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讀理論物理博士的感受如何?

2014-12-31科學

最近終於有時間寫一下這篇早就許諾要寫的文章,主要是談一下讀(理論物理)博士期間的經驗和教訓,希望能對師弟師妹們有所幫助。

我現在是在美國讀博第五年。我自己,和我認識的很多讀理論物理博士的朋友們,都打算轉行不做學術了。但在五年前,我們絕大多數都對物理有著難以割舍的熱愛,沒想到自己日後竟然會轉行。(糾結要不要轉行的時候,很多人是很痛苦的,而且可能依然還愛著物理。)

當年我們本以為對「走學術道路的困難」心中有數,並且覺得自己能夠戰勝這些困難,但現在想來,當時我們對「困難」到底是什麽其實是有誤解的。我們當時以為的困難,是 「難以拿到教職」、「物質條件的清貧」等,但實際上並不是這樣,(做科研其實也並不清貧)。

寫作本文的初衷,是想把相關的經驗教訓告訴師弟師妹,讓大家在選擇的時候多一些資訊,少踩一點坑。

在本科,我們能得到很多讀博起始階段的資訊(比如申請的各種經驗、剛到美國的生活指南),這些往往來自剛開始博士生活的校友,但我們很少能得知博士高年級校友的體會。這種資訊上的缺乏是有原因的,(據我觀察)大多數人,隨著讀博日深,與周圍人的接觸就日漸減少起來,在加上極為普遍的博士期間的灰暗心情和抑郁狀態,很少有人會有興致大談自己的「博士經驗」。

但是我覺得吧,我自己讀得不好,就該把自己經歷的一些誤區告訴大家。如果能對大家的讀博or 不讀博之路有點幫助,那就是極好的事。起碼資訊不對稱這個事情,是可以改善的。本文雖然列舉了種種負面因素,但是並不是為了勸退,而是希望能幫助大家以更好的心理準備面對博士階段,不論是想做學術還是想轉行。

文中提到的東西來自於個人觀察,以及和眾多同學、師兄師姐的交流,但是人們在寫這種「經驗教訓」、「行業觀察」類的文章時,常常會犯以偏概全(以為自己看到的那部份就代表整個行業的狀況)的問題;而且由於科研人員的職業開發中,某種程度上的「隨機性」和運氣影響很大,所以有些結論很可能會缺少統計意義。

另外,這篇文章主要討論「理論物理」專業,雖然讀博的經歷有共性,但是不同學科的審美觀念、客觀環境和選擇讀博的初衷還是有很大區別。所以我這裏的有些觀念(或者我在科研中尋求的東西)在別的專業的人看來可能聽起來很奇怪。

所以對於這篇文章裏的觀點,大家隨便看看就好,兼聽則明,歡迎討論和交流。

文章總共七千多字,有點長。主要分這麽幾個部份,想跳過某個部份可以直接下拉找分割線:

1,討論為什麽讀博的人抑郁的比例高(40%)

2,討論為什麽曾經喜愛(理論)物理的人後來轉行了。一些原因和1中的抑郁原因重合,就沒有重新列了。

3,一些本科時候不知道的事情,以及如果想從事科研道路,有哪些tips可以註意,以及一些別的建議。

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補充一下,寫在前面。希望大家有抑郁的感覺一定要多和家人朋友說(萬一他們不理解,就找理解的人說),也一定要找專業的心理醫生就診,有時候需要藥物治療(因為有時候是體內激素的失調,光靠腦子空想是很難走出抑郁的,需要藥物的介入)。

困境總會熬過去的,咬咬牙。大不了不讀博士了,不要擔心別人眼中怎麽看你;抓到爛牌也沒事,好好盡力用手中的爛牌往好的方向打就行。一時失去理想也不要對自己和生活失望,慢慢來,總會有別的值得你愛的東西出現的,會有別的值得你去做的事情(比如做老師,比如幫助別人,比如做義工,幫助世界變得更好,給別人帶來快樂);如果一時沒有愛的人或者相互理解的人,也不要灰心,慢慢來,人生很長,對方會出現的。

