日期: 05/01/2007
主題: 如何寫觀測提案書
分類: 天文學
女孩在談過戀愛後才會成為女人.
男孩在失戀過後才會成為男人.
天文研究生在學會寫觀測提案書後才會成為天文學家.
對觀測天文學家來說, 最重要的就是要取得望遠鏡使用權, 以觀測取得研究所需的資料. 雖然各大望遠鏡的資料庫裡也有許多公開資料可下載使用, 但那畢竟是別人已做過的觀測, 提出最新的主意而做出別人沒做過的觀測仍然是十分必要的, 讓天文學向前推近的, 多半仍是靠新觀測. 要做新觀測, 就要寫proposal.
本文整理我對寫觀測提案書的心得, 供同輩或新進天文學生參考. 不論從哪個角度來看, 我都不是個極成功的觀測提案者, 至今被打回票的觀測proposal仍多於被接受者, 寫這篇文章是以分享的心情寫的, 我還不夠格說教. 以下依重要性討論寫proposal時需注意的重點.
科學
寫proposal時再也沒有比science更重要的事了. 不論是怎樣的觀測proposal, 一定要把大部份心力放在science這部份上, science的重要性遠高於觀測的技術細節. 在寫scientific justification時, 除了要有簡潔有力的introduction, 也要明確點出希望回答的問題, 並具體描述此一觀測將如何有助於回答此問題. 我們要盡可能設計一個可以完全解決問題的觀測, 在proposal裡也要如此推銷. 但有很多時候, 一個科學問題不可能只透過一個觀測就找到答案, 如果真是如此, 也要誠實在proposal裡寫出來, 並簡述未來或平行採取的其它行動 (譬如將要或正在以另一部望遠鏡設法做某個觀測).
在描述與此觀測有關的科學問題時, 不論對問題的本身, 以及對觀測所可能找到的正負面解答, 都要越具體越定量化才好. 在這裡, 沒有任何東西可以取代清析的數字. 在數字上, proposal裡最重要的數字就是觀測所需達到的零敏度, 這數字不只要清析明確, 為什麼要達到這零敏度也一定要解釋清楚, 為什麼它要是10 sigma而不是5 sigma也要解釋, 好的審議委員在這裡是不會給你任何含糊其詞的空間的. 另一個常見的重要數字為樣本大小, 為何你選擇觀測30個天體, 而不是3個或300個? 都要交待出來才行, 而這些都要與你企圖解決的科學問題具體拉上關係.
天文學之下有許多次領域, 各領域中又有許多待解決的問題. 雖然各問題各有不同的重要性, 而審議委員的工作之一就是要對重要性的高低作出判斷, 但是, 我們也不是就把一個問題重要與否完全丟給審議委員去決定, 在proposal裡除了要客觀描述問題, 我們也有必要做適度的主觀推銷. 譬如此問題是否具有科學與物理學上的基本性? 是否會對我們現有的天文學認知產生巨大影響? 是否有需要解決的急迫性? 是否是一個完整圖像中所需的最後一塊拼圖? 這些都有必要以兼具堅定與漫妙性的文詞來提醒審議委員一下. 當然, 唬爛是沒有用的, 到最後, 還是要靠你自己挑一個真正重要的研究領域投入, 科學問題本身的重要性在一個proposal中是無法用文澡取代的.
瞭解審議委員與TAC
演講時我們會針對聽眾的不同來調整演講內容, 寫proposal時當然也是如此. 有些小型TAC的成員兼具審議委員的角色, 成員來自不同領域的天文學家, 此時在描述觀測的科學背景及其重要性時, 就要以一般天文學家也能看懂的方式來切入, 少談細節而多做大方向的描述, 因為你談再多細節, 對方也不見得懂, 如果他企圖搞懂那些細節, 反而可能模糊了大方向而不知你到底要做什麼, 你要盡一切可能避免害審議委員做出搞不清狀況的事. 不論如何, 該寫的還是要寫, 該有具體數字的地方還是要有. 而除了要讓內容簡明易懂, 最好還要設想外行人可能會問出什麼問題, 在審議委員有機會問出蠢問題前就先把答案寫出來. 很多時候我們在拿到審議委員的報告時, 會發現對方跟本就是大外行, 用你以一般創意都想像不到的蠢理由否決你的觀測提案. 放心, 這種事我們永遠會遇到, 只能事先預防多少算多少.
