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无论将来从事科研工作与否,一旦成为一名研究生,也就成了科研本身的一部分.因此,我们有必要了解具体的科研由哪些部分组成,科研是怎么做的,而做科研的意义又是什么.俗话说:“万丈高楼平地起.”做科研的过程就像建造一座科学大厦,每个流程都马虎不得,下面我们就以自然科学为代表,以关 键 词的解读方式,来剖析科学大厦是如何一步一步落成的.

图纸规划:科研设想

建设大厦的关键第一步是找到一份合适的图纸,而搭建科研大厦的第一步,则是找到一份好的科研路线图,即形成一个好的科研设想(idea),或者说选择一个恰当的研究方向.判断一个idea好坏的关键,并不一定在于它是否大胆出奇前卫,而在于它是否合适.同样,一个研究方向是否合适研究者本身,对预期的研究成果也将会有重要影响.对于一名刚刚踏入科研大门的研究生而言,选择课题和研究方向是关键第一步.

科研idea是不是越多越好呢?杨振宁先生当年赴美读研的时候,起初是想跟实验物理学家费米做实验研究,而后因为种种原因他选择了理论物理学家泰勒作导师.据说泰勒就是每天有一大堆idea,然而很多时候都是错的,而费米的idea比较少,但往往能抓住问题的关键,快速高效地解决问题.

杨先生到芝加哥大学的时候,自己也找了4个研究题目,前3个努力尝试后无果而终,直到最后一个题目才因其数学的深厚功底最终做出一点进展,也被泰勒定为他的博士论文.正是因为杨先生在早期就将对称性的概念引入粒子物理研究,最终在弱相互作用宇称不守恒和规范场论等方面取得了重大突破,成为理论物理大师.

因此,建造一座大厦(选择科研方向),选择一个崭新的地段(新的科研领域)固然是要比拆迁或旧房改造(旧的研究领域)来得要容易一些,但同样意味着你要有足够的实力和合适的规划(科研设想),才能最终实现巅峰目标.当然,在科研中选择旧的领域来完成经验和实力的积累,而后寻找突破也未尝不可.成为一名科学大家,不仅仅要有能力把热菜炒得更热,也要有实力把冷饭做成热饭,吸引别人一同就餐.

资金支持:科研经费

再完美的设计图纸,如果没有经费来付诸建设,也只不过是空中楼阁.如今的科研工作大都是在大学、研究机构中的实验室里,由国家经费支持完成的.小学语文课文中描述的爱迪生自己筹集器材做实验的情况,如今已经不复存在了.科学研究与实际生产最大的区别就在于它未必能够及时产生经济效益,一些科研成果要转化为生产力需要数年乃至数百年的努力,如果没有对科研尤其是基础科研的持续经费支持,人类对未知的探索就将停滞不前,社会进步的源泉也将濒临枯竭.

我国科研经费有多重渠道来源,如财政部、科技部、教育部、自然科学基金委员会等.其中自然科学基金是面向全国科技工作者最为广泛的经费支持来源,覆盖各个大小科研院所和各层次科研人员,每年二、三月就是基金申请的高峰期.这些科研项目,或由相关部门组织专家就当前国家战略需要和学科发展战略方向,提出若干研究课题由申请者竞标;或由申请者自由提出研究探索方向,由相关部门评审必要性和可行性.申请科研经费如同建筑工程项目竞标,首先需要一份好的标书,再通过函评预审,进入会审,然后还可能需要答辩和专家评定,最终优中择优才能获得资助.

