信息搜集

资料乃至于各种各样的信息的搜集在科研中是关键的,这可能包括教材里的基本理论、论文里的新分析方法、社交媒体上的实验视频等等。搜集信息的基本原则是时刻知道自己需要的是什么,从而能判断信息对自己有没有用。现代搜集这些信息的主要方式是互联网,所以使用搜索引擎、提炼有用信息的能力是至关重要的,这里不对它们作介绍。

基本理论的学习

学习的内容分为两方面:基本物理理论和具体问题的解决方法。没有对基本物理理论的理解,也就没有以物理观点看待、分析问题的思维方式,从而 决不可能 做出“物理”的研究。没有对具体实用技术、方法的了解,则也不能完成对实际问题的研究。

基本理论的学习通常按照研究的需求借助教材完成。如果你不知道对你的问题进行较专业的研究需要学习哪些知识,向有经验的人请教。

学理论知识时要注意几点:

  1. 选择一本一般认为是好的教材。 什么是好的教材?一本不错的教材应该让满足学习条件(掌握了先修知识)的学生 能够 通过它来充分学会其内容。也就是说,只要有足够的耐心,能在没看明白的情况下再看一遍或者深入思考直至弄懂,读者必定能掌握其中知识。如果你不知道哪些书是好的教材,向有经验的人请教。
  2. 根据需求选读。 比如某本流体力学的第一章和第三章是讲基本理论,第四章是讲理想流体的运动,第五章讲粘性不可压缩流体,而你只研究接近理想流体的流体,那只就需看一、三、四章。如果发现文中用到了自己没学的知识再翻阅其他章节了解。如果你不知道对你的问题进行研究需要学习哪些知识,向有经验的人请教。
  3. 先准备好先修知识再学习你所需要的知识。 比如在没有微积分和牛顿力学的基础的情况下看流体力学的书几乎肯定会一头雾水。如果你不知道所需的先修知识有哪些,向有经验的人请教。
  4. 遇到不明白的地方,采取多种方式搜集信息来弄懂。 通常本科范围内的概念性的知识在英文维基百科上都有靠谱的解说(至少物理领域的知识是这样),普遍开设的课程如微积分、大学物理中的许多问题也在网络上有广泛讨论。进一步的了解可以寻求其他书籍、论文、学者的帮助,除非世上没人知道真相(或者没人把真相说出来),不然总会有办法弄明白。有些抽象的概念、关系不易理解,就寻找更多的实例(通常例题、习题中就会有)来帮助理解。

把握以上四点,我想应该就能保证理论学习的效率和效用了。

论文的搜集和阅读

通常成体系的知识才会写成专著,或是在为了方便培养学生时编写教材。写文章和会议报告是学术界大范围交流知识的主要两种方式,要即时了解关于某问题的研究进展,必须直接阅读学术论文。

搜集论文包括两个步骤,一是通过有关研究对象的关键词来寻找有哪些相关的论文,二是根据这些论文的题目去获取论文文本。第一步通常依靠学术搜索引擎完成,比如 谷歌学术、百度学术等,也可以直接使用文献数据库(如知网、万方、维普、Web of Science)中集成的搜索引擎。第二步则通过数据库或者盗版文献获取途径(如 sci-hub )完成.

搜索论文时要注意几点:

  1. 首先对你要研究的问题有所了解,知道你研究的问题的关键特点有哪些,并且知道业界是如何给各种概念、实体命名的,这样才能知道用什么样的 关键词 去搜索。如果你很不了解这些,或许就需要先学习基本物理理论;如果只是有些小疑惑,可以上网搜索或请教熟悉这领域的人。
  2. 如果对一个问题的研究已经有一定规模,那么很可能会有 学位论文(Thesis)和综述论文(Review) ,它们会对它所用的分析方法的理论基础和该问题的研究现状都作较详细的介绍,对新手很重要。
  3. 前沿研究成果一般都发布在 英文期刊 上(除了学位论文), 中文期刊 上大多是一些不那么有价值、手段并不很高明的结果,但许多时候后者对新手更有用。
  4. 通过 标题摘要(Abstract) 了解文章完成的工作和所用的方法,进而判断你是否需要阅读这篇文章。
  5. 避免付费。

