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趁年轻,去失败

已有 5265 次阅读 2012-5-25 17:21 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 博士, 论文, 选题

        原题:我的博士论文选题

       (这篇文字,可能会对后来者有所参考价值。尤其是那些有抱负者,一直想做些不同的事,却由于各种因素迟迟未付诸实践的,可能能因为这篇文字而重新燃起心中的热血。)

 

        两年前(大四),就在考虑研究生的几年该做什么。

        于我而言,整个是十年计划(2006-2016),前三年远超出了自己的预想。每次设立一个目标,觉得做到那样那样就非常不错了,然而,每次都发现很快就被自己达到了。那时,可以用突飞猛进来形容(每次回想一天、一周、一月前的自己,都会觉得,完全不在一个档次),建立了自己满意的全面的基础,也对未来无所畏惧。

        尽管,回忆过往并不太多(年轻人,该向前看,不必留恋过去)。但偶然的一些触发,还能忆起当年那个自己:确实不是只能吹牛的。前一周,接到某学妹一个电话:“我是土木工程09级XXX,两年多前,你帮我们一位硕士学长写过一个程序,我想接着那个工作做下去,不清楚你能否给我讲讲你当时处理那个问题的思路?”。啊?哦,貌似有那么回事。记起,当时,他们导师、硕士生及几位本科生做了三四年的一个工作,迟迟没解决,急着毕业。这事看来有点挑战性,于是接手。然后……除去理思路和改良模型外,一个通宵就解决了,给了一个给程序员的版本和一个给用户演示的版本。那项工作,不仅解决了他们当时想解决的问题,还走得更远。而,这个电话,则表明,他们两年半后也还没能全懂已经帮他们完成的工作。

        有时想想,自己也确实够诡异的。比如上面这个,一个学物理的本科生,跑去,用一个晚上,解决了建筑工程学院的包括导师学生在内几个人几年未解决的问题,而且,时隔两年后还一下子记不起自己干过那种事。有时梦中惊醒的事则是,这家伙居然还有半个政治学(公共管理)学位……做数理的,同时学哲学、文学,正常的很,可是政治学,无语了。曾经,数学系某同学看到我桌上的书,感慨:“怎么没一本物理书?真怀疑你是不是物理系的。”看来确实是不干正事的人。在物理系内,直到很晚我才明白其他同学的压力,尤其准备出国的同学,成绩和排名对他们来说是非常纠结的事,也见过其他专业的人的不少恶性竞争(我感慨:他们,人心真是大大的坏,还是物理系,人心清净。)。好吧,我一定程度的回避(尽管事实上没完全避开),做自己的事去,想怎么扯就怎么扯,少与大家争。

        如果,把那些年的扯淡事一件件列下来,恐怕真要几天几夜。有些,可能也挺打击人的,就像当年大一数分老师出了一个竞赛题,自己(包括班上其他同学)想了几天未果,然后问丘班一位同学,在玩游戏的时间中,五分钟就解决了时自己深感自己(数学)智商低下时受的打击一样。

 

       那时,确实是意气风发、指点江山之感。觉得未来几年该是做更大事的时候了。此前,说来说去,也只是解决了很小范围内的一些事,没啥了不起(就像大家现在看到的校园内拿各种奖学金的人一样,实际上,他们还什么事情都没做出过,顶多一会学的呆子);此后,需要解决的应该是更大范围内的事,甚至是决定人类未来的事。

 

        要做,当做有挑战性的事,尤其,趁年轻。“文”到“工”到“理”,是一个很难反向的过程,理科的人,很容易懂工科,及人文,但逆向,很难。因此,该做数理。抽象的数学,也很难联系上实际,而物理则即连接数学又连接现实世界,所以,选物理。物理中最有挑战性的,一种是追寻终极理论的粒子/高能物理,一种是经典物理之最的等离子体物理。非终极物理中的两大难题,一个是超导,一个是湍流。也即,即使人类已经找到了终极理论(比如,M理论),也还是不能回答超导的原因及解释湍流(费曼、温伯格等人,都表达过这种无奈)。

       我选等离子体物理作为接下来几年的重心,或许以后会考虑粒子物理。在等离子体中,湍流问题比流体湍流要更为复杂。一般认为,流体湍流用Navier-Stokes方程可描述,困难在于数学上还未能精确求解(这也是数学家们来努力的一个重要方向,许多学校都有专门的研究生课讲这个方程)。而等离子体物理中,描述强湍流最简单的一个的方程就是N-S方程的类似版,Hasegawa-Mima方程。但,离解释反常输运还远着。也即,不仅仅在求解上有难度,而且,连合适的方程都还没找到。

