斯坦福博士读几年，我们为什么要读博士？

为何有人读博士会觉得累，退出这个学术圈？

这几天，一篇名为“昨夜无眠——为了一个学生”的博客在网上疯转。

作者程代展教授的一名在学术界崭露头角的博士生，放着国外的博士后不做，却执意选择要去做一名中学教师。

理由是“做研究太累，没兴趣”。程教授为此痛心、失眠，追问“我错了，还是他错了？”

看罢，想起了自己这近十年的科研历程，恐怕要“今夜无眠”了。

科学家之梦

2005年，我高三。对于中国学生，那是决定命运的重要关头。

当然对于每天埋头于题海中的我们来说，当时可能还意识不到决定自己命运的除了是高考的考分，更是高考志愿上选择的专业。

当时指导我搞物理竞赛的老师问我打算报考什么专业。

我说想读基础科学方向。老师眼神有些迟疑，说他当年本科的同学，现在还在研究所读博士。

他说那位女同学读博士的原因是因为硕士毕业后不好找工作，所以就读了博士，而之所以读硕士的原因则是本科毕业没有好的工作。

而那位女同学似乎现在还没有找对象。而恰逢那个时候社会上已经开始了对“女博士”的冷嘲热讽，钱老先生半个世纪前的关于“第三种人”的言论又被翻出来成为了句流行语。

“女博士”成了不会打扮，不通世故，嫁不出去的代名词。

一天我指着那份印有”女博士”专题的报纸，装作苦笑的对闺蜜的说，“怎么办，我将来注定要成为女博士了”。

高考前全家人关于支援问题的拉锯战

高考前，当我郑重向父母宣布我要选择基础科学方向，今后做科研的时候，全家如临大敌，紧急召开家庭会议。

从外公到各路亲友，将我围坐在中间，轮番苦劝。

事隔多年，我才体会到那是经历过苦难的长辈对孩子最真实的疼爱。

他们并不期望我的照片有朝一日被印在纸上、挂在墙上供人瞻仰，而是希望我能安稳幸福的度过一生，不为衣食忧，不为疾病愁。

所以当时他们劝我不要读基础科学的理由也很实际：做科研太辛苦了，读书的时间那么长，他们不愿意我活的那么累。

我现在还清晰的记得当时的场景，我没有争辩什么，眼泪却挂了一脸。

圆梦清华大学，成为天之骄子

尽管不被人看好，一年后我还是坐在了清华大学化学系的教室里，内心暗自为自己的执着骄傲。

我也很想知道大家是为什么来学化学这么一个基础学科的。

晚上关了灯，黑暗中大家也就无所顾忌，谈人生谈理想，就谈到了自己的偶像，一个宿舍四个女生，竟然有三个说是居里夫人。

我想不只是我们，作为70后和80后的集体记忆，小时候一定写过一篇叫做“我的理想”的命题作文，而我相信很多小朋友当年的理想都是做一名科学家。

从小学教材里，我们知道了一种叫做“科学家”的人在职研究生，他们是崇高的、纯粹的、追求真理的、造福全人类的。

更重要的是，与教师与医生不同，他们几乎不会出现在普通人的现实生活中，距离而产生了美，神话也因此难以迅速走下神坛。

然而到了四年后本科毕业的时候，这三个当年以居里夫人为偶像的同学，一个转去读金融的研究生了，一个转去读医学博士了，如今也都做得很不错。

而我们本科班里的八个女生中，也只有两个将来或许会做和科研相关的工作，其它的都在不同的时间点转了行。

在中科院做实验，博士们的困惑

（斯坦福博士文颖照片，一位有气质的才女）

五年前刚到中科院做课题的时候，每天骑自行车去实验室，都会兴奋地把车轮蹬得飕飕的。

一半的原因是觉得儿时的梦想竟然实现了，如今连上个厕所都能撞到好几个科学家。

慢慢的发现，所谓的科学家也是食人间烟火的。

组里有两个博士后，都是三四十岁的年纪了。当年不安于小地方平淡的工作和生活，发奋考上了北京的博士。

爱人还留在原来的城市工作，一个人带着孩子上了北京。博士读了五六年，又接着读博士后，孩子也开始上小学或者初中了。

然而博士后一个月三四千的工资还要养个孩子，在北京还是很拮据的。

其中一个博士后在城中村租住一间小屋，周围住的都是外地进京的农民工。

时常做实验到深夜才深一脚浅一脚的踩回家，他一个大男人仍会害怕会有人从背后拍自己的肩膀。

于是从我打算做科研开始，周围就充满了劝退和唱衰的声音，身边也不断有人退出。

我却逆流而动的走到了博士，是因为在很长一段时间里，我以为自己有个足够强大的理由。无论是对人还是对事，如果说可以心甘情愿为其做事而不在意回报，肯定是有过被其触动的瞬间。

