《拉面想学看星星》文豆豆

24、十八般武艺（一） 编程，英语

　　乌龟老师是拉面的研究生导师。乌龟老师从本科开始学习天文，研究生继续在动物王国大学的天文系学习，博士毕业去了国外做博士后，之后来到研究所工作，比较幸运，一路算是很顺利。乌龟老师在学习中没有遇到过特别大的困难，就一直觉得学习天文并不是需要最好成绩的或者什么能力特别突出的学生才行。直到乌龟老师开始带学生，更多地接触了不同学校不同专业背景的同学，才越来越体会到科研这件事其实的确不简单。科研的日常，包括完成基本的科研流程、提出问题、采用合适的方法解决问题、写成文章、发表文章、做报告和同行交流，这其中涉及方方面面，需要十八般武艺。

　　编程

　　对于天文学研究的各个方向，不论是偏理论还是偏观测，都需要编程这项基本技能。理论和模型方面，复杂的公式和大量的数据需要借助计算机语言来实现和计算。其中涉及很广泛的还有数值模拟。不管是星系、宇宙学，还是太阳磁场、超新星爆发、球状星团，等等，对于各个尺度和不同大小的对象的研究，都离不开数值模拟。观测方面，借助望远镜等设备和仪器得到的数据，也需要通过计算机语言进行处理和分析。现在，编程对于科研就像是乘法口诀对于数学计算，是必不可少的。

　　有的同学觉得自己不擅长编程，想找不用编程的课题。乌龟老师不知道有没有完全不用编程的研究方向，但是知道每个课题要用到的编程技能肯定是不一样的。擅长编程的同学可以进行比如数值模拟等基本程序的编写工作，而不那么擅长编程的同学也用不着害怕。作为一个基本工具，尤其是现在各种网络资源、开源程序的资源异常丰富，加之AI等辅助工具的不断出新，编程，尤其是基本的程序的实现，变得越来越容易。虽然有很多种不同的计算机语言，但其中基本的逻辑都是相似的，只是语法和细节存在不同，针对的擅长问题也有区别。学懂一种语言，弄清其中的逻辑，再上手别的语言就会容易很多。

　　但是，乌龟老师发现，有的同学过于依赖现成的程序，没有仔细辨别就直接拿来使用，甚至没有检验过找到的程序的正确性。就像乌龟老师经常对学生说的，“这只是一个工具，是帮助你实现你的想法的。使用前，要检验它的正确性，了解它是适合你的问题的，再去用它，而不是盲目采用，自己也不知道出来的结果是什么。”乌龟老师想想自己写新的程序的时候，会分小段写，每写一段就各种验证检查，确保没问题再继续。而现在，因为资源太丰富，很多程序都有现成的，有的同学找到现有的程序，直接采用，很快就能写完自己的整个程序，却不知道这里面是不是正确。输出的结果不对，也不知道如何排查。有的学生解决问题能力比较强，会自己通过网络资源学习，而有的学生在入学初期还习惯老师教一切，需要教他们如何分段排查，举例验证这些基本的方法。

　　英语

　　目前，英语对于天文科研而言还是基本必需。天文，特别是天体物理方向，从读专业文献开始，到写文章、论文的发表、国际同行的交流，都是以英语为基本工作语言。乌龟老师知道和自己学生的时候相比，现在很多学生从小就学英语，普遍英语水平大幅提高，所以本以为英语对于同学们而言不是个问题。接触下来，乌龟老师才发现自己想的可能有些过于乐观。仍然有不少同学的英语基础不足够应对英文文献的阅读，尤其是学习初期，叠加专业的词汇、背景知识的缺乏，读文献对于一些同学而言也是个难关。只能通过不断的练习，反复的阅读、理解，逐渐提高阅读和理解专业文献的能力。

　　到一个工作的后期，需要写英文文章，在读文章的基础上又对同学们的英语要求更高一步，也需要专门的训练和练习。乌龟老师发现同学们写文章写不清楚，有时候不仅仅是英文的问题，更多的是对写科研文章本身的逻辑的掌握不够。等学生们完成一两个工作，能掌握基本技能，会发现其实科研论文的语法、词汇都并不是那么困难。单个专业方向文章的常用词汇是比较固定的，也不需要用很繁复的词汇。用大家不熟悉的词反而会增加读者的阅读困难。难者不会，会者不难，练习永远是前进的法宝。

　　乌龟老师回想自己的英语的学习经历，觉得自己能感觉到的英文的明显进步，是大学英语老师布置作业，要求大家读完一本自己感兴趣的、至少300页的英文小说，再写一篇读书报告。乌龟老师一直记得，英语老师给自己读书报告的批语是“I appreciate your simple but graceful English”。所以后来乌龟老师遇到英文有些欠缺的学生，也会建议他们在假期的时候找本英文小说读读，觉得应该会有帮助。

　　乌龟老师研究生期间出国访问的时候，用英语和导师以及合作者交流也没有什么问题，虽然生活中因为词汇量不够还是存在一些困难。一位合作者在闲聊的时候问为什么乌龟的口语没有什么明显的口音，乌龟回想，觉得是初中的英语启蒙老师的功劳。这位教初中的英文女老师，总是画着精致的淡妆，穿着得体的套裙，头发吹的一丝不苟。每一单元的课文内容，老师都会让同学们自己写小剧本，简单的对话和场景，然后分组进行表演。等到乌龟上大学离开自己家乡的小地方，发现自己的英语并不比动物王国大城市的同学们差，特别是口语发音。所以乌龟觉得自己很幸运，遇到了一个很好的启蒙老师。但是，乌龟老师也发现，其实，在实际应用中，口音并不是那么那么重要，不同国家的人，包括以英文为母语的不同地方的人，本身口音就差别很大。交流中，重要的是信息的传达，能明白意思就行。

