機器之心轉載
來源：知乎
作者：Zhenbang Dai
一個「別人家的孩子」，讀博時卻被導師嚴厲批評：「你有認真地思考嗎？」「你進組已經半年了，你學到了什麽東西？」伴隨著這種壓力，他順利完成了自己的博士論文，並收獲了導師的贊許。在這篇長文中，本科上海交大的賓夕法尼亞大學博士Zhenbang Dai介紹了自己五年的讀博經曆，希望讓人們了解到博士生們的工作是什麽樣子的，從而對博士生們多一份理解，也希望給即將或正在讀博的同學一些鼓勵或安慰，讓他們能夠更理智地看待讀博並制定相應的計劃。
前言
2022 年 7 月 29 日，在跟我的導師 Andrew 和組裏的其他人道別後，我在賓大博士生的生活就正式結束了。回想五年前剛剛進組時的一次組會上，Andrew 在得知一個馬上要畢業的師姐差點沒有按時提交畢業論文後，對組裏其他高年級的博士生說：
“一定要在答辯前一個星期把論文提交，知道了嗎 Rob，Tian？”，
說著便看向了我的師兄 Rob 和 Tian，然後又突然看向了才一年級的我，
“知道了嗎 Zhenbang？”。
大家都笑了，因爲知道 Andrew 在開玩笑，他完全沒有必要對一個才剛進組的人提醒他五六年後要注意的事。現在看起來，感覺這件事就發生在前幾天，仿佛五年在一轉眼間就過去了。但是五年真的是很長的時間，中間經曆了太多事情，我的人生也發生了或大或小的變化，如果不在剛剛畢業時記錄下來，過了幾年後或許真的會忘記裏面經曆過的快樂和心酸。這也是我在很多年沒有用中文寫作過後，想寫下這篇文章的初衷。
另外一個想要記錄自己博士生活的原因是因爲，我發現很多人，包括我的父母和很多朋友，都對讀博只有十分抽象的認識。人們往往會認爲讀博的重點在于“讀”，是去接受一個更高程度的教育，因此讀博的過程無外乎是單純以一個學生的身份去讀更難的書，學習更艱深的知識。但事實上，從一般的博士培養項目上來看，學習現有的知識往往只占四到六年讀博時間的 25%，更多時間，博士生們則是坐在辦公室或者實驗室裏，埋頭苦想來發現或者發明人類不曾知道的知識以及技能，從而擴充人類社會現有的知識儲備。這個過程並不是課堂上的一對多的傳授過程，而是充滿了討論和高強度思考以及各種失敗的嘗試。在這種程度上，讀博更像是一份工作，一份對腦力，體力和耐力都極具考驗性的工作。
相比較起來大學本科或者碩士研究生，博士生們的年齡一般相對比較大，而同年齡段的人往往都開始進入社會中的各行各業，需要開始面對社會和家庭的各種期待。但是，博士生們面對的工作往往對人的要求都很高，而且因爲是腦力工作的緣故，即使在離開辦公場所後，也很難停止思考。所以，當工作和生活很難分開時，如何管理好自己的個人和社會生活就變得十分有挑戰性。我是屬于那種一直試圖將工作和生活分隔開，但是嘗試了五年後，由于各種原因只能說是成功了一半。這種期待和現實有出入的情況就會讓自己對自己的生活不是很滿意。因此，我也希望能通過這個回憶錄，讓人們了解到博士生們的工作是什麽樣子的，從而對博士生們多一份理解。
記得自己在博士二年級最痛苦的時候，讀到了 Philip Guo 寫的 The Ph.D. Grind，裏面是他對自己讀博過程的回憶。那本書的前幾章裏他寫了自己在斯坦福讀博時頭兩年時的經曆，當然其中很多都是挫折。當我發現自己當時所經曆的困難其他人也都或多或少經曆過時，內心也多少有一些釋然，感覺自己並不是孤獨的。同時，我也有些後悔沒有在讀博前讀到這本書，因爲如果能夠提早了解到這些所要經曆的痛苦的話，自己或許能提早調整心理期待，甚至調整讀博的計劃。所以，我也希望自己正在寫的這篇文章能夠幫助學弟學妹們更了解博士生的生活，給他們一些鼓勵或者安慰，讓他們能夠更理智的看待讀博並制定相應的計劃
讀博前（2017 之前）
科研經曆
在讀博前，我多少對博士有一些朦朦胧胧的概念。在本科時，自己聽到的關于博士生的評論最多的就是壓力大，但對于什麽是讀博壓力，也沒有更具體的認識。因爲我接觸過的博士生們看起來都挺正常的，所以 “壓力大” 對我來說，只是貼在博士生身上的一個標簽而已，並不代表任何具體的含義。
但是，這也不意味著我沒有任何准備地就去申請了博士項目。我本科是在上海交通大學學的材料科學與工程專業，在大一大二時，我就和幾個同學一起做過一個偏生物材料的研究課題。
當時的工作是合成納米探針，用來探測人體內的各種組織或者癌細胞來達到診療的效果。雖然這個概念聽著十分的高大上，但是日常的工作卻十分枯燥，基本是在調配試劑、等待化學反應完成、和洗試劑瓶這幾項工作中循環。設計實驗這種最需要腦力活動的過程基本就被帶我們的博士生師姐們承包了，這也可以理解，因爲才大二的我們相關的知識了解的太少了，而平時繁忙的課業和社團活動也不允許我們大量閱讀相關文獻來積累經驗。所以，在最後看不太到實驗的進展，也不理解自己的實驗設計的情況下，我們的這個項目草草結了題，這段科研經曆也沒有給我留下特別好的印象。只不過當時我的生活重心並不是做研究，而是豐富多彩的大學生活，所以，即使這個項目最後沒有成功，它也沒有讓我對科研有特別壞的印象，畢竟，它對我並不重要。
經常逛知乎的人應該知道材料科學與工程是人們口中的天坑專業，因爲如果只是單單有本科或者碩士學曆的話，那麽我們很難學到一個專業技能可以讓我們找到專業對口的工作。所以，在大二下學期開始認真考慮本科畢業後的去向時，讀博便成了一個看起來十分合理的選項，只不過我也沒有放棄直接工作的可能性。
第一段不成功的科研經曆並沒有阻礙我去開始下一段科研經曆。相反，這一次我想找一些更偏于應用的研究方向。我看上了當時很火的 3D 打印，想著即使讀不了博士，至少也能學一門時髦的手藝來找工作。所以，我翻閱了我們學院老師的名錄，找到了一個自稱做 3D 打印的教授。我已經不記得和他有沒有面談過，但是我很快就了解到他當時已經因爲一些困難不做 3D 打印了，他的工作還是更多側重在他的本行，用激光來焊接金屬或者改良金屬表面的性能。我也許是看在這是一門和應用十分相關的專業，就最終決定還是在這個組待下來，即使我對這個方向並沒有特別的感興趣。
現在看來，我當時做了一個十分錯誤的決定，因爲這一段科研經曆和第一段如出一轍，自己也就是做一些打雜的工作，甚至是純體力活，真的需要動腦筋的地方還是都被博士師兄們做了，有技術含量的操作步驟，比如操作巨大的激光焊接儀，我也因爲安全問題而不被允許操作。雖然渾渾噩噩待了一年，最後有三篇論文挂了我的名字，但我並沒有感覺這段經曆很有意義。所以，在大三快要結束時，我真的開始認真思考我到底喜歡做什麽樣的研究，什麽樣的課題能夠真正讓我感興趣。
我從小看一些科普讀物時就會被嚇到，因爲裏面講的一些大的時間尺度的東西，比如行星的誕生毀滅之類的事，都會把我嚇得睡不著覺。不過往往我能及時調整過來，因爲我知道這些事情在的我有生之年大概率根本不會發生。但是，有一件事卻一直讓杞人憂天的我十分擔心，那就是能源危機，因爲用盡傳統能源是可能在我有生之年發生的事。所以，在意識到自己內心的這層恐懼後，我想也許能源方面的研究可能是我真正所感興趣的。而當時爲了能夠申請出國讀博，我們喜歡在大三暑假時在國外做一段研究，從而獲得國外教授的推薦信。于是，我開始找國外的研究太陽能電池的課題組。
