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读理论物理博士的感受如何?

2014-12-31科学

最近终于有时间写一下这篇早就许诺要写的文章,主要是谈一下读(理论物理)博士期间的经验和教训,希望能对师弟师妹们有所帮助。

我现在是在美国读博第五年。我自己,和我认识的很多读理论物理博士的朋友们,都打算转行不做学术了。但在五年前,我们绝大多数都对物理有着难以割舍的热爱,没想到自己日后竟然会转行。(纠结要不要转行的时候,很多人是很痛苦的,而且可能依然还爱着物理。)

当年我们本以为对「走学术道路的困难」心中有数,并且觉得自己能够战胜这些困难,但现在想来,当时我们对「困难」到底是什么其实是有误解的。我们当时以为的困难,是 「难以拿到教职」、「物质条件的清贫」等,但实际上并不是这样,(做科研其实也并不清贫)。

写作本文的初衷,是想把相关的经验教训告诉师弟师妹,让大家在选择的时候多一些信息,少踩一点坑。

在本科,我们能得到很多读博起始阶段的信息(比如申请的各种经验、刚到美国的生活指南),这些往往来自刚开始博士生活的校友,但我们很少能得知博士高年级校友的体会。这种信息上的缺乏是有原因的,(据我观察)大多数人,随着读博日深,与周围人的接触就日渐减少起来,在加上极为普遍的博士期间的灰暗心情和抑郁状态,很少有人会有兴致大谈自己的「博士经验」。

但是我觉得吧,我自己读得不好,就该把自己经历的一些误区告诉大家。如果能对大家的读博or 不读博之路有点帮助,那就是极好的事。起码信息不对称这个事情,是可以改善的。本文虽然列举了种种负面因素,但是并不是为了劝退,而是希望能帮助大家以更好的心理准备面对博士阶段,不论是想做学术还是想转行。

文中提到的东西来自于个人观察,以及和众多同学、师兄师姐的交流,但是人们在写这种「经验教训」、「行业观察」类的文章时,常常会犯以偏概全(以为自己看到的那部分就代表整个行业的状况)的问题;而且由于科研人员的职业发展中,某种程度上的「随机性」和运气影响很大,所以有些结论很可能会缺少统计意义。

另外,这篇文章主要讨论「理论物理」专业,虽然读博的经历有共性,但是不同学科的审美观念、客观环境和选择读博的初衷还是有很大区别。所以我这里的有些观念(或者我在科研中寻求的东西)在别的专业的人看来可能听起来很奇怪。

所以对于这篇文章里的观点,大家随便看看就好,兼听则明,欢迎讨论和交流。

文章总共七千多字,有点长。主要分这么几个部分,想跳过某个部分可以直接下拉找分割线:

1,讨论为什么读博的人抑郁的比例高(40%)

2,讨论为什么曾经喜爱(理论)物理的人后来转行了。一些原因和1中的抑郁原因重合,就没有重新列了。

3,一些本科时候不知道的事情,以及如果想从事科研道路,有哪些tips可以注意,以及一些别的建议。

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补充一下,写在前面。希望大家有抑郁的感觉一定要多和家人朋友说(万一他们不理解,就找理解的人说),也一定要找专业的心理医生就诊,有时候需要药物治疗(因为有时候是体内激素的失调,光靠脑子空想是很难走出抑郁的,需要药物的介入)。

困境总会熬过去的,咬咬牙。大不了不读博士了,不要担心别人眼中怎么看你;抓到烂牌也没事,好好尽力用手中的烂牌往好的方向打就行。一时失去理想也不要对自己和生活失望,慢慢来,总会有别的值得你爱的东西出现的,会有别的值得你去做的事情(比如做老师,比如帮助别人,比如做义工,帮助世界变得更好,给别人带来快乐);如果一时没有爱的人或者相互理解的人,也不要灰心,慢慢来,人生很长,对方会出现的。

