十八般武藝（一）
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十八般武藝（一）
烏龜老師是拉面的研究生導師。烏龜老師從本科開始學習天文，研究生繼續在動物王國大學的天文系學習，博士畢業去了國外做博士後，之後來到研究所工作，比較幸運，一路算是很順利。烏龜老師在學習中沒有遇到過特別大的困難，就一直覺得學習天文並不是需要最好成績的或者什麽能力特別突出的學生才行。直到烏龜老師開始帶學生，更多地接觸了不同學校不同專業背景的同學，才越來越體會到科研這件事其實的確不簡單。科研的日常，包括完成基本的科研流程、提出問題、采用合適的方法解決問題、寫成文章、發表文章、做報告和同行交流，這其中涉及方方面面，需要十八般武藝。
編程
對於天文學研究的各個方向，不論是偏理論還是偏觀測，都需要編程這項基本技能。理論和模型方面，覆雜的公式和大量的數據需要借助計算機語言來實現和計算。其中涉及很廣泛的還有數值模擬。不管是星系、宇宙學，還是太陽磁場、超新星爆發、球狀星團，等等，對於各個尺度和不同大小的對象的研究，都離不開數值模擬。觀測方面，借助望遠鏡等設備和儀器得到的數據，也需要通過計算機語言進行處理和分析。現在，編程對於科研就像是乘法口訣對於數學計算，是必不可少的。
有的同學覺得自己不擅長編程，想找不用編程的課題。烏龜老師不知道有沒有完全不用編程的研究方向，但是知道每個課題要用到的編程技能肯定是不一樣的。擅長編程的同學可以進行比如數值模擬等基本程序的編寫工作，而不那麽擅長編程的同學也用不著害怕。作為一個基本工具，尤其是現在各種網絡資源、開源程序的資源異常豐富，加之AI等輔助工具的不斷出新，編程，尤其是基本的程序的實現，變得越來越容易。雖然有很多種不同的計算機語言，但其中基本的邏輯都是相似的，只是語法和細節存在不同，針對的擅長問題也有區別。學懂一種語言，弄清其中的邏輯，再上手別的語言就會容易很多。
但是，烏龜老師發現，有的同學過於依賴現成的程序，沒有仔細辨別就直接拿來使用，甚至沒有檢驗過找到的程序的正確性。就像烏龜老師經常對學生說的，“這只是一個工具，是幫助你實現你的想法的。使用前，要檢驗它的正確性，了解它是適合你的問題的，再去用它，而不是盲目采用，自己也不知道出來的結果是什麽。”烏龜老師想想自己寫新的程序的時候，會分小段寫，每寫一段就各種驗證檢查，確保沒問題再繼續。而現在，因為資源太豐富，很多程序都有現成的，有的同學找到現有的程序，直接采用，很快就能寫完自己的整個程序，卻不知道這裏面是不是正確。輸出的結果不對，也不知道如何排查。有的學生解決問題能力比較強，會自己通過網絡資源學習，而有的學生在入學初期還習慣老師教一切，需要教他們如何分段排查，舉例驗證這些基本的方法。
英語
目前，英語對於天文科研而言還是基本必需。天文，特別是天體物理方向，從讀專業文獻開始，到寫文章、論文的發表、國際同行的交流，都是以英語為基本工作語言。烏龜老師知道和自己學生的時候相比，現在很多學生從小就學英語，普遍英語水平大幅提高，所以本以為英語對於同學們而言不是個問題。接觸下來，烏龜老師才發現自己想的可能有些過於樂觀。仍然有不少同學的英語基礎不足夠應對英文文獻的閱讀，尤其是學習初期，疊加專業的詞匯、背景知識的缺乏，讀文獻對於一些同學而言也是個難關。只能通過不斷的練習，反覆的閱讀、理解，逐漸提高閱讀和理解專業文獻的能力。
