象牙塔之巅丨美国理工科博士：轮转和PI制度下的师生关系

【编者按】对于以学术为志业的人而言，博士生涯是他们必须走过的一段漫长旅程，朝向知识圣殿的光亮，艰辛而孤独地前行。
象牙塔之外的人们看向博士的眼光是复杂的，有仰慕歆羡，有敬而远之，随着从女博士的污名化到博士生的心理问题等负面话题的反复出现，更多的是疑虑和不解。
在这样的背景下，澎湃新闻思想市场栏目特别推出“象牙塔之巅”专题，邀请不同国家不同学科的博士们讲述自己的经历、研究以及对这段生涯的反思。
相比于“为什么读博”和“读博有什么用”，本专题更希望回答“读博的意义是什么”这一问题。
在一系列文章中，我们将看到个人的困惑和抉择，学科的样貌和特色，也会看到更大的社会结构如何以不同的方式和个体的学术经验联结成整体。
2009年六月底，我从北大元培学院化学方向毕业，赴纽约三校联合项目（Tri-Institutional Program in Chemical Biology)攻读化学生物学的博士学位。
三校为洛克菲勒大学(The Rockefeller University) ，纪念斯隆-凯特琳癌症中心 (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center)和威尔康奈尔医学院 (Weill Cornell Medical College)。
三所学校均为著名的生物医学研究机构，彼此之间仅隔数百米，经常共享科研资源，我所在的博士项目仅为三校诸多合作关系的一小部分。
我赴美的时间比大部分博士新生早了一两个月，为此甚至没来得及没参加北大的毕业典礼，这是我本科的一个遗憾。
之所以提早离校，是因为我的博士项目要求学生六月底开始第一个轮转——美国大学的毕业季一般在五月，但中国高校多在七月初。
出国之前的一周，我穿梭于未名湖畔的行政楼之间，集齐了毕业所需的十几个公章。
匆匆和家人朋友道别后，就跳上了去纽约的飞机。
洛克菲勒大学轮转（Rotation）制度：导师与学生的双向选择轮转制度是美国生物医学的主流做法。
一年级博士生得到博士生项目的正式录取后，会主动联系与自己研究兴趣相匹配的导师，到实验室实习一段时间。
在这段时间里，学生会尽可能了解实验室进行中和计划中的研究课题，初步学习一些实验技术手段，观察导师的个人风格和实验室的内部文化，向实验室的资深成员打探“内情”。
而导师也会考察这个学生是否具有在自己的实验室成功完成博士论文的潜力。
在大部分生物医学院系，每一个轮转的时间大多为三个月，每个学生一般有体验三个实验室的机会。
也就是说，生物博士生的第一年基本会用于轮转。
化学系的每个轮转周期一般不到一个月。
至于物理系，轮转制度并不普及。
这与学科传统有很大关系。
轮转制度的目的在于弥合学生和导师的信息差，避免“速配”造成的后续问题。
轮转制度对学生尤为重要。
大部分一年级博士生其实没有成熟的学术兴趣，在选择导师这个问题上很容易受制于路径依赖，在几个不同的实验室轮转是开阔思路的好机会。
有的导师头衔很高，名气很大，但并不善于指导学生。
又或因成名已久，大部分时间花费在云游四海参加会议上，并没有太多的精力指导学生。
有的导师事必躬亲，有的导师则推崇自由放任，不同类型的学生偏好也不同。
实验室文化也是一个重要的考量：有的实验室同事之间团结一心，有的则存在内部竞争。
不靠亲身观察，仅通过网上公开信息和口口相传的风评，是很难确定一个实验室和导师是否真正适合自己的。
轮转制度其实对导师是一种监督和激励机制。
而对导师来说，轮转的机会成本也是值得的。
大部分一年级博士生的简历其实难以准确反映他们作为科研工作者的潜力：有的学生成绩耀眼，真动手做研究却能力平平，或者欠缺团队合作意识。
