Deep Dive
为什么科研中会出现「鬼打墙」现象？
科研中的「鬼打墙」现象通常发生在初步实验成功后，尝试重复实验时却无法复现结果。这是因为一次实验的成功并不意味着所有实验因子都被完全掌握，某些关键因子可能被忽视，导致后续实验失败。
科研中常见的「鬼打墙」类型有哪些？
常见的「鬼打墙」类型包括仪器故障、实验无法复现以及导师的错误认知。仪器故障属于不可抗力，而实验无法复现则可能是因为实验因子未被完全控制。导师的错误认知则表现为对实验进展的过度乐观预期。
如何应对科研中的「鬼打墙」现象？
应对「鬼打墙」现象的方法包括调整认知，意识到这是科研中的正常现象，不要因此苛责自己。同时，建立心理防线，避免导师的错误认知影响自己的心态。必要时，可以通过阻断信息传递来减少导师带来的压力。
为什么科研中的初步成功并不意味着项目接近完成？
初步成功只是科研项目的开始，真正的挑战在于如何重复和优化这些结果。这个过程通常需要大量时间，且充满了试错，因此初步成功并不意味着项目即将结束。
科研中的「鬼打墙」现象对科研人员的心理影响是什么？
「鬼打墙」现象会导致科研人员产生长期的挫败感和压力，甚至可能怀疑自己的科研能力。这种压力不同于普通的工作压力，因为它往往伴随着实验的不可预测性和反复失败。
科研中的「鬼打墙」现象是否普遍？
是的，科研中的「鬼打墙」现象非常普遍，几乎每个科研人员都会经历。无论是仪器故障、实验无法复现，还是导师的错误认知，都是科研过程中常见的挑战。
如何应对导师的错误认知对科研进展的影响？
应对导师的错误认知，可以采取心理防线的策略，避免被导师的焦虑和压力影响。必要时，可以通过阻断信息传递，减少导师对实验进展的过度干预，保持自己的科研节奏。
- 实验成功不代表所有因素都被考虑，关键因素被忽视会导致实验失败
- 科研过程中，即使有初步结果，也可能面临重复实验失败的困境
- ‘一步前进，十步后退’的科研经历是普遍现象
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那么这一期呢我想跟大家聊聊科研鬼打墙的经历那之所以想跟大家分享这一期呢其实是因为前几天我经历了这么一件事情就是我最近一直在尝试去做一个光学结构然后要做这个光学结构呢就需要去用到一个仪器来去做一个干的克石英文里呢它就叫 reactive ion etching 它就是用气体来去做一些克石那么
那么这个工学结构呢其实我在今年很早的时候就已经把它做出来的而且基本上把这里所有的问题都搞明白了但是啊我在做完这个工学结构之后要往上去涨一些晶体而在去涨晶体的过程中呢我还遇到了挺多的麻烦的所以这半年来就一直在做这个事情的 debug
那中途呢也是尝试了各种办法包括去改变我长晶体的方式啊然后最后呢是锁定了可能是因为我长晶体的这个材料他需要更换一下当时我试了各种的方法就包括做异病 vibration 啊或者是做一些 spotting 啊那这些都是去做我光学材料的第一步那么最后我就确定了去用其中的一种方式来去长我的光学材料那其实不同种类的他长这种光学材料的方法
它长出来这个材料的光学性质也是会有一些差异的所以我要根据每一个材料来重新做一些优化那这个步骤呢其实我之前是没有任何经验的因为我只用过一种这样的光学材料而这种光学材料在后面被我发现就是长这种晶体不再好用了所以我就放弃了它去用我现在用的这种
那本来我以为做这种优化其实是件非常简单的事情我当时也没当回什么事
当我掌完这个工学材料之后,我就马上去做了一轮课时,然后发现我做出来这个枪是它并没有任何的共振或者是 resonance。当时我就有点慌了,然后我就用我之前的材料重新做了一轮一样的东西,我发现我之前材料也没法去重复我之前的结果。当时根据我过去的经验,我判断可能是因为我用的这个电胶就是 lectron beam resist,
它可能过期了然后当时我去查一些它过期的这个月份正好是 11 月份也就是我刚开始做这个结构的时间但这个时候新的这个电客交还没有到我就没有办法去判断到底是不是因为我电交的问题还是因为我做这个光线结构中间出了任何差错
