physics

会场人来人往 刚参加完March Meeting回来，赶紧把所见所想写下来，不然再过几天就没有动力写了。写出来的流水账还请大家见谅。 这是我第一次参加March Meeting。今年的会议在波士顿举行。虽然事前知道这是物理学界最大的会议，但是那种庞大的震撼感只有参会才能体会到。会议一共五天，从早上8点开到下午5点半。一天三个session，每个session都有70个左右报告同时进行。普通报告12分钟，邀请报告36分钟，一天下来就有2000个报告。每个session之间只有15分钟休息时间，而从会场一头走到另一头就要10分钟。如果一直都有感兴趣的报告，那就连吃午饭的时间都没有。 今年的会议一共有11000人参加，我感觉似乎所有物理学家都在。在会上我见到了很多在论文上看到的大牛：Philip Kim, Allan MacDonald, Ashvin Vishwanath, Kin Fai Mak, Andrea Young, John Preskill, Jason Alicea等等。还见到一些邮件交流过但还没见过面的人：Joel I-Jan Wang和Yu Saito。有天上厕所时猛然发现站在我旁边的就是鼎鼎大名的阿笠博士：好蛋爷。好蛋爷爷人很低调，拿了诺贝尔奖还来做普通报告，10分钟报告，2分钟问问题，跟博士生一样。March Meeting对于很多人来说还是同学聚会。我实验室的同学们都能在March Meeting见到很多国内本科同学。然而像我在大NTU毕业的，是不可能遇到同学的。 好蛋爷爷与阿笠博士 March Meeting跟我以前参加过的会议不一样的地方不止是规模，还有各种活动的自发性和多样性。70个平行session，你可以任意组合。像我这样搞二维材料的学生，听得最多的却是量子计算机报告。还去听了一个气候变化的报告和几个讲无人驾驶和飞机的报告。你也可以选择不听报告，找人讨论。整个会场里，无时无刻不能看到很多人在讨论。真是一千个人就有一千个不同的March Meeting，每个人的参会体验都不一样。 Twistronics 今年最火的报告是去年曹原开的twistronics坑。现在发现，除了两张单层石墨烯扯一下可以超导，两张双层石墨烯、ABC三层石墨烯+氮化硼、硒化钨WSe2扯一扯也能超导。曹原这么一扯，就给二维材料续命至少5年。二维材料从石墨烯开始，搞了几年以后，发现其他二维材料MoS2和各种TMD、黑磷，续命好几年。单种材料搞得差不多以后发现可以把一种材料放到另一种材料上，排列组合层出不穷，又续命好几年。去年这么一扯，又增加了一个自由度。可以想象在不久将来，我们会看到五六层材料扯出不同角度，实现各种神奇现象。 目前来说，这些实验难度非常高，搞实验的组屈指可数，只有动手能力最强的几个组有这个能力：Pablo Jarillo-Herrero, Philip Kim, Andrea Young, Cory Dean, Feng Wang等等。搞理论的人倒是非常多。之前搞拓扑材料起家的人似乎都来高twisted系统了：傅亮、Ashvin Vishwanath, Andrei Bernevig等等。当然也有一些老牌的大牛：Allen MacDonald, Sanker Das Sarma, Francisco Guinea等等。今年早些时候在UCSB的KITP开了twisted的会议，而且都有录像，所以March Meeting我没有怎么听twisted的talk。大部分时间我都去听量子计算机的报告。 量子计算机 谷歌 Bristlecone的错误率分布 谷歌的72量子比特Bristlecone量子处理器进展缓慢。去年March Meeting放的卫星到现在都还没完成调试。今年的报告讲的主要是怎么系统性地做优化调试。Julian Kelly一月时来新加坡讲的就是这些，没有什么新的信息。谷歌愿意放长线钓大鱼，为以后更大的量子计算机慢慢打好基础的做法应该鼓励，只是公关部门提早放卫星导致现在大家心里落差很大。量子霸权估计还要好几年才能实现。 IBM 量子摩尔定律 很明显IBM被去年谷歌放卫星惹得坐不住，今年也来放卫星。首先今年早些时候发布槽点满满的全球第一台商用通用量子计算机System One。这量子计算机性能比手机还弱，价值上千万，唯一的亮点是好看。然后March Meeting期间在IBM博客上发表文章，宣称System One的量子体积（Quantum Volume，IBM提出的一个衡量量子计算机算力的标准）达到新高度。过去几年IBM的量子处理器的量子体积进步速符合摩尔定律，并由此提出“量子摩尔定律”。三个数据点就推出规律胆子真大。不过当年摩尔也是四个数据点就提出这个大胆的猜想。当然摩尔定律是一个人为的定律，一开始是猜想，后来变成了指导行业发展的方向标。摩尔定律神奇的地方不在于其准确性，而在于半导体行业能够长时间持续实现这个目标。IBM放的另一个卫星是500微秒的退相干时间，大概是之前的5倍。报告里只放了一个图，没有解释怎么能达到如此长的退相干时间。 Rigetti Rigetti的报告刚好都和其他我感兴趣的报告冲突了，没有去听。但听说今年很风光，全方面提高了量子比特的退相干时间，达到100微秒级别，两量子比特门的保真度达到99%。Rigetti去年放卫星说要造128量子比特的量子处理器，真是水平越低吹的牛越大。不过作为初创公司能跟谷歌、IBM这样的大公司对着干，实在不得不佩服。 英特尔 低温高速自动测量系统 英特尔在今年的March Meeting展示了它的工业实力。它认为量子计算机的两大瓶颈在于：实验反馈回路太慢和量子比特的接线太多。英特尔认为没有必要在乎100个量子比特的问题，只在乎100万个量子比特的问题。当然这是因为它远远落后于谷歌和IBM，不得不另辟曲径。在英特尔眼里，量子比特就是晶体管（英特尔主打硅自旋量子比特）。他们打算用造晶体管的那套方法来造量子比特。一方面建立常温测量和低温测量的相关性，通过常温测量高速大量筛选优良器件进行低温测量，从而大大提高开发的速度。另一方面，它和Bluefors、Afore合作开发低温高速自动测量系统，提高低温测量的速度。接线方面，他们在门电路、芯片、整个系统三个层次进行优化，减少接线。...

