父子联手科研20年

整理转载自 liangzx
量子位 | 公众号 QbitAI

连专业基础知识都没系统学过，却在领域TOP顶刊上发表了论文！

还是以第一作者和通讯作者的双重身份。

这是一个自称「民科」的业余研究爱好者，在天文学数一数二的顶刊MNRAS上发表论文后，被网友挖掘出来的真实经历。

论文合作者Joel Weisberg，是相关领域的大牛，曾在Nature、Science等顶刊发表过60余篇论文，其中与诺奖获得者Joseph Taylor共同署名的论文就有近30篇。

也正是因此，这段不同寻常的经历引起了网友们的兴趣，知乎提问一度冲上热搜：

如何看待某「民科」在天文学顶刊MNRAS以一作身份发表重量级论文？

针对这个问题，当事人@liangzx亲自给出了回答，截至目前已有4.0K赞：

在这篇回答中，他详述了自己是如何从一个数学不会求微积分、英语单词默写不超过100个的「业余爱好者」，到开始进行物理研究、走上「民科」之路，再到发现重大成果、得到著名教授支持，最终在天文学顶刊发表论文的经历。

不少网友看完后，对他的科研精神表示佩服：

更是有网友表示，他的研究身份已经不属于民科，而是独立科学家了：

量子位经授权，对知乎博主@liangzx的这篇回答进行了整理，与大家一起分享。(下文中「我」为作者自述)

「民科」出身，如何在顶刊一作发表论文？

来自农村的创业者

首先谈一谈我的经历。

我1955年出生于农村，77年恢复高考后进入北京农机学院拖拉机设计专业，本科毕业。

不过我一直喜欢的其实是物理，但是不敢报物理专业。

这是因为在当时能进入大学是首要目标，内心的想法是农村人选农业相关专业可能容易录取。

我大学毕业后在中专学校、国营企业等单位工作，94年选择辞职下海做生意。刚开始时，凭借着农村生活带来的动手能力，从软件硬设计，到组装加工全是我一个人干。单片机设计编程也全部是我自学而来。

后来，我在我的小领域做到了全国第一，有一项发明还进了国家标准。

我做生意完全是靠自己的发明创造，设计生产高性价比的测试设备，后很快就买上了自己的三居室房子。

王羲之在《兰亭集序》中写道，「向之所欣，俯仰之间，已为陈迹」。

繁忙的创业工作让我无暇再顾及自己曾经最喜欢的物理。

重拾物理研究

直到2000年左右，彼时读高中的儿子提出的一个问题，让我重拾起了物理研究。

当一个磁铁旋转的时候，它的磁场是否跟它一起旋转？

从这个问题开始，我的业余物理研究便一发不可收拾，走上了「民科」之路。

可以说，如果没有我儿子的加入，我不可能重新思考物理问题，不可能走上民科之路，更不可能取得任何成果。

我自己的数学和英语底子很薄，大学毕业后更是近二十年与物理「绝缘」，早就把数学物理忘的差不多了。甚至你现在让我做点求导、积分或者解微分方程的题，我也不会了。需要的时候主要靠我儿子。

英语方面的情况也是如此。说起来你们可能不相信，到我现在能默写出的英语单词绝对不会超出1百个。

我中学时从未学过英语，大学时只学了一本书。加上岁数大了记忆力差，根本记不住英语。我现在看英语资料，主要依赖百度翻译。打开英语文档后，用百度翻译一段一段地划译浏览，看到有感兴趣的地方就细读英语原文。

