撰写汇报实验进展的论文是十分困难的。John Martinis作为超导量子计算领域非常权威的实验专家,曾在《自然》、《科学》杂志上发表多篇文章,谷歌2019年实现量子霸权的实验工作就出自他的实验室。他将自己撰写实验类论文的经验记录如下:
通用的撰写要求
开始
文章按如下方式分为七部分,为了方便分类可以使用小标题。有一些有篇幅限制的文章可能不要求有小标题,但读者会区分不同的部分。
标题和摘要是吸引别人读文章的小广告。
读者应该可以通过阅读文章的标题、摘要、引言、
及其图注、结论就获得文章的基本思想。
和图注是一个形象化的总结——它们应该可以基本说明你的工作,这对于吸引忙人的注意很有帮助。
图标应该简洁,但要解释清楚数据和
的含义。
尽量不要一句话介绍多个概念,如果打破这个规则,那介绍的概念应该要比较简单。
为了清晰,一定要反复思考如何排列
、结果及其解释。
需要时插入参考文献,在你不详细推导或讨论就引用一个结论时,它们是很有用的。
标题和摘要
实验的简要总结
等你完全理解自己的实验和文章后,最后一定要重写摘要。
摘要的长度一般是一段,大致5-10行,大约每个部分一句话。
标题的叙述性要好。
引言
激发读者对你的文章的兴趣
从已经验证的基本原理起,讲清楚在物理中为什么这个问题很有意义。
综述前人工作,包括前人做过什么、你又实现了什么新工作。
陈述为什么你的工作对科技中应用非常重要。
讨论物理背景来解释实验体系的物理基础。
这个部分通常最难写,但对文章的接收非常重要。
理论
理解实验的背景知识
陈述或回顾对理解你的实验有帮助的基本理论。
直接陈述基本假设,或者不加推导地陈述公式,是可以的。但如果复杂,请陈述中间步骤。如果读者是专家,他们就可以弄明白中间的步骤,但请记住这是实验文章,不是理论文章,所以请讨论得简明一些。
实验相关的
一般放在这里。
确保你定义的术语和变量都合理且有逻辑性(因此陈述顺序很重要)。
确保陈述的物理尽可能简单基本,以免使读者迷失。具体的细节和新发现的物理结论,如检验实验的理论,最好在后面的分析部分介绍。
实验方法
记录细节以便重复验证
提供足够的细节,以便重复实验,但不要涉及过多琐碎的问题。知道要讲多少是一门技术,但现阶段多讲一些更好,因为你的导师会删除那些多余的陈述。
要简明扼要。对于大多数事情,你只需要陈述,而不是解释。
完整地记录下任何你为了实验成功设计的花招。
陈述要有逻辑,通常要建立在你已经陈述过的内容基础上进行进一步陈述。
通常需要参考草图,必要时插入
。
再次检查所有变量和参数在文中都被明确定义。
结果
用一系列图来讲一个故事
在撰写文章前绘制好所有的
,毕竟这是文章的主干。
从简单的数据采集及其结果,到对数据进行更复杂的分析,请用一系列图来讲这个故事。故事的顺序要有逻辑,请一定要建立在已经陈述过的概念之上。
不必在更复杂的图中展示所有原始数据。
对预实验进行讨论,应在必要且合适的地方插入
。如果预实验的陈述会打断你文章的进程,这部分可以放在附录中。如果撰写一些有篇幅限制的期刊文章(如《自然》、《科学》、《物理评论快报》等),一定要用更丰富的图和文字撰写补充材料。
在文本中,一定要向读者介绍图中的数据。解释坐标轴含义,讨论数据随自变量变化的含义。数据的结论对你来说可能是显而易见的,但对你的读者来说却不是。
在讨论了数据的趋势之后,一定要阐述误差来自哪里和误差棒的含义。
谨记你的数据是对自然的观察,应该是正确的。如果你相信你的数据,而它却不符合理论,不必大惊小怪,但是激进的结论会让人更难相信,让论文更难被接受。
分析
用你的实验去验证理论
分析部分通常与结果部分交织在一起,因此可以合并为一个部分。当使用一系列越来越复杂的图来解释结果时,合并在一起会更好。
数据为点、理论为线是很规范的做法。把它们两个画在一起,可以让读者一目了然地判断你的实验是不是成功的。
最好将数据绘制在一条直线上,以便任何人检查。
如果理论是曲线的,这相对容易去诠释,但是仔细想想为什么会这样。
理论曲线是否经过带误差棒的实验结果?误差棒内外的小偏差是可以接受的,但是大偏差则可能需要作为系统误差来讨论。此外,如果误差棒远大于偏差,也要进行讨论,因为这意味着你低估了误差。
总结
你的工作发现了什么
总结结论,段落要短。
也可以再用一个段落讨论未来的应用前景、研究前景或你的工作可以带来的一些指示。
如果有人对你的实验给予非常有意义的讨论和帮助,请一定要在文末的单独一个段落里用1-2句的篇幅去致谢,资金(基金)也需要写进致谢,这点很重要。
END
来源:UCSB Martinis Group Classnotes
转自:物理所研究生教育
转自:“投必得学术”微信公众号
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