今天在微信上知道张首晟去世的噩耗，非常震惊。两天前我才在专栏里回忆了一下读博士这前两年做了些什么，学了些什么。里面提到我参加过的会议，其中有三个，张首晟都去了。我跟张首晟不熟，他不认识我，我也没跟他说过几句话。我仰慕他，为他做出的物理贡献感到骄傲，但同时我又对他后期分心搞风投感到不满。在这里我想写的是，在这三次会议里张首晟说过的一些东西，一般报道不会提到的一些小事情，以作纪念。 这三次会议，分别是新加坡的QM90、西班牙的Majonext2017和清华举办的OCPA9，都在2017年。这三次会议，张首晟的报告几乎是一样的，讲的都是17年7月发在Science上的工作：在QAHI+SC结构里实现拓扑超导，并且探测到会移动的手性马约拉纳费米子。不过，在这三次报告里，可以看到这个实验的演进，后来补充的几个实验结果让论文更有说服力。不过，这个工作发表以后还是引起了很多争议，包括文小刚写了篇PRL直接打脸，详情可以看看JCCM的评论。 Interactive Session with Prof Zhang Shoucheng Interactive Session with Prof Zhang Shoucheng at NTU，在IAS网站上盗了这张图 第一次听说张首晟，是2013年。当时我还是懵懂的材料本科生。我收到张首晟来NTU作报告的邮件。搜了一下，看到Google Scholar引用两万多！这个人真牛逼！但是看一下他研究的东西：拓扑绝缘体？量子自旋霍尔效应？量子反常霍尔效应？这些名词完全没看懂，甚至连听都没听过，于是没有去听……后来阴差阳错地转到了物理，做的研究还跟拓扑绝缘体、拓扑超导体息息相关。看的文章越多，就越后悔当初没去听张首晟的报告。 QM90 张首晟在QM90会议上提到，他的QSHE工作的eureka moment，发生在11年前的这个讲堂里！ 错过13年的报告，终于见到张首晟时，已是四年后。那是NTU-IAS举办的纪念量子力学奠基90周年的QM90会议。报告的内容上面已经说过了。这里想说的是他跟NTU-IAS的关系。在会上他表达了NTU-IAS的感激，因为他这一生最重要的工作：量子自旋霍尔效应（QSHE），要归功于06年IAS组织的Workshop on Spintronics。当时他看到Molenkamp展示出来的半导体带隙图（下图），发现HgTe的带隙居然是负值！在跟Molenkamp详细讨论以后，得到了CdTe-HgTe-CdTe量子阱的想法（Bernevig-Hughes-Zhang模型）来实现QSHE。接着跟Molenkamp合作，实验很顺利地做进行，一年后就发表出来了。当时我听到这个故事，顿时感觉热血沸腾。没想到我的母校能跟QSHE扯上这么大的关系！瞬间自信爆棚，觉得自己也能够做出同样等级的研究（才怪）。 Majornext2017 最让我感到遗憾的是，即使一年内三次见到张首晟，我也没有鼓起勇气在会间跟他搭话。我跟他唯一的对话，是在他的报告之后问过一个问题：怎么在QAHI+SC这个拓扑超导体结构里做量子计算。他的回答很敷衍、很标准化、很不靠谱：加个磁场打开漩涡，然后用STM来操控。今年早些时候他在PNAS上发了一篇文章，讲的正是我问的问题。这篇论文很靠谱，并没有用到漩涡，跟他的回答完全不沾边。这篇文章中他的贡献有多少不可得知。可能这主要是祁晓亮带着学生做的。 听说这几年张首晟的心思都放在风投，而不是科研。这一点在Majonext2017的时候表现得特别明显。报告讲完后，Jarillo-Herrero问了张首晟好几个问题。那是些什么问题我已记不清，只记得是蛮technical的问题。正常情况下，如果问题回答不上，一般人会说“This is a good questions”或者直说“I can’t give you an answer”。可是，张首晟回避不答，硬是扯到其他不相关的东西。可见他心虚，心思的确不在科研。 OCPA9 跟张首晟最后一次见面，是17年7月在清华举办的OCPA9会议。OCPA是由北美华人物理学家发起的全球华人物理学会，每两三年开一次。对于张首晟来说，OCPA有特殊的意义。1992年，成立不久的OCPA决定要办一个奖颁给优秀年轻华人物理学家，而第一个得奖的正是张首晟。当时的张首晟，只有29岁， 这个奖在物理学界的知名度似乎不是很高，但其实含金量很高。