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科学大厦是如何落成的？

 

文/罗会仟

在本科毕业就业形势愈来愈严峻的背景下，许多同学选择了考研求学。无论将来从事科研工作与否，一旦成为一名研究生，也就成为了科研本身的一部分。因此，我们有必要了解具体的科研由哪些部分组成，科研是怎么做的，而做科研的意义又是什么。俗话说：“万丈高楼平地起。”科研的过程就像建造一座科学大厦，每个流程都马虎不得，这样最终才能占据科学之巅，一览众楼小。下面我们就以关键词解读方式，来剖析科学大厦是如何一步一步落成的。

科研设想——图纸规划

建设大厦的关键第一步是需要一份合适的图纸，而搭建科研大厦的第一步，则是一份好的科研路线图，也即形成一个好的科研设想（idea），或者说选择一个恰当的研究方向。一个idea好坏的关键，并不一定在于它有多么大胆出奇前卫，而在于它是否合适。同样，一个研究方向是否合适研究者本身，对预期的研究成果也将会有重要影响。对于一名刚刚踏入科研大门的研究生而言，选择课题和研究方向是关键第一步。杨振宁先生当年赴美读研的时候，起初是想跟实验物理学家费米做实验研究，而后因为种种原因他选择了理论物理学家泰勒做导师，原因之一是在费米的实验室里干活的时候他经常闯祸，觉得自己不是动手做实验研究的材料。。科研idea是不是越多越好呢？据说泰勒就是每天有一大堆idea，然而很多时候都是错的，而费米则idea比较少，但往往能抓住问题的关键，快速高效地解决问题。杨先生到芝加哥大学的时候，自己也找了四个研究题目，前三个努力尝试后无果而终，直到最后一个题目才因其数学的深厚功底最终做出一点进展，也被泰勒定为他的博士论文。正是因为杨先生在早期就将对称性的概念引入粒子物理研究，最终在弱相互作用宇称不守恒和规范场论等方面取得了重大突破，成为理论物理大师。因此，建造一座大厦（选择科研方向），选择一个崭新的地段（新的科研领域）固然是要比拆迁或旧房改造（旧的研究领域）来的要容易一些，但同样意味着你要有足够的实力和合适的规划（科研设想），才能最终实现巅峰目标。当然，在科研中选择旧的领域来完成经验和实力的积累，而后寻找突破也未尝不可。成为一名科学大家，不仅仅要有能力把热菜炒的更热，也要有实力把冷饭做成热饭，吸引别人一同就餐。

科研经费——资金支持

再完美的设计图纸，如果没有经费来付诸建设的话，也只不过是空中楼阁。科学研究与实际生产最大的区别就在于它未必能够及时产生经济效益，一些科研成果要转化为生产力需要数年乃至数百年的努力，然而如果没有对科研尤其是基础科研的持续经费支持，人类对未知的探索就将停滞不前，社会进步的源泉也将濒临枯竭。我国科研经费有多重渠道来源，如财政部、科技部、教育部、自然科学基金委员会等。其中自然科学基金是面向全国科技工作者最为广泛的经费支持来源，覆盖各个大小科研院所和各层次科研人员，每年二三月就是基金申请的高峰期。申请科研经费如同建筑工程项目竞标，首先需要一份好的标书，再通过函评预审，进入会审，然后还可能需要答辩和专家评定，最终优中择优才能获得资助。国外研究生喜欢称呼自己导师为Boss，国内许多人便借用此称谓叫导师为“老板”，其实这反映出的问题本质就是导师是掌握科研经费的人。一些科技领军人物往往能够申请到大笔经费，因此他有能力“雇佣”（招收）一大批人组成庞大的研究团队，这种人便成了“大老板”，而一些刚出道不久或者能力上尚不足的科研工作者只能申请到零星的小额经费，便称为“小老板”。一个“大老板”的团队里，往往会有几个“小老板”为其分忧解难，这主要是因为在昂贵的科研消耗面前，作为嫩苗的“小老板”们也得在“大老板”这颗大树庇佑之下才能茁壮成长，而“大老板”也需要左膀右臂的帮助才能深深扎根。这些“老板”们在科研界就是项目负责人，在建筑界俗称“包工头”，他们主要负责前期项目的申请，保障经费来源，也需要在后期对竣工项目进行宣传以招揽下一个项目。大的科研项目，往往还需要数个“大老板”抱团申请，因为这代表着一个重要科研领域或者科研方向。国家对青年科学工作者也有相应的经费支撑，如基金委的青年基金、优秀青年基金、面上项目等，这些经费虽然额度并不是那么高，但足以支持刚踏上科研岗位的年轻人在初期去尝试一些科研想法。“老板”们的生存之道在于不仅要思考自身科研兴趣、可能的科研热点和突破点、国家的战略发展需要等，也要揣摩经费管理部门的期望和同行之间的小心思，更要有能力说服专家们立项的必要性和紧迫性。有能力的“老板”往往能够申请到大笔经费，购置或搭建最为先进的设备，招揽一批优秀人才，做出优秀的科研成果，然后再去申请更多经费，形成良性循环。因此，对于准备考研的同学来说，选择东家“老板”，还得多多留意他的经费情况。据说一些常年经费缺乏的课题组，实在没办法只能取消办公室网络和订阅文献等杂费以节约成本，也许正常的科研都很难得到保证。不过，跟“大老板”未必就是天天有肉吃，毕竟老板越大，他的队伍就越大，意味着分“粮”（科研项目和研究内容）的人就越多。自己若不努力，恐怕连肉汤也喝不到。即便是“出身名门”，倘若自己没有真本事，不仅让“大老板”脸面无光而难以鼎力推荐工作，也会让自己马脚尽露而前途渺茫。有的时候跟一个“小老板”一起同甘共苦，也会因为导师的亲力亲为而加速自己能力的提升，早日获得出头之日。