 

        “博士毕业,应该成为自己研究的小方向的唯一或极少数的世界级专家。”这大概是一个很好的目标。

 

        大概的考虑是,研究生前两年,建立等离子体物理全面的基础,熟悉它中间的各种问题,那些问题是什么,解决到什么程度了,是怎么解决的,目前的困难在哪。即保证广度,同时保证一定程度的深度。第二年的夏天,从中选一个适合自己的有挑战性的题目,聚焦,做下去。

 

       两年,差不多到了,刚刚好。实际,半年前基本上就已经完成了那种基础的储备,只是还没寻找到一个真正适合自己、自己乐意去做的题目,因为,绝大部分题目,要么是学不到什么东西但需要大量纯苦力,要么对自己来说太简单一下子就弄完了。

 

       自己给自己选的题目是“边缘局域模(ELM)及高约束模式(H-mode)机制研究”,以解析为主,必要时,以数值和模拟为辅,探究出一套真正管用的理论解释。这是最后筛选下来所剩的唯一一个自己满意的题。

       这可能是磁约束聚变中的第二大难题,自发现(1982)以来,三十年尚未能完全解释,包括这一领域中最厉害的一帮人在这方面的工作。它也同时与第一大难题“反常输运(输运系数大于理论值几个数量级)”关联,而反常输运又通常认为与湍流关联。

       Prof. XIAO说:“1. 这个题,太大了;2. 99%的人不会像你这样做”。

       是啊,很大,这才有意思,否则向以前那些问题一样被我三天就做完了,不好玩。第二个,恐怕就没人像我这么干过。单枪匹马,自己做自己的boss,杀进去。99%恐怕还不止,至少也是3 sigma(99.73%)之外。人生,不是拿来重复前人的,而是闯出独一无二的自己。如果像其他人一样的做法去选博士论文题目,我早就走了,才不要读这个博士,没意思。人生路,千万条,其他好玩的多得是。

       Prof. CHEN说:“I know you like difficult problems.”。“既然自己选择这样,那就去做,剩下的事,自己负责。当然,有解析上需要找我的,随时欢迎。太困难,可以以GTC的模拟为主指导理论,而不以理论为主直接进入核心问题,这样更容易入手。”Very Good! 没有后顾之忧,而且随时可找到帮助。

 

       这里有两个问题:1. 你的导师本身就是等离子体物理领域世界级的几位top人物之一,为何不follow他的题做下去。2. 作为完全不同于其他研究生以及师兄师姐的你,是怎样让你的导师可以让你放手去做,同时极力支持你。

       问第一个问题,那你是传统思维的人,大树底下好乘凉,但小心乘凉久了,赖着不想走了。解答,可参看以前的博文“Prof CHEN的学生”。问第二问题,你是小瞧自己及小瞧大牛级导师了。

       不得不说,Prof. CHEN是我见过的真正有水平有眼光有远见的极少数学者之一。从最初建议给我的题目“nonlinear EPM”,到中间为我准备的各种训练,都是极有眼光、极有针对性、极富质量的。然后就是,我什么事都做,涉及的方面五花八门,于是建议我focus,其他几乎所有人也建议我focus。因为,这是,经验,“伤十指,不如断一指”。但,很快,Prof. CHEN看出我确实不是其他人的类型,转为支持。尽管,其他人还依然在劝我focus。

        另一件我没预料到事是,这个领域中不少我尊敬的人碰到我,第一句话就是:“听说你非常聪明、努力”。比如,Prof. LIN-LIU,Prof. DONG。呃,可是,我干的那些事,大多数只在年轻人之间啊(比如,促进建立网络交流平台、答疑、Plasma Library等各种project)。然后,我才知道,那个听说,都是听Prof. CHEN说的。原来自己早已“恶名”远扬。

       LIN-LIU老师今年春在北大讲了一门类似2011在浙大的课,然后,北大好几位,一碰到我就说,“林留老师说你很厉害,有许多项目”,我问,“他有没有说我很嚣张”,“没有”。奇怪了。也可见,有水平的学者,更在意的是所面对的人的水平,而并不在意其看起来不为传统接受的“恶劣”性格。