另一方面, 大型天文台的TAC與審議委員常是分開的, 且依proposal次領域的不同, 會選該次領域的專家來審查proposal, 此時當然就不能假設審議委員啥都不懂了, 你要交待應交待的科學細節, 並假設審議委員會問出各種刁鑽但高明的問題, 而在審議委員有機會問你時就先把答案寫進proposal裡. 寫proposal可不像寫論文, 論文審議委員有問題時你有機會回答他, 甚至回嗆他. proposal審議委員有問題時, 你可是沒機會答辯的.
技術細節
Technical justification裡最重要的當然就是計算需要多少曝光時間及總觀測時間, 如果你是小心駛得萬年船的信徒, 在篇幅允許的情況下, 把計算細節完整寫出來, 審議委員並不會因為你寫太長就扣你分. 但很多時候, 只把重點帶到也就夠了, 只要你沒算錯的話. 曝光時間與總觀測時間是不同的, 所以在考慮要申請多少總觀測時間時, 要把各種overhead考慮進去, 如干涉儀觀測中要穿插gain calibration, 前後要有passband與flux calibration; 光學與紅外線成像觀測要考慮影像讀出所需的時間, 望遠鏡轉動所需時間, 換濾鏡所需時間, 對焦所需時間, 以及觀測標準星所需時間; 光譜觀測要考慮抓取目標所需時間, 各種標準燈觀測所需時間, 等等等等. 你不必把這些細節一一寫上去, 但你要簡短而直接地讓TAC知道你考慮過這些了, 而且結果看起來是合理的.
最後, 在決定要要求多少觀測時間時, 要以合理與誠實為前題. 我們都想要越多越好的觀測時間, 但如果兩個晚上就可以完成的觀測, 在數字上做些小弊把它弄成三個晚上, 對你並沒有好處. 要知道, 要求越多的觀測時間, 難度也就越高, 除非那是部根本就沒什麼重要性的望遠鏡. 在設計觀測時, 你得自己衡量你的科學問題的重要性, 以及它值不值得投資那麼多觀測時間來完成它. 時間與科學問題之間的相稱性與合理性, 需要經驗累積來判斷, 很多望遠鏡會公開各成功通過的proposal的主題, 使用者名字, 以及其有多少觀測時間. 想辦法把過去幾學期的這些資料找出來, 你就會有個底, 知道大概什麼程度的科學主題要拿到多少觀測時間是有可能的.
在各種技術細節中, 有一項是值得寫清楚, 甚至非得寫清楚的, 那就是你為何選擇這部望遠鏡與這部儀器觀測. 譬如申請使用太空望遠鏡, 就一定要斬釘截鐵地說明你這個觀測不可能透過地面望遠鏡來做到, 申請干涉儀觀測就要說明為何高解析力是必要的. 有時候, 即使一個觀測可以用A望遠鏡來做也可以用B望遠鏡來做, 在申請A望遠鏡的觀測時, 也可以適度灌灌A望遠鏡的TAC的迷湯, 告訴他們因為A望遠鏡有哪些獨特的優點而使你做此選擇. 這不只可以間接說明此觀測的獨特性, 也說明了你對望遠鏡與儀器特性的瞭解, 有助於讓TAC放心把觀測時間交給你, 而全天下的TAC都喜歡看到某觀測是只有自己的望遠鏡可以辦到的.
做足功課
雖然科學貴在可重覆性, 但已經被做過的觀測一般是不該浪費觀測資源去再做一次的. 所以, 任何觀測在申請前都要盡一切可能找盡各望遠鏡的資料庫, 確認可達到你的科學目的的觀測並不存在, 所以非做不可. 對一個proposal來說, 最傷的就是一切都十分美好, 但最後被TAC告知這天體之前已有人觀測過了. 所以在合理的範圍內, 要盡量說明類似的觀測過去並不存在, 或已有的觀測資料不足以回答你的科學問題, 而且你自己知道並不夠, 要寫出來讓TAC知道你做了該做的功課. 相反的, 如果已存在類似的觀測但你又非再重覆此觀測不可, 也要用足夠的篇幅與理由來說明.
除了調查已存在的資料, 常見的功課尚有資料分析的準備. 如果要解讀觀測資料需要特定的模型與分析技巧, 你是否能展示你已掌握這個模型, 而在觀測資料產生後能立即並有效地判讀其意義? 如果這望遠鏡與儀器所產生的數據相當龐大或難以處理, 你能否說服TAC你已經有能力處理這樣的資料, 而不會在拿到資料後才焦頭爛額? 越能展現這些, TAC就越會放心把觀測時間交給你.