万一很抑郁,想不开,请千万耐心点、给朋友和家人救你的机会,不要让他们后悔一辈子。万一有抑郁的倾向,请千万及早请专业人士帮忙,不要发展到更严重的地步。

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1,关于读博与抑郁。

首先讨论一下抑郁。还在读本科的学生可能并不清楚,读博士的抑郁比例非常高。如果你谷歌一下depression graduate students,就能发现非常多的调查研究,一般认为的graduate student的抑郁比例是40%。这个数字是很吓人的。

(当然了,你可能会质疑,时不时感到「depression」并不代表就是抑郁症了。美国这边对depression一向很敏感,而且博士生常常比较在乎心理感受和价值实现,所以可能这个数字是夸大了。(但是也得考虑到,有的调查研究把硕士生和博士生平均到一起了,但显然后者的精神健康比前者糟得多。))

最近的三四年里,我得知了很多朋友都受到抑郁的折磨。就我的感觉来看,博士的抑郁比例的确很高,抑郁症离大家很近,一点都不遥远。

抑郁的原因可能有哪些呢,这里列举一下:

(1)科研和日常生活上,

课题令人乏味痛苦,但却没法脱身(可能喜欢物理,但不喜欢、不适合做物理科研。做的科研和自己期待的不一样。);

课题卡住、常年无法推进的痛苦(科研的大部分时光都是在卡住和试错中度过,如果不能接受这种「低效性」,那么就会很痛苦);

别人的paper写的可读性极差,用的是已经过时的formalism和圈内人的常识,但是对初学者来说,根本无从学起;

独自做科研找不到方向时的痛苦;科研成果少、发文章少时的苦闷;对科研产生条件反射式的厌倦;缺乏其他娱乐活动和精神寄托;

不好的导师造成的各种难以解决的痛苦(mean、push、缺乏共情心、控制欲强,或者混日子、在圈内比较边缘的导师导致学生学术前途差);

因为上述原因导致的失眠、拖延症、内疚、恶性循环、低自尊、自暴自弃、自我厌恶;

对自我的否定,觉得自己一无是处、一事无成的自我厌弃感(不乏有导师帮忙指责你);

(2)情感上,

缺乏同伴和朋友的bond (大多数博士越到高年级就越深居简出两点一线、十分isolated);

对伴侣的情感需求(理工科生活中缺乏与女生接触,平时生活又很宅,难以找到女朋友);

异地造成的亲密关系中的问题;

(3)价值观,人生观和长期规划上,

担忧延期和毕业,感觉难以熬到尽头;

担忧学术前途,却无法改变(基础学科找教职很困难,尤其是不热门的方向、与实验关系不够紧密的理论方向);

无法接近理想的痛苦(觉得科研做得不好,达不到心目中的预期,很难找到好的博士后位置或者教职);

背叛理想,和纠结要不要放弃理想的痛苦;

(4)高年级开始转行时,

失去理想和幻灭的痛苦;失去原本生活的方向的痛苦;

不想转行却不得不转行却又不知道以后到底想做什么;习惯了心目中的对科研的「意义」的期许之后,觉得其他工作都没有足够的意义,觉得去做其他工作就丧失了生活的意义和方向。(「存在主义危机」)

痛苦地转行,但得在科研之余,得做很多的学习和刷题来挤入竞争激烈(特指刷题要求很高)的其他行业;

没找到工作或者实习时担心找不到工作(这种担心并不是空穴来风);(找工作并不容易,量化金融、data science过去招了挺多物理的人,以至于很多人有种不做科研去华尔街的幻觉,但那是因为当时这两个领域刚兴起,没什么专门培养的学生,如今有很多针对性的master项目,物理专业的人要进入的门槛已经越来越高了。工业界一般也不需要基础学科博士的技能(实验相关的要好一些)。)

刷题(leetcode算法题、quant题集等等)的痛苦。

虽然每个行业都有很多槽点,但上面提到的很多问题,是读博士或者做科研固有的,在其他行业并没有这么明显。不同行业的致郁程度、致郁因素还是很不一样的。我觉得上述问题当中,最具摧毁性的,其实是「理想逐渐幻灭」和「自我价值的否定」的相关问题,这也是其他行业中没那么常见的。