我當時在四月份開始找的，已經算比較晚的了，所以並沒有美國的教授願意收我。但所幸的是，我聯系到了新加坡的一位老師，她的研究方向之一就是研究鈣钛礦光學器件。也許自己真的是對這方面感興趣，也可能是因爲大三結束後課業壓力已經小了很多，當時的我在了解這個領域時格外上心，讀了許多相關的文章，也參與了一些實驗設計。雖然最後實驗結果也並不是很理想，但是這段研究經曆卻是第一次給我留下了正面的印象。從新加坡回來後，我果斷退出了我的激光研究，並加入了交大一個做鈣钛礦太陽能電池的組來做我的畢業設計。即使到我最後畢業時都沒有什麽真正的産出，但是至少在茫茫的研究方向中，我發現了一些我確實感興趣的方向。
出國申請
真正開始操作留學申請是在大四上學期開始的，當時完成了各種語言考試（這是另一段十分痛苦的經曆，比如說我托福考了三次才上 100，中間還差點抑郁），就開始了俗稱 “套磁” 的過程，也就是給感興趣的導師們發郵件，問他們有沒有招新學生的計劃。因爲美國的科研資源確實比較豐富，而且我當時的女朋友（也就是現在的老婆）也考慮去美國，所以我只考慮申請美國的學校。
我的計劃是聯系一些做太陽能電池實驗的課題組，因爲他們和我最近的研究經驗和興趣相符。不過其實我也有一些擔心，因爲我發現我做實驗的天賦並不是很高，比如說我的手在滴試劑時會抖，這就導致我制作出來的一些器件質量並不是很高。當時我覺得這些應該都是小問題，手抖可能只是緊張，可以通過練習來改善，但爲了碰碰運氣，我也時不時聯系了一些做理論的教授，他們用理論或者計算機來探究鈣钛礦的原理。現在看來，當時幸好聯系了這些做理論的老師，因爲最後只有他們能確定給我發 offer。
我最開始聯系 Andrew 就是看到了他網站上的研究方向裏有關于鈣钛礦太陽能電池的，所以就給他和他組裏的學生發了郵件。一開始 Andrew 並沒有回，但他的學生們（比如 Rob）倒是基本都回了，其中有一個中國學長 Lai 告訴我他已經畢業了，但是跟我說可以把我郵件轉發給 Andrew。當時我覺得這真是個好心的學長，並向他表示了感謝。然後一兩個月就過去了，我也沒有對 Andrew 太關注，因爲我的申請重心還是實驗組。直到 2016 年的十二月份時，我突然收到了 Andrew 的郵件，裏面說他明天就要到上海交大訪問並做一個報告，如果感興趣的話可以當面聊一聊。我看到這封郵件後一個激靈，因爲我女朋友當時已經收到了賓大的 offer，而我還顆粒無收，所以我覺得，這是一個千載難逢的好機會。于是，我花了一晚上趕緊看了看 Andrew 組裏最近發的文章，然後有模有樣地准備了幾個科學上的問題，准備到時候去問他。
第二天，一個上海大學的教授帶著 Andrew 到了交大。因爲他們對交大的校園並不是很熟悉，而離 Andrew 的演講又還有一段時間，我就帶著他們去了一家咖啡館。在咖啡館裏買好咖啡坐下後，我就向 Andrew 問了一些關于 “體光伏（Bulk Photovoltaic Effect）” 的問題，這是我前一天浏覽他的網站時第一次聽說的一個概念，感覺很有趣，但我確實又不是很懂，所以就向 Andrew 提出了一些疑問。Andrew 倒是很耐心的回答了我的問題，並且還在紙上寫寫畫畫來解釋他說的話。雖然我最後還是聽得一知半解，但是卻留下了 “這個教授好像很厲害” 的樣子。Andrew 看我對這個方向確實感興趣，就告訴我說他兩天後在上海大學還有一個專門講體光伏的演講，可以去聽一下。我覺得如果我去聽的話，可能會給他留下更好的印象，所以即使要坐兩個小時的地鐵，我還是帶了點交大的紀念品，去上海大學參加了他的演講，並且又提問了一些問題來表明我對他的研究真的很感興趣。最後我問 Andrew，我可不可以去他的組裏讀博士，Andrew 說可以啊，但是我還有點疑慮。
“化學系申請的截止日期已經到了，我現在申請是不是太晚了？”
“哦這樣啊，那你可以申請材料系，我在那裏也有任職，然後我可以請他們把你的申請材料轉移到化學系。”
雖然很吃驚還可以這樣操作，但我確實這樣做了，並且在一個月後的一個晚上收到了一個面試。面試很短，只有十分鍾，並且只問了一些很寬泛的問題，並沒有問與研究相關的問題。面試的最後，我問大概多久之後可以收到面試結果。面試官，也就是我之後一門專業課的老師，一副欲言又止的樣子說道：
“Let’s say it will be very soon. (我只能告訴你會很快。)“。
就這樣，在睡了一覺後，我收到了賓大化學系博士項目的 offer。
當時的我十分興奮，感到一塊懸了半年的石頭落了地。我終于可以和女朋友一起去美國的同一所學校留學了，而不用經受未知的異地戀。到申請季的最後，我們也發現，賓大是唯一一個我們倆都收到 offer 的學校。所以，不管之後發生了什麽，即使只因爲這件事，Andrew 也是我的恩人。（當然後面我會提到，之後確實也發生了一些事，讓我懷疑自己是不是還要堅持自己的想法。）
第一年（2017 夏天到 2018 夏天）
初來乍到
在收到 offer 後，大學最後的時光就幾乎沒有了任何壓力。Andrew 知道我沒有做理論研究的經驗，可能也確實擔心我的基礎，便給我推薦了幾本書和幾篇論文讓我提前做准備，並讓我過一段時間後向他彙報學習的進展。當時我對他這麽早的就開始對我提要求感到有些奇怪，但也沒有多想，畢竟自己的理論基礎確實薄弱，所以提早准備也不是壞事。總的而言，大四下學期過得相當輕松，在准備出國的各種手續時，一直期待自己在美國的生活。
2017 年 6 月 23 日，是我在交大的最後一天。雖然因爲不能參加大學畢業典禮而感到十分遺憾，但是對新生活的興奮還是很快就壓過了遺憾。當時父母專門跑到上海來送我，在杭州讀書的弟弟也來了上海，在浦東機場陪著我一起候機。雖然有很多不舍，但是在等了兩個多小時後，分別的時候還是到了。分別的那一刻我是感到一些膽怯的，對未知的恐懼開始逐漸超過興奮，並且有一種要跳脫舒適圈的痛感，同時對于要和父母分處兩國而感到十分難受。在進入安檢前和爸媽揮手告別時，我看到他們臉上是挂著笑容的。我不知道當時他們的內心是什麽想法，不過我估計也是各種情緒混雜著的忐忑吧。但是，自從揮手告別並轉身背對父母後，我的內心逐漸變得堅硬起來，那些莫名的恐懼也開始逐漸消失了：之後就要靠自己了。
在美國的第一站是在達拉斯轉機，一下飛機，就趕緊給父母打了電話報平安，並開始四處覓食。長途飛機上的空氣質量實在不好，導致我的鼻炎變得很嚴重，頭特別痛，自然也就沒胃口吃飯。所以轉機時最想做的事就是吃點東西。但是剛到美國的我並不知道什麽東西合胃口，所以就去了最安全的餐廳：麥當勞。就和很多第一次去美國的中國人一樣，我只會用 this 和 that 來點餐，對服務員的問話也是有 80% 都聽不懂。但好在最後還是成功點到了餐吃到了東西。
這算是我初嘗了語言問題帶來的困難，也許賓大也正是因爲意識到多數國際學生的語言都過不了關，所以在正式上課之前，賓大會要求托福口語低于 28 分博士生參加爲期兩個月的免費語言項目來提高英語，而這也是我這麽早來美國而參加不了大學畢業典禮的原因。雖然很多人對語言項目嗤之以鼻，覺得英語的提高還是要靠日積月累的對話，但是我是認爲語言項目讓我掌握了很多常用短語，對我以後聽課或者當助教還是起到了很大的幫助。更重要的是，因爲語言項目相對輕松，我和很多其他一起來賓大讀博的中國同學經常約在一起探索費城，吃吃喝喝逛逛玩玩，日子還是過得十分開心。