由于看得多了，只在自己关注的领域，英语原文也能看个七七八八。绝大多数的单词，是靠脸熟。

这很像我们看繁体字的书，那些字能认得，但是默写不了。好在我儿子，我太太英语不错，除了慢一些，读和写一些英文的东西不成问题。

在民科研究中，我起主导作用，大多数的点子是由我起头，然后我们父子一起讨论。

我提出的大多数点子都会被我儿子给粉碎掉。因为有了一起讨论的儿子，我们的观点会逐渐从错误，幼稚趋于成熟。

在这过程中，我总结出了一条重要的人生经验：

与人讨论是进步的重要推动力。

我从未学过什么梯度，散度，和旋度，也没学过傅立叶变换。

然而我们的研究涉及到了这些知识，这就得全靠儿子了。

或颠覆天体物理学重要理论

我们民科研究的转折点在2004年8月21日。

在那之前我们讨论得到了一个非常坚信的结果：

磁场不会跟随磁铁一起共转！

有了这个结论以后，我儿子突然提出，有一种恒星叫脉冲星，据说它的磁场跟着星体一起转动。

这是我第一次听说脉冲星。我马上就去找脉冲星的资料，主要是北大吴鑫基教授在天文爱好者杂志上发表的脉冲星系列科普。

看到那个脉冲星的系列介绍以后，我们马上就认定，机会来了！

磁场不可能跟随中子星一起转动。整个脉冲星灯塔模型一定是错的。

2004年8月21日清晨，我突然想到:

太阳磁场有22年的周期，如果太阳能塌缩成中子星，它的磁场有可能不是停止翻转，而是更快地翻转。

我们的磁场振荡模型(MO模型)由此诞生。

那天是个特殊的日子，同事的女儿结婚，我清早开车去给帮忙，一路上因为这个想法我都非常兴奋。

在2006年7月的北京36th COSPAR会议上，我们用poster公开了这个MO模型。

当然这个模型到如今仍然是纯粹的「民科」理论，静静地挂在arXiv上几乎没有什么反响。

但为什么我们笃信我们的模型一定会成功？这有两个原因。

• 一是因为灯塔模型的理论基础是错误的
• 二是灯塔模型正在被观测事实所否定

首先，灯塔模型是基于一个错误的物理理论，这个理论也叫M理论。

在物理界有一个一百多年来一直没有定论的问题，叫法拉第佯谬，也叫单极感应问题。

当一个磁铁转动的时候，它的磁力线是否会跟它一起共转。

支持共转的叫M理论，著名支持者是韦伯。反对共转的叫做N理论，著名的支持者是法拉第。

(感兴趣的人可以用「homopolar induction」或者「unipolar induction」为关键词做学术搜索，会出来大量的讨论这个问题的论文和书籍。)