      因此,如果你真正想做一件事,且能看出你有那样的潜质,真正的学者一定会支持你,也随时会提供帮助和建议,而不是阻拦你。

 

      以上,是完全公开的文字,介绍自己博士论文选题的一些背景。但,实际上,很多关键没提。不愿重写,截取一份写给导师(Prof. CHEN & Prof. XIAO)及自己的文档中的部分内容。或许后来者也能从中有启发,随便。

      稍说明:接下来博士期间名义上的导师是Prof. CHEN(硕士期间既是名义有时实际导师,解析理论),在项目组(博士论文外的课题)中干活的导师是Prof. XIAO(大规模数值模拟),实际的BOSS大概是自己,自己选题自己决定怎么做。如果需要帮助,两位导师(理论+模拟),乐意相助,随时欢迎讨论。这,很好的搭配。

 

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     “先说读这个研究生的动机。研究生这几年对我来说,有两点:一、学到尽可能多的新东西,及对某些方面掌握尽可能深,训练做学术的基本技能及全局观(这也是陈老师强调的,一致);二、做尽可能更多更有价值的事,而不陷入各种扰烦的trivial工作中。新东西,是指自己不能、不懂的;trivial是指自己能做,同时周围人也能做,多我一个不多,少一个不少的。”

 

    “按我最初(中间不时有调整)的想法,研究生前两年,尽可能不去发表文章,潜心于广泛、大量、深入的涉猎这一领域(等离子体物理,特别是磁约束聚变)的方方面面,了解这一领域存在的问题、研究的课题、研究方法、相关人物,首先保证广度,同时通过细研部分较普适的问题保证一定深度,快速积累大量经验。这样的好处是,思维一下子就能放的很开,以后不会受太多的局限,有些当时遗留下来的问题在以后某天突然想通,则随时会有很好的工作,东边不亮西边亮。”
    “然后,则是在第二年的夏天左右,找到一个有挑战性的、适合自己的题目,用两三年时间深度研究,作为博士论文课题。是否对自己有挑战性及是否适合自己,则根据前两年的情况作判断。”
    “现在看来,尽管某些方面不够预期,但又在其他方面超出了预期,因此,这两年基本达到了自己阶段性的期望。为了确信自己确实基本达到自己期望,以便自己对自己的实力做出判断,需要列举事例向自己证明。”
     “一、……”

     “七、……”(这里太细节,也可能“太欠扁”,还是不贴了,部分可在我主页Plasma BBS中看到。)

     “经过上面几点的列举。基本上可以确定自己有做更重量级工作的基础了,而且成事概率不会太低。广撒网,极易万金油,什么都懂,但什么都不深。所以,有必要真正专的深度研究一两个有挑战性的问题,成为其中(可能是唯一或极少数)的专家级。这个便是我考虑作为博士论文的工作。几乎所有人在这两年中都不断劝说我该专,我肯定清楚这一点,现在便是时候了。当时不是,因为,极易陷入小方向,再也出不来。”
      “第一步,对选题作定位。。有挑战性、适合自己的实力、事先不知道最后结果、未有人(能)解决的、即使没解决也可以学到大量东西、,以自己的想法而非导师的想法为主(或者完全独立工作)、既需要新想法又需要数学物理功底、同时最好有机会配合数值计算及大型模拟。”

      “第二步,排除法。……”

 

       “筛选一遍,最后想到的唯一一个合适自己且很乐意做的题目是“边缘局域模(ELM)及高约束模式(H-mode)机制研究”,以解析为主,必要时,以数值和模拟为辅,探究出一套真正管用的理论解释。”
       “It’s easier to write ten volumes of theoretical principles than to put one into practice.” Tolstoy (1828-19100)
        “ELM及L-H转换的理论或模型一大堆(如Diamond的、Connor的),但至今无真正完全管用的。当然,sawtooth问题,有类似点,也未彻底解决,包括Rosenbluth的一些工作。这就很有意思了,不像反常输运那么难(至少湍流输运一看就知不是简单事)以至于能否解决都不一定,同时它又确实很有挑战性。实验家知道如何实现,但理论家三十年来依然无法解释。这符合我的选题定位:有挑战性,尚未解决,即使是关键性的解决迹象也还无。”
       “对我来说,自己一向着意训练自己离经叛道敢于突破的习惯,思维上和行动上。那么在处理这个问题上,必然首先就会有不同的处理方法。此前的方法都失败了,成功概率高的在另辟新路上,这可能是我擅长的。”