为何要做科学家？只为了儿时的梦想

我现在还记得在十二三岁的时候，在学校城尘土飞扬的操场上，男生们在闷热的午后死命的踢球，女生们在一旁三五成群的嘴里一边嚼着零食一边嚼着八卦。

我一个人坐在树荫下读着一本从校图书馆布满灰尘的旧书堆中翻到的一本叫做《物种起源》的小册子。

顿时觉得这个世界不再是以前认识的那个世界：原来人是这样诞生的。

我也的确被物理学中的美所倾倒过：这个大千世界复杂的物理现象，竟然能归结到底能够被牛顿力学和麦克斯韦方程组这样简洁的公式所解释。

当然直到现在我仍然觉得斯坦福博士读几年，人这么复杂的生物，其所有的信息竟然都是被仅有四种核酸组成的DNA序列所决定是件非常神奇的事情。

开始理解科研的痛苦

然而直到我开始亲身去做科研之后，才渐渐明白：如果你喜欢看电影的话，你未必需要去当演员。

特别是如某种类型的电影，看的人很爽，做的人未必。

如果说科学本身是很美的，那么在每天做科研的过程中却未必能够体会到这种美。

就像是欣赏一副名画，你需要退后一步去品味。

相反，如果你站得太近，只关注其中每个笔触，你未必能够感受到画的精妙。

我甚至觉得，现在做科学，细分到每日做的工作，其实都是在做技术。

你说你是在寻找某个细胞信号通路的原理，而实际上可能有半年的时间你都是在不厌其烦的重复 blot实验，优化实验中的各个参数。

你说你是在破解人类基因组和某个疾病的关联，可能好几个月你都是在调试一个计算机程序。

牛顿的话让作者醍醐灌顶

我小时候记住了牛顿的一句话，他说自己好像一个在海边玩耍的孩子，只是偶尔拾到一颗光滑美丽的石子。

于是也想做个一辈子在海边玩耍的孩子。

那时候读到古希腊先哲的书，想象他们在地中海的阳光下陶醉于吟诗作赋，埋头于数学解析。

便觉得周遭那些日日在菜市场和小贩们讨价还价的大人们真是形容猥琐。

后来我才明白过来，我小时候在书中所读到的科学家们全都不是生活这这个时代。

在他们那个时代，科学是有钱有闲的人的业余爱好，就好像现代人玩单反一样。

如果你想像达芬奇那样对几乎所有的科学和艺术都无不涉猎，又似乎对每一样又都随性所至，时常做到一半就搁置一旁。

你得像他那样和法国国王是至交，最后死在了国王怀里。

如果你想像达尔文那样在毫无收入的情况下，花了五年时间环球旅行，你得像他那样出生在一个极其富裕的家庭。

科学家从有钱人变成职业后，开始日子过得艰辛

但是在二十世纪以后，科学研究变成了一种职业，同别的任何一种谋生手段并无两样。

于是那个在海边的小孩，不再是因为偶尔捡到块颗石头而惊喜，而是被告知今天太阳落山之前必须得捡到多少块的石头，否则就没有饭吃。

现代的科学研究也像是一项有目标有计划的规模化生产，需要隔三差五的申请科研经费博士，定期的接受科研进展审核，按时的发表规定数量的文章。

实验室的教授也像是一个小企业的经营者。

需要去管理学生、财务运转，以及妥善处理与同行间的合作与竞争关系。

因为过去几十年积压的博士太多，僧多粥少，生存压力就上来了。

博士愁着发文章，博士后愁着找教职，找到教职的愁拿。如果有无数的横在前面，即使这件事本身再有趣也很难有心思去品味了。

如果是作为一项养家糊口的职业，科研的性价比一定是极低的。

10

施一公的演讲让作者去了斯坦福大学念生物博士

本科的时候有听过施一公的演讲，他提到自己几十年坚守科研而不改初衷。

“不改初衷“四个字让我很是震撼。因为人们总是说是因为这个时代太浮躁、诱惑太多，所以很少有人能够静下心来做科研了。

当我开始做科研后，我开始问自己，这是我在懵懂的少年时代的初衷么。

