忙於寫論文、發論文的中國物理學家們，一定要具備很好的心理素質才能在我們神奇的行業裡生存。套句時下流行的話，就是需要抱著「 editor 和 referee，我覺得我還可以再搶救一下」的心態。究其原因，與目前的評價制度(見本專欄文章《量子多體中的吶喊與彷徨之五：南方的動力學平均場》[1])不無關係。在我們的行業中，評定帽子、經費、職稱、待遇等等，其實都是在數文章，而且文章的檔次有明細的區分，作者在文章中的排名和貢獻也有明細的區分。一個比較尷尬現實就是，如果一個作者不是某篇文章的第一個作者或者通訊作者，那麼這篇文章在被各路用人單位和專家們評審的時候，基本不能算作此人的工作，相信讀者諸君中的作者和評審專家們，都會對此現象發出會心的微笑。
正是這樣的現實，讓有的從業人員從原本充滿希望、認為自己能改變世界的年輕人，變為遭遇挫敗後和在挫敗中仍需繼續掙扎的中年人。也正是因為這樣的原因和現實，掙扎中的人們仍在努力地追求在影響因子高的刊物上發表研究論文，從 Nature，Science，到各種所謂牛刊。行業內的諸多有識之士也都看到了這樣的問題，反覆撰文呼籲改變，眼前的如文小剛老師寫的《感謝 PRB 》[2]，劉俊明老師寫的《 那神一般的PRB 》[3]，以及翁羽翔老師寫的《 一篇論文背後的故事》[4] ，都是激濁揚清以正視聽的好文章，值得大家反覆閱讀。但是環境的變化、心態的變化是長期的過程，到什麼時候我們才能夠真正心平氣和地去評價一篇好的 PRB 文章，到什麼時候我們才可以把在文章中沒有打著星星、雙星星、打著劍號、雙劍號的作者的貢獻也能用合適的方式體現出來，是一個上至體制內的成功者、規則制定者，下至掙扎中的中年人和剛剛入門的從業者，還有在門口徘徊的真誠的青年們，都要認真思考的問題。起碼目前來看，還沒有好的解答。
那麼還是回到文章本身吧。其實嘗試給高級的刊物寫文章，本身就是很刺激的事情，因為這是近乎賭博的很有隨機性的活動。首先要過編輯 (editor) 這一關，往往越高級的刊物， editor 的權力越大，也就是說， editor 可以直接拒絕文章的投稿而不是發給評審專家( referee )問意見。有的刊物，其實90%的投稿就是這樣被 editor 直接拒絕掉的。而和這些刊物的 editor 打過交道的人們，其實也都慢慢摸出了他們慣用的一些套路，相信讀者諸君中一定有不少收到過這樣的八股拒信，
「In the present case, we have no doubt that your (此處 copy 文章標題或者摘要) will be of interest to fellow specialists, I am sorry to say that we are unable to consider that these observations in themselves provide the sort of broad and arresting advances in…」
或者
「In the present case, we have no doubt that your study (此處copy文章標題或者摘要) will be of inherent interest to other specialists working in this field. I regret, however, that weare unable to conclude that the paper in itself represents the kind of substantial advance in general understanding that would be likely to excite the immediate interest of …」
翻譯就不必了，相信大家都可以看得懂。這裡的神奇之處在於上面的兩段回復是關於兩篇完全不同的文章，來自兩個不同的 editor ，但其文字卻基本相同。給人的感覺就是他們似乎只要把拒信中的「(此處 copy 文章標題或者摘要)」部分換成投稿文章的題目或者摘要，就可以直接發給作者拒掉。仿佛他們並沒有，也不需要看懂文章的內容，和這些內容背後作者們幾個月甚至幾年的艱苦努力。這樣的機械性操作，看得多了，其實暴露的是這些出版機構和機構中的 editor 們本身的知識缺陷，以及造成如此缺陷的深層商業原因。