这个问题，直到现在仍然是争论不休。

前不久，西北大学的李小俊团队还在欧洲的一份杂志上发表了一篇支持N理论的论文。

总的来说，在普通物理界基本上都是支持N理论，例如著名科学家费曼和阿尔文都间接支持N理论。

费曼说过：当磁铁移动时，说磁力线跟随磁铁一起移动是没有意义的。

这意味着说脉冲星的磁场跟着星体一起转动也是没有意义的。

而天体物理界几乎全都相信M理论，脉冲星领域更是如此。

两个理论存在争论，这是明确的事实，但令人好奇的是，在天体物理教科书中，从不论述一下，为什么要选择弱势的M理论作为基础。

我们是N理论的坚定支持者。也就是说，我们支持法拉第的观点，不支持韦伯的观点。

再过一段时间，我们打算提供一个最简洁的实验，争取结束这场争论。

在这场旷日持久的争论中，N理论明显占据着上风。但是脉冲星灯塔模型却直接使用了弱势的M理论。

所以，我们认定灯塔模型必败无疑。

一说到星体磁场的旋转，肯定有人会联想到地球磁场是不是跟随地球旋转这个问题。

地球磁场有11度的磁倾角，如果磁场不跟随地球一起转动，磁场将如何变化呢？

这个问题可能困扰着几乎所有的人。为了让人们理解这个问题，我们做了这样一个动画：

△传送门：https://www.youtube.com/channel/UCpbVpTr_ez15pweSaa83FeA

我认为我们这个视频是认识星体磁场运动的一个关键点，应该进入天体物理的教科书。

在YouTube上面，我们还发布了一系列关于如何正确认识磁场运动的系列视频。

这些视频谈到了磁场的一维平动，二维平动，一维转动，二维转动。

此外，越来越多的观测事实也在否定灯塔模型。

在1968年建立灯塔模型时，认定脉冲星只能是中子星，因为只有中子星才能有极端强大的磁场(说是因为磁通守恒，体积塌缩以后，磁场就强了)。

但是近20年来，在主序星和超冷星中也发现了几颗脉冲星。

除了脉冲周期很长以外，窄的射电脉冲，100%的圆偏振，相干辐射等特性都跟脉冲星完全相同。

专家也是用灯塔模型解释这些新发现。

跟脉冲星不同，这些非致密星的磁场可以测出来，都低于几千高斯，这比我手里的钕铁硼磁铁的磁场都弱。

如此弱的磁场能在磁极产生辐射，这是不是很可疑？

最重要的是，我们的MO模型提出时，就已经提出脉冲星的磁场振荡与脉冲辐射存在着90度的相位差。

而现在看到的三个目标，全都符合我们的预测，没有例外。

在我们提出MO模型以后，并没有得到回响。

那么，我们就极力寻找一种验证灯塔模型的方法，这就出现了题主提到的MNRAS论文。

发表这篇论文时，得到了美国著名教授Weisberg的支持，他把我们的粗糙的原始版本打造成了一篇漂亮的论文。我们共同完成了那篇论文，我是第一兼通信作者。Weisberg教授是我们的伯乐。

在我们的论文发表以后，由我们论文的审稿人带领的团队就用我们发表的方法开始了对灯塔模型的验证。

出了初步结果后他们就把草稿发了过来，然后我们就开始了几十轮的交流讨论。

我们帮他们纠正了几个错误后，他们就把我们加入了作者列表想投稿，但我们马上拒绝了署名。

因为凭直觉，我们认定其中一定还有BUG，就力劝他们暂缓发表，让他们把数据发过来，我们再给检查一下。

但是他们着急发表，把我们移到致谢名单后，就投稿到了领域顶刊ApJ。

△传送门：https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2018ApJ…853…73P/PUB_PDF

他们在论文里声称，使用我们发表的方法，(几十年来)第一次证明了灯塔模型是正确的。

那就意味着，我们的MO模型是错误的。我们当然不服气。

他们的论文发表以后，我们要来了论文的数据，开始检查，很快就发现了重大BUG。

他们使用的一个关键数据，就是脉冲星PSR J0737-3039 B的频率，本来是一个精度非常高的数据(精确到了10的-17次方量级)。

可是在它们的程序中用的是0.3605Hz，当我们用高精度数据替换他们的低精度数据后，他们的结果不再成立。

因此，他们的工作失败了。

当把我们的发现发给他们以后，本以为他们会主动撤稿，遗憾的是，他们保持了沉默。

这就是MNRAS论文的故事。

这些天我们正在打磨一篇新论文，要再提两个新预言。

验证这两个预言不需要新的观测，只要挖掘旧数据即可。

如果能够证实我们的新预言，MO模型将正式成为灯塔模型的竞争模型。

在跟某个专家介绍我们的MO模型时，我们提到了磁场不可能跟随星体一起转动。

他则指出，磁力线会跟脉冲星的等离子体冻结在一起，所以两者必然共转。

这是我们第一次听说磁冻结原理。然后我们就开始了对磁冻结原理的研究。

是我儿子读懂了磁冻结方程的推导过程，发现了理论上的漏洞，我们就设计完成了3项实验，证明了我们的理论分析，然后就发表了两篇SCI论文。

△详细情况可以参见这个链接：https://www.zhihu.com/question/426787402/answer/2859136066

对「民科」的看法

最后说一下我对「民科」的看法。

原来我在牧夫天文论坛也算是个知名「民科」。

有个班主(留美博士)甚至把他自己的签名换成了嘲笑我的段子，他笃定我们的「民科」观点不会被发表。

但面对嘲讽，拿出自己的成果是最有力的回应。

自从我们的论文发表以后，那里就没有人再说我是「民科」了。原来嘲笑我的人也闭了嘴。

其实我真的对被称为「民科」毫不在意，自己也会称自己为「民科」。

我总认为「民科」群体是个三教九流都有的杂乱群体。绝大多数都是胡思乱想。

我也不认为我的小小成绩是给「民科」群体争了光。也请其他「民科」不要引用我的故事。

其实我也多次跟其他「民科」交锋辩论，但是我始终坚持着这样的原则：

只有看清了对方的错误所在，我才会跟对方辩论。
如果我看不出对方的错误所在我是不会跳出来讽刺挖苦的。
如果看不出他的问题所在，或者看出了但没有说服对方的能力，就忍一忍，闭住嘴，绕着走。

这就是我这个「民科」对「民科」现象的看法。

原文地址:
https://www.zhihu.com/question/616579768/answer/3159773076