到一個工作的後期，需要寫英文文章，在讀文章的基礎上又對同學們的英語要求更高一步，也需要專門的訓練和練習。烏龜老師發現同學們寫文章寫不清楚，有時候不僅僅是英文的問題，更多的是對寫科研文章本身的邏輯的掌握不夠。等學生們完成一兩個工作，能掌握基本技能，會發現其實科研論文的語法、詞匯都並不是那麽困難。單個專業方向文章的常用詞匯是比較固定的，也不需要用很繁覆的詞匯。用大家不熟悉的詞反而會增加讀者的閱讀困難。難者不會，會者不難，練習永遠是前進的法寶。
烏龜老師回想自己的英語的學習經歷，覺得自己能感覺到的英文的明顯進步，是大學英語老師布置作業，要求大家讀完一本自己感興趣的、至少300頁的英文小說，再寫一篇讀書報告。烏龜老師一直記得，英語老師給自己讀書報告的批語是“I appreciate your simple but graceful English”。所以後來烏龜老師遇到英文有些欠缺的學生，也會建議他們在假期的時候找本英文小說讀讀，覺得應該會有幫助。
烏龜老師研究生期間出國訪問的時候，用英語和導師以及合作者交流也沒有什麽問題，雖然生活中因為詞匯量不夠還是存在一些困難。一位合作者在閑聊的時候問為什麽烏龜的口語沒有什麽明顯的口音，烏龜回想，覺得是初中的英語啟蒙老師的功勞。這位教初中的英文女老師，總是畫著精致的淡妝，穿著得體的套裙，頭發吹的一絲不茍。每一單元的課文內容，老師都會讓同學們自己寫小劇本，簡單的對話和場景，然後分組進行表演。等到烏龜上大學離開自己家鄉的小地方，發現自己的英語並不比動物王國大城市的同學們差，特別是口語發音。所以烏龜覺得自己很幸運，遇到了一個很好的啟蒙老師。但是，烏龜老師也發現，其實，在實際應用中，口音並不是那麽那麽重要，不同國家的人，包括以英文為母語的不同地方的人，本身口音就差別很大。交流中，重要的是信息的傳達，能明白意思就行。
批判性思維
Critical thinking。研究生開始，同學們接觸到的文獻和專業書籍，和大學以及之前所接觸到的課本和教材之間最大的不同在於，很多文獻是尚未完全定論的研究和結論。研究生階段，同學們需要擺脫十幾年來形成的應試和做題的思維和習慣。在閱讀文獻總結前人工作的時候，不能全盤接受，需要能有效識別、分析和評估文獻中涉及的觀點和事實。做科研，必須具有批判性思維，具備獨立思考的能力，不盲從，敢於挑戰和論證。
天文學研究中，很多現象或天體的命名是和觀測相關的，因為是新的發現就按照發現的特征給了名字。幾年或者更多年之後，導致這樣現象的物理機制可能才被弄明白。因此，經常出現這樣的情況，天文名詞的命名一眼看起來和背後的物理不相匹配的情況，比如，一型，二型，三型恒星星族，並不是按照星族的年齡大小來命名的。所以在理解這些概念和名詞的時候，不能簡單推測，需要理解具體的名詞的含義。而對於當下科研所研究的對象，會存在一些尚未形成定論的現象或者名詞。不同的研究團組可能會用不同的詞語描述同一個東西。還有可能，用的是同樣的詞語，但其實描述的並不完全是同一個東西，其中的細節存在一些差別，因而不能直接拿來進行等同的比較和替代。這就需要對每個工作和文獻中詞語的具體意思有較為深入的理解，而不是簡單地看表面詞匯進行直接比較和分析。
研究同樣的問題，為什麽不同的工作有的得到的結論相同，有的得到的結論差別很大，是因為用了不同的樣本，還是分析的方法不同，還是對結果的解釋和理解不同，這些因素都需要讀者經過自己的思考、分析和整理，做出自己的判斷。同時，判斷的標準是可以被描述出來、能被理解，並且能被他人重覆的。科學，可以被實驗反覆驗證，那麽你所進行的科學研究的工作，包括結論，也應該是可以被其他科研工作者重覆和驗證的。如果結論不同，就要去研究是什麽原因導致了這樣的不同，分析其中的每一個細節。這個過程中也可能有新的發現。