上課
經過了兩個月的語言項目後，我就正式開始了自己的博士生生涯。我們化學系的博士培養計劃是第一年全職上課和做助教，之後就開始全職做研究。從我們同屆的同學來看，大家的背景各不相同，大部分國際學生都是剛剛大學或者碩士畢業，專業基礎相對牢固，而很多美國本地的學生則是有不少是工作之後再回到學校讀博的，所以相對來說基礎薄弱一些。上課的目的便是讓大家盡量都處在同一起跑線上。與此同時，幾乎所有美國的博士生項目都會把當助教作爲畢業的要求之一，所以每個博士生都會至少教兩門課。
我第一學期上的三門課是學校分配的，沒有選擇的余地，但都相對簡單，難度來講說是本科生級別的課應該都不過分，可能唯一難一些的量子力學也因爲 Andrew 讓我提前學了一些，因而沒有感到很吃力。讓我比較吃驚的反而是，原來大家的水平可以差這麽多。和我一起上課的同學們屬于化學系下面的 “物理化學” 分部，理應對理論知識的要求會比較高，但是很多人面對如此基礎的課程時，仍然會抱怨課程難度高，甚至在期中考試時不及格。所以，我們這些自稱基礎比較好的人會首先滿懷惡意地懷疑這些基礎薄弱的同學是怎麽被賓大錄取的，但之後便會擔心他們能否順利畢業。幾年後，我們的擔心也確實部分成了真，因爲確實有一個考試不及格的同學在努力了很久後選擇了退學。總的來說，上課對我們這種在中國接受過理工科教育的人來說，不是負擔，而是錦上添花的事。
真的讓我比較有負擔的事其實是做助教。其中，最讓我擔心的一點自然是語言問題。作爲從小到大都生活在中國的人，雖然一直都在學校裏學英語，但英語的聽力和口語是絕對到不了應用水平的。即使考過了托福和 GRE，但是這些畢竟只是標准化的考試，而考試就一定會有一些應試技巧。雖說這些技巧對提高英語水平有一些幫助，但這些幫助十分有限，更何況我之前完全沒有教課的經驗，所以我在第一次上課前十分緊張。
不過，可能學院是爲了照顧國際學生，我被安排成爲了化學實驗課的助教，需要做的是在每次實驗之前向學生們講授十分鍾左右的實驗流程和注意事項，接下來就是在實驗室到處遊蕩，監督學生們的實驗操作是否規範以及回答他們的問題。這樣下來，因爲語言問題而導致的心理壓力會少了不少，甚至還會因爲頻繁的對話而提高口語水平。
但是，取而代之的是身體勞累，因爲每一堂實驗課都是三個小時，在實驗室中沒有坐下來的機會，要一直走動。所以，每次上完課，都會感覺自己被抽幹了一樣。另外，學生的作業也是我們助教來改，還要抽時間給他們答疑。所以，如果說自己上的課程占了我的一半時間的話，那麽另外一半時間就完全被當助教給填滿了。
在經曆了第一學期的勞累後，博一下學期我就堅決要求不帶實驗課了。加上半年的鍛煉，我對自己的英語水平更有了信心，所以這次我被分配當了一門入門化學課程的助教，雖然每堂課話說得多了些，但總歸不用那麽累了。
另外，不同于第一學期，我們有了選課的自由。所以這次我選了一些更有難度，但跟自己之後的研究更相關的課。讓我印象深刻的一門課是物理系的“高級量子力學二”，它真的讓我體會到了什麽叫“學不懂”，跟我們化學系的量子力學課程比起來，難度真的是一個天上，一個地下。
好在勤能補拙，課上學不懂的話，課下就多花時間讀老師推薦的閱讀材料，雖然最後還是一知半解，但是大家好像也都是一知半解，所以最後考試時我在班裏的排名也還可以，重新調整後的分數也能到 A。不過也正是這門課，我開始逐漸意識到物理系學的東西和做的研究跟化學系相比還是十分不一樣，即使大家最後做的研究名義上都是理論研究，但是物理系研究的問題還是更根本一些。
斷續做研究
雖然我們系的安排是第一年全職上課和當助教，但是 Andrew 顯然有不一樣的想法。在我剛到美國後，他就給我發郵件說希望和我見一面。在見面時，他說我現在就可以開始做一些研究，來熟悉一下研究環境。聽到他這麽說後，我突然開始感到有一些壓力，感覺這個老師是不是把人抓得太緊了。但是當時的我也沒什麽選擇，一則是因爲自己確實沒有做理論研究的經驗，提前熟悉一下應該沒壞處；二則我們當時還沒有選定導師，而是在第一學期結束的時候再做選擇，並且是雙向選擇，所以理論上是有選不到理想導師或者根本就選不到導師的可能性。就這樣，在上語言項目以及接下來的一年裏，我就在上課和當助教之余，便斷斷續續往 Andrew 組裏的辦公室跑，開始學習做一下研究。
實不相瞞，這種斷續地做研究對我是一點幫助都沒有，因爲對我來說，想要理解和學會某個概念或者技術，是需要花整塊的時間來集中學習的，碎片化的學習模式並不適用于我。並且由于遲遲看不到進步，反而會徒增焦慮，降低對自己能力的自信心。如果有哪一點好的話，那可能就是 Andrew 當時給我安排的項目中所研究的材料，跟我本科畢設時所研究的材料是同一種，所以對這種材料我已經有了不少了解。但是，做理論研究所需要的工具，像是 “密度泛函理論（Density functional theory）” 和一些可視化的軟件，我是一竅不通。所以，Andrew 給我安排了一個當時只比我早進組一兩個月的大學二年級的學生來教我這些軟件。顯然，他也並不是很懂自己在做什麽，就更別指望我能從他那兒學到什麽東西。總而言之，第一年的碎片化研究對我來說，與其說是研究，不如說是純粹浪費時間。我之後也會對我的學弟學妹們說：“第一年就好好上課和當助教，完全不要擔心研究的問題。磨刀不誤砍柴工。”
這一年的研究雖然沒有進展，但也算給我的研究之路開了一個頭，並且由于我幾乎每次組會都參加，再加上會時不時地出現在辦公室進行無實物表演，所以最後選擇導師時並沒有費很多力氣就進入了 Andrew 組裏。當時很多人問我想不想去 Joe 的組裏。Joe 是我們化學系裏另外一個做理論研究的教授，很年輕，聽說人很好，並且喜歡招學習成績好的人。就是他教的我們第一學期的量子力學，而我在那門課上的成績又很好，所以按理說如果我想去他的組，他大概率可能會收我。但是當時我對 Andrew 的印象還不錯，而且因爲是通過他的幫助我才能來賓大的，所以抱著一種報恩的心態，我毫不猶豫地選擇了 Andrew 的組。雖然有時候會想，如果當時去了 Joe 的組裏，我的博士生涯是不是會完全不一樣，這篇文章寫起來應該和現在也完全不同，但是現在看來，不管當時做了什麽決定，我們都有能力把它變爲最好的決定。
第二年（2018 夏天到 2019 夏天）
初嘗科研艱辛
如果你讓我選出博士五年，哪一年對我來說最困難，那麽我幾乎會毫不猶豫地告訴你是第二年。正是這一年，研究成了我生活的唯一重心，也讓我切切實實體會到了做科研是一件十分困難的事。
第一年斷斷續續做的項目，因爲幾乎沒有進展，我和 Andrew 都感覺已經沒有繼續做下去的必要了，所以 Andrew 開始給我安排了一個新的項目。
當時組裏有一個十分厲害的博士後，叫 Liang，是一個新加坡人，曾經在 UC Berkeley 讀的博士，來到 Andrew 組裏後幾乎成爲最高産的博後。他其中的一個項目是研究 “雜化鈣钛礦（hybrid perovskites）” 裏分子朝向的分布。