 

科研设备和材料——有米之炊

正所谓“巧妇难为无米之炊”，设备和材料是建设大厦中必不可少的一部分。设备能够大大降低成本、提高效率，设备的优劣将决定工程的进展快慢和工程质量。而材料诸如砖瓦、泥沙、水泥、钢筋等则有机组成了大厦的里子和面子。步入信息时代的当今社会，科研实验不再是像伽利略那样从斜塔上往下扔两个铁球那么简单易行了，从事前沿科研工作，需要获得精确的实验数据，先进的科研设备是必不可少的。对于早期经典力学的实验研究来说，采用秒表计时精确到0.1秒已经足够了，而对于现代卫星定位、光学测距等高精设备，则需要采用现代原子钟计时，才能精确到每100万年误差1秒，两者之间相差10¹²量级。现代科研设备已经走向集成化、自动化、商业化、精密化、大型化。我们已经很少用纸笔记录仪表盘上一个个刻度了，更多的是电子仪器集成由电脑控制，直接读取存入电脑。许多仪器已经有了商业开发，只需要付出经费就可以买到满足基本科研需要的仪器，而且这些仪器操作也更为简单便捷。为了某些特殊的科研需要，很多时候也必须自主搭建仪器，这个过程其实更多的也只是将商业零件进行匹配和组合而已。现代科学研究中的设备一方面是走向精密化，另一方面是走向大型化。在现代基础科学领域，大型科学装置比如太空望远镜、各种大型粒子加速器和对撞机、同步辐射光源、散裂和反应堆中子源等，对物质科学和工业应用起到了极大的推动作用。例如欧洲大型强子加速器LHC其圆形加速隧道就达到了27公里，几个靶站探测器更是大得惊人，如此庞大的仪器主要目的之一就是试图发现“上帝粒子”（希格斯玻色子），解释微观粒子的质量起源，这需要积累海量（亿兆比特以上）的实验数据并从中发现少量的实例证据。我国的上海光源、中国先进研究堆中子源、兰州重离子加速器、合肥全超导托克马克核聚变装置等大型科学装置的顺利建成，也为基础科研、工业检测和能源环境等研究提供了重要的科学平台。是不是只有实验研究才需要大型仪器呢？其实现代理论研究因为需要处理庞大且复杂的科学问题，其计算量已经非常巨大，早不是用纸笔写写画画或者用算盘计算器就能快速完成的事情了。我国先后研制了“银河”“曙光”“天河”等系列超级计算机群，正是为了应对现代科研中越来越复杂的科学计算，为国防建设和社会发展服务。如今世界上运行最快的计算机在美国橡树岭国家实验室，叫做“泰坦”（Titan，希腊神话中的巨人），这家伙大如篮球场，每秒可进行20千万亿次浮点运算，是普通PC机的20万亿倍。未来社会将可能研制出更为快速并高度集成的量子计算机，让信息时代从高速公路迅速提升至火箭航天阶段，给社会带来翻天覆地的变化。

