作者：BugBuster喵 链接：https://www.zhihu.com/question/60042037/answer/2031822356633604705

很多新生刚进课题组的时候，满怀想要改变世界的热情。他们拿着高分成绩单来找我，跟我说自己从小就热爱科学，想要攻克某种绝症，或者想要做真正的通用人工智能。每次听到这种话，我都会默默叹口气，然后把一堆英文文献塞给他们，让他们下周先给我讲明白其中一篇到底在干嘛。因为绝大多数人对科研都有着很重的误解。大家总觉得搞科研就是在无尘实验室里做着精密的操作，或者敲击键盘屏幕上就闪烁着高深的数学公式，然后某一天突然有了灵感，一个震惊世界的发现就诞生了。真实的科研根本不是这样。真实的科研是你在一个连灯管都坏了两个月没人修的办公室里，对着一堆跑出来的乱码或者死掉的细胞发呆，你不知道问题出在哪里，你的导师也不知道，甚至这个世界上可能根本就没有人知道。首先我们必须明确一点，本科阶段的学习和研究生阶段的科研，在底层逻辑上是完全相反的两件事。你在本科甚至从小学到大学的十几年里，你所面临的所有问题，都是已知问题。老师给你发一本教材，教材后面有课后题，课后题有标准答案。你的任务是通过学习前人总结好的规律，去解开这些已经有答案的题目。你的能力高低，取决于你掌握知识的熟练程度和解题的速度。但是科研面对的是未知。你所面临的问题，没有教材，没有参考答案，甚至连问题本身是不是成立，都要产生严重的怀疑。这就引出了科研能力的第一个核心要素：定义问题的能力。很多学生刚开始做研究的时候，最痛苦的就是不知道要做什么。他们总是等着导师给他们分配具体的操作步骤，平时就干坐着。但是好的导师通常只会给你一个大致的方向，比如我们课题组最近在关注某种新型纳米材料的导电性，你自己去看看能做点什么。这时候平庸的学生和有科研潜力的学生就拉开差距了。平庸的学生会去中文期刊网上随便搜几篇综述，看完之后跑来跟我说，老师，我想做提高这种材料导电性的研究。这不叫问题，这叫美好的愿望。没有任何具体的实施路径。具备科研能力的学生会怎么做呢。他们会花一个月甚至更长的时间，把这个领域近五年发表在顶级期刊上的几十篇甚至上百篇原始论文找出来。他们会重点看别人在引言部分怎么说，在讨论部分怎么说。他们会发现，某个团队通过添加某种元素提高了导电性，但是材料变脆了；另一个团队解决了发脆的问题，但是制备工艺太复杂，成本太高根本没法量产。在这个过程中，这个学生就找到了一个真实存在的核心问题。然后他会结合我们课题组现有的设备和经费情况，提出一个非常具体的计划。他会跑来跟我说，老师，我发现目前大家都没办法在低温环境下兼顾这种材料的导电性和柔韧性，我查了资料，发现某种廉价的高分子聚合物也许能作为掺杂剂解决这个问题，我打算设计三组对比实验来验证一下，预计需要买两千块钱的试剂，您看行不行。定义问题的能力，就是把一个宏大的、模糊的未知，向下拆解，拆解成一个具体的、可操作的、在你现有资源范围内能够去验证的小假设。这个能力非常重要，因为它决定了你后面所有的努力有没有意义。如果你定义了一个已经被别人解决过的问题，那你就是在做无用功；如果你定义了一个超出人类目前技术极限的问题，那你接下来的三年都会在绝望中度过。准确地找到那个前人刚好处在边缘没有触及，而你凭借现有条件能够去验证的测试点，这就是科研能力的第一步。接下来说说第二种能力：信息检索和文献处理能力。很多人以为看学术论文就跟看新闻报道一样，认识字就能看懂。完全不是这样。学术论文是信息密度最高、专业壁垒最厚的文本形式。里面充满了复杂的图表、繁琐的实验条件说明以及各种特别生僻的专业缩写。刚进组的学生看一篇十页的英文文献，可能要抱着词典看上一个星期，看完之后脑子里还是一片混乱。这太正常了。但是你不能永远停留在这一步。科研能力要求你能够在海量的信息中迅速筛选出对你有用的部分。