這裏爲了能把故事講清楚，我要稍微多講一下這個材料。Liang 研究的材料是 “甲基胺碘化鉛（MAPbI3）”，是雜化鈣钛礦的一種，而它之所以被稱之爲“雜化” 鈣钛礦，是因爲他的整體結構滿足這種八面體相連的鈣钛礦結構（如下圖所示），但是不同于傳統的全部由無機元素構成的鈣钛礦，這個結構裏還會有一個有機分子。正是由于這種有機無機混合的特性，它才被稱之爲 “雜化” 鈣钛礦。
而人們一說到鈣钛礦，往往指的只是這種八面體相連的結構，而不一定是由鈣和钛組成的礦物質，像 Liang 研究的甲基胺碘化鉛，就是由碘和鉛組成的八面體。而 Liang 所關注的問題，就是在一塊真實的包含了上億個有機分子的甲基胺碘化鉛材料裏，這些分子他們朝向的分布是長什麽樣子的。他設計了一個模型，可以算出不同分子的朝向所對應的體系的總能量。這樣，他就能算出總能量最低時的分子朝向是什麽樣子，也就是真實材料中分子的朝向。而 Andrew 給我分配的新的項目，就是運用同樣的模型，來探究甲基胺氯化鉛（MAPbCl3）中分子的朝向。
聽起來很簡單對不對？我只需要把碘換成氯，然後幾乎完全重複 Liang 的工作就可以。我一開始也是這麽認爲的。但是裏面有很多技術細節，對于之前沒怎麽做過類似研究的我來說，並不是那麽容易能理解。簡單來說，我花了很久來嘗試理解並重複 Liang 的一些前期的步驟，雖然中間走了很多彎路，但是這一步算是比較成功。
可問題出現在了具體應用他的模型來研究甲基胺氯化鉛這一步——我並不能得到一個符合預期的模型。盡管有很多嘗試，但是就是沒有辦法得到和 Liang 一樣效果的模型。我試圖找過各種原因來解釋，但是最後都沒辦法說服自己或者別人，因爲這個體系太複雜了，自由度太高，很難找到某一個變量能夠解釋發現的問題。最後的最後，我甚至開始嘗試用機器學習來做一個和 Liang 完全不同的模型，但是最後效果也不是很理想。如果這些都還算做研究時正常的挫折的話，那麽和 Andrew 的交流則是讓局面更加糟糕。
當然我們要理解 Andrew 已經當教授二三十年了，很多具體的研究工作他自己並不會做，而是交給自己的學生和博士後來做，所以他對研究的細節並不是很了解，只有一些宏觀的想法。這也是爲什麽當我告訴 Andrew 我沒法用 Liang 的模型來研究甲基胺氯化鉛時，Andrew 並不理解爲什麽行不通，而是提出了各種天馬行空的建議，並且當我提出這個項目可能就是行不通時，Andrew 並不接受，而是讓我繼續堅持嘗試，但是又沒有提出可以嘗試的方向。這樣的交流模式讓我一度很迷惑其意義，讓我覺得我並沒有從我的導師那裏學到什麽東西來推進我的研究，並且由于我一直認爲這種和 Andrew 的單獨討論需要向他展示項目好的進展，所以在一直沒有進展的情況下，我會選擇回避和他單獨討論。誠然，這種回避是最壞的一種選擇，這也爲之後埋下了定時炸彈。
但這並不是我當時做的唯一的項目。就在這個項目開始後不久，Andrew 有一個以色列的合作者 Omer，他的組裏的人測出了甲基胺碘化鉛（MAPbI3）的“拉曼光譜”，希望我們能夠幫忙解釋爲什麽拉曼光譜長這個樣子。我們並不需要知道拉曼光譜是什麽來理解這個故事，我們只需要知道 Liang 曾經發過另外一篇文章，裏面他就用一些方法可以從通過理論來模擬真實材料的拉曼光譜，並且能夠解釋爲什麽光譜長這個樣子。所以，就和我的上一個項目一樣，我也開始重複 Liang 的方法來模擬甲基胺碘化鉛的拉曼光譜。
但是這個時候，Liang 已經離開我們組，自己開始當教授了。所以，有些技術上的問題我沒有辦法直接問他，而且他之前自己做項目時的某一步用的軟件和我現在用的軟件並不一樣，所以有些時候也沒有辦法直接參考他的意見。這樣就導致了在某一步，有一個關鍵設定我設置錯了，從而使得最後的結果變得十分奇怪。而當時的我既沒有能力也沒有經驗來發現錯誤在哪裏，于是，這個項目也是遲遲沒有進展。就像我的第一個項目一樣，因爲沒有進展，我也一直試圖回避和 Andrew 討論這個項目。
終于，在 2019 年的一月份，剛剛過完元旦，Andrew 把我叫到了他的辦公室，讓我跟他彙報我的項目的進展。在發現基本沒有任何進展，並且發現了幾處他覺得明顯有問題的地方後，Andrew 爆發了：
“你有認真地思考嗎？“
“你已經把科研降級爲只是盲目地向服務器提交任務算一些東西了！”
“你進組已經半年了，我的朋友！時間過得很快的！Liang 帶了你那麽久，你從 Liang 那裏學到了什麽東西？你什麽都沒學到！”
“我曾經給過你一個機會進入我的組裏，”
說到這一句時，Andrew 突然停住了，估計他也意識到如果自己再說下去，就會說出類似要開除我之類的話了。接著他又說：
“這樣吧，你這幾天好好想一想，下周一你來告訴我你讀博的 philosophy(哲學)是什麽。”
當時的我聽了這些話後，根本招架不住。要知道從小學到大學，我都是“別人家的孩子”，爸媽和老師都基本沒批評過我，所以這麽尖銳的批評，我還是第一次聽到，而我的內心根本沒有一個機制來處理這些批評。我開始認爲 Andrew 是一個壞人，一個只知道找學生要成果，不能提供任何幫助，而且在得不到想要的成果就只會罵學生的人。我開始懷疑我進他的組裏是不是一個正確的選擇。如果更糟一點的話，那就是那個周末 Andrew 還邀請我們組的人去他家裏做客，而我不知道我該以什麽心態去參加。
那幾天我想了很多，因爲他的批評並沒有指出哪裏可以突破這些項目遇到的瓶頸，而我自然心緒很亂，更不可能知道項目該怎麽繼續做下去。所以，那時我開始認真考慮，也許自己並不適合讀博，不如退學去讀一個更容易找到工作的碩士。我甚至想過，反正我女朋友已經在美國找到工作了，我完全可以退學後在家裏讀一個網上的碩士項目，並且已經開始研究哪些網上項目比較好。但是被 Andrew 這麽一通否定過後，我甚至開始懷疑自己的其他能力，我是不是終歸會一事無成之類的，也許連碩士項目我也讀不下來。總之，那幾天我的內心世界十分黑暗和壓抑，去 Andrew 家做客只能說是強撐著去的。
就這樣內心掙紮著熬到了周一，又到了和 Andrew 討論的時候。雖說我沒有心思繼續推進項目，但是對他上次指出來的幾個明顯的錯誤，我還是改正了過來。出乎意料的是，Andrew 這次跟我 meet 時好像心情很好，先是跟我說 “I hope you don’t feel too bad (我希望你不要太難受)”，然後十分滿意地聽我跟他說那些被改正的錯誤。最後談及所謂的讀博的哲學時，我對 Andrew 說，“我一直以爲我應該在有順利進展時才向你彙報，但是現在看來不管是突破還是困難，我都應該跟你說，這樣你就更能理解這個項目的整體進程。” 雖然我們還是不知道科研項目該怎麽繼續下去，但是當時的討論結束時，氣氛還是積極的。
這件事發生後，我和組裏的其他高年級師兄師姐還有博後也都聊過，他們紛紛安慰我說組裏的每個人都被 Andrew 說過，甚至是那些你看起來非常成功的博士生們。Andrew 有時候有些情緒化，所以他的話你要選擇性地聽，那些明顯帶著情緒的就不要往心裏去。雖說這樣，我還是無法完全忘記 Andrew 那些尖銳的批評，並且之後每每科研遇到困難或者挫折時，“你什麽都沒學到”這種話就會重新進入我的腦袋。它比任何失敗的科研項目帶來的心理陰影都要大，因爲它在直接否定我自己。另外，這件事讓我的 “孤獨感” 更加深刻，因爲我感覺我在做的科研項目真的完全就只靠我自己了，即使是我的導師也並不能完全理解它的苦難，並且，沒人知道這個項目能不能做出來，它又不是家庭作業。