我那个时候向往当科学家，是向往一种拥有”思维的乐趣“的生活。

在汉语里，博士按照字面上的解释，应该是博学之士的意思。而在英文里面，PhD的全称是哲学博士，本意是热爱智慧之师。是一群探索宇宙人生奥秘的人。

而现在的科学博士，大概很难同时是一个博学之士了，甚至不能算是真正的知识分子。

知识分子对应于英文中的,是指具有丰富知识、自由思想、独立人格和批判精神的人。

在中国，很长一段时间里，博士被归为高级知识分子。

而在美国的大众语境里，科学博士倒是经常被称做geek,在人们的心目中时常是以“Big bang ”中的那样的形象出现。

是一种精通于抽象符号语言和专业术语，却不懂得如何与人打交道的“怪人”。

即使普通博士研究生并非像那样的极端硕士，而我在美国读博士的这两年也仍然感觉到和社会的疏离。

因为科研的压力无时无刻不悬在头顶，因而对除了科研以外的事情都失去了兴趣和闲心。

每天的生活便是起床，去实验室，与电脑相对无言一整天，然后回家吃饭，继续面对电脑几小时，关掉电脑睡觉。

有时候觉得一天都不需要说话，如果不去故意找人找话说。于是乎过去的两年，虽然没有任何来经济的压力和家庭的琐事，却成为了我从出生到现在内心最孤独、最苦闷的两年。

一个人做研究，是个漫长的过程，可能很长时间都感受不到外界的反馈斯坦福博士读几年，我们为什么要读博士？，也感觉不到成就感。

11

在斯坦福念博士的心得体会

现在在回过头来说思维的乐趣。最大的乐趣可能在于有了一个自己的想法的时候，并且实现这个想法的过程。

而实际上，在现在的科研当中，常常是教授先有了一个想法，再找学生来实现自己的想法。

而这个实现的过程最需要的是人解决问题的能力，比如学习新技术的能力，逻辑的分析问题的能力。

如此说来，做科研的过程中感受到的思维的乐趣，可能并不比在其它行业中更多。

12

斯坦福博士回顾自己的求学道路

如果现在让我回到七年前，让我重新填一次高考志愿，我还会选择化学或者生物这种基础学科么？

我不知道，因为任何一个职业都不是完美的，也许最适合的就是最能发挥自己长处，最符合自己的审美和价值观的那个。

自己当初的标准很简单，就是选择自己感兴趣的。而现在想起来，对于一个十七八岁的孩子，真的知道自己对什么感兴趣么。

自己以为的感兴趣，可能只是自己熟悉的，并且能够做好的，或者在自己想象中很美好的。

而基于我们中学的课程设置，对于很多的职业我们都只能够停留于想象。我曾今有想过，如果能制作一些视频或者访谈来反映不同职业的人的日常工作，应该能够帮助高中学生更客观的来选择自己未来的专业。

但是也许这也并不能解决全部的问题，因为人也会被环境不断塑造，想法也会随着时间不断变化。

这也许就是现代人选择困境的一种：选择越多，焦虑越多，不满足越多。

不管怎样，科研伴随了我从十多岁到二十多岁，成了我青春梦想的一部分。既然是梦想，就注定了和现实存在着距离。

斯坦福博士读几年，博士第三年，中国女孩把“失败”研究送上Nature封面！

文| 《中国科学报》见习记者 王兆昱 孟凌霄

将长达50页的回复信发给审稿人时，袁欣彤从未想过，自己的论文最后会登上封面。

这个直爽开朗的山东姑娘目前在美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）读博士三年级，而她的导师、该校工程学院化学工程系助理教授李煜章，同样是一名“90后”。

对于论文登上封面，袁欣彤除了喜悦外，更多的是“不敢相信”。她告诉《中国科学报》，论文发表只意味当下这个课题的完结，在接下来的科研生涯中，自己仍会踏踏实实做完每一个课题。