那么最后我是非常幸运的去找到了一个我们 cleanroom 里面另外一个也用这个电刻胶的人我管他借了一点他还没有过期的这个电刻胶然后我用这个电刻胶呢就基于我之前的材料不是我心脏的是我之前的这个材料重新的去做了一批旗舰然后我发现这个旗舰就跟之前表现的基本上没有什么差别我就松了一口气
然后当我真正的去想尝试去用这个新的电荷胶来做我的新长的光学材料的时候,
我记得那是礼拜一我当时在看这个客室仪器我发现周末的时候有人在使用它的时候发现这个仪器用不了了然后负责这个仪器的人来看了一眼呢就说可能是因为它的这个泵坏了其实仪器出问题是一件挺正常的事情当时我也没有特别在意我就又等了半天然后我就看见那个仪器上显示说这个泵是彻底坏掉了不能用了然后要等到仪器厂商去发一个新的泵过来
那这个时长呢最早可能是三周的时间
可能到 12 月初这个蹦才会到到了之后呢可能要调试之类的可能要拖后一到两周的时间听到这个消息的时候我当时头一个反应就是愣住了就我没有想到事情会发展成这个样子就当我以为我可以全速前进我可以迅速的把这个项目结束的时候命运就会给我开这种玩笑然后当时还正好赶上了我导师在 10 月末有一个 talk
他在半年之前就告诉我说这个 talk 主要会讲你的项目所以你在 10 月末之前一定要把这个项目结束一定要把这个 paper 写出来我当时也觉得没什么问题甚至在 11 月初的时候在我去优化这个光线结构的时候我就觉得可能离这个实验结束就差一两步了但是后来仪器没法用了之后这个故事大家也听到就是命运有的时候可能真的会在你最需要希望的时候反手给你一个耳光
那我这段经历呢可以说是一个非常典型的科研鬼大墙那进一步说呢有时候就是前进一步后退十步 one step forward ten step back 就科研总是会在你极度绝望的时候给你一点希望然后马上把这个希望撤回哇这种感觉真的比一点都不给希望还要让我难受
因为如果一直长期的失败会让我有一个心理预期但是你这种给我一个甜枣打我十个嘴巴子这种方式真的会让我完全没法预测未来会发生的事情
那其实因为仪器或者是其他器械它不好使了或者坏掉了这种方式的科研规大强还是一种比较良性的规大强因为像仪器坏掉其实根本不是我可以控制的事情因为也不是我让仪器坏掉的它更多是一种外界的不可抗力导致的东西
那如果你在科研期间经历疫情的朋友可能有类似的感受就是你的实验你的项目或应该外界的一个强大的不可抗力的原因立刻停止在这种情况下你根本没有办法去做任何可以改变你现状的事情
那当然了在这个时候也可以去做一些别的项目但是如果你跟我是一样的处境的话像我的导师他是绝对不会让我放过我当前这个项目的所以我不仅要去做另外一个项目我还是要继续把眼前这个项目完成那最痛苦的鬼大墙可能就是因为实验本身没法复现了
我想起很多在实验室工作的伙伴特别能体会这一点啊就是你费了千辛万苦你终于让这个实验成功了然后你非常开心想继续进行下一步的时候
规划了各种雄心壮志的实验计划,在你的心中你已经想好了你发文章的时候那个图标有多么的漂亮,多么的整齐,结果当你开始进行下一步实验的时候就傻眼了,这个实验的这个趋势好像跟你想象的不一样,然后为了解决这个问题呢,你会去重复去做之前的实验,然后你发现之前可以重复的实验也做不出来了呢。
这个时候就会陷入一种巨大的恐慌之中尤其是这件事情让笨蛋导师知道了以后因为他会把他的那份焦虑也加到我们自己头上那这个事情呢在我的第一个项目里面发生了可能不下三次回吧
我还记得当时最严重的时候是在 20 年圣诞节左右当时我做的实验基本上就根本没有办法复现然后当时也特别焦虑然后在圣诞节左右的时候我就去又做了一遍然后不知道为什么实验台又成功了而且特别的完美特别的好我当时也特别喜出望外马上把这个结果给我导师展现了然后我们当时就准备撸开袖子把这个项目结束然后发一篇大的 paper
然后当时我就计划了各种各样的实验我就准备在开学新年的时候大干一场然后当新年过去之后当我真正开始再重新做实验的时候我发现自己做的结果一次不如一次而且是一个很恐怖的趋势就是我去看我的那个成果它的那个结果是一次比一次少一点一次比一次少一点一次比一次少一点