萬一很抑郁,想不開,請千萬耐心點、給朋友和家人救你的機會,不要讓他們後悔一輩子。萬一有抑郁的傾向,請千萬及早請專業人士幫忙,不要發展到更嚴重的地步。

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1,關於讀博與抑郁。

首先討論一下抑郁。還在讀本科的學生可能並不清楚,讀博士的抑郁比例非常高。如果你谷歌一下depression graduate students,就能發現非常多的調查研究,一般認為的graduate student的抑郁比例是40%。這個數位是很嚇人的。

(當然了,你可能會質疑,時不時感到「depression」並不代表就是抑郁癥了。美國這邊對depression一向很敏感,而且博士生常常比較在乎心理感受和價值實作,所以可能這個數位是誇大了。(但是也得考慮到,有的調查研究把碩士生和博士生平均到一起了,但顯然後者的精神健康比前者糟得多。))

最近的三四年裏,我得知了很多朋友都受到抑郁的折磨。就我的感覺來看,博士的抑郁比例的確很高,抑郁癥離大家很近,一點都不遙遠。

抑郁的原因可能有哪些呢,這裏列舉一下:

(1)科研和日常生活上,

課題令人乏味痛苦,但卻沒法脫身(可能喜歡物理,但不喜歡、不適合做物理科研。做的科研和自己期待的不一樣。);

課題卡住、常年無法推進的痛苦(科研的大部份時光都是在卡住和試錯中度過,如果不能接受這種「低效性」,那麽就會很痛苦);

別人的paper寫的可讀性極差,用的是已經過時的formalism和圈內人的常識,但是對初學者來說,根本無從學起;

獨自做科研找不到方向時的痛苦;科研成果少、發文章少時的苦悶;對科研產生條件反射式的厭倦;缺乏其他娛樂活動和精神寄托;

不好的導師造成的各種難以解決的痛苦(mean、push、缺乏共情心、控制欲強,或者混日子、在圈內比較邊緣的導師導致學生學術前途差);

因為上述原因導致的失眠、拖延癥、內疚、惡性迴圈、低自尊、自暴自棄、自我厭惡;

對自我的否定,覺得自己一無是處、一事無成的自我厭棄感(不乏有導師幫忙指責你);

(2)情感上,

缺乏同伴和朋友的bond (大多數博士越到高年級就越深居簡出兩點一線、十分isolated);

對伴侶的情感需求(理工科生活中缺乏與女生接觸,平時生活又很宅,難以找到女朋友);

異地造成的親密關系中的問題;

(3)價值觀,人生觀和長期規劃上,

擔憂延期和畢業,感覺難以熬到盡頭;

擔憂學術前途,卻無法改變(基礎學科找教職很困難,尤其是不熱門的方向、與實驗關系不夠緊密的理論方向);

無法接近理想的痛苦(覺得科研做得不好,達不到心目中的預期,很難找到好的博士後位置或者教職);

背叛理想,和糾結要不要放棄理想的痛苦;

(4)高年級開始轉行時,

失去理想和幻滅的痛苦;失去原本生活的方向的痛苦;

不想轉行卻不得不轉行卻又不知道以後到底想做什麽;習慣了心目中的對科研的「意義」的期許之後,覺得其他工作都沒有足夠的意義,覺得去做其他工作就喪失了生活的意義和方向。(「存在主義危機」)

痛苦地轉行,但得在科研之余,得做很多的學習和刷題來擠入競爭激烈(特指刷題要求很高)的其他行業;

沒找到工作或者實習時擔心找不到工作(這種擔心並不是電洞來風);(找工作並不容易,量化金融、data science過去招了挺多物理的人,以至於很多人有種不做科研去華爾街的幻覺,但那是因為當時這兩個領域剛興起,沒什麽專門培養的學生,如今有很多針對性的master計畫,物理專業的人要進入的門檻已經越來越高了。工業界一般也不需要基礎學科博士的技能(實驗相關的要好一些)。)

刷題(leetcode演算法題、quant題集等等)的痛苦。

雖然每個行業都有很多槽點,但上面提到的很多問題,是讀博士或者做科研固有的,在其他行業並沒有這麽明顯。不同行業的致郁程度、致郁因素還是很不一樣的。我覺得上述問題當中,最具摧毀性的,其實是「理想逐漸幻滅」和「自我價值的否定」的相關問題,這也是其他行業中沒那麽常見的。