所谓“失败是成功之母”，在袁欣彤看来，这篇“成功”论文的最大价值，反而在于良好地展现了实验中“失败”的部分。这是她在整个研究过程中最大的收获。

袁欣彤在实验室（受访者供图，下同）

一个“反常识现象”，开启研究新范式

这篇于8月2日登上封面的论文，题为《独立于SEI形成的多面体锂的快速沉积》，主要围绕锂金属电池展开相关工作。

论文封面：“完美的菱形十二面体”

你可能听说过锂电池，我们平时使用的手机和电动车的电池便是锂离子电池，它通过锂离子嵌入式插层进入石墨电极的方式储能。而另一种与锂有关的电池是锂金属电池，它将锂离子电沉积还原为锂金属来储能，内含大量金属态的锂。

锂金属电池具有理论容量大、能量密度高等优点，具有很好的开发前景。然而，锂金属电池目前仍处于研发初期，存在循环寿命短、安全性差的问题，一大原因在于不可控的锂金属沉积行为。

袁欣彤向《中国科学报》介绍说，一般情况下，伴随着锂金属的沉积，其表面会形成结构复杂的固态电解质界面（SEI），从而使沉积过程变得非常复杂。受到SEI的影响博士，锂金属的沉积机理会形成树枝一样的“枝晶”，造成电池使用寿命和安全的问题。

在本文通讯作者李煜章的带领下，袁欣彤将冷冻电镜技术应用于这项研究。这项在生命科学界大名鼎鼎的技术，曾于2017年获得诺贝尔化学奖。也是在那一年，李煜章及其博士时期导师、美国斯坦福大学教授崔屹开拓性地将冷冻电镜技术应用到了材料科学领域，并首次获得了锂枝晶的原子级结构图像。

在这项研究中，如何解决锂金属的电沉积，成了袁欣彤和李煜章心心念念的问题。一次在显微镜前观测时，一个大胆的想法出现在他们的脑海中：如果将锂金属的沉积与SEI的形成分开，也许能更好地了解锂金属的沉积过程。

随后，袁欣彤使用超微电极进行锂金属的快速沉积，使其挣脱了SEI的束缚。课题组惊讶地发现上海mba，锂沉积统一形成了均匀的菱形十二面体。袁欣彤知道，比起之前“不可控的枝晶”，这种稳定的沉积有望带来均匀的脱附，从而达到优良的循环性能。

“这是一个反常识的发现，但它符合上世纪经典晶体学理论对于锂作为体心立方晶胞结构的预测。”袁欣彤告诉记者。一开始，她以为“完美的菱形十二面体”是偶然现象。在尝试了几种不同的电解液和集流体基底后，出现在显微镜下的图像依然是完美的菱形十二面体，也就是说，这种现象与电解液化学和集流体基底性质无关，具有普适性。

可以说，这一发现不仅颠覆了锂金属沉积的传统观念，更为锂电池的性能提升开辟了新范式。

登上封面的“秘诀”：把失败也写进论文中

到目前为止，一切都很完美。

“我们发现了这么漂亮的结构，且不受电解液和集流体基底的影响，为此大家非常兴奋，希望能应用这个结构改善电池性能，比如更高的库仑效率、更长的循环寿命等。”回忆起当时，袁欣彤的兴奋之情溢于言表。

然而，当研究工作进行到最后一步时，却开始处处不如人意。

实验的最后一步是验证这种“完美结构”的电池循环性能，而实验的结果却是——性能十分糟糕。而且不论怎么调节参数，都很难优化性能。其原因在于，在菱形十二面体这个“大脑袋”之下，有一条细长的“脖子”，阻碍了十二面体与集流体的良好接触，导致库仑效率较低。

“我们一度怀疑，整个研究到底有没有意义？”袁欣彤说。直到现在，在向同行讲述这项工作时，她都会“突然不自信”——明明是很好的发现，在应用上却是失败的。这样的论文投出去，会被接收吗？

冷冻电镜下的锂离子，成为课题组通用的“大拇哥”表情包

最终，袁欣彤决定尝试说服导师在论文中着重展示研究中的“失败”：通过分析“完美结构”在应用上的短板，解释快充电池的失效机制。“这也是我在这项研究中的最大收获。作为科研人员，我们并不一定只展示好的数据斯坦福博士读几年，失败的数据也同样有意义。失败，也是大家辛苦的结果，是一种对研究进程的推动。”袁欣彤如是说。

