。我問他:「朱博士,我很佩服你可以從原子物理轉行到能源政策,然後再移師到生物物理學。每次接觸新領域的時候,你是怎樣習得它的基本知識呢?」連番追問下,他才把心得說出來:「要下手做研究的話,其實沒需要把那個領域學得透徹;我讀教科書補知識時,往往是看感興趣的那個章節,還有前面的一章。」大師說得輕鬆,但其實沒有幾十年累積功力,他還不是凡人一個?小薯仔如你我在適當的準備後,我們依然可以在感興趣的課題上一展所長(帶我名字的論文於此)。Everyone has to start somewhere, right?

註:

*華裔美國人,1997 年諾貝爾物理學獎得獎者,2009-2013 年任美國能源部部長,退任後到 University of Stanford 任教。

延伸閱讀:

Science, How to (seriously) read a scientific paper, 21 Mar 2016

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原文刊於作者博

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