科研中常用的工具

新学年伊始,办公室里来了一些新生。想起当年刚入学时的迷茫,特此介绍一些科研中常用的工具。本文主要聚焦于理论物理研究,不一定适用于其他领域。

首先,做科研一定要看文献。两个流行的网站是 arXivinSPIRE。arXiv 是预印本网站,也就是一般论文写出来了,先在这里占个坑,然后再投稿给期刊。而且这里不全是学术论文,还有大量未发表或发行的第一手综述和教材等,可以通过搜索关键词 primer, introduction, notes, lecture 等查阅入门读物。我们可以在 voxcharta 网站上对 arXiv 上的文章进行点赞和讨论,尤其是天体物理领域。遗憾的是,创始人好像决定今年年底的时候就不再维护这个网站。inSPIRE 是专注于高能物理领域(≠ 高能物理专业),提供学术信息的一个社区,特别是可以看到科研人员和论文的详细资料。其他的还有谷歌学术和被戏称为“科学研究的脸书”的社交网络服务网站 ResearchGate 等,就不细说了。无论做什么基本功都得扎实,而做科研还需要注意的是:需要什么学什么,在做的过程当中学习,效率往往比较高,掌握得也更为扎实。

文献多了就需要整理,关于文献管理软件的比较可以参见这篇文章。我个人习惯使用 Zotero,优点是免费和轻量级。安装与使用方法参见简介。Zotero 有丰富的插件,比较建议安装的是 ZotFile,它可以管理下载的附件,包括自动重命名和移动等。轻量级的 Zotero 搭配轻量级的 PDF 阅读器 Sumatra PDF,给人一种极为舒适的流畅感。

科研中经常需要进行一些复杂的计算或编程。不同软件各有优缺点,初学者很容易陷入纠结的境地。我个人认为首先可以选择科研小组里主流的,便于交流和讨论;其次选择自己顺手的,将来遇到的问题多了,自然就知道哪一个适合自己,而且不同软件之间的相互调用其实也蛮方便的。关于各类科学计算软件的比较可以参考这篇文章。个人倾向于 Mathematica,一句话总结就是优雅。特别是在我们进行学术讨论的时候,可以快速、优雅地输入命令和显示结果。此外,Mathematica 的帮助文档极为友好,上手很快,入门教材推荐 Mathematica 与大学物理计算。若是对 Python 感兴趣,推荐学习 Python科学计算和数据科学应用 使用NumPy、SciPy和matplotlib

无论是做笔记还是写论文,都需要大量输入数学公式,因此 $\LaTeX$ 是必须掌握的。快速入门可以阅读一份(不太)简短的 $\LaTeX$ 2ε 介绍。关于软件,我强烈推荐 TeX LiveLyX 结合。TeX Live 是 arXiv 官方的编译程序,自带一个简洁而强大的编辑器 TeXworks editor,国内用户可以通过镜像下载。LyX 也是一个支持 $\LaTeX$ 的文档处理器,优势在于所见即所思,可以非常优雅地输入公式,国内用户可以通过清华的镜像站下载。此外,现在“在线应用”越来越流行,Overleaf 就是一个可协作的在线 $\LaTeX$ 编辑器,还附带许多模板

关于数学公式的处理,还有一些强大的小工具。首先是一个在线的 $\LaTeX$ 公式编辑器。只要对电子文档上的公式截图,然后粘贴到编辑器中,就可以得到该公式的 $\LaTeX$ 源码和图片格式,这无论是对 PPT 制作还是论文写作都非常有用。这个工具有使用次数限制,若只是需要生成图片格式,推荐完全免费的 TeXclip。类似的本地软件有 Mathpix Snip,也很方便。

再介绍两个见不得光的(域名经常更改的)资源。并非所有已发表的论文都会被上传到 arXiv 上,若是没有权限获取一篇外文期刊文献,可以尝试在Sci-Hub中下载。国内的书籍大多比较便宜,直接买就好了,但有些英文教材没有影印版,原版又太贵,可以尝试在 Z-Library 中下载电子版。

最后,再给出几点小建议:

  1. 网络时代有个好处,就是但凡有需求一般就会得到回应。网上信息何其丰富,但读研这三年我发现许多人遇到问题并不会主动去找答案,也不知道如何去找答案,要么搁置一旁,要么想都不想开口就问,或者干脆等着别人提供答案。我个人建议是,遇到问题先搜索(不局限于百度),然后再去请教别人,除非是想套近乎。当然,搜索也是有技巧的,只要时间久了,慢慢地就知道怎样更有针对性,以及哪里可能有答案。
  2. 无论做什么,基本功都很重要。现在基础不好并没有任何没关系,可以在做的过程当中学习,只要从现在开始。看到一句话,与君共勉:“Start By Doing It Badly!”
  3. 英语很重要,这不只是学习工作需要,它也能让我们的接触面更广。
  4. 培养自己的公共演讲能力,珍惜每一次组会,将其当成学术报告,锻炼自己。
  5. 电脑随时可能出故障或者被人偷走,多重备份很重要!建议使用两个移动硬盘备份,但在工作中我更推荐使用实时同步云盘,优点是随时更改、随时同步、随时查看,以及历史版本。我指的是 坚果云 和微软的 OneDrive 这样实时同步的云盘,而不是百度云这样的网盘。
  6. 最后也是最重要的是,保持规律的作息和运动,身体永远是第一位。然后,培养一两个有益身心健康的爱好,因为这些爱好可以陪伴终身,甚至于在最困难的时候拉自己一把。