轮转看似浪费时间和资源，长远看是有利于学术生态健康的。
据我所知，这种做法在英国、欧洲大陆和东亚并不常见。
在这些地区，博士生和导师配对大多还是依靠传统的一对一联系。
近年来，部分中国高校的博士项目也开始鼓励学生轮转，这是可喜的趋势。
此外，中国大陆的学生在申请博士生项目时，有时会为了去心仪的“名校”而提前和某个教授达成协议，入学后是不能自由选择导师的。
个人认为这种做法有一定风险。
远隔重洋的学生很难探明实验室的真实情况，在整个读博期间，导师和学生的地位是不对等的，导师的影响力不仅限于学生的学术前途，一个恶劣的导师甚至会危及学生的身心健康，此前武汉理工大学陶崇园的惨剧就是明证。
导师培养学生固然要付出时间和资源，但学生选择导师的潜在机会成本相比之下更为珍贵。
博士生和导师之间应该是基于互惠原则的双向选择，而不是导师对博士生的单方施予。
实际上，学术和人品均属上乘的导师往往门前要求轮转的学生络绎不绝，反而并不会轻易接受一个大洋彼岸的陌生学生。
小而美的洛克菲勒大学2010年夏天，我完成三次轮转和博士一年级的课程要求，正式加入Tom Sakmar在洛克菲勒大学的实验室，研究G蛋白偶联受体。
洛克菲勒大学 （Rockefeller University）的前身洛克菲勒研究所（Rockefeller Institute）成立于1901年，是美国第一所专注于生物医学的研究机构。
校园位于寸土寸金纽约曼哈顿东河之畔，1954开始招收博士生，1955年正式更名为洛克菲勒大学。
二十世纪初，洛克菲勒研究所以微生物和传染病学知名于世。
刚入校时，我在图书馆中看到一座东亚男性的胸像，其人头发蓬乱，目光炯炯，细究之下发现是《樱桃小丸子》和《哆啦A梦》中日本小学生的偶像细菌学家野口英世。
近年来，洛克菲勒大学在神经、免疫、生物化学和生物物理等领域保持了领先的水平，在我入校的时候，有数位诺贝尔奖和拉斯克奖得主还活跃在科研一线。
这所学校坚持“小而美”的路线，不设院系，学校的主体部分是一个个独立运作的实验室，近年来实验室总数维持在七十到八十之间。
洛克菲勒大学没有本科生部和硕士生项目，只有哲学博士（PhD）和医学－哲学博士（MD-PhD)两类学生，全校学生总数不超过二百人，校园里的科研主力是广义上的“博士后”，“博士后”不是学历，而是一份工作，从业者处在已经取得博士学位、但还没有获得正式教职的过渡阶段。
这样的博士后在洛克菲勒至少有三百人。
由于学校经费充裕而学生数量有限，每个学生的待遇堪称优厚。
博士生的奖学金和医疗保险来自学校教学预算，因此博士生选择导师的时候不易受到导师经费的限制。
每个博士生另有一小笔可以独立支配的科研经费，学生可以自主选择购置电脑，参加学术会议，或者请工作上的合作者吃饭喝咖啡，教务不会干涉。
洛克菲勒大学在主校园周边拥有若干公寓楼，教职员工和学生都可以申请入住，而博士生享有可观的住房优惠。
在博士期间，我和同学合租学校的三室一厅，客厅窗户正对东河河景和罗斯福岛，采光极好，水电网费全包，而月租不到七百五十美元，每个月缴完房租后奖学金净剩两千多美元，按照我当时的消费水平，这堪称“高收入”——所以在洛克菲勒大学做博士生的确是无需日日为稻粱谋的。
导师？老板？中美科研和博士生培养体制不同，中文语境中对博士生导师一职的理解和美国也有差异。
中国科研院校中“硕士生导师”和“博士生导师”是正式职称，“博士生导师”要比“硕士生导师”更有资历和权威。
而美国科研系统中“博士生导师”并非一个正式头衔，而是研究性大学和科研机构教职工作内容的一部分。
美国研究性大学的终身轨（tenure track）教授分三级：正教授（full professor)，副教授（associate professor），助理教授（assistant professor）。