然后拖到 2 月 3 月的时候我就发现这个实验完全没法复现了我的实验流程完全崩掉了我当时就是百思不得其接而且我感觉心里更多的是一种恐惧因为我当时的是非常严谨的按照我之前做过的每一个步骤去做的这个东西而当我想去用同样一种方式去复现结果的时候
我会发现这个结果会随着时间的变化而变化这个事情就非常的吓人了而且我的每一个实验从头开始做到结束基本上需要花一天的时间其实在一周的时间内里面我能改变的这些因子特别有限而且我很多的这个实验步骤都是要单手操作的
本来就会参加了一些人带来的不确定性所以我当时完全不知道为什么我的实验没法复现我到现在其实我也不知道为什么当时实验没法复现而我那个项目当时之所以能结束是因为我去改变了其中一个因子
我把我这个实验的温度从常温改成了 75 度然后我的这个实验一下就成功了而且每一次都可以很准确的复现而之前在常温下可以做成功的实验呢我之后就再也没有去成功的能把它复现我也不知道为什么
那一个比较科学解释呢就是我的实验在常温下这个条件它是处于我实验成功窗口的一个边缘的地方所以一点点微小的各种因子的扰动就会导致我实验的成功或者失败而提升温度就相当于把我实验的这个不稳定性去除了但是就从个人的感受角度来说的话就是无限的失败重复同样的事情失败重复同样的事情失败跟鬼打墙是没有什么区别的
而这种鬼打墙的现象又会因为笨蛋导师的存在而变得尤为严重我们组基本上 90%的科研跟我导师博士所做的项目都没有什么太大的关系所以很多实验出问题的时候我导师只能在边上看着无能狂怒他也并帮不了我什么
他唯一能做的事情呢就是给我施压他第一次看到我实验成功的时候是喜出望外的而他看到我实验一次又一次没法浮现的时候他的失望就逐渐变成了焦躁他会跟我说你不能再这么浪费时间去一遍一遍做这个东西了
我们这个项目本来应该在两年前又结束了可是又被你一拖再拖到现在然后当我实验遇到问题的时候呢他会又有一种站着说话拨腰桶的姿态跟我讲说哦你试了这个难怪他会这样可是我之前已经在跟我导师 debrief 的时候把我的实验方案计划告诉他了他也没有反对啊
就他特别喜欢当一个事后诸葛亮然后把实验失败的责任全都推到我身上而且他对实验发展的预期有一个非常严重的认知偏差就是他总觉得当实验第一次成功的时候你再做一遍他就会成功
就是每当我去跟他展示我的这个项目的初步成果的时候他都会非常激动然后马上想象着在一两个月以后我这个项目就可以结束了然后发一篇大的 paper 我觉得他这种认知偏差其实挺无语的就是你怎么能做到经历了这么多项目经历了你自己的 phd 然后你去带学生去做项目明明每一次从初步结果到最后项目完成有非常大的时间空档
可是他每次都认为这个初步结果就能完美的浮现然后能马上快速迭代到实验完成其实实际上在我经历的每一个项目里面初步结果总是做得最快的这种结果往往可以在项目的一个月到半年期间内可以得到但最困难的就是怎么去重复这个结果怎么让结果变得更好变得更完整
而这个才是科研中最花时间的部分我导师完全就不会管这一部分他直接就会跳过去想象着好像我们可以马上很容易地把这个项目结束就有时候我是不知道他是真傻呀还是故意跟我们装傻
而他这样的预期呢也会潜移默化的影响我自己内心的潜意识想法久而久之我也会对我的项目的初成果会产生一种迷之自信可是我跟他的区别是我是负责做时间的人而他不用做那么最后被啪啪打脸的就是我自己然后我还要去承担他这边的压力和焦虑
那不管这种鬼打墙的感觉它是来自于仪器没法用了还是来自于时间没法复现还是因为笨蛋导师的迷之自信它都会给我们造成一种长期的客人压力
这种压力我觉得它跟我们正常的学业或者工作压力都不一样我前几天还在跟我一个工作特别忙的朋友说我说其实有的时候还蛮羡慕你的工作的虽然说你会花很多时间在工作上面但是你的项目都是周期相对比较短的而且你是可以在短时间内迅速推进的工作你的工作很累但是在项目结束之后是可以看到成果的这样其实可以会给你带来一种满足感
但你看我呢虽然说可能工作强度没有你强实验失败无法复现的死亡循环里面困着其实我能感受到的这种满足感是非常低的可能你花了半年时间能把你手头工作推到一个新的高度而我花了半年时间可能就是敲敲打打又在原地打转