抑郁比率如此之高,一方面是科研體制固有的問題導致的, 從某種角度來說,科研人員的培養其實是在養蠱,有一大堆過剩的博士生(博士生被學科本身的趣味所吸引,導師、學校和資本主義體制則需要源源不斷的廉價科研勞動力來試錯,一個願打一個願挨),但世界只需要極少數科研能力很強的研究者,所以金字塔頂端的人有巨大的報酬(優秀的科研工作者的物質報酬其實很高,而且工作穩定,自由度高),而金字塔底端的人則報酬很低,並且被層層篩掉。

科研行業贏者通吃的效應很明顯。一將功成萬骨枯,反諷的是,調查表明,教授的抑郁率幾乎是所有行業中最低的。

另一方面,則是博士本身的性格和價值取向,他們可能會比較看重理想、精神的滿足、自我價值的實作,而相對不在乎物質報酬和務實層面。所以理想和現實交融、形變的過程中,就更容易產生精神方面的困擾。

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2,關於轉行

接下來討論為什麽很多人轉行了。很多原因和抑郁的原因重合,我就不再列了。另外,抑郁和痛苦也是一些人結束的原因。

具體到理論物理這個領域,除了之前在抑郁的原因中列出的那些之外,常聽到的回答還有:覺得做的東西沒有意義(換句話說,不是讀博之前以為的那麽有意義);沒趣味;覺得不太適合做科研;做得不好,難以繼續;家庭原因。

(1)先詳細說一下「沒意義」的幾種可能性:

A:一個常見的例子是高能理論的建模型,雖然追逐的物件很厲害(new physics beyond standard model),但是手頭做的東西卻幾乎肯定是錯的。本質上是因為這個領域缺少足夠的新的實驗資訊,所以只能靠猜來彌補,但猜的自由度太大了,所以就要沒節操地調參數。

舉個例子,某老師寫了篇paper,解釋750GeV處的疑似新粒子,大致是因為種種原因,導致某種新粒子一定會在1TeV以下出現,decay 模式正好是觀測到的那個,正好能順便解決一系列其他問題。但文章還沒發出來時,750GeV的訊號就被新實驗否定了,於是他趕緊改了改paper,變成說這種新粒子會在1000 GeV以上出現,所以很可能被未來的實驗探測到。

這個領域是最接近我們小時候從科普書中得知的那種「美」的理論物理的領域,但是產生了無數這種錯誤的模型。如果覺得這麽多paper 都是廢紙,那麽實在難以覺得有意義。

我現在的感覺是,在這種純粹科學的認識邊疆,每往迷霧中探出一步都是很艱難的,因為缺少足夠的資訊和語言框架,但大家又忍不住往裏面探,那就只能搭一些不靠譜的腳手架(比如各種beyond standard model的新物理的模型)。但是這些腳手架真是太不靠譜了,絕大多數都是會被遺忘在廢紙堆裏的瞎扯(但是很多研究者為了publish,所以不得不明知扯淡還灌水),但也只能期望透過無數不靠譜的discussion的碰撞來得知一些有意義的新認知。

(foundamental的理論物理確實面臨困境,很多年前smolin的【the trouble of physics】中就討論過,去年的一本叫做【lost in math】的書中也有一些新的討論。但這些領域,還是有少部份人在做有意義、有趣、相對還算比較靠譜的工作的,雖然可能只是科研能力強、運氣好的極少數人。所以不能因為我的水平不夠而覺得整個行業都不行。)

B:另一個常見的原因是,做的課題是無人關註的小領域、或者是瑣碎的課題。實在難以和物理的美,和自然的真理扯上關系。

C:大學的時候懂的東西少,看到很多文章都覺得「好厲害啊」。但隨著讀博日深,越來越發現,許多的文章都是在灌水。還有那麽一些賣座的文章,算的其實是個toy model,但是包裝上很熱、很新、很fancy 的概念,實際上是對著蟲說是龍,但如果不是業內人,很難分清是吹噓還是真的靠譜。