只要看看颁奖委员会成员和获奖名单就知道： 颁奖委员会成员名单：杨振宁、李政道、崔琦、朱经武、沈元壤、李雅达（Partrick Lee）、沈呂九等等 获奖名单：张首晟、沈志勋、文小刚、杜瑞瑞、叶乃裳、许岑珂、祁晓亮、陈宇林、傅亮、麦建辉（Kin-Fai Mak）等等 在OCPA9上，张首晟分享当年获奖的照片，并以此鼓励年轻人努力做科研。 OCPA9会上，他分享当年拿到的OCPA OYRA奖时的照片，鼓励年轻人努力做科研。（言下之意：如果你能拿到这个奖，就说明你跟我一样牛逼^_^） 结语 网上流传着这么一个故事：张首晟在柏林自由大学本科毕业以后，对未来感到非常迷茫。去哥廷根造访的时候，他到了一片墓地，那里躺着高斯、希尔伯特、海森堡、波恩等著名数学家和物理学家。每个人的墓碑上没有墓志铭，只有一道公式。这几个墓碑让年轻的张首晟感到非常震撼。人活一辈子到底为了什么？要为这个世界做出什么贡献？留下什么东西？或许一道公式就够了。张首晟走了，可能没有留下一道公式，但他完成了一个拼图： Quantum Hall Trio

在我写下这句话的时候，2016年10月13日刚刚结束。这注定是要被历史铭记的一天。泰国国王去世了。Bob Dylan拿了诺贝尔文学奖。然而于我，更重要的是，博士申请通过了！明年1月开始在新加坡国立大学读博士，研究课题是Spin transport in 2D materials. 这个专栏一年半载才更新一次。其实半年前我就想写一篇文章，然而终究没有完成，搁置到今天。虽然最终我申请到的博士，并不是理论物理，而是实验物理，但是仍然值得庆贺！没想到从材料转到物理，从思想萌芽到目标达成，居然用了两年多的时间。 看过专栏第一篇文章的人大概知道，这一切都起源于两年多以前在南洋理工举行的全球华人物理学会（OCPA8）。在那之后，我决定要转到物理研究方向。我先是自学量子力学，然后找了一个在材料学院里研究物理的教授做毕业设计。第一次申请博士的时候找了一个量子信息的大牛。本来我也不信自己能攀上这个大牛，然而大牛没有嫌弃，跟我说没问题。结果最后申请还是被学院拒了。那是我唯一的博士申请。我居然都没有想过plan B！不但没有申请其他博士，而且还没有找工作，而那时候都快毕业了。情急之下我在学校找到了一个研究助手的职位，研究最近最火的钙钛矿太阳能电池。 这个钙钛矿太阳能电池因为新，真的人容易搞出点文章。才做了三个月我有了可以发表的结果。这让我对转行物理产生了动摇：或许还是搞材料比较适合我。而且那个时候我还想着转理论物理，这个难度太大了，我有很多物理知识需要恶补。时间过得越久，我就越觉得转行是不可能的。然而炒菜式的材料研究始终喜欢不上，我竟然生起了放弃科研的想法。 今年一月份的时候，我参加了一个为期两周的量子信息培训班。那是我想，这是我给物理的最后一次机会了。两年前参加OCPA8那热血沸腾的感觉又来了！才听了两天，我就发现自己对物理的热爱真的是发自内心的。“我很想搞懂这些东西”“我很想跟这些牛逼的人一起探讨问题”。我鼓起勇气，找了一个之前联系过的教授，决定要认真准备申请物理博士。 这个教授对我非常非常好。他愿意找我这个没有任何物理背景的人做博士。然而要是我直接申请的话，后果只会跟前一年一样被拒绝，所以他安排了一个学生，指导我做一个比较容易上手的模拟：量子随机漫步。经过我无数个晚上的投入，两三个月后，总算也是搞出了点可以发表的东西。然而在这个过程中，我发现自己并不是一个耐得住寂寞的人。大概是学工程出身的缘故吧，这种纯粹抽象的理论研究跟我不来电。再加上，我本科奖学金有bond，搞理论的教授很少能掏钱请人工作读part time PhD。认真思考过一番后，我觉得还是做实验物理比较靠谱。一是上手比较容易，理论知识可以慢慢补上。二是跟“现实”比较接近，比较真实，更容易让我找到兴奋点。三是搞实验的教授一般比较有钱，可能找到做part time PhD的机会。 经过一番努力，无数次碰壁，机缘巧合之下，我找到了现在这个教授。这个教授是graphene spintronics的大牛。我发邮件的时候也没抱任何希望，更没想到居然教授还主动提出请我做研究助手，可以读part time PhD！这简直是天上掉下来的馅饼，让人难以置信。那还是5月份的事。之后准备申请PhD，然后申请研究助手职位，一切似乎都进行得相当顺利的时候，老天爷还是给我开了一个玩笑：新加坡人力资源部不给我签证。这简直太不像话了。我在新加坡读了个本科，而且还必须要在这边工作六年，凭什么你要拒绝我的工作签证？！本来以为会很顺利所以提前辞掉了前一份工作，结果我签证到期被迫回国了。这又一次把我打回原点，让我不得不重新规划我的人生，思考这个问题：我，到底还要不要做科研？还要不要转到物理？ 幸好玩笑终究只是玩笑，回国才一个星期，我便收到了好消息：工作签证通过了！这时间真巧，正好让我回家放了个中秋假。然后，就是今天，终于收到博士申请通过的邮件。至此，历时两年四个月，我终于成功地转到了物理方向，虽然并不是一开始所想的理论物理。 谨此以这篇流水账纪念一下两年多以来的奋斗。然而这只是万里长征的第一步，接下来还有很长的路要走。继续努力！