對於文獻不能全盤接受，要自己判斷其正確性。另外，如果是正確的，是在什麽條件下才是正確的，在什麽條件下可能就不正確，其中的前提和假設是什麽。包括AI輔助生成的東西，別人提供的或者網絡上搜索出來的程序，都需要自己有判斷能力，不能拿來直接就用。但是，也不可能所有的東西都自己一步步從頭推導。遇到的文獻中前人的大量結果，也不可能都去一一重覆和驗證。烏龜老師之前遇到問題就不喜歡問人，喜歡自己找資料慢慢看，效率很低。但是現在的東西文獻實在是太多了，要是完全這樣也不可能，那樣一輩子都做不出什麽新的東西。
烏龜老師逐漸適應和學會，必須從某種程度上信任前人已有的結論。不一定信任某一篇文章的結論，但是可以把一類的工作進行比較、分析，做出自己的判斷，信任其中科學上嚴謹的，相對可靠的結論。此外，不能過於完美主義。抓重點，分析某些簡化和假設會對結果帶來有多大影響，是否可控可取舍。所以一方面是看比較好的review的文章或者是書，另外一方面。就是在平時讀文章的時候去了解這些作者，可能會慢慢的就會知道哪些人他的reputation是好的，他的工作你是會相信的。所以我們自己做工作也是，不論大文章、小文章，要保持一定的標準，因為你正在構建你自己的reputation。
尋根問底的精神
烏龜老師有個好朋友，兔子老師。兔子老師曾經對自己的學生說，“如果你遇到一個沒弄明白的點，晚上還心安理得睡得著覺，那你就不適合做科研。”烏龜老師認為這句話是有一些道理的。烏龜老師想想自己，遇到問題的時候的確會腦子停不下來，晚上睡不著，還會冒出各種可能解決問題的想法。有的問題比較覆雜，會一直想來想去。慢慢地，烏龜老師發現這樣也不行，也不可能一直不好好睡覺。烏龜老師後來總結出來的方法是，把腦子裏的各種想法都簡單記錄一下，第二天再進行驗證。記錄下來之後，腦子裏的各種不確定的信息就好像已經被安排妥當，不會再繞來繞去嚴重影響睡眠了。
兔子老師的重點在於，遇到問題，遇到難點，有的人可以當做沒事一樣把問題放在那裏或者跳過問題，這樣的人不適合做科研。因為往往問題的關鍵就在這些難點之中，不明白的難點就是需要解答的問題，以及新的科學可能存在的地方。而有的人，不會繞過問題，就是要弄明白問題到底出在哪裏，否則寢食難安。對問題的好奇心，尋根究底的勁頭，加上細致的工作，往往會發現真正的問題所在。這樣的人，在兔子老師看來，才是適合進行科研工作的。像天文這樣的基礎學科，和解決實際問題的學科不同。如果是要造出能用的東西，可以實際使用是關鍵，即使沒有搞明白其中的所有道理。而天文學，以弄明白觀測現象背後根本原因為目的的天體物理相關研究，就需要有打破砂鍋問到底的精神。
烏龜老師看過一種說法，學習一個新東西，一個新的方向，學習其中90%的知識只需要10%的時間，而剩下的10%的知識需要90%的時間。現在，AI等輔助工具能幫助更多地節省前90%知識的學習時間，也許只需要5%的時間，也許更少一點。而學習剩下的10%，特別的，科研要試圖解答的問題，也許是99.999%之外剩下的那部分，是網絡上沒有答案的，搜索不到的。因此，對這部分內容的探索和解答，需要更深度地思考和分析，也是AI無法代替的。
做科研，需要保持質疑精神和獨立思考能力，有直覺和能力對習以為常的事情進行重新審視，才能去除刻板印象，找到根本問題所在。