你要知道怎么使用各种数据库的高级检索功能，怎么通过一篇核心文献的参考文献顺着线索找到这个领域的开创性文章，怎么通过追踪某个知名学者的最新发表记录来判断这个领域的发展方向。你还需要熟练掌握各种文献管理软件，确保你在写文章需要引用前人成果时，不会因为格式错乱而浪费几天时间。更重要的是，你必须具备批判性阅读的能力。很多学生有一个致命的弱点，就是盲目迷信权威。他们觉得既然这篇论文发表在国际顶级期刊上，那它里面的每一个字都是真理。这是一种非常幼稚的想法。在一线做久了你就会知道，任何发表出来的论文，都是作者和审稿人之间妥协的产物。有些数据可能被过度解读了，有些不完美的实验结果可能被巧妙地隐藏在补充材料里了。具备真正科研能力的人，在看别人的文章时，脑子里始终会带着疑问。他们会仔细盯着别人的实验方法看，思考如果换一种测试仪器会不会得到完全相反的结果；他们会重新计算别人给出的误差范围，看看统计学上是不是真的站得住脚，有没有为了凑显著性差异而故意剔除不利数据的嫌疑。你能从别人看似完整的文章里挑出毛病，找到他们逻辑链条上的缺失，这才是你开展自己研究的切入点。不盲从，不轻信，用证据说话，这是科研训练给你带来的深刻改变。在阅读了几百篇文献之后，你对信息的敏感度会大幅提升，你一眼就能看出哪篇文章是凑数据的，哪篇文章是真正在解决核心问题。然后我们进入实操阶段，这也是最折磨人的阶段。这就涉及到了科研能力的第三个层面：抗挫折能力和逻辑排错能力。不管你前期的理论推导多么完善，文献调研多么扎实，当你真正在实验室开始动手，或者在电脑前开始跑代码的时候，你会面临一个残酷的现实：十次实验，可能有九次都是失败的。也许是你配错了一个缓冲液的浓度，也许是当天的室内湿度太大影响了仪器的精度，也许是你的代码里有一个特别隐蔽的变量类型错误。对于做硬件的学生来说，可能还要面临仪器老化损坏，厂家售后又迟迟不到位的困境。总之，结果就是不对。这时候，绝大多数人的第一反应是崩溃，接着是自我怀疑，觉得自己根本不适合搞科研。这个时候，科研能力的体现就不在于你怎么把实验做成功，而在于你怎么面对失败。缺乏训练的人在实验失败后，会盲目地把同样的步骤再重复一遍，祈祷这次能出好结果。这是在碰运气。真正经过科研训练的人，会把失败本身当成一种数据。他们会停下来，拿出一张纸，把整个实验流程分成十个独立的步骤。然后他们会问自己，到底是哪一步出了问题。是原料本来就不纯吗。是加热温度不够吗。还是最后的检测仪器没有校准。ViVOvrz”>他们会开始设计对照组。对照组是科学方法论的核心。你要验证是不是温度的问题，你就要保持其他所有条件绝对一致，只改变温度这一个变量，然后看结果有没有变化。如果没有变化，就说明温度不是核心原因，你再接着去排查下一个变量。这个排查的过程是非常枯燥、非常消耗耐心的。你可能要花半年的时间，每天都在重复相似的操作，只是为了找到那个导致你实验失败的微小原因。在这个过程中，你会体会到什么叫真正的孤独。因为你的问题太具体了，具体到全世界可能只有你一个人在关心这台机器为什么在这个参数下会罢工。你不能指望别人来救你，导师给不了你具体的参数，师兄师姐也有自己的课题要忙。你只能靠自己建立起一套严密的排查逻辑。能忍受这种枯燥，并且在无尽的失败中保持清醒的逻辑思维，一步一步排除干扰项，最终把隐藏在暗处的原因找出来。这就是科研能力中最核心的部分。这种能力一旦培养出来，以后你无论去科技公司排查系统故障，还是去金融机构做风险调查，你都会比别人做得更好，因为你已经习惯了用严密的逻辑去对付混乱的局面。好，经历了无数个日日夜夜，你终于得到了漂亮的数据。你以为科研这就结束了吗。差得远呢。接下来你要面对的是科研能力的第四个维度：构建逻辑和学术表达能力。有一句话在学术界很流行，虽然听起来残酷，但确实是实话：没有发表出来的研究，就等于没有做过。