      “至于是否符合自己的实力,只能事后才知。”
      “准备选这个题,还有多方面其他原因。”

       “第一个,当然是,可以与肖老师的课题直接关联,可以互补。……”

        “第二点,它确实可以全面训练自己的理论功底,且确实是一个适合长时间专注的问题。在做这个题目的过程中,我需要从底层审查基础理论中所有可能的漏洞。……” 

       “第三,想这个问题已久。自己此前也写过一份调研文档(2011.12.19)。两年前,HL-2A再次实现了H模,董老师在ZJU给了一个报告,这是第一次了解到这个问题。然后是EAST上也实现了。再就是,去年IFTS五年评估时,刘全生老师提了一个问题:能否派出一个小组,专门研究H模,如果成功,那就是国内做出的很重量级的原创工作。再,去年暑期学校上,知道俞昌旋老师那边已经积攒有大量的实验研究和物理理解。这样一来,国内已经有做这件事的基础,只差一个敢死队了。”
       “再放眼望去,全世界年轻人中适合挑战这一问题的,除了自己,还真找不出几个:1. 年轻、敢为,无多少其他压力;2. 理论、数值和模拟皆熟,实验也有机会知道;3. 知识面广,尤其对plasma有较全局了解。老一辈,尽管不少人经验更丰富,但愿意花大力气赌在这方面的难有几个:做的很好的,花时间在其他问题上明显更值;做的不太好,则不太有处理这个问题的实力,纯属撞运气。这样看来,现在的我可能是最适合做这个问题的少数人之一了。那就,不妨试试看。即使未成,也可学到不少东西,且也心里安稳:自己试过。”
       “年轻是该冒风险的时候,失败成本也低。一方面积攒实力,一方面真正去做有挑战性的问题。尤其是(理论)物理学家,一生中最好的工作常常是25-35岁间做出的。”

 

     “大概估计一下后面的计划。”

     “一、从各种资料中,进一步了解实验现象。审查有关的理论,寻找突破口。这中间需要大量繁琐的计算。长线活,到找到突破前,需要不断的反复,越做越深。杨振宁当年最复杂的计算连续算了六个月(最后发现许多项相消,从而瞬间简化,得到想要的结果)。我想,我要做这件事,需要的耐力也差不多同量级。”
      “二、实地考察实验现象,与实验人员直接交流。不熟悉实验,那理论多数为空谈。这需要几个月时间,可能多次。”
      “三、可能的数值或模拟工作。如果是要数值计算,那只是理论模拟中的一部分,顺手可解决。小型模拟,也顺手可处理。如果大型模拟,那更好,这项工作就除了解析外,又能真正独立开发出一套大型代码,很乐意。”

     “最后,如果两年后,毫无新突破(即,失败了),那启动备用方案,即,另选课题作为博士论文。那个时候,即使失败也无妨,自己有大量够分量的其他工作可垫底,且已经具备足够的基础,大部分新题目也基本可很短时间就完成。”

 

     “这样,这个plan是完备的。” 

 

     “博士论文首先是自己的事,导师的作用主要在经验,能提供引导,其他人也只能提供帮助,而无需负责。所以,这件事上,我选择自己做主。” 

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       在行事上,这应该是一个锋芒毕露的人,雷厉风行,敢作敢为,横冲直撞。这并不代表他真是这样的人,而是因为,他认为这样的风格,才更有可能成为一个成事的学者,同时,这种风格才能对社区其他人有更多正面影响。

 

       两年后,大家可以等我失败的消息(90%以上)。

 

       这里,更重要的,可能是“敢不敢做”,而非,“做未做成”。

       摘一段,给自己,及需要的人。

       “1925年是‘巨星’基顿和查理•卓别林的鼎盛时期。而可怜的沃尔夫冈•泡利,一位在德国汉堡学习物理的学生,则正在黯然神伤。‘今天,物理学再次乱成一团,不管怎么看,她对于我来说都太复杂了,’他在写给同事的信中说,‘我希望自己是一个喜剧电影演员,或者别的什么演员,总之从未听过关于物理学的任何事。’”——《影响物理学发展的20个大问题》,P24

 

xiehuasheng

2012-05-24 22:45

 

 原始地址:http://hi.baidu.com/hsxie/blog/item/63fe5119bb5235398718bf77.html



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