我覺得我理解什麽叫讀博的 “壓力大” 了。
Lingyuan
如果我的科研生活就這麽一直下去的話，可能我真的會在博二結束時選擇退學，就和我的很多其他同級同學一樣。哦對了，順帶一提，我們化學系當時招了 36 個博士生，在我畢業時只有 20 出頭留了下來，其他的人都以各種各樣的原因退學了。幸好，就在 Andrew 批評我的那段時間，我們組來了一個新的博後 Lingyuan。也許經過那次交鋒後，Andrew 也看到了我單獨做項目的困難性，所以他就要求 Lingyuan 帶我做那個模擬拉曼光譜的項目。
當時在和 Lingyuan 討論過後，他檢查了一遍我的軟件的一些設定。還記得我說過我之前一直有個設定弄錯了嗎，Lingyuan 看到那個設定後問我：
“這個設定是什麽意思？”
“我不清楚。”我說。
“Zhenbang，這些設定都是要搞清楚什麽意思的，要不然你也不知道最後模擬出來的結果可不可靠。”
這句看似簡單的話卻對我起到了很大的幫助，因爲這讓我意識到，我所用的這些軟件的設定不能只是靠前人的經驗，還要真的理解這些設定都是什麽意思，並根據自己的需要做修改，即使它們的那些設定不是那麽容易搞懂。更讓我沒想到的是，Lingyuan 雖然當時也不知道這些設定是什麽意思以及該怎麽設定，但是他過了兩天後跟我說：
“我看了這麽兩篇文章，它們解釋了這個設定是什麽意思，以及該怎麽設定。”
這對我來說簡直是醍醐灌頂，不光光是這幫我找到了我項目的問題出在哪，更重要的是，這種發現問題和解決問題的過程是我之前所不具有的。本科時的那些項目，我只是幹一些苦力活而已，幾乎沒有參與課題設計和分析，而 Liang 在的時候，基本上我但凡有問題，Liang 都可以直接幫我解決。所以，我並沒有意識到原來做研究培養的一個很重要的能力就是“解決問題的能力”。這麽簡單的道理我到那時才有了切身體會，並且時刻提醒自己不要忘記思考。“你有認真的思考嘛？“，Andrew 當時批評我的那句話，我現在才算明白什麽意思。
當修正了那個關鍵設定後，拉曼光譜的項目就變得順利了很多。之後我們又遇到了一個問題，就是如果我們完全按照 Liang 的方法來做的話，我們沒有足夠的計算資源。所以，我開始運用 Lingyuan 交給我的解決問題的方法，開始讀一些文獻來理解 Liang 爲什麽要用那種方法，並最終意識到那並不是最高效的方法。雖然 Andrew 和 Lingyuan 都覺得 Liang 的方法也許更可靠，但我並沒有完全聽取他們的建議，而是用自己方法算過後，發現模擬出來的拉曼光譜和實驗十分接近。所以，最後我成功說服了 Andrew 和 Lingyuan 來接納我的方法，並且 Lingyuan 之後做的一些測試中發現，我的方法和 Liang 的一樣准確。最終，這個項目成功結束，並且成爲我的第一篇以共同第一作者發表的論文（論文的審稿過程很長，最後發表已經到 2020 年 9 月了）。
這個項目的結束和論文的發表給我吃了顆定心丸，讓我逐漸重拾了對自己的信心：也許我是有做研究的能力的。而從實際的角度出發，論文的發表也讓我滿足了最低的畢業要求，所以壓力就小了很多。並且，我好像也學到很重要的一課，那就是要敢于和別人討論自己項目遇到的問題，包括自己的導師。也許他們不能完全幫你解決問題，但是他們至少知道你在努力解決問題。我的第一個項目，也就是研究甲基胺氯化鉛分子朝向分布的項目，在經曆了各種嘗試後還是沒有進展，而拉曼光譜的項目的順利推進也讓 Andrew 逐漸不再糾結這個項目。最後，我們都默認這個項目以失敗告終了。
結婚
就像我之前說的，博士生往往年紀都比較大，所以社會上對他們也會有些期待。我也不例外。在第二年快結束時，我的研究慢慢進入正軌，我也逐漸適應了博士生的生活。我的女朋友當時在另外一個城市匹茲堡找到了工作，雖然都在賓州，但費城在最東邊，匹茲堡在最西邊，所以往返還是要很久。我們都覺得現在感情已經十分穩定，並且結婚也許是克服遠距離戀情不確定性的一個好方法。所以，在 2019 年的夏天，我們回了一次國，並在國內領了結婚證。這算是我生活上的一個大的轉變，仿佛宣告著我的人生進入了一個新的階段。即使件事對我當時的研究沒有影響，但是這讓我意識到，讀博不是苦行僧的生活，而是和社會有接軌的一份比較特殊的工作而已，不要爲了學術而完全放棄自己的私人生活。而且，誰又能說得准私人生活不會對自己的職業生涯産生影響呢？
第三年（2019 夏天到 2020 夏天）
開始兩地分居
從國內回來後，我和我老婆就正式開啓了兩地分居的生活。美國不像中國，沒有高鐵，所以即使以高鐵的速度從費城到匹茲堡也就一個半小時，坐普通火車卻需要七個半小時，況且火車票也並不便宜，因此我們並不能頻繁往返。最後我們決定每兩周見一次，兩個人輪流坐火車，這樣對每個人來說，也只需要一個月坐一次長途火車。等這個計劃真的開始執行後，我卻發現我還挺喜歡匹茲堡這個城市的，雖比費城小很多，但是麻雀雖小，五髒俱全，亞洲超市和中餐館基本都能滿足我們的日常需要；而且更重要的是，這個城市的治安比費城好很多，走在街上有難得的安全感。所以，我最後反而會主動地要求多來匹茲堡，即使要多坐幾次長途火車。
另外一個在匹茲堡的好處就是可以脫離日常的科研環境，從而讓自己的思路也更活躍。因爲我現在的科研內容是理論模擬，所有的工作都可以在自己的筆記本電腦上完成，所以理論上我可以在任何地方工作。在匹茲堡的時候，我經常會找一個咖啡館一待就是半晌或者一整天。咖啡館不同于辦公室的氛圍會讓我更加放松，所以有時候讀論文或者寫代碼的效率反而會比在辦公室更高。Andrew 也非常理解我和我老婆異地的不容易，所以對我有時需要周五早退和周一下午才能到辦公室這種情況基本不管，甚至還曾經問過我需不需要更多的假期。對這一點我是十分感激，讓我對 Andrew 的評價感覺會更加全面：雖然很多時候他對我的研究並不能起到直接的幫助，並且會偶爾控制不住自己的情緒說一些很尖銳的話，但我承認 Andrew 大部分時間是一個很體貼很能理解別人的人。
這種時不時的遠程生活也讓我對另外一件大事做好了充分的准備，那就是新冠疫情。我們在 2019 年夏天領了結婚證後，准備在 2020 年的五月份再回一次國舉行婚禮。爲此我們婚禮的策劃和各種相關人員都已經聯系好了，場地也訂好了，但是沒有人能想到在 2019 年的 12 月份，新冠突然爆發了。當時 Andrew 悲觀地對我說，你看 WHO 都宣布全球衛生緊急狀況了，我覺得五月份時你是回不去了。當時的我雖然內心也這麽熱爲，但潛意識裏還是希望疫情能夠盡快控制住。誰曾想到，中國在五月份時幾乎是控制住了疫情，但是從三月份開始，美國的疫情爆發了。這下，我們回國辦婚禮的計劃是徹底被打亂了。
不過，不負責任的說，我和我老婆也算是因禍得福，因爲疫情的原因我們學校和她的公司都轉爲了遠程辦公，所以在經曆了半年多的異地戀之後，我又和我老婆住到了一起。當費城有第一例疫情的時候，我就開始收拾東西准備開車去匹茲堡住一段時間，在看到中國的疫情在經曆了兩三個月的封城後基本被控制住後，我以爲我在匹茲堡也就只會住個兩三個月。但是事實上，我在匹茲堡住了一年多，並且在這一年多的時間裏發表了自己博士生涯最重要的一篇論文。