国外研究生喜欢称呼自己导师为Boss,国内许多人便借用此称谓叫导师为“老板”,其实这反映出的问题本质就是导师是掌握科研经费的人.一些科技领军人物往往能够申请到大笔经费,因此他有能力“雇佣”(招收)一大批人组成庞大的研究团队,这种人便成了“大老板”,而一些刚出道不久或者能力上尚不足的科研工作者只能申请到零星的小额经费,便称为“小老板”.一个“大老板”的团队里,往往会有几个“小老板”为其分忧解难,这主要是因为在昂贵的科研消耗面前,作为嫩苗的“小老板”们也得在“大老板”这棵大树庇佑之下才能茁壮成长,而“大老板”也需要左膀右臂的帮助才能深深扎根.这些“老板”们在科研界就是项目负责人,在建筑界俗称“包工头”,他们主要负责前期项目的申请,保障经费来源,也需要在后期对竣工项目进行宣传以招揽下一个项目.大的科研项目,往往还需要数个“大老板”抱团申请,因为这代表着一个重要科研领域或者科研方向.国家对青年科学工作者也有相应的经费支撑,如基金委的青年基金、优秀青年基金、面上项目等,这些经费虽然额度并不是那么高,但足以支持刚踏上科研岗位的年轻人在初期去尝试一些科研想法.

“老板”们的生存之道在于不仅要思考自身科研兴趣、可能的科研热点和突破点、国家的战略发展需要等,也要揣摩经费管理部门的期望和同行之间的小心思,更要有能力说服专家们立项.有能力的“老板”往往能够申请到大笔经费,购置或搭建最为先进的设备,招揽一批优秀人才,做出优秀的科研成果,然后再去申请更多经费,形成良性循环.因此,对于准备考研的同学来说,选择东家“老板”,还得多多留意他的经费情况.据说一些常年经费缺乏的课题组,实在没办法只能取消办公室网络和订阅文献等杂费以节约成本,也许正常的科研都很难得到保证.不过,跟“大老板”未必就是天天有肉吃,毕竟老板越大,他的队伍就越大,意味着分“粮”(科研项目和研究内容)的人就越多.自己若不努力,恐怕连肉汤也喝不到.即便是“出身名门”,倘若自己没有真本事,不仅让“大老板”脸面无光而难以鼎力推荐工作,也会让自己马脚尽露而前途渺茫.有的时候跟一个“小老板”一起同甘共苦,也会因为导师的亲力亲为而加速自己能力的提升,早日获得出头之日.

施工物料:科研设备和材料

步入信息时代的当今社会,科研实验不再是像伽利略那样从斜塔上往下扔两个铁球那么简单易行了,从事前沿科研工作,需要获得精确的实验数据,先进的科研设备是必不可少的.对于早期经典力学的实验研究来说,采用秒表计时精确到0.1秒已经足够了,而对于现代卫星定位、光学测距等高精设备,则需要采用现代原子钟计时,才能精确到每100万年误差1秒,两者之间相差1012量级.现代科研设备已经走向集成化、自动化、商业化、精密化、大型化.我们已经很少用纸笔记录仪表盘上一个个刻度了,更多的是利用电子仪器集成,由电脑控制,直接读取存入电脑.许多仪器已经进行商业开发,只需要付出经费就可以买到满足基本科研需要的仪器,而且这

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些仪器操作也更为简单便捷.为了某些特殊的科研需要,很多时候也必须自主搭建仪器,这个过程其实更多的也只是将商业零件进行匹配和组合而已.

现代科学研究中的设备一方面是走向精密化,另一方面是走向大型化.在现代基础科学领域,大型科学装置比如太空望远镜、各种大型粒子加速器和对撞机、同步辐射光源、散裂和反应堆中子源等,对物质科学和工业应用起到了极大的推动作用.例如欧洲大型强子加速器LHC其圆形加速隧道就达到了27公里,几个靶站探测器更是大得惊人,如此庞大的仪器主要目的之一就是试图发现“上帝粒子”(希格斯玻色子),解释微观粒子的质量起源,这需要积累海量(亿兆比特以上)的实验数据并从中发现少量的实例证据.我国的上海光源、中国先进研究堆中子源、兰州重离子加速器、合肥全超导托克马克核聚变装置等大型科学装置的顺利建成,也为基础科研、工业检测和能源环境等研究提供了重要的科学平台.

除实验研究外,现代理论研究也需要大型仪器.我国先后研制了“银河”“曙光”“天河”等系列超级计算机群,正是为了应对现代科研中越来越复杂&

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