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烏龜老師是拉面的研究生導師。烏龜老師從本科開始學習天文，研究生繼續在動物王國大學的天文系學習，博士畢業去了國外做博士後，之後來到研究所工作，比較幸運，一路算是很順利。烏龜老師在學習中沒有遇到過特別大的困難，就一直覺得學習天文並不是需要最好成績的或者什麽能力特別突出的學生才行。直到烏龜老師開始帶學生，更多地接觸了不同學校不同專業背景的同學，才越來越體會到科研這件事其實的確不簡單。科研的日常，包括完成基本的科研流程、提出問題、采用合適的方法解決問題、寫成文章、發表文章、做報告和同行交流，這其中涉及方方面面，需要十八般武藝。
編程
對於天文學研究的各個方向，不論是偏理論還是偏觀測，都需要編程這項基本技能。理論和模型方面，覆雜的公式和大量的數據需要借助計算機語言來實現和計算。其中涉及很廣泛的還有數值模擬。不管是星系、宇宙學，還是太陽磁場、超新星爆發、球狀星團，等等，對於各個尺度和不同大小的對象的研究，都離不開數值模擬。觀測方面，借助望遠鏡等設備和儀器得到的數據，也需要通過計算機語言進行處理和分析。現在，編程對於科研就像是乘法口訣對於數學計算，是必不可少的。
有的同學覺得自己不擅長編程，想找不用編程的課題。烏龜老師不知道有沒有完全不用編程的研究方向，但是知道每個課題要用到的編程技能肯定是不一樣的。擅長編程的同學可以進行比如數值模擬等基本程序的編寫工作，而不那麽擅長編程的同學也用不著害怕。作為一個基本工具，尤其是現在各種網絡資源、開源程序的資源異常豐富，加之AI等輔助工具的不斷出新，編程，尤其是基本的程序的實現，變得越來越容易。雖然有很多種不同的計算機語言，但其中基本的邏輯都是相似的，只是語法和細節存在不同，針對的擅長問題也有區別。學懂一種語言，弄清其中的邏輯，再上手別的語言就會容易很多。
但是，烏龜老師發現，有的同學過於依賴現成的程序，沒有仔細辨別就直接拿來使用，甚至沒有檢驗過找到的程序的正確性。就像烏龜老師經常對學生說的，“這只是一個工具，是幫助你實現你的想法的。使用前，要檢驗它的正確性，了解它是適合你的問題的，再去用它，而不是盲目采用，自己也不知道出來的結果是什麽。”烏龜老師想想自己寫新的程序的時候，會分小段寫，每寫一段就各種驗證檢查，確保沒問題再繼續。而現在，因為資源太豐富，很多程序都有現成的，有的同學找到現有的程序，直接采用，很快就能寫完自己的整個程序，卻不知道這裏面是不是正確。輸出的結果不對，也不知道如何排查。有的學生解決問題能力比較強，會自己通過網絡資源學習，而有的學生在入學初期還習慣老師教一切，需要教他們如何分段排查，舉例驗證這些基本的方法。
英語
目前，英語對於天文科研而言還是基本必需。天文，特別是天體物理方向，從讀專業文獻開始，到寫文章、論文的發表、國際同行的交流，都是以英語為基本工作語言。烏龜老師知道和自己學生的時候相比，現在很多學生從小就學英語，普遍英語水平大幅提高，所以本以為英語對於同學們而言不是個問題。接觸下來，烏龜老師才發現自己想的可能有些過於樂觀。仍然有不少同學的英語基礎不足夠應對英文文獻的閱讀，尤其是學習初期，疊加專業的詞匯、背景知識的缺乏，讀文獻對於一些同學而言也是個難關。只能通過不斷的練習，反覆的閱讀、理解，逐漸提高閱讀和理解專業文獻的能力。