而针对此“失败之处”，袁欣彤也与审稿人进行了“痛苦却值得”的互动。第一次回复审稿意见时，面对审稿人提出的近30个问题，她写了50页的回复信。第二轮审稿时，袁欣彤又写了25页的回复信。

在近半年的3轮审稿、修订和回复过程中，课题组补充了更多实验，研究的结论也更加扎实。更为重要的是，审稿人基于应用上的“失败”提出了一个建设性意见——脉冲充电法，这使袁欣彤看到了基础研究走向实际应用的曙光。

袁欣彤坦言，自己从未想过这篇论文能登顶封面。但现在回顾来看，坦然展示失败，恰恰是能够登上封面的“秘诀”之一。

实验室的第一个博士，是什么体验？

这篇封面论文只有4个署名。第一作者袁欣彤完成了本文的所有实验设计、操作、数据分析和论文撰写；袁欣彤的师妹兼室友、博士二年级学生刘博在职研究生，则完成了多物理场仿真模拟和分析；该校电镜中心负责人 博士，则在成像分析上给出诸多建议。李煜章则监督、指导了实验设计、数据分析和论文撰写。

袁欣彤介绍，她所在的李煜章实验室以“小而精”著称。2020年7月，不到30岁的李煜章来到UCLA担任独立PI斯坦福博士读几年，博士第三年，中国女孩把“失败”研究送上Nature封面！，如今的课题组只有6名博士生、1名博士后和几名刚毕业的硕士，而作为李煜章第一批入学的博士生，袁欣彤就成了这个实验室的“大师姐”。

袁欣彤（后排左二）与导师李煜章（前排右一），刘博（前排左一）

师徒俩的相遇起源于2019年的除夕。当时，袁欣彤是天津大学巩金龙教授团队的一名硕士研究生。在她的博士申请季，第一封offer就来自即将在UCLA建立实验室的李煜章。袁欣彤按捺不住心中的兴奋：电化学、电池正是她最喜欢的研究方向之一，而李煜章更是冷冻电镜应用于材料学的专家。

彼时，李煜章已确定在次年加入UCLA，但还未正式建立实验室，也没有带过博士生，袁欣彤甚至不能找到师门直系“取经”。但在专业方向的吸引下，袁欣彤很快和父母以及巩金龙老师简单商量后，当天就毫不犹豫地接受了offer。

作为组内的“大师姐”，袁欣彤见证了实验室“从0到1”的搭建过程。刚起步时，实验室的设备、资金都有缺口，而锂电池实验所需的电解液常常“几百刀听不见响”。这时，李煜章总是派出“得力干将”袁欣彤，向其他实验室借实验仪器、试剂等，并美其名曰“锻炼你的沟通技巧”。

李煜章课题组徒步，李煜章（左一）、袁欣彤（左四）、刘博（左五）

“我们组虽然穷，但穷且益坚。”袁欣彤笑道，“导师总会以另一种方式补偿我们。”刚入学时，袁欣彤从未上手过冷冻电镜技术，导师便连着两三个月教她拍摄、保存、处理数据。刚入组的国内博士生常面临语言关，导师总放慢语速，娓娓道来。写这篇论文初稿时，导师更是逐字逐句修改润色。

除了好的导师外，好的搭档也必不可少。本文的二作刘博是袁欣彤的师妹兼室友，也是她日常相处中最好的朋友。在论文合作过程中，无论遇到什么样的问题，她们都会与对方交流。她们都喜欢脱口秀，喜欢互相讲段子。“我们俩经常把读博期间的各种事编成段子，讲出来就哈哈大笑。她笑称我有当脱口秀演员的潜质，也是最懂我的梗的观众。”袁欣彤向记者讲述着她们的友谊。

袁欣彤（左）与刘博

如今，袁欣彤依然继续在做锂金属电池领域的研究。她说，过去这项工作对自己来说是一个“突然的惊喜”，得益于在人生关键时刻出现的良师益友。在未来的科研道路上，自己不会拒绝任何一种可能性。

相关论文信息：