抑郁比率如此之高,一方面是科研体制固有的问题导致的, 从某种角度来说,科研人员的培养其实是在养蛊,有一大堆过剩的博士生(博士生被学科本身的趣味所吸引,导师、学校和资本主义体制则需要源源不断的廉价科研劳动力来试错,一个愿打一个愿挨),但世界只需要极少数科研能力很强的研究者,所以金字塔顶端的人有巨大的回报(优秀的科研工作者的物质回报其实很高,而且工作稳定,自由度高),而金字塔底端的人则回报很低,并且被层层筛掉。

科研行业赢者通吃的效应很明显。一将功成万骨枯,反讽的是,调查表明,教授的抑郁率几乎是所有行业中最低的。

另一方面,则是博士本身的性格和价值取向,他们可能会比较看重理想、精神的满足、自我价值的实现,而相对不在乎物质回报和务实层面。所以理想和现实交融、形变的过程中,就更容易产生精神方面的困扰。

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2,关于转行

接下来讨论为什么很多人转行了。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退出的原因。

具体到理论物理这个领域,除了之前在抑郁的原因中列出的那些之外,常听到的回答还有:觉得做的东西没有意义(换句话说,不是读博之前以为的那么有意义);没趣味;觉得不太适合做科研;做得不好,难以继续;家庭原因。

(1)先详细说一下「没意义」的几种可能性:

A:一个常见的例子是高能理论的建模型,虽然追逐的对象很厉害(new physics beyond standard model),但是手头做的东西却几乎肯定是错的。本质上是因为这个领域缺少足够的新的实验信息,所以只能靠猜来弥补,但猜的自由度太大了,所以就要没节操地调参数。

举个例子,某老师写了篇paper,解释750GeV处的疑似新粒子,大致是因为种种原因,导致某种新粒子一定会在1TeV以下出现,decay 模式正好是观测到的那个,正好能顺便解决一系列其他问题。但文章还没发出来时,750GeV的信号就被新实验否定了,于是他赶紧改了改paper,变成说这种新粒子会在1000 GeV以上出现,所以很可能被未来的实验探测到。

这个领域是最接近我们小时候从科普书中得知的那种「美」的理论物理的领域,但是产生了无数这种错误的模型。如果觉得这么多paper 都是废纸,那么实在难以觉得有意义。

我现在的感觉是,在这种纯粹科学的认识边疆,每往迷雾中探出一步都是很艰难的,因为缺少足够的信息和语言框架,但大家又忍不住往里面探,那就只能搭一些不靠谱的脚手架(比如各种beyond standard model的新物理的模型)。但是这些脚手架真是太不靠谱了,绝大多数都是会被遗忘在废纸堆里的瞎扯(但是很多研究者为了publish,所以不得不明知扯淡还灌水),但也只能期望通过无数不靠谱的discussion的碰撞来得知一些有意义的新认知。

(foundamental的理论物理确实面临困境,很多年前smolin的【the trouble of physics】中就讨论过,去年的一本叫做【lost in math】的书中也有一些新的讨论。但这些领域,还是有少部分人在做有意义、有趣、相对还算比较靠谱的工作的,虽然可能只是科研能力强、运气好的极少数人。所以不能因为我的水平不够而觉得整个行业都不行。)

B:另一个常见的原因是,做的课题是无人关注的小领域、或者是琐碎的课题。实在难以和物理的美,和自然的真理扯上关系。

C:大学的时候懂的东西少,看到很多文章都觉得「好厉害啊」。但随着读博日深,越来越发现,许多的文章都是在灌水。还有那么一些卖座的文章,算的其实是个toy model,但是包装上很热、很新、很fancy 的概念,实际上是对着虫说是龙,但如果不是业内人,很难分清是吹嘘还是真的靠谱。