第一個自己的項目
因爲我第一個研究甲基胺氯化鉛分子朝向的項目以失敗告終，而拉曼光譜的項目是和實驗組合作，所以對我來說，我還沒有完成過一個獨立的自己主導的科研項目。這時候，我們的老朋友 Liang 又出現了。他在離開我們組之前留下了一個未完成的項目，具體要做的就是用計算機來模擬真實材料裏的 ballistic current (BC)。BC 是我們之前提到的 “體光伏” 現象的一種可能解釋，但是之前一直沒有人來計算過它在真實材料中能多大程度解釋體光伏，所以 Liang 的這份工作在某種程度上可能十分重要，因爲它能更近一步幫助人們理解 “體光伏” 現象。
也許當時我在交大跟 Andrew 第一次見面時給他留下了我對體光伏很感興趣的印象，所以 Liang 走後，Andrew 意識到這個重要的項目沒有人在負責了。所以大概在 2019 年九月或者十月的某一天，Andrew 找到我和 Aaron，一個比我低一年級的博士生，對我們說 Liang 有一個關于體光伏的項目，現在遇到了一些問題，問我們感不感興趣。因爲我確實一直對體光伏感興趣，而且我拉曼的項目也基本接近尾聲了，所以我毫不猶豫地便答應了，而這個項目也成了我之後一年的生活主軸。
Liang 其實已經把這個項目已經完成了一半，甚至還要多，他基本完成了理論推導，並已經開始進行數值計算。但是，他遇到的問題是有兩個軟件可以計算 BC 所需要的數據，但是他們給的結果並不一致，所以，我和 Aaron 便開始嘗試弄明白爲什麽兩個軟件的結果不一樣。花了一兩個月後，我們基本上能夠搞清楚爲什麽結果會不一樣，並且可以通過修改這些軟件的源代碼使得它們給出一樣的結果。之後，我們便開始用這兩個軟件給的數據來嘗試計算 BC。Liang 也基本寫好了計算 BC 的程序，但是仔細檢查過後，我們發現裏面有一個很明顯的錯誤，在和 Liang 溝通後，發現這確實是一個很重要的錯誤，所以能夠及時發現對最後結果的可靠性至關重要。但也正因爲這個明顯但又重要的錯誤，讓我開始對 Liang 的公式推導不那麽有有信心。于是，我開始重新檢視他的理論推導。
Liang 的推導對于我來說並不是那麽容易理解，甚至對于我們整個組而言都不是那麽容易理解。它裏面用到一些概念和技巧，比如物理系的人都聽說過的“費曼圖”，對于我們化學系的人來說都是十分遙遠的東西。所以，在 Lingyuan 的推薦下，我開始學習量子場論。量子場論並不是那麽容易去學習的，但是好在有一本寫得十分清晰易懂的教科書，是由 Radi A. Jishi 編寫的“Feynman Diagram Techniques in Condensed Matter Physics”，推薦給所有想學習場論在固體物理的應用的人（看完這本書後，就會更容易看懂更出名的由 Gerald Mahan 寫的“Many-particle Physics”）。在花了大概一兩個月學習量子場論後，我感覺自己大概可以嘗試重複 Liang 的推導。果不其然，我們發現了他的推導中的兩個問題，其中一個像是手誤，所以改正起來比較容易；另外一個則是一個比較有爭議的近似，而這個近似並不是很容易被合理化。關于第二點我們有一些前前後後的討論，到最後我們只能接受我們的理論不夠完美，但至少是一步勇敢的嘗試，並且我們也想到一些可能可以不再使用這個近似的方法。所以，我們最終修正了 Liang 的推導，並開始集中精力計算真實材料裏的 BC。
就當我和 Aaron 以爲所有的困難都已經被解決了時，我們又遇到了一個意想不到的難題：我們最後使用的公式很難在數值計算中得到穩定的結果。究其原因是因爲我們的公式裏有“主值積分”，而幾乎是衆所周知，主值積分很難被數值計算。所以，當看到最後淩亂的計算結果時，我們的心態幾乎是絕望的，感覺這個問題也許是無解的。Andrew 和 Lingyuan 看到後感覺這也是很棘手的問題，但好在他們都願意給我和 Aaron 足夠的耐心和時間去嘗試解決。
就在我以爲這個項目要在這最後階段被放棄時，我突然想到我之前和同學的一次閑聊裏，聊到了主值積分的問題，並且當時我們找到一篇很老、排版很難看的文章仿佛能解決這個問題。我趕快找到那篇文章，發現它確實能解決一維的主值積分問題，但是並沒有指出三維的主直積分該怎麽解決。但是，至少它提供了一個思路。
我沿著這個思路，開始進行各種嘗試，比如嘗試把三維的主值積分轉化爲一維積分等等。雖然一開始的一些嘗試並不成功，但最後我們終于找到了一個方法可以進行三維主值積分，並且在用一些簡單的函數測試後，我驚訝地發現，它的效果出奇得好，並且計算量相對較小，十分適合我們的計算（我們最後 BC 的公式對計算量要求很大，而我們沒有足夠的計算資源來支持高精度的計算，所以算法當然越高效越好。雖然最後這個工作的另一個弱點就是計算資源不夠導致的計算精度問題，但是我們仍然算出了可以進行定性比較的 BC）。在把這個方法運用到實際材料中後，我們終于得到了真實材料的 BC，並且發現雖然它並不能夠完全解釋體光伏，卻能在很大程度改善現有的關于體光伏的理論。而正是由于我們的工作是第一個計算出真實材料中的 BC 的工作，我們的論文最後被物理學頂尖雜志 Physical Review Letters 接收。
如果說拉曼光譜的項目讓我重拾了做研究的信心並且減輕了畢業壓力外，那麽這個體光伏的項目則是讓我開始認爲，也許把研究作爲自己終身職業也是不是不可能。另外，說不定我還能提早畢業。哦對了，忘了說 Andrew 組裏的學生一般都是六年畢業的，在我之前我只聽說過一個異常優秀的師兄是五年畢業的，所以我們在進組時都是抱著六年畢業的心理准備的。
但是，在之後和 Andrew 的交流中，我們發現之所以會六年畢業是因爲 Andrew 覺得這樣對學生會更好，因爲做理論研究往往入門比較慢，多待一年也許可以發表更多的文章，從而對自己的職業生涯有幫助。但是如果學生真的認爲五年畢業對自己幫助更大，那麽他也不會反對。所以，從第三年快結束時，我開始認真考慮起來要不要五年畢業這件事了，畢竟疫情總有一天會結束，而我如果到時候還沒有沒有畢業的話，就又要恢複和我老婆異地的生活了。
第四年（2020 夏天到 2021 夏天）
更多的項目
因爲在家辦公的原因，我逐漸失去了時間感，這也導致了第三年和第四年仿佛是粘在一起過的，讓我記不清某些事情的具體節點。所以，接下來講述的事也許是發生在第三年快結束時，也許是第四年的上半年。
之前講到的體光伏的項目，大部分有難度的工作其實都是在美國疫情爆發前基本就解決了，疫情開始後，我所做的就是算出更多的結果讓敘述更完善，並且撰寫論文投稿。在第三年快結束時，我已經開始考慮下一個項目該做什麽了。在計算 BC 時學到的知識和技術讓我意識到 BC 也會有很多種，而我之前計算的只是其中一種。因此，我向 Andrew 提出，我的下一個項目也許可以算一算另外一種 BC。經過上一個項目，我感覺 Andrew 對我也更有信心，所以他支持了我的想法。就這樣，我的第一個完全獨立自主的項目開始了。