從一個作者的角度，其實這些八股回復早就見怪不怪了。作者想看到的，是與能夠看懂自己文章的人從科學發現的角度進行交流，無論是讚揚還是指出缺點，總可以激發作者的靈感和找到新的興趣點。只是我們面對的行業現狀，使得從業人員必須能夠視而不見地忍受如上所述的八股回復，然後耐心地擺事實講道理，基本上就是對 editor 專門做一下科普宣傳，然後才有可能推動文章從 editor的手裡艱難地送給 referee 評審和提意見。此處就一定要有「我覺得我還可以再搶救一下」的精神。當文章成功地送到 referee 手中，其實科學意義上的交流才真正開始，雖然 referee 的水平也有高下——而且 editor 選擇 referee 也有很大的隨機性，這又增加了遊戲的賭博和抽獎的意味——但是如果作者足夠幸運和足夠堅持，大多數時候還是可以遇到真正的同行來提意見的。
一個科研課題，以量子多體問題為例，進行研究的時間短則幾個月長則幾年，其中的孤獨挫敗和興奮激動的地方往往很難和完全沒有相應知識儲備的人說清楚，但話說回來，科學家、科研工作者也是人，雖然其科學的發現是客觀的，但是從業人員畢竟需要有能夠深入心靈的交流，有人能夠回應他們的喜怒哀樂，有人能為他們在迷惑時、低落時、驕傲時給出鼓勵和批評。好的 referee report 就是這樣的一種互動。說一個具體的故事吧，筆者在前文中講過「正交金屬」的例子(見本專欄文章《量子多體中的吶喊與彷徨之四：歷史的終結與最後的人》[5] )，就是通過費米子與 Z2 拓撲序規範場耦合，研究超越 Luttinger 定理的新型金屬態，這樣的金屬態的比熱、磁化率、熱傳導等性質都很像金屬，甚至連導電性質都和金屬一樣。唯一不同的就是電子沒有費米面。這一物理性質只能通過將電子移進/移出的探測手段才能檢測得到(如隧穿電導實驗、角分辨光電子能譜實驗等等)。正是由於拓撲序長程糾纏，及其所導致的演生規範場這樣的新概念，使我們可以設計出這個沒有電子費米面的新金屬態，並通過嚴格數值計算驗證了設計的正確性 (背景介紹參見《金屬的油膩表叔：一個沒有電子費米面的新金屬態》[6] )。
這篇研究文章完成後，我們又發現其實正交金屬的模型還可以進行電子摻雜，在偏離半滿的情況下繼續進行蒙特卡洛計算。稍微對於量子多體蒙特卡洛計算有涉獵的讀者應該都明白，對於強關聯電子(費米子)模型，能夠在任意摻雜下進行數值嚴格計算，並且有希望得到不 trivial 的結果，都是一種求之不得的奢侈，我們自然要把如此的計算進行下去。接下來又是幾個月的計算、討論、修改、計算、討論、修改，直到大概搞清楚了摻雜正交金屬模型的相圖。我們發現，除了沒有費米面和具有費米面這兩種情況之外，摻雜正交金屬還可以給出銅基超導系統在贗能隙區域中常見的費米弧(Fermi arc)狀態，也就是斷裂的費米面，如圖1所示。
圖1 (a)摻雜正交金屬模型中計算所得費米弧。圖片中的區域為正方晶格的布裡淵區，亮色的數據是蒙特卡洛虛時格林函數近似單粒子譜權重的結果。這裡的數據顯示費米面發生了斷裂，違反Luttinger定理；(b)正方晶格普通金屬的費米面譜權重，費米面完整，滿足Luttinger定理[7]懷著激動的心情，我們準備好文章的稿件[7]，投稿給某高級刊物。不出所料，第一步就被 editor 用上面類似的八股拒了回來，好在我們早有心理準備，遂拿出「可以再搶救一下」的態度，擺事實講道理說動 editor 送審。個把月後收到兩位 referees 的評審意見，都很中肯，可以看出其中一位基本明白了我們文章的重點，提的問題是關於我們的工作和之前文獻的關係等等，都有見地也容易回答。另一位提出的問題則尖銳一些，但是我們細思之下卻覺得很有啟發。比如這位先生/女士，提出如圖1中的虛時格林函數數據其實只是理論上的近似，並且是在一個有限的尺度下得到的(晶格尺度 L = 20，模擬溫度 T = 1/20)，我們的結論在 L 趨於無窮和 T 趨於0的熱力學基態極限下會怎麼樣呢？比如說，會不會費米弧其實是正交金屬狄拉克錐摻雜之後的圓圈截面，而不是斷裂的費米面，只有當溫度繼續降低和系統尺度繼續增大的時候圓圈才會顯現？這確實是一個很好的問題，我們在準備文章的時候，只顧著大談此處蒙特卡洛計算在技術上的進展(比如此處規範場的蒙特卡洛更新牽扯到5×5的矩陣元變化，而不是傳統的1×1，這個很有意思)和規範場去禁閉和湧現分數化激發與它們之間的耦合所帶來的理論新意，這已經是水能載舟、亦可賽艇( exciting )了，的確沒有考慮再把計算往前推進。