預知競爭
如果你夠強, 能打敗同領域甚至不同領域的競爭者, 那就沒什麼好怕的, 放手去幹, 擊落蒼蠅是很爽的. 但很多時候, 因為世上總是會有比我們還厲害的天才, 能事先嗅出競爭激烈的重兵集結地而設法避開, 往往會有許多好處, 沒必要硬讓自己去當那隻蒼蠅. 最常見的競爭者就是同一個次領域的天文學家, 他們很可能對同一個望遠鏡提出與你類似的觀測proposal, 這時, 多說明自己的觀測的獨特性, 自己已有的其它獨一無二的資料及其它資源, 會有助於讓你脫穎而出.
有一種較常被忽略的競爭是觀測目標的赤經值. 赤經值決定了某天體是否能在某特定時節被觀測. 譬如, 哈伯深景位於赤經12小時多的地方, 可在春天觀測, 而在10到13小時處, 除了哈伯深景, 北天與赤道上尚有許多著名的銀河系外深景, 如Lockman Hole, Cosmos等等, 而在任河波段, 這些系外深景都是觀測時間的超級吸塵器, 春天的觀測時間都被這幾個超級兵家重地嚴重佔用. 不論你想做什麼觀測, 在有選擇的情況下, 識時務者為俊傑, 避開春天在10到13小時之間的目標, proposal通過的可能性會提高很多.
一致性
很多時候, 我們會邊寫proposal邊設計觀測, 因此觀測細節可能隨寫作時間而改變. 在這種情況下, 就很可能出現前後不一致的狀況. 譬如在封面的摘要裡寫需要達到5 mJy的零敏度, 在technical justification裡卻寫3 mJy; 在scientific justification裡寫需要H濾鏡, 在technical justification裡卻寫J濾鏡; 在某個地方寫需要3個晚上的觀測時間, 另一個地方卻寫4個晚上, 等等. 這些都會成為致命傷, 因為這一來這種前後矛盾表示你根本不把寫proposal當一回事, 也會讓TAC不知道到底該給你多少觀測時間, 如果給多了就是浪費, 給少了卻可能害你無法達到你的科學目標, 既然這責任在你, 那不如完全不給你時間, 下回再來.
英文
好的英文會替proposal加一點點分, 但其重要性遠比不上科學本身, 所以英文以求能讓人看懂為優先. 比起英文好壞, 更關鍵的是拼字. 英文不好就只是英文不好而已, 只要還在能看懂的範圍內, 英文不好不影響一個proposal在科學上的重要性. 但拼字錯誤是另一回事, 多數的打字軟體都有拼字檢查的功能, 拼錯字只能解釋為你不把這proposal當一回事, 連讓軟體幫你做拼字檢查都懶, 一個proposal裡要是出現許多拼字錯誤, 是會讓審議委員火大的, 拼字檢查一定要多做.
遵守規定
很多proposal系統會對字數, 頁數, 字體大小, 行距, 邊界等等格式做出規定, 不要在這種地方耍小聰明, 不要去挑戰這些規定. 如果字數不夠你用, 你該沉澱你的科學思考, 把不必要的內容刪掉, 而不是把紙擠得更滿, 這只會讓讀的人火大而已, 如果你的proposal在要過不過的邊緣, 格式上的不守規定可能會成為讓proposal落馬的那支箭. 此外, 如果因為沒有行距與段落間距的規定, 就把整頁紙塞滿, 那不會是個聰明的選擇. 少寫些不必要的東西, 讓版面容易讀些, 常勝過多塞進的那幾句話.
多寫
最後, proposal要寫得好, 就是要多寫. 只要是通過資格考的觀測天文學博士生, 都該強迫自己寫proposal, 就算你的研究資料是來自已存在的archive資料, 或是由你老闆提供的資料, 你也有責任訓練你自己寫proposal, 只要你將來要走觀測天文學這條路, 寫proposal就是免不掉的, 你不可能一輩子分析archive資料, 那種人不多, 而如我最開頭寫的, 要走在觀測天文學的尖端, 總是要做出獨特的新觀測才行.
就我看來, 什麼望遠鏡都好, 一學期至少寫一個proposal是必要的, 最好是一學期能至少丟出一個世界級大望遠鏡的proposal, 與少數小望遠鏡的proposal. 不要怕自己太菜, proposal寫得再差, 審議委員都有義務要讀它, 並給你建議, 讓你下次有機會改進你的proposal, 多寫才會進步. 此外, 決定proposal成功與否的, 尚有許多非關proposal品質的因素, 譬如遇上愚蠢的外行審議委員這種不是你的錯的事. 這時, proposal丟得多, 也會有點幫助, 總不會每個望遠鏡的proposal系統都充斥著蠢蛋. 總之, 多寫proposal, 強迫自己寫proposal, 是成為觀測時間吸塵器的重要訓練過程.