這個在新興領域、或者比較難的領域較常見。

D:具體研究的模型是簡化了的,可能極為偏離真實,可能建立在極為不靠譜的假設上。所以得出的結論其實和現實無關。

(2)再討論一下為什麽會覺得沒有「趣味」

在讀博之前,你可能覺得要研究的是關乎自然「本質」的理論物理。但實際上真正讀博之後,你研究的可能是醜陋的模型,瑣碎的東西。

你也不是靠傳說中的靈感、智慧、物理思想在做科研,而是讀著可讀性極差的paper,用著瑣碎的技術,用mathematica 寫程式算套路性的東西。

你本以為喜歡這個領域,但實際科研做的東西和你以為的不一樣。實際做的並不有趣,很可能你也並不喜歡。但你沒進入這個領域之前,其實很難判斷是否是這樣。

(3)覺得不適合做科研的原因可能有很多。除了前面說的那些,還可能有:

A: 難以耐下性子;

B: 難以全身心投入很多時間到科研上(研究表明,超過一半的博士後每周工作至少50小時,1/4至少60小時。我還見過一個表格上面有更詳細和嚴酷的時間統計,但是找不著那張表了。)

C:不適應這種短期激勵不強、容易引起拖延的工作。

(4)做得很差,很難往下走。接下來很難找到好的博士後位置,覺得遲早要結束,那還不如早結束。(另外做得不好也會積累挫敗感和自我否定。)

(5)家庭原因。

對大多數人來說,如果做學術,都要先在美國(或歐洲、日本等,如果在美國找不到)做兩期postdoc (每期postdoc一般3年左右),然後回國找教職(因為美國很難找到教職,除非新興熱門領域)。這其中每一步都得換一個地方。

而找postdoc時,選擇的余地很小,很可能申了一堆結果只拿到一個offer,那麽就不得不去。不像中國的大學集中於大城市,美國的大學很多分散於各種鄉村,很不利於伴侶在附近找工作。

所以,會帶來和伴侶的異地(英語叫「two body problem」)。如果沒成家,那還只是相思之苦。如果是懷孕和養育嬰兒的時候,會忍心讓伴侶一個人而不去身邊照顧嗎,否則就只能把生孩子的時間往後推很遠。

但如果是轉行去工業界,一對伴侶則更容易都在同城找到工作。

(6)

對我個人來說,讓我離開這個領域的主要原因,還是因為我沒在科研中找到我想要的東西,我做理論的初衷,是因為欣賞很pure很foundamental很美的那種教科書上的理論,但實際的科研中,做的並不是這樣的工作,而且據我觀察,周圍的那些研究者做的幾乎都不是這樣的工作。他們也是有做有意義和有趣的工作的,但是離我心中設定的標準還是相差太遠,或者說其實是我眼高手低。

但我覺得,如果不能做想做的那種科研、追逐到想追逐的那種獨特的幻影,那麽其實和其他工作也沒有什麽區別了。

我能夠理解到科研過程中的其他樂趣(比如深入研究一個物件的樂趣、比如有突破時的欣喜、比如發現新角度時的樂趣、比如探索邊疆的樂趣、或者學習新知識和技術的樂趣,但這都不是我的初衷),但是一份工業界的工作其實也能給予類似的東西。如果我沒有做我覺得「美」或者「foundamental」的那種科研,那麽就和別的工作沒區別;如果我只是為了survive學術、找到教職,就去灌水和做不感興趣的工作,那麽還是背離了我的內心,(另外我也不太受得了foundamental 領域的眾多不靠譜的臆想,雖然我知道這是科研整體前進的必經之路)。(這些聽起來其實是很極端的想法,但我真的就是這麽覺得的,我也知道很多朋友這麽覺得)。

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3,

接下來再討論一些迷思,以及本科時不知道的一些科研方面的事。另外之前也說了,這篇文章不是為了吐槽科研以及勸退,所以我想討論一下,如果想走好學術道路,一些可能的需要註意的地方。

(1)