这个专栏很久没有更新了。辗转又过了半年，我还没有放弃学术这条路。我在学校临时找了一份研究助手的工作，在研究最近很火的钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cell）。 一开始找到这份工作的时候，没有想得太多，拿到offer就接受了。当时去NUS物理系读博士的申请被拒，心情低落。同时，大概是想逃避申请被拒这个现实，想着放弃学术道路，突然想着创业，打算搞一个科研众筹的网站。刚开始还是蛮认真的，做了一些调研，还访问过一个博士后。后来渐渐发现，我对科研资金还没有足够深入的了解，还不够痛恨现存的资金分配方式，感觉创业的动力不足。另一方面，我又没有编程和网页设计的能力，也不知道能不能找到一个具有这种能力，又志同道合，想跟我一起创业的人。要是第一点，创业动力没有问题的话，后面两点应该是可以克服的。可是三点都不具备的话，估计没有多久就会遇到巨大的困难而放弃。于是，这份研究助手的工作正好可以给我提供一些时间和机会，慢慢想清楚我到底要不要读博士，如果要读博士的话，要读哪个方面；如果想创业，想在哪个领域什么方面创业；如果还是想搞科研众筹，这个研究助手的工作还是能给我提供一些渠道更深入地了解科研资金的问题。 毕业以后，我放了一个非常长的假期，直到9月才开始工作。放假的时候也想了很多关于科研和创业的问题，始终没有什么突破性的进展。我觉得做实验要做很多机械重复低级的劳动，而做理论，我又缺乏扎实的基础，要找到一个愿意接受我的教授也不容易。而创业的话，如果是IT方面的创业，我缺乏重要的技能——编程。而我又不具备非常强大的领导能力，或者人力资源。如果是材料方面的创业，那更需要长时间的专研，所以大概还是要读个博士。9月工作以来，想得就更多了，慢慢觉得做实验也没有想象中得那么糟糕。做着做着，我就想起了当初选择材料工程专业的原因，也想清楚我想转去物理专业的理由。 当初填报NTU专业志愿的时候，我填的是材料工程、计算机科学和计算机工程。计算机自然有其让人着迷之处，可是材料专业更令我着迷。因为学好了材料专业，你就能搞懂为什么钢比铁坚硬，为什么金属导电而（大部分）塑料不导电，为什么磁铁能够吸引铁而不能吸引铝。学好材料工程，你还可以创造各种各样的新型材料：形状记忆合金、防弹衣、触摸屏上广泛应用的透明导体（ITO\IGZO）等等。还记得材料导论的第一课上，老师跟我们讲，人类历史是以我们能掌握的材料技术而命名的：石器时代、青铜时代、铁器时代……每一次材料技术的重大突破都会大大提高生产力，进而改变社会结构，推动社会发展。在这个高度来看，材料工程确实让人热血沸腾。 然而，材料工程专业本科的课程大多都是概念性的东西，还有不少需要死记硬背的东西，极少有深入理解，要进行计算的东西。在具体的科研方面，从我在日本和新加坡几年来断断续续的一些研究经历看来，大部分材料研究使用的研究办法都是相当原始的试错法（trial-and-error）和控制变量法。无论制造出这种材料使用的仪器、步骤和原理是多么的高大上，我们仍然只能靠猜，猜出某个变量可能是重要的，然后做一系列的实验，改变这个因素，然后用各种仪器去分析这些试样，试图得出一些结论。这种原始的研究方法，需要耗费大量人力物力。因为变量不是那么好控制的，同一批试样之间的区别，往往不只是你想要研究的那个变量之间的区别，还有各种各样因为实验步骤繁多、实验不够小心而引入的变量，使得最终的数据缺乏说服力。在我看来，好的科学家跟差得科学家的主要区别在于他们『抓住关键变量』和『控制好其他变量』的能力。『抓住关键变量』的能力大概来自于理论知识和研究经验，而『控制好其他变量』的能力来自于实操的经验。可是，难道除了试错和控制变量法意外，就没有其他做实验的办法吗？难道这世界上每个做实验的人都只能靠着不靠谱的know-how来进步吗？这是我很想搞懂的问题，或许这就是读博士需要搞懂的问题吧。 当初想转理论物理专业，就是希望自己能学到更扎实的理论知识，来指导自己做实验。隐约记得钱学森在交通大学学完机械工程以后，到美国进修时，也是选择了偏理论的空气动力学。