这种感觉是非常不好的也是非常能浇灭自己的信心的长期下来就会给我一种可能我并不适合做科研的感受那久而久之呢我甚至会把我自己的这些过去的项目成功啊或者这些好的经历都会归功于运气我在之前我一期播客里面分享过一个感受我觉得赌博有时候它跟赌博没有什么本质区别
就是我们投入到科研的时间,它的这个产出的这个概率太随机了,我根本不知道什么时候它这个科研成果会忽然就开始变得顺利起来。我能做的呢就是一直耐心地等待,一直耐心地努力,等着那一天的到来。
而赌博的这个过程呢就是由无数的这种微小的赌博瞬间造成的我当时甚至还说之所以很多人能够顺利按时毕业就是因为他们的赌博成功了他们很幸运仅此而已那为什么会有这样的信念呢就跟我之前说的其实它是来自于各种方面的
不管是物理层面的实验结果还是导师的那种错误认知它都是会无形地给我们自己造成那种认知扭曲那时间长了呢我的反应就是躺了摆了不想工作了不想再做科研了对于科研热情呢也几乎没有了
我最后脑子里还会经常浮现一种画面就是我跟我导师大吵一架然后我跟他说这个破科研我宁愿不做我宁愿回去隐居种田我又不再想跟你这个组的科研扯上任何半点的关系了
当然了这些只是我内心的口嗨,我并没有这个胆子去做这个事情。其实在这么一样一种系统里去生活或者是做科研对我们来说是非常困难的,很难去改变这种认知的打引号的偏差吧。我之所以说打引号是因为在这个系统里面这种认知它就不是偏差,它就是一个正常的现象,所有人都会这么想。
假设一个系统自上而下的每一个人都有这样的信念的时候那么我们很难不被这种信念同化我感觉我们能做的其实就是去对抗去抵抗抵抗到我们能够去逃离出这个系统的那一天那么接下来呢我想跟大家分享几个能够对抗这种科研鬼大强给我们带来的无力感和绝望感的办法
那么第一个我想跟大家分享的就是这种前进一步倒退时步的体验绝对不是我们一个人才会经历的事情相反我觉得每一个在做科研的人或多或少都会有相似的经历就拿我们组举例来说我们组几乎每一个项目去开发这种新的处理材料或者做器件的方式都会遇到这么一轮有很好的初阶成果但是尝试去重复或者去复现的时候遇到了非常大的麻烦
就会被卡住然后一卡住就是几个月甚至到半年以上的时长其实不仅在我们组在别的组甚至在别的领域里面也经常会是这样我感觉这个就是一个做科研的正常现象而我觉得去应对这种现象呢我们要及时的去调整自己的认知从初步成果到项目结束它本身就是一个很长的时间你不要觉得自己有初步成果的项目就可以结束了
其实恰恰相反初步成果它只是一个项目的开始而真正花时间的呢就是去如何把你的初步成果去打磨到一个好的项目的过程那这其中呢还不包括你去解决你的一些没法复现的部分这个本身来说它就是一个挺难攻克的课题而且很多时候我们都是在一个黑箱子里面操作我不知道我们去改变哪些因子它会给我们的时间造成一定的影响
所以其中其实有很大一部分的时间都会花在试错这个事情上我觉得没有必要因为这件事而苛责自己
就是我觉得在面对这些事情的时候我们要先给自己树立到一个心理防线时刻提醒自己这个现象是正常的是一个所有人都会去经历的现象我们经历这件事情并不孤独那这个心理屏障呢不仅仅要对实验树起它更要对我们的笨蛋导师树起那
那如果我们真的没有办法去改变我们笨蛋导师的认知方式的话我们能做的其实就是让自己的心态和认知尽量不受到导师的影响
这个能力我感觉是需要训练的,其实我们从小到大基本上受到的教育就是要听老师的话,要听导师的话,要听老板的话。但是呢,在遇到这种老板无缘无故把锅甩到自己身上,或者是把焦虑强加到自己身上的时候,我们就得不听,我们就得左耳朵进右耳朵出,我们就得不听不听王八念经。
这其实是一种没有办法的办法,因为我们明明知道这个错误并不在自己,但是又没有办法去掐灭那个攻击我们的人。所以这个时候就只能去阻断这个传递信息的通路,把我们自己的脸皮变厚一点,这样的话才能降低笨蛋导师对我们攻击带来的伤害。
好啦那这一期的节目到这里就结束了那如果你有关于去如何对抗科研鬼打墙的经历或者是技巧呢可以在评论区分享早日毕业在学校就有 QQ 音乐网易音乐苹果 podcast 豆瓣喜马拉雅 spotify 和 amazon music 都会同步播出
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