如果再完全重複一遍做項目的曆程的話，未免會有些枯燥，所以我大概可以告訴你，這個項目經曆了從無到有的理論推導和數值計算，中間也遇到了各種各樣的困難，有的被順利解決，有的則必須通過一些近似被規避掉。在經過了大概半年的時間後，這個我自己提出的項目也算成功結束了，進入了寫論文的階段。最後論文的作者只有我和 Andrew 兩個人，對一個博士生來說是一個獨立得不能再獨立的項目。所以，我漸漸發現，我不僅可以解決一個既定的問題，甚至還可以提出一些新的問題。
就在這個獨立自主的項目快要結束時，Andrew 收到了一封郵件，是一個在體光伏的領域的老前輩發來的。他們最近發表了一篇論文，來研究體光伏現象對磁場的響應，而他們的郵件就是來詢問我們的看法。說實話，我們組，包括 Andrew，並沒有對這個問題有過很深入的思考，所以在收到這封郵件後，我們開了好幾個會來嘗試理解他的文章以及這個問題。在討論的過程中我發現，也許我們可以通過做一些數值計算來研究磁場對體光伏的影響，並且我設想中的做法應該比老前輩的做法更有說服力。于是，我開始執行這個想法，並把它當作我的一個新項目。
這個想法其實十分簡單，只不過執行起來的話需要注意很多細節，所以也相對來說比較花時間。但這個時候，也許是自己到了高年級，Andrew 讓我肩負起了更多責任。首先有很多合作的項目他會開始讓我直接負責，其次他開始讓我幫他審核一些投稿的論文，並且讓我開始參與寫一個基金申請書，也就是所謂的 proposal。這些對我來說都是一些雜七雜八的事，但是十分占據我的時間和精力。所以，即使再簡單的想法，也因爲沒有時間而遲遲無法得到執行和仔細分析。不過，因爲已經有了三篇論文，我倒也沒有很強的要發表新的論文的焦慮。于是這個項目就一直在做做停停，逐漸拖到了第四年末。但是這樣的拖沓倒也讓我逐漸堅定了一個想法，就是希望能夠五年畢業，去一個能夠更加專注做研究的組當博後，也許這樣對我的整體發展會更有好處。所以，我的腦裏已經開始醞釀怎麽跟 Andrew 提畢業的事。
重回費城
在第四年快結束時，美國的疫情也到了一個拐點，因爲疫苗的普遍接種以及新變種的毒性減弱，人們已經變得不那麽擔心疫情，反而對長時間的抗疫措施感到厭倦。于是，各行各業開始著手重返辦公室辦公，我們化學系的博士生們自然也不例外。好在，我老婆的公司還是允許她遠程辦公，所以我們在 2021 年的六月末從匹茲堡又搬到了費城。剛剛重返辦公室時甚至充滿了一些新鮮感，不過這些新鮮感很快就消失了，因爲這時那些雜事基本都做完了，而我又開始投入了做研究的過程。
我本來預期這樣簡單的想法會給出十分簡單易懂的結果，但是最後的結果卻非常的反直覺。一方面我認爲肯定是自己哪裏做錯了，所以我一遍又一遍地檢查自己寫的程序，看看能不能找到哪裏出了問題；另一方面我有種直覺，那就是如果我的程序沒錯，那麽我一定發現了新的物理。
我把這些想法跟 Andrew 說了後，果不其然他覺得這些反直覺的結果一定是我哪裏做錯了，讓我一定要找到一個方法來解決這個問題。這是非常典型的和 Andrew 討論問題的情況，就像我第二年一樣，他會根據自己的經驗和直覺來判斷一個結果的對錯，但是很少給出更具體的建議。
所以如果沒有經曆過第二年的那段痛苦的話，我怕是會再次陷入抑郁中。事實是，我確實仍然短期地陷入了抑郁中，因爲這個項目也經曆了一段不知道該如何前行的過程，而且 Lingyuan 這時也已經離開了組裏去了另外一個地方當博後，所以那種久違的孤獨感就又回來了。不過，還好有第二年的經曆，讓我知道該怎麽即使調整心態，而且經過這幾年的科研訓練，我對自己的想法和研究也更有了自信。于是，在和 Andrew 辯論時，我變得更加強勢，不會讓步，雖然有時候這種爭執會讓氣氛十分僵硬，但是這樣也算給自己找到了壓力的疏解口。
其實做研究到現在，我已經意識到有時候科研就是會到瓶頸期，就是會有一個很難的問題橫亘在你面前，讓你短時間內找不到解決的方案。對于還沒有發表論文的博士生來說，這是最難熬的一個坎，因爲你有必須要解決它的必要性和緊迫性，但對于我來說，我反而能從容地看待它，並且甚至想，如果這個項目能一直做到我畢業的話還挺好的，因爲這樣我就不用花費精力去想下一個項目該做什麽了。所以，你們大概就可以理解爲，我一直卡在了這個項目一個階段，在這個階段我的算出來了可靠的結果，但我沒辦法解釋這個結果，而我如果要突破這個階段，那麽我必須能夠給出一個合理的解釋，或者能夠通過其他不同的方法得到更好理解的結果。而我的第五年的研究，也正是沿著這兩個方向進行的，並且在畢業前基本兩個方向基本都走通了。
第五年（2021 夏天到 2022 夏天）
申請博後
我們化學系的慣例是每年秋季時都要和自己的導師進行一場直擊心靈的對話，看看自己博士讀得怎麽樣，以及制定接下來的整體的計劃。所以，在第五年的這次對話中，我跟 Andrew 提出了五年畢業的計劃。當時我跟 Andrew 提出了以下幾點考慮：
“我發的文章的數量已經基本滿足了畢業要求，而且自己做的研究基本上成了一個體系，所以應該可以寫成一篇畢業論文了。”
“其次自己掌握了做研究的一些技能，並且逐漸有了自己的想法，可以進行下一階段的科研培訓了。”
“當然最重要的是，我希望能夠搬到一個城市，那裏我和我老婆都有工作機會，這樣我們就可以結束兩地分居了。“
Andrew 聽完後，基本沒有猶疑，就立刻同意了我五年畢業的要求。不知道是他真的認爲我已經達到了他對畢業生的要求，還是我的家庭原因是他無法反駁的一個理由，但總歸而言，Andrew 跟我說：
“你可以開始聯系博後想要去的課題組了。”
在那之後，我開始了密集地發郵件和准備面試的過程。由于我准備得比較早，所以得到的很多回複都是 “啊，現在太早了，我還沒辦法確定我明年夏天經費的情況，你能明年年初再聯系我嗎？” 或者 “我現在沒辦法確定自己的經費情況，但你可以申請一些獎學金啊” 之類的。而我也確實著手准備了一些獎學金的申請。這些獎學金往往競爭力極高，所以我對自己能獲得它們本就沒報什麽期望，但本著見世面和多認識學術圈大佬的想法，我還是申請了它們，並且參加了一些面試。
這些准備過程比我預想的要更花費時間，因爲它們往往會要求你寫一些陳述來表明自己的研究興趣和之後的研究計劃，而研究計劃不是憑空能想出來的，所以伴隨而來的是大量閱讀論文，並從中提煉出未來可能的研究方向。這導致我那段時間雖然沒有什麽科研壓力，因爲我已經把做科研的優先級降低了，但是腦力活動的強度並沒有減弱，反而因爲每個獎學金申請都有截止日期而變得更有緊迫感。
與大多數給我回複的教授所不同的是，Feliciano 說可以直接給我一個面試，而我自然沒有推辭，因爲這個是工作量最小的一個准備工作。所以在約定好的時間我和他進行了一場遠程面試，並且在面試完後他找我要兩封推薦信來確保我在面試時並不是在吹牛。雖然他的態度一直給人一種不溫不火的感覺，但我卻覺得他異常真誠，不會爲了表現友好而友好。而我在找了兩個推薦人給他發了推薦信後，他也很快給了我一個 offer。這次面試這麽順利讓我著實沒想到，但是這個 offer 實在是十分理想，因爲 Feliciano 絕對是我們這個圈子的大佬，我在做體光伏的項目時就用到了他寫的軟件；另外他所在的城市在得州奧斯汀，那裏也有我老婆公司的辦公室。所以在向他組裏已經離開和現在的組員打聽了一下具體情況後，我便幾乎沒有任何顧慮地就簽下了這個 offer，並拒絕掉了其他地方的一些面試。就這樣，在 2021 年結束之前我就把博後的位置定了下來。