这个在新兴领域、或者比较难的领域较常见。

D:具体研究的模型是简化了的,可能极为偏离真实,可能建立在极为不靠谱的假设上。所以得出的结论其实和现实无关。

(2)再讨论一下为什么会觉得没有「趣味」

在读博之前,你可能觉得要研究的是关乎自然「本质」的理论物理。但实际上真正读博之后,你研究的可能是丑陋的模型,琐碎的东西。

你也不是靠传说中的灵感、智慧、物理思想在做科研,而是读着可读性极差的paper,用着琐碎的技术,用mathematica 写程序算套路性的东西。

你本以为喜欢这个领域,但实际科研做的东西和你以为的不一样。实际做的并不有趣,很可能你也并不喜欢。但你没进入这个领域之前,其实很难判断是否是这样。

(3)觉得不适合做科研的原因可能有很多。除了前面说的那些,还可能有:

A: 难以耐下性子;

B: 难以全身心投入很多时间到科研上(研究表明,超过一半的博士后每周工作至少50小时,1/4至少60小时。我还见过一个表格上面有更详细和严酷的时间统计,但是找不着那张表了。)

C:不适应这种短期激励不强、容易引起拖延的工作。

(4)做得很差,很难往下走。接下来很难找到好的博士后位置,觉得迟早要退出,那还不如早退出。(另外做得不好也会积累挫败感和自我否定。)

(5)家庭原因。

对大多数人来说,如果做学术,都要先在美国(或欧洲、日本等,如果在美国找不到)做两期postdoc (每期postdoc一般3年左右),然后回国找教职(因为美国很难找到教职,除非新兴热门领域)。这其中每一步都得换一个地方。

而找postdoc时,选择的余地很小,很可能申了一堆结果只拿到一个offer,那么就不得不去。不像中国的大学集中于大城市,美国的大学很多分散于各种乡村,很不利于伴侣在附近找工作。

所以,会带来和伴侣的异地(英语叫「two body problem」)。如果没成家,那还只是相思之苦。如果是怀孕和养育婴儿的时候,会忍心让伴侣一个人而不去身边照顾吗,否则就只能把生孩子的时间往后推很远。

但如果是转行去工业界,一对伴侣则更容易都在同城找到工作。

(6)

对我个人来说,让我离开这个领域的主要原因,还是因为我没在科研中找到我想要的东西,我做理论的初衷,是因为欣赏很pure很foundamental很美的那种教科书上的理论,但实际的科研中,做的并不是这样的工作,而且据我观察,周围的那些研究者做的几乎都不是这样的工作。他们也是有做有意义和有趣的工作的,但是离我心中设定的标准还是相差太远,或者说其实是我眼高手低。

但我觉得,如果不能做想做的那种科研、追逐到想追逐的那种独特的幻影,那么其实和其他工作也没有什么区别了。

我能够理解到科研过程中的其他乐趣(比如深入研究一个对象的乐趣、比如有突破时的欣喜、比如发现新角度时的乐趣、比如探索边疆的乐趣、或者学习新知识和技术的乐趣,但这都不是我的初衷),但是一份工业界的工作其实也能给予类似的东西。如果我没有做我觉得「美」或者「foundamental」的那种科研,那么就和别的工作没区别;如果我只是为了survive学术、找到教职,就去灌水和做不感兴趣的工作,那么还是背离了我的内心,(另外我也不太受得了foundamental 领域的众多不靠谱的臆想,虽然我知道这是科研整体前进的必经之路)。(这些听起来其实是很极端的想法,但我真的就是这么觉得的,我也知道很多朋友这么觉得)。

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3,

接下来再讨论一些迷思,以及本科时不知道的一些科研方面的事。另外之前也说了,这篇文章不是为了吐槽科研以及劝退,所以我想讨论一下,如果想走好学术道路,一些可能的需要注意的地方。

(1)

我刚开始读博的时候,一个中国教授就忠告我,选导师时要看一下他过去学生的去向,比如其中有没有人找到过教职(答案是几乎没有,这边做理论的老师几乎都没有学生在美国的学术界留下来),他说,这些学生的去向就是你未来的去向。我当时不以为然,有时候你想做的方向就那么一两个老师,当年还不一定招学生,其实没有多少挑选导师的余地。当时我觉得,做科研主要是靠自己的能力和努力,自己是能够克服导师以前的学生去向不好的规律的。