到一個工作的後期，需要寫英文文章，在讀文章的基礎上又對同學們的英語要求更高一步，也需要專門的訓練和練習。烏龜老師發現同學們寫文章寫不清楚，有時候不僅僅是英文的問題，更多的是對寫科研文章本身的邏輯的掌握不夠。等學生們完成一兩個工作，能掌握基本技能，會發現其實科研論文的語法、詞匯都並不是那麽困難。單個專業方向文章的常用詞匯是比較固定的，也不需要用很繁覆的詞匯。用大家不熟悉的詞反而會增加讀者的閱讀困難。難者不會，會者不難，練習永遠是前進的法寶。
烏龜老師回想自己的英語的學習經歷，覺得自己能感覺到的英文的明顯進步，是大學英語老師布置作業，要求大家讀完一本自己感興趣的、至少300頁的英文小說，再寫一篇讀書報告。烏龜老師一直記得，英語老師給自己讀書報告的批語是“I appreciate your simple but graceful English”。所以後來烏龜老師遇到英文有些欠缺的學生，也會建議他們在假期的時候找本英文小說讀讀，覺得應該會有幫助。
烏龜老師研究生期間出國訪問的時候，用英語和導師以及合作者交流也沒有什麽問題，雖然生活中因為詞匯量不夠還是存在一些困難。一位合作者在閑聊的時候問為什麽烏龜的口語沒有什麽明顯的口音，烏龜回想，覺得是初中的英語啟蒙老師的功勞。這位教初中的英文女老師，總是畫著精致的淡妝，穿著得體的套裙，頭發吹的一絲不茍。每一單元的課文內容，老師都會讓同學們自己寫小劇本，簡單的對話和場景，然後分組進行表演。等到烏龜上大學離開自己家鄉的小地方，發現自己的英語並不比動物王國大城市的同學們差，特別是口語發音。所以烏龜覺得自己很幸運，遇到了一個很好的啟蒙老師。但是，烏龜老師也發現，其實，在實際應用中，口音並不是那麽那麽重要，不同國家的人，包括以英文為母語的不同地方的人，本身口音就差別很大。交流中，重要的是信息的傳達，能明白意思就行。
批判性思維
Critical thinking。研究生開始，同學們接觸到的文獻和專業書籍，和大學以及之前所接觸到的課本和教材之間最大的不同在於，很多文獻是尚未完全定論的研究和結論。研究生階段，同學們需要擺脫十幾年來形成的應試和做題的思維和習慣。在閱讀文獻總結前人工作的時候，不能全盤接受，需要能有效識別、分析和評估文獻中涉及的觀點和事實。做科研，必須具有批判性思維，具備獨立思考的能力，不盲從，敢於挑戰和論證。
天文學研究中，很多現象或天體的命名是和觀測相關的，因為是新的發現就按照發現的特征給了名字。幾年或者更多年之後，導致這樣現象的物理機制可能才被弄明白。因此，經常出現這樣的情況，天文名詞的命名一眼看起來和背後的物理不相匹配的情況，比如，一型，二型，三型恒星星族，並不是按照星族的年齡大小來命名的。所以在理解這些概念和名詞的時候，不能簡單推測，需要理解具體的名詞的含義。而對於當下科研所研究的對象，會存在一些尚未形成定論的現象或者名詞。不同的研究團組可能會用不同的詞語描述同一個東西。還有可能，用的是同樣的詞語，但其實描述的並不完全是同一個東西，其中的細節存在一些差別，因而不能直接拿來進行等同的比較和替代。這就需要對每個工作和文獻中詞語的具體意思有較為深入的理解，而不是簡單地看表面詞匯進行直接比較和分析。
研究同樣的問題，為什麽不同的工作有的得到的結論相同，有的得到的結論差別很大，是因為用了不同的樣本，還是分析的方法不同，還是對結果的解釋和理解不同，這些因素都需要讀者經過自己的思考、分析和整理，做出自己的判斷。同時，判斷的標準是可以被描述出來、能被理解，並且能被他人重覆的。科學，可以被實驗反覆驗證，那麽你所進行的科學研究的工作，包括結論，也應該是可以被其他科研工作者重覆和驗證的。如果結論不同，就要去研究是什麽原因導致了這樣的不同，分析其中的每一個細節。這個過程中也可能有新的發現。