我剛開始讀博的時候,一個中國教授就忠告我,選導師時要看一下他過去學生的去向,比如其中有沒有人找到過教職(答案是幾乎沒有,這邊做理論的老師幾乎都沒有學生在美國的學術界留下來),他說,這些學生的去向就是你未來的去向。我當時不以為然,有時候你想做的方向就那麽一兩個老師,當年還不一定招學生,其實沒有多少挑選導師的余地。當時我覺得,做科研主要是靠自己的能力和努力,自己是能夠克服導師以前的學生去向不好的規律的。

現在看來簡直是在搞笑。除非你有很強的獨立科研能力,否則決定你未來學術道路的最主要因素,就是導師和他的研究方向。是這些東西(以及教職位子少)導致了那些畢業生去向不好,而不是那些學生不曾熱愛和努力過。

(2)

本科時候大家可能很少聽說過,對科研事業來說,selling(推銷自己的工作)或者說「溝通」的重要性。美國這邊的物理領域,特別看重這個。自己悶頭做科研是不行的,必須要在有了一定成果之後,多出去開會,然後在會上多找人勾搭和混臉熟。在外面開會或者存取的時候,講ppt是一件非常重要的事,一定要講得能讓別人聽懂而不覺得乏味和迷失,導師們會使勁強調這個。

本科時候我們可能會覺得,自己做出來好的工作就行了,別人還能不知道嗎。但實際上現在領域已經很成熟,其實做不出來驚天動地的工作。所以大家就只能靠出去推銷來提高自己工作的知名度,這樣才有別人follow你或者參照你,也才能促進領域內的溝通和合作。這樣你才能被別人了解,也才能幫助你找博士後和教職。如果講不好talk,是幾乎不可能找到好博士後的。

(3)

我其實一直不怎麽喜歡投機取巧和趕熱點的科研行為,也許是因為對科研工作的宣傳大多那種紮實樸素式的,強調坐得住冷板凳、做真正有價值的、也許很少人關註的重要問題。

但是在讀博時你會發現,趕熱點幾乎是所有年輕教授的常識。往funding多的、和實驗更相關的、和quantum computing機器學習等熱點交叉的方向靠攏是領域內的常態。(老教授可能會因為慣性和惰性,以及已經拿到教職了的原因,而不去這麽做。)

原因是,這種熱點領域、新興領域,是最容易申請到funding、機會最多的、最容易做出開創性成果、最容易提高參照率、最容易找到opening的博士後位置的方向。

雖然這些領域很可能偏離了你原本的興趣。這些聽起來很令人失望和覺得俗氣,但是看一看arxiv和會議的talk標題,就知道實際情況了。

(4)

如果你獨立科研能力不夠強的話,起步時期最好有師兄師姐能夠帶一下,光靠和導師討論是不行的,因為導師不會願意去做dirty work,而dirty work是最容易出困難的地方。

但是理論物理這個領域,由於錢少,很多導師招不起RA(所以得做TA),或者因此而只招一兩個學生,或者有的老師習慣單打獨鬥,這時候就沒有年長的學生幫忙了。

(5)

找博士後和教職過程中的隨機性特別大,因為你的那個小領域,每年可能就幾個opening,有的學校前兩年招過了所以今年不招了。有的人很厲害,但是時間不湊巧,就沒找到博士後。有的人偶然開會遇到的教授,聊得投緣,則碰巧得到了一個博士後offer。這種情況屢見不鮮。

沒有任何統計規律保證你的博士後去向,因為樣本太少了。

(6)

本科時候覺得,找不到好教職也無所謂,只要做物理就開心,去一個差勁的學校做物理(甚至於像張益唐那樣)也ok。但是後來可能會發現,做物理並不是自己想象的那樣開心,去差的學校可能會有很多糟心的事情或者沒法繼續做科研,有了伴侶之後並不是哪個城市都方便安家。

(7)

我覺得一個很重要的事情是,你要想明白你從科研中尋求的到底是什麽。你是想尋求某種現代普通科研工作者已經很難得到的美感,還是做出好工作的成就感,還是因為熟練技術解決問題而得到的樂趣,還是學到新知識的樂趣,還是升級打怪的樂趣,還是對某個你認定的領域的探索,還是只是覺得教授的工作比較好?