一个学者从被聘任为研究性大学助理教授的第一天开始，就具有招收和培养博士生的资格。
而以教学为主的文理学院和社区学院一般鲜有博士生项目，教授自然不是博士生导师。
在中国，“师生”是五伦之一，对导师的角色期待往往近似于“亲近的长辈”。
而在美国的博士培养体制中，导师和学生是一种职业合作关系。
专业之外，不适合普通朋友做的事，导师都不应该让学生做。
学生不是导师的行政助理，更不是私人助理。
导师可以对学生的职业发展提供意见，但不应该主动介入学生的私人生活。
在理工科领域内，和教授头衔密切相关的一个职务，叫“实验室主持人”（principle investigator，PI)。
研究性大学理工科的终身轨教授一般默认要承担PI的职责，博士生导师和PI的身份往往是重合的。
PI和博士生、博士后的关键区别在于“独立自主”：PI是实验室的直接和最终的负责人，并不受更资深的同事的领导。
不管是系主任、校长还是诺贝尔奖得主，原则上不能越过PI干预另一个实验室的选题和运作。
PI一职的出现，很大程度上是现代科研体制“理性化”的产物。
在二十世纪上半叶之前，科学家能得到的资源主要来自有限而不稳定的私人资助和大学教职。
二战充分证明一国的科学研究水平是其工业和军事实力的决定性因素之一。
大国竞争令政府经费有组织有目的地涌入高等教育和科学研究，至此科学研究才分化为一个对社会各阶层开放的主流职业。
与此同时，科学研究本身变得更复杂，更需要不同专长科学家之间的合作，更依赖昂贵而精密的仪器和特殊的实验室环境，今天的论文往往比五十年前的论文包括更多的数据，有更多的署名作者——简言之，今天的科研比早前更需要人力物力的稳定投入，在大部分国家，这种规模的支持主要来自国家的税收。
而像美国这种私人资助科学研究风气极盛的国家，其规模也扩张到了惊人的水平，突出的例子如生物医学领域的霍华德休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute），每年资助额度高达十亿美元。
如何保证庞大的公共和私人经费能被有效地分配和问责呢？在科研体制中引入科层制的管理手段，就成了很自然的答案。
然而科学研究本质上是创造性活动，而创造性活动是不能被充分计划的，这和官僚制的运行逻辑截然相反。
历史上成功的“大科学计划”，如曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划，其本质是目标明确的工程，关键的科学问题在此之前都解决了。
这类计划很少会因为本质上不可行而宣告失败。
而基础科学领域的大计划，其结果则充满了不确定性。
成功的先例固然有，如美国引力波探测计划（LIGO）。
反面教训也不少，如欧盟人类脑计划（Human Brain Project)，批评者指称这项计划让13亿欧元打了水漂。
对基础研究而言，最有效率的科研经费分配体制或与风险投资策略颇有相似之处：将种子资金广泛的撒在不同的领域。
在美国，承接政府基金的主体是数万个独立实验室，其规模通常从几个人到十几个人不等，只有少数特别成功的实验室能发展到三四十人以上的规模，在这种去中心化的组织模式里，PI起了关键作用。
很多博士生和博士后私下里会戏谑地称导师为“老板”，其实PI的工作和创业公司的核心创始人颇有相似之处：战略规划、人力资源、财务管理、对外公关、日常运营。
PI必须要做的一件事是持续引入科研经费维持实验室的运转，至少对实验科学，没有经费，无异于烧无米之炊，就算是诺贝尔奖得主的实验室也会被迫关门的。
PI是一个高压力职业，但是有付出也有回报。