對於文獻不能全盤接受，要自己判斷其正確性。另外，如果是正確的，是在什麽條件下才是正確的，在什麽條件下可能就不正確，其中的前提和假設是什麽。包括AI輔助生成的東西，別人提供的或者網絡上搜索出來的程序，都需要自己有判斷能力，不能拿來直接就用。但是，也不可能所有的東西都自己一步步從頭推導。遇到的文獻中前人的大量結果，也不可能都去一一重覆和驗證。烏龜老師之前遇到問題就不喜歡問人，喜歡自己找資料慢慢看，效率很低。但是現在的東西文獻實在是太多了，要是完全這樣也不可能，那樣一輩子都做不出什麽新的東西。
烏龜老師逐漸適應和學會，必須從某種程度上信任前人已有的結論。不一定信任某一篇文章的結論，但是可以把一類的工作進行比較、分析，做出自己的判斷，信任其中科學上嚴謹的，相對可靠的結論。此外，不能過於完美主義。抓重點，分析某些簡化和假設會對結果帶來有多大影響，是否可控可取舍。所以一方面是看比較好的review的文章或者是書，另外一方面。就是在平時讀文章的時候去了解這些作者，可能會慢慢的就會知道哪些人他的reputation是好的，他的工作你是會相信的。所以我們自己做工作也是，不論大文章、小文章，要保持一定的標準，因為你正在構建你自己的reputation。
尋根問底的精神
烏龜老師有個好朋友，兔子老師。兔子老師曾經對自己的學生說，“如果你遇到一個沒弄明白的點，晚上還心安理得睡得著覺，那你就不適合做科研。”烏龜老師認為這句話是有一些道理的。烏龜老師想想自己，遇到問題的時候的確會腦子停不下來，晚上睡不著，還會冒出各種可能解決問題的想法。有的問題比較覆雜，會一直想來想去。慢慢地，烏龜老師發現這樣也不行，也不可能一直不好好睡覺。烏龜老師後來總結出來的方法是，把腦子裏的各種想法都簡單記錄一下，第二天再進行驗證。記錄下來之後，腦子裏的各種不確定的信息就好像已經被安排妥當，不會再繞來繞去嚴重影響睡眠了。
兔子老師的重點在於，遇到問題，遇到難點，有的人可以當做沒事一樣把問題放在那裏或者跳過問題，這樣的人不適合做科研。因為往往問題的關鍵就在這些難點之中，不明白的難點就是需要解答的問題，以及新的科學可能存在的地方。而有的人，不會繞過問題，就是要弄明白問題到底出在哪裏，否則寢食難安。對問題的好奇心，尋根究底的勁頭，加上細致的工作，往往會發現真正的問題所在。這樣的人，在兔子老師看來，才是適合進行科研工作的。像天文這樣的基礎學科，和解決實際問題的學科不同。如果是要造出能用的東西，可以實際使用是關鍵，即使沒有搞明白其中的所有道理。而天文學，以弄明白觀測現象背後根本原因為目的的天體物理相關研究，就需要有打破砂鍋問到底的精神。
烏龜老師看過一種說法，學習一個新東西，一個新的方向，學習其中90%的知識只需要10%的時間，而剩下的10%的知識需要90%的時間。現在，AI等輔助工具能幫助更多地節省前90%知識的學習時間，也許只需要5%的時間，也許更少一點。而學習剩下的10%，特別的，科研要試圖解答的問題，也許是99.999%之外剩下的那部分，是網絡上沒有答案的，搜索不到的。因此，對這部分內容的探索和解答，需要更深度地思考和分析，也是AI無法代替的。
做科研，需要保持質疑精神和獨立思考能力，有直覺和能力對習以為常的事情進行重新審視，才能去除刻板印象，找到根本問題所在。
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