对于实验研究，制备出实验样品是万里长征的第一步，而这些实验样品就来自于各种化学试剂、原料、耗材等，而在测量样品性质的时候，还将用到维持仪器运转和保障实验过程的材料，如低温液体、润滑剂、各种一次性零部件等等。哪怕是纯理论的研究，也是需要用到计算机、办公耗材等材料。正是这些材料构造出了科研大厦的一砖一瓦一草一木，如果说设备是厨房的锅碗瓢盆，那么材料就是柴米油盐菜等，两者缺一不可。现代科研对材料的要求也是比较苛刻的，也许你很难想象科研实验中用的铝会比金还贵，其实原因很简单，因为铝的纯度非常之高，比如99.99999%以上的铝才能用于一些薄膜器件的制备。许多科研实验还需要在极端条件下开展，如在超高真空中才能保证电子在运动中不容易被散射，在非常接近绝对零度的极低温下原子热振动才足够低而能观测到某些极端的量子效应，在数百万甚至更高大气压下才有可能把氢原子压在一起形成金属氢，这些极端条件的实现都离不开精巧的设备和大量的材料消耗。科研实验还是一种探索过程，失败是不可避免的，而可重复性也是必要的。爱迪生为了发明电灯，尝试了数千种材料，最终才发现碳化纤维能够经受较长时间的发光发热。当然，科研不仅消耗材料，也不断发现新的材料为人们所用。现代照明等已经从钨丝为主的白炽灯到荧光灯，再到发光二极管（LED）的节能灯，其中最主要的推动就是材料的革新。

 

科研队伍——建筑工队

 有了经费、设备和材料，还需要组成一支建筑工队，才能开工。“三百六十行，行行出状元”，科研大厦的建设也需要各种人才，达到人尽其才。典型的科研模式有单兵作战制：如同泥瓦匠人到各家各户去接活，也有小组制：作为“总包工头”的“大老板”负责整个研究小组运转，作为“监工”的“小老板”负责其中一方面的研究工作，作为有独门技术的匠人的技术支撑人员负责仪器设备的运转维护，然后熟练工人直接在一线带领工人们（博士和硕士研究生）开展科学实验/应用研究。有些时候一些小规模课题组（尤其是理论方面研究的组），也很可能是课题组长直接负责制，即课题组长下面直接带领研究生开展科研工作。这几种模式并无优劣之分，大组梯队制可能产出总量大，但底层科研人员成长较慢，平均下来效率偏低；而小组精简制可能产出偏少，经费和人手都要紧张，但也许个人成长积累较快。在一些工科院所，某些“大老板”门下可能数十个研究生，一些研究生从入学到毕业就没见过导师几次面说过几句话，真是“师父领进门、修行在个人”，他们要么因此学业彻底荒废要么自力更生奋发图强，毕业后的水平参差不齐。而一些国外的理科研究组，可能也就是一个导师带领一个博士后加两三个研究生干活，要求研究生的独立性非常强，经受很大压力，吃到不少苦头，换来的是能力的迅速提高。

一个科研工作人员的成长历程首先从一名普通研究生开始，我国的理工科研究生一般是硕士三年制、博士三年制、硕博连读或直博五年制。硕博连读和直博其实差不多，不同在于硕博连读生前两年称为硕士生，需要在第三年前通过答辩转为博士生，而直博生从一开始就是博士，在研究院所多为硕博连读生，而高校多为直博生。取得硕士学位者一般只是具有从事科研的经历，取得博士学位者要求具有独立从事相关科研的能力，因此会对发表论文/获得专利的数量和质量或其他科研成果有一定的要求。研究生毕业后若继续在科研道路上前行，就是取得博士后、助理研究员、助理教授/讲师等职位。社会上往往认为博士后也是一个学位，实则不然，我国最高学位是博士，博士后其实是博士毕业后的一种临时科研工作岗位，博士后在站为两年及以上，和助理研究员、助理教授、讲师一样是计算工龄的。社会传言，对于女生：大专生是小龙女，本科生是黄蓉，研究生是赵敏，博士生是李莫愁，博士后是灭绝师太，硕博连读是传说中的“东方不败”！对于男生：大专生是韦小宝，本科生是段誉，研究生是丁典，博士生是陈家洛，博士后是欧阳峰，硕博连读是可怕的“岳不群”了！虽然说是过于夸大和扭曲事实，但事实上也反映出读书的学历越高、知识越专，也越容易被视为“异类”。话说回来，事实并没有人们想象中的那么恐怖和神秘，对于科研人员来讲，他们从事的职业和别的社会工种的区别只在于探索未知和生产已知而已。科研人员也是普通人，他们也食人间烟火，并不需要“修行得道”类的生活方式，科研队伍里多才多艺百花齐放的人也不在少数。

