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关于格式与排版的想法

本文只是一些散乱的想法。

引子

我个人对排版有一些天然的兴趣。

我从刚开始有电脑就先接触到了字体和排版的知识。这也可能是时代特色。在小学五年级我家就给我配了一台486电脑。那时候你出去书店买电脑书和杂志,看到的几乎都是讲386电脑。而且那台电脑还配了一台针式打印机。我之前从不同角度回忆过我小时候学电脑的经历,可以看这里这里,和这里。当时这台电脑的一个主要用处就是WPS排版打印。我一开始学习的内容也主要是这个,学习编程也是后面的事情。从这以后,我家电脑一直配着一台打印机,这是跟很多其他人家不同的一点。身边有一台打印机,我就经常打印各种东西玩。有一段时间,有一种纸,用喷墨打印机打上之后可以熨到衣服上,我妈都挺感兴趣,一起玩过一阵子。

到了我读高中的时候,我是一名特别潮流的电脑爱好者,懂Visual Basic编程、懂玩儿Photoshop做图片效果,用Flash做动画,用FrontPage做网页。我还记得我在网易空间(当时提供给个人申请的主机空间)做过个人网站,发布一的是数学学习笔记,具体是关于函数的。至于Word和Excel这些就更不在话下了。

大概也在那个时候,改革开放的大潮使得市面上出现了一些全彩页“进口杂志”,来自外国的那种很有设计感的排版,更当时国内传统的黑白排版形成了鲜明的对比。我对前者产生了很大的兴趣。在那段时间我特别沉迷于模仿这种西式排版做一些自以为特别酷的东西,即有打印出来的,又有网站的。后来过了好些年才发现,这种排版有点泛滥,相当一部分杂志只是空有其表。典型的就如国内航班飞机上的那些杂志。这种经历至少让我在排版上的审美经过了一些蜕变而有所提高。

我是知乎的早期用户,应该是知乎公开注册的同一年成为其用户的。我记忆中在知乎成为网站之前就看过一个同名称的博客,在上面经常有一些关于字体和排版的知识讨论。知乎刚成立的时候上面讨论最多的也是这些。

知乎网站的时间点,是在我博士毕业到出来工作的时候。现在一看一眨眼十几年过去了。我平庸而古怪地混迹于“学术圈”时间也不短。职业缘故我对字体排印的主要关注点集中在了学术交流的媒体(论文、报告PPT、海报)上。

学位论文的格式要求

从我读书的时候开始,学位论文的格式要求就是学校发给学生的一个Word文件。里面大致规客了页面、段落、字体、图表、参考文献格式之类。以往我没有在意这个格式要求本身的缺陷。似乎一直以来大家都习惯了,反正还是有很多细节需要导师亲自进行要求。例如物理量的字母和数量单位的格式、数学表达式的格式、图和表的格式等。背后可能还代表着大家习惯认为,格式要求是没有什么理论基础可言的。要求这样就这样。但是我在这方面的知识其实早已让我明白了一些可称之为“原则”的东西,我还做过一个介绍这方面知识的PPT,用来给新进组的研究生讲的。

但是直到今天我才从某个角度发现学生手头上的学位论文格式要求有何问题。以往觉得“没要求到”的,需要各学生的导师进一步要求的东西,其实在学位论文格式文件里是有的。那些要求本身都有国际标准或国家标准。但是在格式要求文件里遇到要遵守相关国家标准的时候,都只提一句“按照19XX年发布的《XXXX》执行”就完事了,没有一一附出这些提到的标准原文。可能一方面是因为国家标准是有知识产权要卖钱的,学校不能擅自就把全文分发给学生?但无论如何,这样规定一下,等同于没有规定。

例如关于物理量计量单位的表达要求,说是“国务院1984年发布的《中华人民共和国法定计量单位》及GB3100~3102的规定执行”,关于数字,说是“按国家语言文字工作委员会等七单位1987年发布的《关于出版物上数字用法的试行规定》”,但这些原文都没有附。学生看到了等于白看,最后还是只根据格式要求本文写出来的一些规定来编辑自己的学位论文。