现在看来简直是在搞笑。除非你有很强的独立科研能力,否则决定你未来学术道路的最主要因素,就是导师和他的研究方向。是这些东西(以及教职位子少)导致了那些毕业生去向不好,而不是那些学生不曾热爱和努力过。

(2)

本科时候大家可能很少听说过,对科研事业来说,selling(推销自己的工作)或者说「沟通」的重要性。美国这边的物理领域,特别看重这个。自己闷头做科研是不行的,必须要在有了一定成果之后,多出去开会,然后在会上多找人勾搭和混脸熟。在外面开会或者访问的时候,讲ppt是一件非常重要的事,一定要讲得能让别人听懂而不觉得乏味和迷失,导师们会使劲强调这个。

本科时候我们可能会觉得,自己做出来好的工作就行了,别人还能不知道吗。但实际上现在领域已经很成熟,其实做不出来惊天动地的工作。所以大家就只能靠出去推销来提高自己工作的知名度,这样才有别人follow你或者引用你,也才能促进领域内的沟通和合作。这样你才能被别人了解,也才能帮助你找博士后和教职。如果讲不好talk,是几乎不可能找到好博士后的。

(3)

我其实一直不怎么喜欢投机取巧和赶热点的科研行为,也许是因为对科研工作的宣传大多那种扎实朴素式的,强调坐得住冷板凳、做真正有价值的、也许很少人关注的重要问题。

但是在读博时你会发现,赶热点几乎是所有年轻教授的常识。往funding多的、和实验更相关的、和quantum computing机器学习等热点交叉的方向靠拢是领域内的常态。(老教授可能会因为惯性和惰性,以及已经拿到教职了的原因,而不去这么做。)

原因是,这种热点领域、新兴领域,是最容易申请到funding、机会最多的、最容易做出开创性成果、最容易提高引用率、最容易找到opening的博士后位置的方向。

虽然这些领域很可能偏离了你原本的兴趣。这些听起来很令人失望和觉得俗气,但是看一看arxiv和会议的talk标题,就知道实际情况了。

(4)

如果你独立科研能力不够强的话,起步时期最好有师兄师姐能够带一下,光靠和导师讨论是不行的,因为导师不会愿意去做dirty work,而dirty work是最容易出困难的地方。

但是理论物理这个领域,由于钱少,很多导师招不起RA(所以得做TA),或者因此而只招一两个学生,或者有的老师习惯单打独斗,这时候就没有年长的学生帮忙了。

(5)

找博士后和教职过程中的随机性特别大,因为你的那个小领域,每年可能就几个opening,有的学校前两年招过了所以今年不招了。有的人很厉害,但是时间不凑巧,就没找到博士后。有的人偶然开会遇到的教授,聊得投缘,则碰巧得到了一个博士后offer。这种情况屡见不鲜。

没有任何统计规律保证你的博士后去向,因为样本太少了。

(6)

本科时候觉得,找不到好教职也无所谓,只要做物理就开心,去一个差劲的学校做物理(甚至于像张益唐那样)也ok。但是后来可能会发现,做物理并不是自己想象的那样开心,去差的学校可能会有很多糟心的事情或者没法继续做科研,有了伴侣之后并不是哪个城市都方便安家。

(7)

我觉得一个很重要的事情是,你要想明白你从科研中寻求的到底是什么。你是想寻求某种现代普通科研工作者已经很难得到的美感,还是做出好工作的成就感,还是因为熟练技术解决问题而得到的乐趣,还是学到新知识的乐趣,还是升级打怪的乐趣,还是对某个你认定的领域的探索,还是只是觉得教授的工作比较好?

对你想寻求这个东西,在当前的科研模式下、在哪种小领域你会更可能得到这种精神回报?不同小领域的理论物理的科研风格是完全不一样的,你从中得到的体验和精神回报也完全不一样。你到底适合和想做的是哪个领域?