在科学成果在科学发展早期，论文署名主要有两种方式：按照姓氏首字母排序和按照贡献大小排序。
第二种情况下，贡献大合作者的排在前面。
论文署名的排序往往成为争议焦点。
PI提供课题方向和实验资源，且对论文署名有最终决定权，但一线科研人员的能动性也是课题成功的关键。
为了解决PI和学生潜在的利益冲突，今天实验科学领域的论文署名分化出“第一作者”和“通讯作者”。
一般来说，“第一作者”是实际完成工作的一线人员，而“通讯作者”是起领导作用的PI。
学术界将通讯作者的地位看得更重要。
假设一篇论文意义重大，得了诺贝尔奖，那么得奖的人是谁呢？更可能是通讯作者。
这种模式下，理工科导师能用于指导单个博士生的精力是有限的。
导师和学生在实验台上并肩作战，大部分情况下是美好的想象。
导师每周能抽出半个小时和博士生一对一面谈，已经是楷模了，两三个月不见面的案例也不稀奇。
所以读博士和从小学到大学这十六年的关键区别之一在于博士生一定要学会自我管理，独立工作，需要在密集指导下工作的人，不适合读博士。
我的导师我加入Tom的实验室后第一次和他正式面谈，Tom提了两点要求。
第一，“你的目标是要成为自己领域内首屈一指的专家。
”我后来才明白，这个目标并没有听上去那样遥不可及——只要将“领域”定义得足够小，小到只有三五个人在做相同的课题，五年后自然会成为数一数二的专家。
第二， “你不仅要学会怎么做科研，还要学会用英语把自己的研究说出来和写出来”。
他推荐我买蓝牙耳机（当时智能手机还不像今天这样普及），做实验的时候顺便收听美国国家公共广播电台（NPR），NPR的节目包罗万象，对提高英语听力大有裨益。
此后一段时间，Tom对我的实验催的不紧，对提高英语这件事反而似乎更为上心，时不时问我有没有买蓝牙耳机听NPR，还说我嫌耳机贵的话实验室可以报销。
为了不显得穷酸，我连忙表示蓝牙耳机还是负担得起的；还有我虽然没有收听NPR，但是在听有声书。
Tom对我的回答似乎甚为满意。
Tom本人是个很好的演说家，专业报告之外，他也经常应邀给科普讲座，因此积攒了不少的心得体会。
他告诉我们，他刚开始做学术报告的时候，一定会把台词逐字逐句事先写下来，直到他做了一百多次报告之后，才觉得可以省去这番“笨功夫”了。
而他对手下做报告这件事一贯要求严格，组里的成员如果收到在学术会议上做报告的邀请，Tom会要求事先在组内预演，接受“内部批判”，从幻灯片的排版到时间的分配，巨细靡遗。
我也经过若干次这样的考校。
有些导师喜欢亲自包办论文写作，而有些中国学生因为英文水平有限，乐得不写论文。
Tom则坚持论文的第一作者必需亲自动手写，他只负责修改，从初稿到定稿，反复修改数十遍是常事。
三四年后，有一次Tom私下对我说，我的英文写作有很大进步，虽然不如某个美国男生，但是要比另一个美国女生好。
我听了窃喜。
那个美国男生斯坦福毕业，博士毕业时被选为毕业生代表致辞（valedictorian），文采了得，说我的英文写作水平不如他，毫不奇怪，至少Tom认为我写作的水平可以拿来和母语者比较一下了。
今天回想起来，我很感激Tom对我英语交流能力的培养。
学术研究绝非青灯一盏，独自修行。
恰恰相反，交流能力对在学术界立足至关重要。
我见过的PI中，无论母语是否是英语，或许有口头报告或做得一般的，但绝没有笔头功夫不灵光的。
对中国留学生来说，无论博士毕业后是否继续在学术界发展，只要人在北美，英语水平往往是职业发展的瓶颈。
Tom反复强调英语的重要性，说明他真心重视外国学生的长远发展。
Tom令我最为钦佩的，还是他对实验室成员的尊重和慷慨。
Tom在人前和邮件中称呼手下的博士后和学生，总是用“我的同事”。
组里新来的意大利博士后去欧洲开会，希望借机探望家人。