近些年来，我国科研人员队伍偏爱聘任有海外工作经验人员，即所谓“海龟”（海归），这主要是因为这些人往往取得的科研成就较高且科研能力较强，而对于本土毕业的研究生（号称“土鳖”）则担心近亲繁殖或经验不足。人员聘任方面也因此分为“人才引进”和“岗位聘用”两种方式，只不过两者待遇有天壤之别，在同一单位获得的资源也极不相称，于是“龟鳖之争”从未停止过，也让诸多人挤破头也要出国镀金。事实上，经过长期的努力，我国科研环境和科研设施都在不断改善，许多科研院所拥有的软硬件环境都已经堪比世界一流的科研单位，也有不少单位有能力，也做出了世界一流的科研成果，毕业后选择留在国内优秀单位继续发展也未必要输与那些到国外发奋刻苦的人，可谓是“土鳖”也有春天。若干年后，随着中国经济发展和对外开放，国际差距也将逐步消失，“龟”和“鳖”的问题将直接转化为“惟才是用”，有本事的人才有饭吃。

科研收入——劳资保障

在建设大厦的同时，为了保证工程顺利进行，需要按时给工人发工资，让他们无后顾之忧。从事科研的工作者，从大方面来说是为探索人类未知或提高人类生活水平而努力，从小方面来说也是自己养家糊口的经济来源。科研工作者饭碗里的菜肴和其他职业工作者其实没多大区别，同样是岗位工资、津贴、绩效、奖金等几个部分，不同单位的工资结构和计算方式略有不同。大致来说，科研人员的工资收入会和这些因素相关：岗位等级与类别、科研项目经费、论文发表数量和质量、仪器设备研制水平、专利申请受理数量、出版著作数量、从事教学难度和量度、同行认可和评价、学生评价等。跟发达国家相比，我国科研和教学人员的收入水平还是偏低的，经过各方面多年的呼吁，教师和科研人员的待遇也在不断提升，目前仍存在的问题是收入差距较大，相信在新一阶段的事业单位改革中会逐步改善。

广大研究生，由于许多科研工作都是枯燥繁复的体力劳动，常自诩为“科研农民工”，一些研究生也抱怨助学金收入还不如一个普通农民工呢，更有甚者因此主动申请退学不干“科研苦力”，这其实是一个误区。研究生阶段主要任务是学习如何从事科研工作，由大学时代纯接受式的学习方式转变为需求型的学习方式，即为解决一个科研问题而只学习需要的知识和技能，主要目的是为将来从事更为复杂的工作（如科研）做准备，并非等同于给“老板”打工。做“老板”的导师并无必要手把手教导学生怎么学怎么做，而只是利用其科研经费提供一个科研平台，让研究生充分发挥其自主性，培养锻炼其独立科研的能力。换句话说，书山有路勤为径，做“苦力”也是自我提升的一个重要渠道。因此，对于一个研究生而言，更重要的还是一个自主学习和积累的过程，而并非等价于正式工作，助学金主要是为了满足日常生活必需，又何必跟社会上其他工种相比呢？几年前，我国的研究生待遇确实普遍偏低，近些年来经过社会不断呼吁，研究生助学金已经大幅度上涨，奖学金覆盖面也广了很多，尤其是最近两年国家奖学金开始颁发给博士生和硕士生，从一定程度上缓解了研究生的经济压力。一些好的研究院所，研究生完全可以靠自己的奖助学金攒钱买iphone和ipad甚至笔记本电脑。对于拖家带口读研的同学来说，靠奖助学金养家糊口可能仍然有一定的困难，还需寻求其他渠道的社会保障和支持。