那时候他父亲得知他选报理论而不是工程，写信骂他：『空谈误国，实干兴邦。学好工程回国做贡献才是正道，学理论一点用处都没有。』（大意如此）钱学森回复说：『学理论是为了更好地做工程，回国才能做出更大的贡献。』不过，去年报考NUS物理系的时候越想越远了，觉得实验一毛不值，最终选了一个做量子计算的教授，跟材料差了十万八千里。现在想来，我最想学的，是凝聚态物理和相关的计算机模拟方法（Density Functional Theory之类的）。所以我目前的想法是一边做实验，一边学理论。如果能够找到一个愿意接收我的凝聚态物理教授的话就最好了，不然我就跟目前做研究助手的导师商量，看看能不能跟他做实验和理论计算结合的PhD。辗转一番，我还没有放弃理论物理，或许我不会完全做理论，但至少我会努力学习理论来指导我的实验。正所谓『条条大道通罗马』，想搞理论物理也有很多种途径，用自己喜欢的方式去做就好。

量子信息PhD的申请被拒，这两周想了好多好多，不知道前路究竟在何方。 开了这个专栏就没写过几篇文章，一眨眼就快一年了。还记得去年6月参加那个全球华人物理学家大会，深受启 发，决定投身物理。那确实不仅仅是心血来潮。后来我就自学量子力学，毕业设计选了材料学院唯一 一个搞理论的教授，做了分子动力学，也算是跟理论物理擦点边吧。每周参加组会，听组里博士和博士后的汇报， 渐渐熟悉了量子力学，起码不再畏惧。对于物理专业的人来说，量子力学根本就是一个入门的东西。比起量子场论 和弦论，根本就像小孩子过家家一样。但对于我这个门外汉来说，量子力学一开始看起来的确是非常陌生，非常难 懂，所以畏惧感的退去也不是一件容易的事。 之后我也努力地找了好几个教授当博士导师。一开始在南洋理工大学找了一个做量子光学的教授。这个教授，斯坦福本科，MIT博士，耶鲁博士后，年轻有为。但是他看了我的简历，知道我不是物理本科，在面试的时候考了我阶梯算符。想起来还真的是很简单的问题，但那时候没怎么看量子力学，学过又忘掉了，没有答出来。他跟我说，“你要想跟我读博士，物理水平要跟物理本科生一样。做量子光学，其他可以不会，但量子力学和电动力学肯定要学好。” 后来我去新加坡国立大学的量子科技中心（Centre for Quantume Technologies）找了好几位教授，最终选定了一位同时在牛津大学担任教职的教授。这位教授的研究很牛逼，才四十多岁，发表了超过400篇论文，引用数超过20000。他没有嫌弃我读材料的背景，同意我当他的博士生。可是这个量子科技中心跟一般的学院不一样，教授同意了还不一定可以录取。我2月投了申请，3月面试，就在两周前收到了录取通知：被拒。 收到通知那天我就觉得自己傻了。当初竟然完全没有考虑Plan B，没有同时在申请其他学校其他教授，完全没有给自己留下一条后路。我至今不清楚申请被拒的理由。我想，大概是竞争激烈，我非物理本科的背景自然不利。就算我再怎么保证我会努力学物理，也比不过一个物理本科而且成绩还可能很优秀的学生。 后来我又觉得，这次申请被拒或许是件好事。提交申请后，我想像了很多以后的科研生活。有时候觉得很兴奋，觉得自己可以做一些看起来很酷很牛逼的事。有时候又觉得读博士，特别是理论物理博士前途渺茫。我是冲着当教授的心思去的，可是这年头当教授也不容易。读完博士还得读一两期博士后，之后还不一定能到教授。即使是国内的大学，现在招聘的条件也是水涨船高。没有Top20的科研经验，几乎就去不了985，甚至连211都难上。 即使在国外当上了助理教授，还得再奋斗几年才能升副教授，得到终身聘职。而且运气不好，能力不足，甚至对那个大学水土不服，一下子搞不出成绩，后果不堪设想。我本科四年，在我们学院听说过两个中国教授升不了副教授，被逼回中国了。一个去了南方科技大学，一个去了南京工业大学。这两个教授在回国以前就发表了好几十篇论文，上千引用数，不简单。但是这种水平的确是难以在南大待下去。学术这条路真的不好走，奋斗几十年，到了快四十岁还不得安稳。 很久以前看过，昨天又看了一下这个问题从事基础科学研究，前景很惨淡吗？，深有感触。我想不懂为什么搞科研的代价那么高。新加坡还算不错，读博士的时候奖学金只比工作少一些，博士后教授工资也不低。但是在国内情况严峻，博士生津贴少得连吃饭都成问题，博士后教授工资也不高。教授都得靠搞外快赚钱。 这几年接触了不少教授，水平高低不齐，但都有一个共同点：忙。忙得没有时间搞科研，没有时间指导学生。为什么那么忙？忙些什么？他们忙着到处开学术会议，忙着到处拉科研经费。教授真的应该把100%的精力放在这些上面吗？