她试探性地向Tom请假，结果Tom告诉她不妨多休息几天：“归根结底，家人和朋友是生活中真正重要的东西。
”因为实验室超过一半成员是女性，Tom曾经在组会上很认真地推荐了雪莉·桑德伯格（Sheryl Sandberg）的新书《向前一步》。
我进实验室四五个月后，因为操作失误导致了一个离心机转子报废。
我提心吊胆地找Tom承认错误，Tom看了面目全非的转子，叹了口气，说了一句“这不好”，就再也没提过这件事了。
事后我发现转子是纯钛的，二手货也要数千美元。
我博士期间的工作大部分时候与组内一位资深的博士后Thomas合作，一定程度上，Thomas是我日常工作中的导师。
但是这种合作关系也有一定的风险：经验更老道的博士后将博士生的辛勤工作据为己有，这并不罕见。
在我开始写第一篇论文之前， Tom找我谈话，让我不要担心“第一作者”的归属问题，他愿意与Thomas分享“通讯作者”的身份。
我的第一反应其实是惊讶，然后才是感激——彼时我还是天真的新人，完全没有意识到潜在的利益冲突。
Tom让我明白：导师对学生最重要的馈赠，是信任、尊重、支持，和由此激发起来的荣誉感和上进心。
象牙塔内的心理健康某日，我读到塔勒布的《黑天鹅》中的一段文字，不禁笑了出来：“每天早上你离开曼哈顿的狭小公寓，来到洛克菲勒大学的实验室。
你每天很晚才回家，处于你社会关系网路中的人们问你一天是否过得好，只是礼貌起见。
在实验室里，人们圆滑得多。
当然你过得不好：你没有什么新发现。
”这的确是对科研日常的真实描述。
在《黑天鹅》一书中，塔勒布将行业分为“极端斯坦”和“平均斯坦”两类，前者的特点是少数赢家分走大部分蛋糕，如文学、艺术，科学；后者的努力与回报相关性要大得多，如医生，律师，会计。
塔勒布的建议大部分人选择“平均斯坦”职业。
据我所知，博士生和博士后的确是心理健康问题高发人群。
电子游戏之所以令人持续分泌多巴胺，是因为其设计中包括明确的阶段性目标与及时精细的正向反馈机制——把游戏的特点反过来大概就是科研人员的日常了。
科研课题的终点往往具有相当的开放性，一个课题开始的时候，可能导师的脑海中也没有清晰具体的目标，一个博士生需要学会在开放水域自我导航，这当然是一种可以通过系统训练掌握的能力，只不过在博士之前，大部分学生没有接受过解决开放性智力问题的训练——从小学到大学，教学大纲一般指向既定的知识和技能。
科学研究的开放性不仅是智力挑战，也是心理考验：并不是所有人都能忍受几个月甚至几年后才能看到结果的工作模式。
此外，大部分的实验都注定要失败，连串的负反馈很容易降低自我效能感。
而面对负反馈，勤奋的博士生往往会投入更多的时间，结果是自我价值愈发系于课题的成败。
我博士读到一半的时候，想明白了这个道理，于是给自己定了周五晚上尽可能不工作的规矩，因为在大家都去放松的时候加班，实验失败带来的沮丧感会成倍放大——而实验大概率是不成功的。
我博士期间大部分时间心情愉快，很大程度上与导师风格和我所在的城市纽约有关。
Tom奉行“自由放任”（laissez-faire）的管理哲学，实验室没有考勤一说，个人对自己的时间有很大的支配权。
塞缪尔·约翰逊说：“如果你厌倦了伦敦，你就厌倦了人生。
”这句话同样适用于纽约。
曼哈顿抬头所见大多是四角的天空，或许不适合仰观宇宙之大，但品类之盛却是世界上其它城市鲜能匹敌的。
在纽约的五年里，我曾对比过大理石和青铜在昼夜晨昏下的光影变幻，在赵孟頫、李公麟的真迹前独自伫立而无需与人争抢，见过的排满四面墙的维米尔和伦勃朗，在中央公园的夏夜里看露天的莎士比亚戏剧，去正统犹太人同学家中参加安息日仪式，当然，还有自由阅读的大段时光。
这些无法放到简历中的无用之事，是我博士期间幸福感的