你手头有一堆实验记录本，电脑里有几百个G的数据文件，这些东西对科学界来说是一文不值的。你必须把这些零散的数据，转化成一篇逻辑严密、论证充分的学术论文。很多理工科的学生文字表达能力很差。他们写出来的东西就像是按时间顺序的记录：我第一步干了什么，得到了图一；第二步干了什么，得到了图二。这种写法是永远不可能被专业期刊接受的。写论文的核心不是罗列数据，而是讲述一个完整的逻辑闭环。你为什么要开展这项研究，你是基于什么假设，你第一组数据证明了什么，第一组数据又引出了什么新的疑问，为了解决这个疑问你又做了什么实验，最后所有的证据是怎么汇聚到一起支撑你的最终结论的。这需要你具备宏观把控能力和严密的逻辑推理能力。你要学会用十分严谨的学术语言去陈述事实。你不能说因为A发生了，然后B发生了，所以A导致了B。在科研的语境下，你只能说，目前的实验观察到A和B之间存在显著的相关性，在排除了C和D等干扰因素后，我们推测A可能是导致B发生的一个重要机制，但这还需要进一步的实验来证实。看到区别了吗。科研训练会让你变得严谨甚至保守。你开始对因果关系抱有敬畏之心。你不再会轻易被网络上那些断章取义的文章忽悠，因为你的大脑已经习惯了去寻找证据、判断样本量、分析逻辑漏洞。这种严密的批判性思维，是科研带给你的终身财富。不管你以后看不看文献，这种基于数据和逻辑的思考方式都会伴随你一生。当你把论文投出去之后，你要面对的是同行的审查。这也考验着你的应对质疑与情绪控制能力。同行评审是科学界的一项核心制度，也是让无数研究生痛苦的一个环节。你要知道，审稿人都是你这个领域的同行，他们看你的文章就是带着挑错的眼光来的。他们会提出各种特别刁钻的问题：你为什么不用另外一种方法测算。你的样本量是不是太小了。你凭什么认为这个现象不是因为你使用的试剂被污染了引起的。面对这些尖锐甚至有时带有攻击性的意见，你需要展现出极高的情绪稳定性和沟通能力。你不能在回复信里骂审稿人，即使你觉得他的问题很不专业。你必须逐条仔细阅读他们的意见，哪怕是很小的意见，你也要认真对待。如果是你错了，你要大方承认并且补充实验修改数据；如果审稿人误解了你的意思，你要用十分礼貌但坚定的语言，列出详细的证据来反驳他。这个过程本质上就是一种高强度的专业辩论。你要在妥协和坚持之间找到平衡，你要用无懈可击的逻辑和确凿的数据去说服那些对你抱有怀疑态度的人。当你经历了几轮这种痛苦且彻底的修改，最终看到你的论文被接收的那一刻，那种成就感是无法用语言描述的。不仅是因为你多了一篇可以写在简历上的文章，更是因为你知道，你在这个极其小众的领域里，已经具备了和全世界最聪明的同行平等对话的能力。你能在这个高压的环境下为自己的研究成果进行成功的辩护，这意味着你的心理素质和专业素养都达到了一个新的高度。除了上面说的这些硬核的专业能力，其实研究生阶段还在隐蔽地训练你一种同样重要的能力，那就是项目统筹与向上管理能力。很多人觉得只要关起门来自己搞把实验做好就行了，这是一种典型的学生思维。在一个现代的科研课题组里，你其实就是一个微型项目的负责人。导师是你科研经费的提供者和项目的主导者。他手上有经费，有资源，但是他非常忙，要开会，要写申请书申请基金，要应对各种行政事务。他不可能天天盯着你的进度。这个时候，你能不能有效地与导师沟通，就决定了你的科研之路能不能走得顺畅。具备这种能力的学生，不会几个月见不到人影，然后突然有一天跑来跟导师说课题做不下去了要换方向。他们会定期主动找导师汇报进度。他们汇报的方式也不是一堆乱七八糟的原始数据，而是整理好的图表和核心结论。他们会明确地告诉导师，我现在卡在哪个环节了，我尝试了哪几种解决办法，我目前倾向于采用方案A，但是方案A需要动用组里那台平时不太让学生碰的精密仪器，希望导师能协调。带着方案提问题，让导师做选择题而不是填空题。这是非常高级的工作汇报技巧。同时，你还要学会去协调实验室里的各种资源。