其实他们忙这些很有道理。参加学术会议可以找到人合作写论文，找到人引用自己发表的论文。拉科研经费更不用说，钱多科研产出自然就多。没钱的话请不到人买不到物品仪器，讲科研都是屁话。这是可悲的科研现状，不单止是中国，新加坡也是这样，我看美国乃至全球普遍都是这样。（至少工科是这样）可这种现状真的合理吗？如果这种状况不能改变，这还是我心目中的科学家工作吗？难道我辛辛苦苦奋斗二十年最终还不能好好专心搞科研，天天要在外面跑搞关系拉经费？ 有人说，如果你把爱好当成工作，你就不会再爱它了。我热爱科学，热爱物理，或许并不需要把它当成工作。或许我应该找一份自己擅长而且可以赚钱的工作，有空的时候多看科普书籍。如果真的想研究物理，抽点时间自学一下也可以。我发现真正让我感到兴奋的是粒子物理。每当我读到粒子物理的文章，心里总是感到热血沸腾，感觉自己了解到宇宙奥秘。可就像这个匿名答主（从事基础科学研究，前景很惨淡吗？）在CERN读完博士后也是感到前途一片渺茫。我在Quora上问了Is funding an obstacle for science? 第一个答主也是在CERN做科研，她说身边好多人读完博士、博士后以后还是顶不住生活压力（主要是收入低）跑去业界了。 我需要一段时间去思考这些问题。我到底要不要读博士。如果读博士，到底要不要读物理。今天看到一个博客叫100 Reasons NOT to Go to Graduate School，里面有接近一百篇文章叙述不读研的各种理由。或许我应该认真看看这博客，慢慢思考。 可是我总觉得做科研不应该有那么高的代价。很多人都是很单纯地去追求学术的快乐。为什么我们就不能让他们单纯地快乐着？科研人员的工资应该和工程师相当，科研人员不应该浪费那么多时间拉经费，不应该为了晋升压力发表论文求量不求质。必须有人地站出来改变这个局面。这是我最近想得最多的问题。 科研众筹或许是一个突破口。科研众筹可以让科研人员直接面向大众筹款。目前做的比较成功的网站是Experiment，我这里写了一个关于科研众筹的答案。目前项目平均筹款数不到5000美元，这跟几十上百万美元的科研经费相比根本是杯水车薪。这个网站做了3年注册用户也只有两万多人，捐款的人只有一万多，捐款超过一次的仅有八百多人。整个网站累计筹得160万美元，影响力有限。可是已经帮助了好几百个科研人员完成科研项目。如果模式做对了，能吸引到更多的人来捐款，说不定可以影响到整个科研界。目前Experiment只接受美国科学家的科研项目。如果我们把Experiment引进中国效果会是怎样呢？ 改变科研产出评估方式或许也是一个突破口。目前一个研究人员的科研产出靠简单的论文数和引用数来衡量，过于粗暴。每篇论文的重要性不一样，所以发表一篇重要论文可能比十篇一般的论文的价值更高。而论文的重要性如何衡量呢？目前的主流是引用数。可是引用数是否能准确衡量一篇沦为的重要性呢？一篇论文得到引用也不一定因为它很重要。同一个论点可以引好几篇不一样的论文，引你的还是引他的有时候还得看我跟谁关系好。而一篇论文被引用必须先被发表，被看到，而且引用到另一篇被发表的论文中，这个周期可能超过一年。或许我们可以引入其他参数来衡量科研产出？比如论文的浏览量，搜索量。比如说科研创造的工业产值等等。如果合理地科研产出评估方式得到大家公认，它可以引导科学家更加“健康地”做科研，而不是到处拉关系赶论文。 我对科学的热爱或许不需要用来做研究。或许我可以开一家像Experiment的创业公司，解决科研人员的各种问题，改善科研人员的福利。

这几天参加了第八届全球华人物理学家大会[1]，听了很多杰出华人物理学家的报告，收益匪浅。 其中最感动的，莫过于亲身感受到只在科学家传记上看到的科学精神。 吳秀蘭教授[2]讲了她寻找希格斯粒子30年的奋斗经历[3]。从80年代开始，世界各地的高能粒子对撞机，DESY，LEP1，LEP2，Tevatron Collider等等，每隔几年就会传出发现希格斯粒子信号的报告，可是无一例外地都被后来的进一步分析所否决。直到2012年7月，位于瑞士日内瓦的大型强子对撞机（LHC）才成功获得置信区间为5个标准差的信号，正式宣布发现希格斯粒子。30年如一日地坚持同一个实验项目，绝对不是一件容易的事。那需要对物理的单纯的热爱和执著的追求。 国立台湾大学的黃偉彥教授[4]对物理学的执著追求更是让人感动。他十岁时发生车祸失去了右脚，大约十年前又中风令右半边的身体不能动弹，就连说话也很费劲。可是如此不幸的人生也无法阻止他对物理学的追求。