對你想尋求這個東西,在當前的科研模式下、在哪種小領域你會更可能得到這種精神報酬?不同小領域的理論物理的科研風格是完全不一樣的,你從中得到的體驗和精神報酬也完全不一樣。你到底適合和想做的是哪個領域?

你會為了要尋求的東西,或者為了找到教職,而委屈自己做不感興趣的領域,或者做自己之前不喜歡的行為嗎?或者說,你願意自己的理想在現實中發生一定的形變嗎?(用陳嘉映的話來說,「真正的麻煩差不多總是在於,你一開始懷抱的那個理想本來只是個抽象的理想……等到你學會了把事情做成的時候,你的理想,連同你自己,無可逃避地被改變了。沒有這些改變,你將一事無成。但這種改變是理想獲得了具體的形態呢,抑或是理想逐漸湮滅?」)

如果沒想好這些問題,那麽難免會失望,和南轅北轍。

(8)

另外,之前提過,我覺得讀理論物理博士的人大多數傾向於理想主義,而且大多數帶有的是一種「人生的一個重要意義在於實作理想/做感興趣的科研」這樣的人生觀,而且很多時候真的很認真地對待這個信念,而不是掛在嘴巴上說說而已。

所以在不得不轉行時,「轉行」這件事可能和之前的信念劇烈沖突。而且覺得失去了理想、喪失了生活的意義和目標。

但實際上,這是我們思維的一種慣性,這是消費主義、新型資本主義社會構建的一種新神話。「人生是為了某種目標」這種人生觀,只是歷史上哲學家們的眾多簡單模型之一,就像「真空的球形雞」那樣的簡單模型。

暫時沒有目標的時候,錯誤的並不是我們,也並不一定要實用主義地生造出一個目標或者「理想」,雖然這樣可能有功利作用,但我覺得是在自欺欺人。一時的迷茫不用過於恐慌,逐漸建構起自己的生活的獨特價值就行了,這個過程是以一生為時長的,不用強行立刻樹個「理想」的樁子來膜拜。

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補充一下,一個師兄總結的很好,「物理是一門非常可愛的學科,把它學好可以增加一個看待世界的維度,帶來很多快樂,但是讀博真的很苦」。

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再補充一下,這篇文章寫作的初衷是想探討文中的那三個問題(「為什麽很多博士抑郁」、「為什麽轉行」、「tips」),給師弟師妹提供一些本科時候可能接觸不到的具體資訊。本來並不是為這個知乎上的問題(「讀理論物理博士的感受」)而動筆寫的,而只是我自己想總結一下觀察和思考。所以寫的時候,因為討論的主題的原因,對那些帶來負面感受的可能性列舉得比較多,沒怎麽提讀博士的正面的精神報酬。

正面的精神報酬我覺得大家心裏都是知道的(欣賞物理的美啊、探索邊疆的樂趣啊、科研有突破的瞬間的喜悅啊、學習新知識和思考的快樂啊、認識到某個極妙的角度啊、或者就是那些點點滴滴細小的快樂啊),否則不會想到來看這個問題和討論。科研過程中是會有這些的,但是比例有多少,程度有多深,頻率又如何,這些都因人而異。(但是抑郁的比例真的很高。)

讀博過程中,有很快樂的時候,也有比較煎熬的時候。認識的朋友當中,有比我心態更好的或者讀得更順利的或者做出很好的科研成果的,也有比我更suffering很多的或者運氣比較糟糕的,這個隨機性真的很大,因人而異,但是從比例上來說,可能還是不開心的居多,比較順利的只是少部份人。

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補充一下,關於如何走好學術道路或者如何做好科研的經驗tips,可以參考這篇專門吐槽本文的回答:讀理論物理博士的感受如何? - 知乎 https://www. zhihu.com/question/2690 4378/answer/595893400 , 這篇文章的作者就是會做科研、獨立科研能力強、熟知科研規則的人,雖然我很反感這篇文章裏高高在上的語氣,以及他的一些有選擇性偏差的斷言。大家對照著看吧,兼聽則明。

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7/3/2019 繼續補充:推薦王連濤老師的這個回答:讀理論物理博士的感受如何? - 王連濤的回答 - 知乎 https://www. zhihu.com/question/2690 4378/answer/690193006 。 說得非常好。