你要知道怎么跟管理仪器的老师沟通以便能排到好的测试时间段，你要知道怎么指导刚进组的低年级学生让他们帮你分担一些基础的体力劳动并且保证他们不会把你的样品弄坏，你要知道怎么在试剂耗材经费有限的情况下精打细算。你要处理实验室内部的人际关系，确保你的实验不会因为别人的不配合而停滞。科研从来都不是一个人埋头苦干，它是一个高度依赖协作和资源调配的系统工程。你在读研期间为了把自己的课题推行下去所锻炼出来的沟通、协调、甚至妥协的能力，到了社会上任何一个组织里都是非常抢手的软实力。你可以把管理科研项目的一套流程直接平移到企业的产品研发或者项目实施中去。说到这里，我们大概已经把科研能力拆解得差不多了。从发现问题、查阅文献，到设计实验、排查故障，再到逻辑写作、应对质疑，最后到项目管理、资源协调。这一切综合起来，就是我们所说的科研能力。但是，如果非要让我在这所有的能力中挑出一个最核心的东西，我认为那是一种态度。一种直面未知且不轻易退缩的态度。从小到大，我们的教育体系都在努力给我们营造一种安全感。只要你好好听讲，只要你认真背书，你就能考高分，你就能得到表扬。这种教育模式让我们产生了一种错觉，以为这个世界上的所有问题都有现成的答案，只要我们足够努力就能找到。但是科研会打破这种错觉。当你真正站在人类知识边界的那一刻，你会发现外面是一片毫无头绪的未知状态。没有人能指导你，前人的经验可能会失效，你投入了巨大的心血可能换来的是一场空。在这种巨大的不确定性面前，绝大多数人都会感到恐惧和焦虑。有很多原本优秀的学生，在研究生阶段患上了心理疾病，就是因为他们无法接受努力和回报不成正比这种科研常态。他们无法忍受那种明明自己已经很拼命了，却依然得不到正确结果的失控感。所以，我认为科研训练最终要完成的，是改变一个人的思维习惯。它逼着你接受失败是常态，成功才是偶然。它逼着你放弃对标准答案的执念，学会在混乱中寻找线索。它逼着你明白，很多时候问题之所以解决不了，不是因为你不够聪明，而是因为时机未到、客观条件不具备，你需要学会与问题长期共存，学会在没有正向反馈的漫长岁月里自我激励。当你经历了三到五年的折磨，拿着一本厚厚的毕业论文站在答辩委员会面前的时候，你可能早已忘记了你大一学过的那些基础理论，你做的那个课题可能对人类社会的进步也没有产生任何实质性的影响，甚至你毕业之后立刻就转行去干了跟专业完全无关的工作。但这都不重要。重要的是，在未来的漫长人生中，当你在工作中遇到一个前所未见的棘手项目时，当你在生活中面临一个复杂的困境时，你不会像普通人那样慌乱无措或者本能地逃避。你会冷静下来。你会像当年面对那堆乱码和死细胞一样，深吸一口气。你会在脑子里自动开启那套已经被反复验证过的程序：界定问题的边界，检索相关的历史信息，提出可能的解决方案，设计最小成本的测试环节，排除干扰因素，总结规律，最后形成一套可落地的执行方案。即使这个过程中充满了挫折和非议，你的内心也会无比坚强。因为你曾经在实验室那个连灯管都坏了两个月的昏暗办公室里，无数次地体验过绝望，并且无数次地凭借自己的力量走了出来。你不再害怕未知。你有能力去把一个未知转化为已知。这就是科研能力。这就是国家和高校愿意投入资金和资源，去培养一代又一代研究生的根本原因。不是为了让每个人都去拿学术大奖，而是为了在这个社会运转的各个环节，安插进一批具备非常严密的逻辑判断力、信息处理能力、以及强大的抗挫折能力的人。所以，如果你现在正在读研，或者准备读研，不要去抱怨导师要求高，不要去抱怨课题太难。把这几年当成一场思维层面的极限训练。训练的过程是痛苦的，但当你完成答辩的那一刻，你会发现自己拥有了足以应对这个复杂世界的扎实的基础。这几年吃过的苦，熬过的大夜，终将会在你未来人生的某一个关键时刻，化作你解决复杂问题时最实用的技能。去接受这种训练吧，它不仅会改变你的工作方式，更会彻底改变你认知世界和应对现实的最核心的思维方式。