学位论文是一名研究生在学术文书排版方面唯一的学习机会。类似地,学位论文答辩,也是他进行正式口头学术交流的唯一学习机会。期间学术会议的额外机会是不可保证的。比如我带的最近这两届学生,都因为疫情而完全没有参加学术会议的机会。所以我从内心很重视学生学位论文的格式,只不过年复一年都忙得不可开交,很多我想重视、想教的东西都没有真的做好。学校发的这个格式要求本身如果能完善,那倒是可以给一些爱学习的学生有真正提高这方面素养的机会。可惜的是这个格式要求可能年复一年没人管过,也没人改进过。

化学类专业的数学基础需要更新换代

所谓的“生化环材”专业,又可称“化类”专业,确实有一些共同的特点。它们最大的共同点应该是:化学是这些专业的核心学科。

现代化学的基石是道尔顿的原子模型。在化学里,我们称“原子是化学反应的最小单元”。这是一个关系到化学学科范畴的一个重要的界定性语言。当然,事实上我们在化学上至少还往原子以下关心到了价电子,但仍然不改变原话的成立。化学反应只关心到原子之间的组合的变化。假设的是原子的种类和数量在化学反应当中是不变的,即“化学反应的质量守恒定律”。

值得一提的重要概念是“分子”。它是基于上述的原子模型,再进行大量实验观察之后总结出来的概念。它的定义我就不在这里重复了。

纯粹的化学,就是仅基于上述的理论模型下的实验科学。具体而言,就是根据上述的模型,观察和测定各种化学反应,写出化学反应式。我们写化学反应式的方式和规则,其实都是承认和遵循上述模型的表现。

也就是说,纯粹的化学仅关心“化学反应式”这一层面,而不关心“原子或分子是如何构成宏观物质的”这一问题。故可想而知,纯粹的化学的实验十分要求“纯物质”,因为事实上现代化学史的大部分阶段化学反应的实验研究都是在宏观尺度进行的,实验上发生反应的不是一、两个原子或分子,而是阿弗加德罗常数量级的原子或分子。要使这样的实验结果能够证实或证伪一条只描述原子组合变化的化学反应式,就必须基于“纯物质”假设,以及使实验尽可能接进(或说必须相信实验相当于满足)纯物质假设。这就使得哪怕是只关心纯粹化学的研究者,也不得不同时研究宏观物质“提纯”问题,从而无法回避今天我们称为“物理化学”所关心的一些问题。

更不用说,化学一旦连接到工业应用,就不可能只停留在反应式。正如一切纯粹科学联接到工业应用后都会加上“工程”二字那样,“化学工程”正是关心化学连接到工业应用后的一切附加问题的学科。无独有偶,我们的现代工业史(无论如何断“工业”的“现代”)中大部分阶段的应用也都是在宏观尺度。所以“化学工程”几乎包括了一切宏观尺度问题。

这一切都使得,现在称为“物理化学”的课程是一切以化学为核心的学科(尤其是工科)除只关心化学反应的“无机化学”、“有机化学”和提纯问题的“分析化学”之外的第四门必修课,与前三门课一齐构成了所谓的“四大化学”。

因为上述的原由而成为必要的所谓“物理化学”,其内容将不会是别的,而正是以下两个主题:1)物质的微观单元(仅化学意义上的)与宏观性质的关系;2)物质的宏观规律。解决第一个问题的科学知识是统计力学(由于只关心化学意义上的微观单元故只需经典统计力学);解决第二个问题的科学知识是(广义的)热力学。这两种知识,恰好是物理学发展出来的,因此我们才称这门课为“物理化学”。括号中的“广义”,是指包括了传质传热等经典非平衡热力学的热力学。事实上,从现有的培养计划来看,《物理化学》课中的热力学部分是平衡态热力学,非平衡态热力学主要由《化工原理》课负责,故《化工原理》也成为了所有化学类专业的“第五门必修课”。在本文我仍用“物理化学”概括实际上的这两门课。