科研成果——竣工验收

科研大厦的完工标志是科研成果的获得，而衡量科研成果一般是通过发表科研论文或者申请科技专利来体现。一篇科研论文，要描述该研究工作的重要性（研究背景），具体进行的实验或者理论方法（研究方法），取得的数据和理论分析（研究结果），以及得出的科学结论（结论）。科研论文的最终发表需要经历撰写、投稿、审稿、修改、接收、验稿、出版等过程，同样需要科研工作者的大量精力投入和认真对待。科研论文必须反映真实科研过程，所描述的实验过程/理论方法要能够被重复，实验数据/理论推导要真实可靠，科学结论要有理有据。科研论文主要发表在学术期刊上，这些期刊根据数据库不同可以分为SCI收录、EI收录等，常说的SCI论文，指的就是发表在SCI收录数据库中的学术期刊上面。评价一篇论文的质量，可以根据论文发表的期刊的影响因子（相当于单篇论文年平均引用次数）、论文被他人引用次数、论文被同行评价程度等方面。例如一篇论文被引用100次以上，就属于该领域重要论文了，若被引用1000次以上，则基本上属于该领域奠基性的论文。当然，也不能单纯用论文引用次数来判断论文优劣，爱因斯坦发表的关于广义相对论的论文被引用次数就不多，但该研究工作毫无疑问对近代物理学造成了深远的影响。对于偏向于应用的技术型科研，申请专利和专利转化成果得到的利润是评价标准之一。同样，我们不能仅仅依靠专利数目来判断一项应用科研项目是否取得重大突破，时间和实际生产的考验将更为重要。科研过程中，发表论文的数量和质量同样重要，正如造无数栋烂尾楼不如造一栋摩天大厦。有的科研人员一味地盲目追求论文数量，结果造就一大堆垃圾论文，数年后没有人能记得他究竟做出了什么突出工作，而也有的科研人员只顾埋头苦干，一心只想做出诺贝奖量级的重要工作，而忽略了科研过程许多其他有价值的发现，恐怕也容易被人彻底遗忘。比如达芬奇和牛顿，幸亏是后人发现并整理了他们的手稿，才让这几位科学大师被广为流传。而电学奇才特斯拉则因为美国当局封杀了他所有资料，逐渐被人们淡忘他曾是世界上智商最高的人之一。

科研交流——宣传经营

完成一栋科研大厦之后，还需要努力去招徕客人，共同分享和欣赏喜悦的成果，同时充分交流彼此的心得体会，多方面听取他人的意见和建议，为下一栋大厦的申请建设做好铺垫。在科研中不可或缺的一环就是科研交流，只有通过各种科研会议以及其他方式的交流讨论，才能把自己的研究工作介绍给别人知道，让他们了解这些工作的重要性和必要性；同时将获得相应的反馈意见，认识清楚自己研究工作中的缺憾并在下一步的研究中加以改进；更重要的是，在科研交流讨论中迸发的思想火花，很有可能就孕育了下一个重要的idea。长期缺乏科研交流只会导致对科学前沿和科研进展一无所知，以至于在科研中走重复的老路或者无用的弯路。由于科学讲究的就是时效性和创新性，第二个做出相同研究成果的人是不会被别人记住的，这就必然要求科研工作者要时刻保持敏锐的科学嗅觉，通过及时充分的科研交流获得第一手信息，思考出最具有创新意义的科研设想，并在第一时刻开展相应科学研究，这样才可能做出原创性的重大研究成果。对于普通研究生而言，多次参加各种学术会议和学术交流活动，将有助于在短期内拓展知识面，提升自我的科学素质，认识专业领域内优秀的科学家，也为将来更进一步的发展打下基础。著名的诺贝尔奖获得者约瑟夫森就是在会议上遇到凝聚态物理理论大家安德森，并接受他的建议开展了关于超导隧道结的理论研究，最终发现约瑟夫森效应，该效应做出的电子器件SQUID是世界上最灵敏的磁探测仪的基本元件，也是未来超导量子计算机的基本单元。在科研交流过程中，争议和碰撞在所难免，关键在于要求同存异，不全盘否定对方的意见也不完全接受别人的想法，而是从讨论中汲取营养，闪出思想的火花，形成全新的科研设想。历史上有许多著名的科学争议，比如关于光是粒子还是波的争论，卷入了牛顿、胡克、惠更斯、麦克斯韦、爱因斯坦、玻尔等名人，最终在20世纪初催生了量子力学，让人们对微观世界的认识焕然一新。

总之，科研大厦的建造需要思想架构、经费支持、队伍建设、设备投入、材料消耗等多方面综合因素才能共同完成，这些环节相辅相成，缺一不可。