你会为了要寻求的东西,或者为了找到教职,而委屈自己做不感兴趣的领域,或者做自己之前不喜欢的行为吗?或者说,你愿意自己的理想在现实中发生一定的形变吗?(用陈嘉映的话来说,「真正的麻烦差不多总是在于,你一开始怀抱的那个理想本来只是个抽象的理想……等到你学会了把事情做成的时候,你的理想,连同你自己,无可逃避地被改变了。没有这些改变,你将一事无成。但这种改变是理想获得了具体的形态呢,抑或是理想逐渐湮灭?」)

如果没想好这些问题,那么难免会失望,和南辕北辙。

(8)

另外,之前提过,我觉得读理论物理博士的人大多数倾向于理想主义,而且大多数带有的是一种「人生的一个重要意义在于实现理想/做感兴趣的科研」这样的人生观,而且很多时候真的很认真地对待这个信念,而不是挂在嘴巴上说说而已。

所以在不得不转行时,「转行」这件事可能和之前的信念剧烈冲突。而且觉得失去了理想、丧失了生活的意义和目标。

但实际上,这是我们思维的一种惯性,这是消费主义、新型资本主义社会构建的一种新神话。「人生是为了某种目标」这种人生观,只是历史上哲学家们的众多简单模型之一,就像「真空的球形鸡」那样的简单模型。

暂时没有目标的时候,错误的并不是我们,也并不一定要实用主义地生造出一个目标或者「理想」,虽然这样可能有功利作用,但我觉得是在自欺欺人。一时的迷茫不用过于恐慌,逐渐建构起自己的生活的独特价值就行了,这个过程是以一生为时长的,不用强行立刻树个「理想」的桩子来膜拜。

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补充一下,一个师兄总结的很好,「物理是一门非常可爱的学科,把它学好可以增加一个看待世界的维度,带来很多快乐,但是读博真的很苦」。

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再补充一下,这篇文章写作的初衷是想探讨文中的那三个问题(「为什么很多博士抑郁」、「为什么转行」、「tips」),给师弟师妹提供一些本科时候可能接触不到的具体信息。本来并不是为这个知乎上的问题(「读理论物理博士的感受」)而动笔写的,而只是我自己想总结一下观察和思考。所以写的时候,因为讨论的主题的原因,对那些带来负面感受的可能性列举得比较多,没怎么提读博士的正面的精神回报。

正面的精神回报我觉得大家心里都是知道的(欣赏物理的美啊、探索边疆的乐趣啊、科研有突破的瞬间的喜悦啊、学习新知识和思考的快乐啊、认识到某个极妙的角度啊、或者就是那些点点滴滴细小的快乐啊),否则不会想到来看这个问题和讨论。科研过程中是会有这些的,但是比例有多少,程度有多深,频率又如何,这些都因人而异。(但是抑郁的比例真的很高。)

读博过程中,有很快乐的时候,也有比较煎熬的时候。认识的朋友当中,有比我心态更好的或者读得更顺利的或者做出很好的科研成果的,也有比我更suffering很多的或者运气比较糟糕的,这个随机性真的很大,因人而异,但是从比例上来说,可能还是不开心的居多,比较顺利的只是少部分人。

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补充一下,关于如何走好学术道路或者如何做好科研的经验tips,可以参考这篇专门吐槽本文的回答:读理论物理博士的感受如何? - 知乎 https://www. zhihu.com/question/2690 4378/answer/595893400 , 这篇文章的作者就是会做科研、独立科研能力强、熟知科研规则的人,虽然我很反感这篇文章里高高在上的语气,以及他的一些有选择性偏差的断言。大家对照着看吧,兼听则明。

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7/3/2019 继续补充:推荐王连涛老师的这个回答:读理论物理博士的感受如何? - 王连涛的回答 - 知乎 https://www. zhihu.com/question/2690 4378/answer/690193006 。 说得非常好。