在這以後，我開始對 Andrew 給我安排的雜活幾乎沒有了任何怨言（他也確實又給我安排了兩個基金申請書來寫），因爲這種生活已經可以看得到頭了。
參與會議
幾乎每個讀博的人都要經曆的另外一件事，就是參加學術會議。在會議裏，每個人都會展示自己做的研究，並且和世界各地的同行交流各自的成果，是一個很好的提高自己的曝光度和建立人際關系的機會。
在 2022 年時，人們對疫情的關注度變得更低，所以很多已經停辦兩年或者轉爲線上舉辦的會議，在今年重新線下舉辦了。而我爲了體驗一下大型學術會議，便注冊了“美國物理學會年會（APS March Meeting）”。今年的 APS 在芝加哥舉行，也是我之前從來沒去過的一個大城市，所以這次參加會議時，甚至還有一點旅遊的感覺。我會在會議時做一個十分鍾的報告，由于時間的局限性，我們提前還練習了很久來保證不超時。但最後可能是因爲我做的方向比較不那麽火，也可能是因爲我選錯了分會場，導致我的會場裏人特別少。
雖然比較失望，但也算是一個比較輕松的會議。在這次開會時我還見到了我未來的導師 Feliciano，並和他簡單聊了兩句。和他的交流感覺和 Andrew 完全不同，但依然讓人感覺十分舒服，這讓我對之後的組也更加放心了一些。另外，在開 APS 我還遇到很多其他人，有多年沒見的大學同學，也有 Andrew 組裏更早的組員，仿佛有一種在開同學會的感覺。外加上自己聽了很多很有意思的報告，雖然不可能完全理解他們的工作，但是至少開拓了眼界。這些都讓我對學術會議這項活動都留下了十分不錯的印象。
在畢業前我還參加了另外一個會議，是在紐約舉辦的“電子結構討論會（Electronic Structure Workshop）”。相比于 APS 的無所不包，這個會議更加細分，來參與會議的人也都是我研究的領域的大佬。巧的是，Feliciano 也來參加這個會議了，所以我們又尬聊了一會兒奧斯汀的天氣，並在這次進入了他們組的 Slack 聊天群組（Slack 是國外常用的一個工作聊天軟件，類似于國內的釘釘和飛書）。
而不同于 APS，這次我會給一個 invited talk (受邀報告)，有 30 分鍾，所以即使參加的人數少了，但是卻更加緊張了，因爲我很清楚我做的工作裏的弱點，而很擔心大家會揪住這些弱點不放。但最後我發現，雖然參與會議的教授們都是業界大佬，但是每個人也只是專長于自己的那一畝三分地，對其他領域的細節並沒有那麽了解。不知道爲什麽，這竟然讓我內心也好受了一些，因爲我發現，即使再厲害的人，他們的知識面也有很大的局限性。另外，雖然緊張，但我也把這次會議當做了一個很好的練習機會，練習三天後就要進行的畢業答辯。
畢業答辯
Andrew 說他基本不會改學生的畢業論文，因爲他覺得之所以一個學生能夠拿到博士學位，是因爲他平時做的研究，而不是因爲他畢業論文寫的好。所以，受他這種態度的影響，我對畢業論文的撰寫也不是很上心。我所做的就只是在複制粘貼自己發表的論文，然後加一些背景介紹和更多的技術細節。所以我的畢業論文大概就只花了兩周就寫完了。而我最後答辯委員會的人也都是我相對熟悉的教授，他們都幫我寫過推薦信，所以對公開答辯我也沒有特別緊張。當然，該有的練習還是要有的，因爲畢竟不能超時太多，而且答辯要用的幻燈片也該認真制作。不過還好，因爲之前開會已經做過了很多幻燈片，所以我做的也只是拼接而已，外加上開會時的練習，最後自己在答辯上花的時間真的可以說是不值一提。
值得一提的是，答辯真的很累。先是在公開答辯階段自己大概演講一個小時左右，然後接受觀衆的的問題。再然後是私下答辯階段，觀衆都被請了出去，只剩下自己的導師和答辯委員會的人，他們會問你更多更細致的跟答辯相關的問題，這個階段也持續了大概一個小時。最後，在他們的討論後，便會恭喜你成爲博士。不少人說這是走流程，但是即使是走流程，花的時間和精力也是出奇的多，當天答辯完後，我已經沒有精力做其他需要動腦子的事了，能做的就是找一家中餐館大吃一頓。
離開—很多人答辯完後，就基本會立刻離開組裏，而我相對特殊一些，因爲 Andrew 希望我能在組裏多待一些時間，帶一帶組裏的新人，所以我又在組裏待了兩個月。這兩個月我把磁場對體光伏的影響的項目寫成了論文並投了出去，也把一篇很長的綜述論文寫完了。而 Andrew 感覺也是不想給我那麽多壓力，就沒有給我安排很多雜活，而是讓我爭取把手裏的課題做完，所以這段時間我是難得過得比較輕松的時間。另外，讓我比較意外的是，我的心態在答辯前並沒有很大的轉變，甚至在真的離開組裏後也沒有一種如釋重負的感覺。也許我已經徹底適應讀博這種高壓的生活狀態，所以不覺得博士生活是一種負擔很大的生活。
這段時間少不了的是各種聚餐。畢竟是一個人生的重要節點，而我也快要長久地離開費城這個城市，所以想要和很多人好好告別。在餐桌上，大家回憶著這幾年共同經曆的一些事情，一起吐槽 Andrew，大家特別喜歡 “哲學課” 這個梗，它就是我第二年時 Andrew 爆發時說的話而産生的。他們還對我的未來充滿了美好的祝福，認爲換一個環境終歸是對我的成長和職業生涯會更有幫助。大家也紛紛表達了不舍，幾年的朝夕相處所建立起來的感情是相當濃烈的，最後的告別自然也是十分傷感。這讓我想到了自己本科畢業時所經曆的類似的情緒，不同的是那時的我對未來未知的生活充滿了期待，而現在的我則發現，生活就是生活，它永遠是平坦和崎岖並存，只有不在平坦時過于得意，不在崎岖時過于悲傷，才能以平和的心態過好每一天。
尾聲
在組裏的最後一天時，Andrew 把我叫到他的辦公室，沒有跟我談任何關于研究的事，而是紮紮實實給我上了一堂哲學課：
“Zhenbang, 就像我在你答辯開始前介紹你時說的那樣，我十分珍惜這種命運的巧合。如果不是你在大學時聯系了我，我們可能就沒辦法在上海相遇，你也可能就不會來我們組。所以，我一直把這一點當作我們的相處中第一個特殊的時刻。當然我們之間有很多特殊時刻，但那一刻也許是最重要的一刻。”
“我希望告訴你一點，那就是你是一個非常勇敢的人。你敢于去做自己並不熟悉的領域的項目，並在這個過程中逐漸讓自己成爲這個領域的專家。這是一個難能可貴的品質，因爲雖然你現在做的研究集中在某一個領域，但是你在日後的職業生涯中肯定會不可避免地接觸其他領域。你的勇敢能夠幫你適應並處理這些領域的難題。”
“你之後的職業生涯必然也會遇到難題。像我，在你加入我們組之前的一年，我所有的項目基金都沒有成功續約，所以那一年我們十分困難，我也一度很消沉。但我最終勇敢地面對了這些困難，並且沒有放棄，並一點一點地克服了這些困難。他們不想繼續給我經費？那我就繼續申請，因爲我堅信我們提出的研究方向是新穎且有意義的。第二年，這些基金又全部給了我經費。我現在能夠泰然地說出這段經曆，仿佛很容易一樣，但相信我那段時間真的很難。而我告訴你這件事，是爲了讓你知道，在遇到困難時，請記住自己是一個很勇敢的人，你可以克服這些困難。”
“像導師 – 博士生這種師生關系永遠不會結束，即使畢業十年二十年後我們也會因爲各種事而有頻繁的交流。所以讓我們繼續保持聯系，讓我們的合作繼續進行下去！”
說罷，Andrew 和我握了握手，結束了我在這個組裏的最後一天。
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