正是因为物理化学就是现代化学的不可或缺的内容。因此,现代化学的发展包括物理化学的发展。如果物理化学所关心的内容已经发展了,化学学科的相关课程的教授内容也应该发展。例如,如果关于“物质的宏观性质与微观单元之间的关系”问题的研究——1)经典力学已不足,量子力学是必须的;2)描述介观结构所需要的数学工具发展了、深化了;3)描述相变、多体相互作用需要用到统计场论……那么这些数学和物理也应该是化学学生的必修,从而发展化学学科的培养方案。

遗憾的是,我们国家的大学化学学科长久以来没有上述所说的这种发展。化学专业的大学生失去了一般大学生应有的价值。这是“生化环材”专业贬值的本质原因。科研领域和行业的凋敝,实际上不过是大学专业早年止步不前培养出来的知识落后“人才”进入了科研领域和工业界并成为主导造成的效应而已,只能说明“生化环材”专业内的人员缺乏在今天的世界工业水平基础上进行创新、创造所需的基本理论已成为染遍相关科研领域与工业界的普遍现象。

“劝退”并不触及“关于这一现象是否需要改变的问题”,因此在这里不评论“劝退”。然而如果具体地,例如有人认为“我国材料领域的创新人才其实已经足够,不需要那么多人才”,那这与本人的观点是相悖的(但其实这个问题也并非劝退者关心的重点)。

若承认“这一现象需要改变”,上述的关于化学学科本质的回顾说明,改变应该在物理化学内容及其所要求的数、理基础的近世化上着手。

只有化学类专业研究者,一个纯粹却又当代的化学家(而不是任何物理学家),才能准确地说出:到底当代化学研究需要哪些数理基础,并为当今的化学学生遴选或编写深度和广度恰当的数学基础和物理基础教材。这原本不是什么新闻——大学教育一向就是建立在研究者同时搞教学上的。任何大学专业,如果在这一点上失效了,它将走向凋敝;长期如此就会导致对应的研究领域和工业也凋敝。从现在的我国大学教、研生态来看,生化环材将不会是仅有的不幸者。

包括本人在内的大量化学研究者,已经是上述的不正常的化学教、研培养下的产物。因此要做到上述要求的改变,一个现在的化学研究者必须:1)既了解化学的现代研究,又参与教学实践;2)具体地,在给学生补充数、理基础之前,自己要补习(因为自己已是不正常产物)。

一些思考

给“生化环材”的学生上一点儿稍微近世一点的物理都是很难的。

“生环”不说了,“化材”作为理论底蕴不浅的学科也如此的原因就是,课程体系中的数理基础课太陈旧,长年得不到近代化。数理和电类专业本科知识体系的近代化是很自觉的,但化类专业缺少这种自觉性。

近世物理学在化学和材料学已有大量应用,例如近代的化学和凝聚态结构分析手段、液态或软凝聚态材料的理论化等,重大发展都是1970年之前,上世纪末就已经大量应用。但是2020年的化材学生,稍微学点儿基础一点儿物理就会产生数学语言问题。软凝聚态材料领域的同学(说的就是你——高分子,连名字都过时)尤甚,因为那些做室温超导研究的领域也算“凝聚态材料”,但它们的生源几乎全是物理系学生。

目前没有“面向生化环材专业的数学”、“数学化学方法”这种书。所有“数学物理方法”课本都是为了物理系学生而撰写的。化学和材料学的同学不会关心基本粒子和相对论(特别是软凝聚态材料领域),力学几乎全是牛顿力学,统计几乎都是经典统计。光是如此,他们所学的数学和物理都不足(课本还行,但上课经常砍章节,课上的要求也很低)。这里面有全社会的观念问题,即一般就认为化学不需要数学好物理好,怕数学或怕物理的才报化类专业,使得化类专业的生源客观上不足,就算大一数学和物理的要求已经降到十分幼稚的地步,都还有大量学生挂科。大学的数学系和物理系专门给全校其他专业上大学数学和大学物理的教研组已常年习惯此情况,当前砍内容和低要求的现状是多年以来形成的。