还有一点经验性的捷径:许多看上去有趣的现象都源于 Physics Teacher(教学类), Physics Today(资讯类), Nature, Physical Review Letters(顶级期刊), Arxiv(预印本网站) 等的一篇简短文章,从那里开始寻找或许能找到出题者最初的参考,了解问题的本源定义,以及通过引证文献扯出一片相关文献。

当你认为一篇论文能够让你更好地了解这个现象,或者你正尝试使用的分析方法与文章中所用的有关,你就有必要读一读相应的论文。学术文章的结构通常包括摘要、引言(Introduction)、主体(可能包括理论分析、实验结果等多个小节)和结论(Conclusion),其中引言部分通常是介绍研究对象的应用场景、基本原理、研究现状。

对于读文章的方法我有几个可用的建议:

  1. 如果你英文水平不高,也 不必畏惧英文文章 。学术写作的习惯不同于文学写作,多用简单词、简单句。用词基本上是日常词汇和该领域的术语,对于这两种生词都只需要现场查含义代入语句理解即可,持续阅读一段时间后生词量就基本没多少了。相比之下,如果因为英文水平尚不高而错过大量有用的文章,可能更加费时费力。
  2. 阅读过程中做 简洁的笔记 来总结收集到的信息,有助于对它们的理解和后续的查阅。
  3. 如果文章研究的对象与你的相同,你可以尝试 重复文中的部分工作 ,包括理论推导、数值计算或实验测量。

如何快速判断资料的价值

实际上以下都是废话,因为看完这些话对研究并无实际帮助,做不到的还是做不到,该积累的还是要自己积累。以下内容仅仅是要告诉读者,这些可能被认为是无用之物的见闻也可以是很有用的。

  1. 在对标题、摘要的鉴别之外,也要在搜索过程中逐渐熟悉各常见期刊分别是专攻什么问题的。如Physical Review系列的各个期刊、Arxiv Physics的各区是哪个领域的,此外可以通过 LetPub 查询期刊的SCI分区、影响因子来判断其中文章的在领域中的相对水平,可以借此避开某些灌水期刊的雷区。不过,文章是哪个期刊的不是根本重要的,重要的是有没有对你的研究有帮助的文章。
  2. 对于论文,先浏览摘要引言,再浏览图表公式,最后稍微细看引言部分的背景介绍。图表中可能包含理论模型或是实验装置的示意图,也可能有该学科用于分析的经典图表,如力学的相图(Phase Portrait)和庞加莱截面图、凝聚态物理的相图(Phase Diagram)、或是该领域的某关键物理量的空间分布图等等,借此一眼就能看出来文章研究的问题、领域、方法。至于一些具体的点图曲线图,通过坐标轴的标注和图题可以获取一些信息。凭空看公式通常是无法理解的,因为其中的符号的物理意义往往需要联系上下文去理解,但有些领域有些一眼就能看出是什么的式子,因为它们常用而通用,有着标志性的符号规定,如光学的菲涅尔衍射积分、流体力学的纳维-斯托克斯方程,像拉格朗日量这一包含着力学模型全部信息的式子更是关键的。看引言的问题背景可以积累相关领域的见闻,以及确定是否有必要调查与这篇文章相似的文献。
  3. 善用页面搜索功能。比如你可能想要判断维基百科上的 Mechanical Filter 页面究竟是在说“对物体的过滤器”还是“力学信号的滤波器”,那么你可以在整个页面中搜索“ Quality Factor (品质因数)”一词。品质因数是对滤波器性能的关键评价方式,对滤波器的探讨几乎必然包含这个词,从而你可以借此判断页面的内容是关于什么的,而不需要尝试通读整篇文章。

说到底还是见闻的积累,各个领域的常用词汇、分析方法、核心概念、命名习惯、工程需求、衍生产品、甚至过去的一些著名科学家曾工作过的领域(许多他们提出的小问题都被研究至今)都是有可能帮助你判断的信息。有了见闻,就能作更合理的猜测,合理的猜测足够多就可以对资料用处的大小进行有效的评价了。