　　批判性思维

　　Critical thinking。研究生开始，同学们接触到的文献和专业书籍，和大学以及之前所接触到的课本和教材之间最大的不同在于，很多文献是尚未完全定论的研究和结论。研究生阶段，同学们需要摆脱十几年来形成的应试和做题的思维和习惯。在阅读文献总结前人工作的时候，不能全盘接受，需要能有效识别、分析和评估文献中涉及的观点和事实。做科研，必须具有批判性思维，具备独立思考的能力，不盲从，敢于挑战和论证。

　　天文学研究中，很多现象或天体的命名是和观测相关的，因为是新的发现就按照发现的特征给了名字。几年或者更多年之后，导致这样现象的物理机制可能才被弄明白。因此，经常出现这样的情况，天文名词的命名一眼看起来和背后的物理不相匹配的情况，比如，一型，二型，三型恒星星族，并不是按照星族的年龄大小来命名的。所以在理解这些概念和名词的时候，不能简单推测，需要理解具体的名词的含义。而对于当下科研所研究的对象，会存在一些尚未形成定论的现象或者名词。不同的研究团组可能会用不同的词语描述同一个东西。还有可能，用的是同样的词语，但其实描述的并不完全是同一个东西，其中的细节存在一些差别，因而不能直接拿来进行等同的比较和替代。这就需要对每个工作和文献中词语的具体意思有较为深入的理解，而不是简单地看表面词汇进行直接比较和分析。

　　研究同样的问题，为什么不同的工作有的得到的结论相同，有的得到的结论差别很大，是因为用了不同的样本，还是分析的方法不同，还是对结果的解释和理解不同，这些因素都需要读者经过自己的思考、分析和整理，做出自己的判断。同时，判断的标准是可以被描述出来、能被理解，并且能被他人重复的。科学，可以被实验反复验证，那么你所进行的科学研究的工作，包括结论，也应该是可以被其他科研工作者重复和验证的。如果结论不同，就要去研究是什么原因导致了这样的不同，分析其中的每一个细节。这个过程中也可能有新的发现。

　　对于文献不能全盘接受，要自己判断其正确性。另外，如果是正确的，是在什么条件下才是正确的，在什么条件下可能就不正确，其中的前提和假设是什么。包括AI辅助生成的东西，别人提供的或者网络上搜索出来的程序，都需要自己有判断能力，不能拿来直接就用。但是，也不可能所有的东西都自己一步步从头推导。遇到的文献中前人的大量结果，也不可能都去一一重复和验证。乌龟老师之前遇到问题就不喜欢问人，喜欢自己找资料慢慢看，效率很低。但是现在的东西文献实在是太多了，要是完全这样也不可能，那样一辈子都做不出什么新的东西。

　　乌龟老师逐渐适应和学会，必须从某种程度上信任前人已有的结论。不一定信任某一篇文章的结论，但是可以把一类的工作进行比较、分析，做出自己的判断，信任其中科学上严谨的，相对可靠的结论。此外，不能过于完美主义。抓重点，分析某些简化和假设会对结果带来有多大影响，是否可控可取舍。所以一方面是看比较好的review的文章或者是书，另外一方面。就是在平时读文章的时候去了解这些作者，可能会慢慢的就会知道哪些人他的reputation是好的，他的工作你是会相信的。所以我们自己做工作也是，不论大文章、小文章，要保持一定的标准，因为你正在构建你自己的reputation。

　　寻根问底的精神

　　乌龟老师有个好朋友，兔子老师。兔子老师曾经对自己的学生说，“如果你遇到一个没弄明白的点，晚上还心安理得睡得着觉，那你就不适合做科研。”乌龟老师认为这句话是有一些道理的。乌龟老师想想自己，遇到问题的时候的确会脑子停不下来，晚上睡不着，还会冒出各种可能解决问题的想法。有的问题比较复杂，会一直想来想去。慢慢地，乌龟老师发现这样也不行，也不可能一直不好好睡觉。乌龟老师后来总结出来的方法是，把脑子里的各种想法都简单记录一下，第二天再进行验证。记录下来之后，脑子里的各种不确定的信息就好像已经被安排妥当，不会再绕来绕去严重影响睡眠了。

　　兔子老师的重点在于，遇到问题，遇到难点，有的人可以当做没事一样把问题放在那里或者跳过问题，这样的人不适合做科研。因为往往问题的关键就在这些难点之中，不明白的难点就是需要解答的问题，以及新的科学可能存在的地方。而有的人，不会绕过问题，就是要弄明白问题到底出在哪里，否则寝食难安。对问题的好奇心，寻根究底的劲头，加上细致的工作，往往会发现真正的问题所在。这样的人，在兔子老师看来，才是适合进行科研工作的。像天文这样的基础学科，和解决实际问题的学科不同。如果是要造出能用的东西，可以实际使用是关键，即使没有搞明白其中的所有道理。而天文学，以弄明白观测现象背后根本原因为目的的天体物理相关研究，就需要有打破砂锅问到底的精神。

　　乌龟老师看过一种说法，学习一个新东西，一个新的方向，学习其中90%的知识只需要10%的时间，而剩下的10%的知识需要90%的时间。现在，AI等辅助工具能帮助更多地节省前90%知识的学习时间，也许只需要5%的时间，也许更少一点。而学习剩下的10%，特别的，科研要试图解答的问题，也许是99.999%之外剩下的那部分，是网络上没有答案的，搜索不到的。因此，对这部分内容的探索和解答，需要更深度地思考和分析，也是AI无法代替的。

　　做科研，需要保持质疑精神和独立思考能力，有直觉和能力对习以为常的事情进行重新审视，才能去除刻板印象，找到根本问题所在。