圖2 摻雜正交金屬模型中計算所得費米弧。左為 L=20 的溫度外插結果，右為 L=24 的溫度外插結果，從左到右，費米弧越發明顯，也可以清楚地看到費米弧不是原本模型中正交金屬狄拉克錐簡單摻雜所產生的閉合圓圈，而確實是費米面斷裂的行為這樣的專業問題啟發我們繼續完成新的計算，當然此處的量子蒙特卡洛計算複雜度是系統尺度的一個很高的冪律，起碼正比於(L6＊1/T )，即接近7次方的增長。所以當L從20增長到 24，溫度從1/20降低到1/24，我們所要付出的努力最少是原來的 (24/20)7~ 4 倍，但是為了回答 referee 專業的問題，這樣的付出我們是心甘情願的。於是又是幾個月的計算、討論、修改，在自己計算能力能夠承受的範圍內，對新數據進行了系統的分析，結果如圖2所示。我們首先在每個固定的系統尺度 L 下，對虛時格林函數進行了溫度的外插，然後再比較如是操作之下，格林函數的結果隨著 L 的變化。這樣看起來，費米弧隨著溫度的降低，其單粒子譜權重不但沒有減少，反而越發地明顯；而且隨著系統尺度的增大，費米弧的動量點並沒有閉合成為摻雜狄拉克錐對應的圓圈。也就是說， Luttinger 定理在這裡是確確實實被超越了，Z2規範場和正交金屬物質場的耦合，通過量子蒙特卡洛的嚴格晶格計算，給出了只具有部分費米面的新奇金屬態，這是令我們十分激動的結果。
在 referee 問題的激勵下，我們還趁勢將相圖又掃了一遍，發現其實在拓撲序消失的地方，也就是規範場發生禁閉相變之處，也是超越 Luttinger 定理的費米弧退化成遵守 Luttinger 定理的完整費米面的地方，系統突然具有了很強的超導不穩定性，這越發地和高溫超導相圖具有了在現象學上的相似之處。如此豐富的現象，我們正在進一步探測下去。很難想像，如果沒有 referee 的提問和激勵，我們能否憑著自己的力量繼續將這些研究成果在短時間內開拓出來，很大可能會因為我們研究興趣的轉移，而徹底忽視此處的重要發現。這樣的交流，棋逢對手，庶幾觸動到了彼此專業上的初心，正是作者們最受用的互動，已經超越了「我覺得我還可以再搶救一下」的略顯被動的態度。當然大家也從這樣一個例子中看到，為了能夠進行如此的思想碰撞，作者們不得不忍受此前的種種。
總之，發表一篇論文，尤其是高級刊物的論文，其實是作者、 editor 和 referees 之間的有趣互動。這裡面參與者們相互角力、相互影響，和如上所述的好的情況下相互提高，都是有意思的故事。雖說是科學的問題，其實充滿了人性、人情甚至煙火氣，而且種種神操作往往讓人哭笑不得，甚至都可以當成段子來講。比如，有時 editor 可以夥同 referee 一邊拒絕了作者的文章，一邊又不停地發信過來提醒此作者幫助審理其他作者的文章，這裡也有八股的套路，如
Dear Prof. xxx,
On xx/xx/20xx we sent you this manuscript for review, but have not yet received your report and, therefore, would appreciate a message concerning its status. …We're still interested in your report. If your schedule prevents you from reporting, just let usknow. Otherwise we're happy to give you more time. …
這樣的虐心要求，還這麼客氣，再想想前面提到的帽子、經費、職稱、待遇等等，你敢拒絕嗎？如此的情感控制高手，庶幾PUA，就算作者們抱定了「Editor，我覺得我還可以再搶救一下」的態度，除了老老實實照做之外，也只剩下「膜」的份兒了。
[1] 孟子楊. 量子多體中的吶喊與彷徨之五：南方的動力學平均場. 物理，2020，49(9)：638
[2] 文小剛. 感謝 PRB. https://mp.weixin.qq.com/s/rhN70LyC-flBOJ6kQ1Gn0w
[3] 劉俊明. 那神一般的 PRB. https://mp.weixin.qq.com/s/KPcFKTXTTF8sASl_HV3eGA
[4] 翁羽翔. 一篇論文背後的故事. 物理，2020，49(10)：701
[5] 孟子楊. 量子多體中的吶喊與彷徨之四：歷史的終結與最後的人. 物理，2020，49(7)：481
[6] 陳闖，許霄琰，戚揚 等. 金屬的油膩表叔：一個沒有電子費米面的新金屬態.https://mp.weixin.qq.com/s/wwq5IyhW8jH6uuOovvEqpQ
[7] Chen C，Yuan T，Qi Y et al. Doped orthogonal metals become Fermi arcs.2020，arXiv:2007.05543
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1.黑洞信息佯謬