他讲了自己几十年来在推广希格斯机制到强相互作用力上遇到的重重难关。一开始由于观念太新颖，期刊编辑认为希格斯机制在强相互作用力领域没有什么用，拒绝发表。后来前前后后几十年，又遇到了各种各样学术上和非学术上的困难，最终在最近几年取得一些成果。如此执著的精神，实在让人肃然起敬。 杨振宁先生和大家分享了他学习和研究的经历。我去年看过他的传记，对他的一生还算比较了解，而且杨振宁先生学术生涯一帆风顺，没有什么大的挫折，所以我并没有在他的讲话中得到特别大的启发。然而，能够听到像杨振宁先生这样对数个物理领域都取得奠基性贡献的大科学家的亲自演讲，这本身就是一种震撼。原来他不仅仅是存活在书本上“传说中”的杨振宁，而且还是活生生坐在我面前讲话的杨振宁。他的讲话结束后，我第一个向他提问：当初是为什么选物理，为什么选择搞科研。他说，那时候的时代背景不一样，出国留学的人都希望学会一些实用的东西回国做贡献。这大概就是他刚去芝加哥大学两年做实验物理的原因吧。至于为什么选择搞科研，他没有回答我。可是后来我想了一下，大概明白了。那个时代背景之下，有能力深造的人，除了搞科研——那时的中国几乎没有任何科技公司或者工程项目——也就再也没有其他出路了。 清华大学物理系教授陶嘉琳[5]对科学的激情和谦虚让我印象很深。她的讲话充满激情，所有繁杂的粒子物理理论在她口中都成了一首首美丽的诗歌。她说，做了暗物质研究几十年，她学会了对自然的恭敬和谦虚。所有的理论都可能是错的，做任何理论性的判断都要想清楚这个理论的所有前提和假设。 中科院物理研究所的吴令安[6]研究员的求学经历也让我佩服。她在英国长大，18岁回国，后来在北京大学读本科。可是从她毕业的68年到她后来找到机会出国的87年间，由于众所周知的原因，她没有在科学上做出什么贡献。可是她仍然没放弃对科学的追求，43岁时到德州大学奥斯丁分校读博士研究量子光学，用光参量谐振腔实现光压缩态，创63%压缩率纪录，文章单篇引用600多次。这告诉我，只要对科学有足够的激情和热爱，什么时候开始从事科学工作都不算迟。 另一方面，中国在高能物理和核聚变的成果和未来计划让我对中国科研水平刮目相看。 中科院高能所的高杰[7]、王贻芳[8]，分别汇报了中国下一代环形正负电子对撞机计划[9]、大亚湾中微子振荡实验[10]以及未来中微子试验计划[11]。核工业西南物理研究院的严龙文[12]和中科院等离子体物理研究所的高翔[13]分别汇报了现有热核聚变装置HL-2A[14]和EAST[14]的成果；中科大核科学技术学院的叶民友[15]和北大聚变模拟中心的王晓刚[16]汇报了中国聚变工程实验堆（CFETR）的建造计划[17]。这些已有的实验结果和未来计划，必然会让中国高能物理和核聚变的科研水平提高到国际顶尖水平。最让我感到震撼的是，这些都是需要长时间筹备，涉及大量人力物力财力的项目，能够按部就班地快速实行，实在不容易。这让我在另一个方面深刻地感受到中国现代化取得的巨大进展。这几位专家，即使有着非常了不起的数据和计划，每一个人都是谦虚地作报告，没有丝毫的趾高气昂。 这几天看到的华人物理学家科研情况和他们展现出来对科学纯粹的激情和热爱，又让我重新燃起科研的激情和希望。 这两年来做了一些材料科研，看到很多论文，以及我所做的研究，更多是机械的重复或者尝试，没有多少理论分析，甚至感觉到没有任何智力上的运用，纯粹是体力劳动。我第一次做的是喷墨3D打印机的材料制备，用普通食糖当成粘合剂，打印材料是氧化铝。用食糖做粘合剂的研究有人做过，氧化铝的3D打印也有人做过，但是没有人把这两个结合起来做过。这样的研究不能说没有任何价值，可是价值非常低，不可能有什么突破性发现。第二次做科研，是去年到东京工业大学交换时做的分子电子器件。那时候先后做了3个项目。第一个是用扫描隧道显微镜分析某些有潜在研究价值的有机分子的电学性质。因为需要分析单个分子，所以浸泡样品基板的溶液浓度不能太高。于是在显微镜下寻找单个分子的工作，就像大海捞针，只有日复一日重复的机械劳动。于是我就换了一个项目，做纳米缝隙电极器件。这个器件制造过程步骤很多，涉及的仪器也不少，对于刚进入科研的我来说相当新鲜和有用。可是这个研究的本身，我在没有任何理论分析的指导下，尝试对制备过程进行改进，没有什么进展。让我气愤的是，那个实验室明明严重依赖着制备器件的一个重要化学反应，而且这个研究已经进行了好几年，居然没有人去尝试从理论上研究影响这个化学反应速率的因素，从而实现对制备过程的精确控制。最后一个项目制造两种不同金属电极形成的纳米间隙。这个项目算是比较有前途，然而研究的实质更多的仍然是工程上的对制备过程进行“盲目的”，“直觉性”的各种调试，没有任何理论指导。这些科研经验都让我觉得，科研不需要动脑，只要学会了仪器操作，高中生甚至初中生都可以做出同样的工作。 从日本回来以后，我到了一家创业公司[18]实习。尽管是那么只有二三十人的小公司，里头的科研，或者说“用脑程度”远远比我之前两年在实验室做实验高得多。那里做的是很纯粹的工程，但是大家都很认真的分析问题和解决问题，因为如果问题解决不了，公司就会破产。在这种压力之下的研究，特别振奋人心。而且联想到做出来的产品可以直接给普罗大众使用，改善他们的生活，做起来的成就感也特别的强。相比之下，一般的材料工程研究，没有强大的理论支配，没有智力上的愉悦感，又不接近生活，没有直接应用带来的兴奋。所以，在这周全球华人物理学家大会之前，我已经决定要改行搞嵌入式开发，毕业后直接工作。 我一直都清楚地知道，自己非常喜欢理论物理。高二看了曹天元的《量子物理史话》，对量子力学产生了浓厚的兴趣。曹天元在书中把每一位科学家都写活了，让我觉得自己一直在他们身边，经历了整个量子革命。爱因斯坦、波尔、海森堡、泡利、薛定谔就像和我成为了好朋友似的。大一看MIT教授Walter Lewin的大学物理网络课程，也对物理产生了浓厚的兴趣。后来学了热力学，也曾经努力专研过一段时间，发现了自己独创的麦克斯韦关系式转变规律。今年看上海交大季向东教授的《粒子物理探秘》，发现八重态模型的那一晚上，看着那两个六边形，感叹了很久：这个世界是如此的复杂，然而又是如此的简单。 可是由于各种各样的原因，我从来没有认真考虑过做理论物理的研究。每当我对理论的美而感叹时，不就便被理论中繁杂的公式和数学所难倒，不敢前进。我害怕自己对理论物理的热爱仅仅停留在表面，当我真正研究下去了，恐怕就会讨厌其中涉及的众多物理和数学知识，半途而废。 不过，在创业公司实习每周至少通宵一次的经历告诉我，值得做的事大多都是困难的，需要付出极大努力的，不需要付出极大努力的，大概都不是什么值得做的事情。实习以后，我对所有科研的看法都变了，面对困难的耐性多了，没有以前那么轻易放弃。说不定，现在的我，已经具备足够的精心和耐性，去尝试研究理论物理。反正现在本科还剩下一年时间，还有很多时间去尝试去判断。 由于奖学金条约限制的缘故，本科毕业以后，我大概不能离开新加坡到其他国家念博士。前天粗略地浏览了南大和国大物理系的教授以及他们的研究，没有发现大师级教授，有点失望。大师的指导自然重要，但是缺乏大师指导并不能成为阻止我向理论物理前进的绊脚石。黃偉彥教授和吴令安研究员克服重重困难执著追求物理的精神，鼓舞着我，不要放弃。或许得到大师指导我会突飞猛进，但是即使没有大师指导，我原地踏步也得坚持下去。我的物理学家梦想不能轻易放弃，我对物理的追求不能轻易放弃。 有时也在想，要是当初大一的时候就想好做理论就好了，现在就不用努力恶补，读博士的时候就能轻松一点。可是，这就像吃了三个包子饱了，后悔没有第一口就吃第三个包子省钱。如果没有这几年我对人生和事业的各种探索，或许我就没有现在如此坚定地相信自己的选择是正确的，如此有耐心地去专研。或许现在才开始有点晚了，可是再晚也不过是晚了三年。人生还有二三十个三年可以让我弥补这失去的三年。所以这一切的顾忌，都是不必要的。最重要的是，我要确认自己对理论物理研究的激情，耐心和能力。 真希望，我可以真正和爱因斯坦、波尔成为朋友。 引用： The OCPA8 International Conference on Physics Education and Frontier Physics Sau Lan Wu - Welcome to Professor Sau Lan Wu’s homepage Brief history for the search and discovery of the Higgs particle – A personal perspective 黃偉彥-—國立臺灣大學物理學系 陶嘉琳-—清华大学物理系 吴令安-—中国科学院物理研究所 高杰-—中国科学院高能物理研究所 王贻芳-—中国科学院高能物理研究所 下一代高能正负电子对撞机：现状与对策 大亚湾反应堆中微子实验简介-—大亚湾反应堆中微子实验工程 江门中微子实验简介-—中国科学院高能物理研究所 严龙文-—核工业西南物理研究院 高翔-—中国科学院等离子体物理研究所 聚变装置_中国国际核聚变能源计划执行中心 叶友文-—核科学技术学院 王晓钢-—北京大学聚变模拟中心...