如何看待某「业余科学家」在天文学顶刊 MNRAS 以一作身份发表重量级论文？

论文链接：https://doi.org/10.1093/mnras/stu223
作者的知乎账号： @liangzx
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声明：本问题非挂人or引战，主要目标是探讨业余科学家从事正规科学研究的可能性。如果该文的工作能得到大家认可，本问题可以视为对该项研究与作者的宣传。

先夸夸MNRAS，这个期刊虽说是天文顶刊，但是实际上在明年之前，这个期刊二十页以下的文章的发表是不需要发表费的，而且这个期刊完全开放下载不需要收取费用，以至于我已经听到了很多关于第三世界国家的科学家们发表自己的科学见解在其中的案例了。我也在推特看到了很多来自南美洲或者非洲的偏远地区的科学家说到过，自己没有办法支付APJ(另一个天文顶刊)的发表费用，而选择了MNRAS。这才是科学本该有的样子，让所有人无论贫富和教育水平，可以平等的接受入科学系统，可以平等的被peer review，可以平等的发表自己的成果，而这里的这位作者的文章，绝对又是一个经典的案例~
明年开始MNRAS就要开始收费了，我的本科科研老师是这个期刊的副主编之一，这个案例我也会告诉她，相信她也会感到骄傲的。(但是她并不能做什么改变这个趋势就是了因为这是英国的皇家科学院的决定。她也非常悲伤，但是至少我们多了一个理由，可以一起怀念曾经的那个MNRAS)
<hr/>上个星期，就在我正式开始自己的假期之前，我做的主要的事情就是做了一轮关于PSR J0737(也就是这位作者的文章用于检测的脉冲星源)的文献调研，以及对他的x射线波段的观测，做一些模拟什么的
所以似乎是冥冥之中的注定，我觉得有必要回答一下这个问题。
我之前调研因为主要是做观测，所以并没有调研到这位作者的文章。所以这次补了一下，这篇文章简单来说就是提出来了可以用双脉冲星系统来检测磁层共转，并且提出来了一个详尽可行的算法。从这个角度，这篇文章是无可指摘的，做的很漂亮，也很有想法。因为文章本身是自成一体的
这就是为什么人们follow了他的工作，并且用他们的算法做了真的观测数据分析。当然，之后的部分，也就是作者亲自答的部分说的，Pol等人的文章是否是真的得到了结论证明了脉冲星磁层实际上是在一起共转，这部分的内容我不能发表评论。因为作者所说的，其中频率值取得有问题这部分，可能需要更多的工作或者文章去说明一下，以及也许作者可以试图去做一个自己的观测数据分析，毕竟我相信他们的数据是完全开源的。
然后是作为一个同行，对作者想法的一些评价，这部分是纯主观的，当然欢迎讨论: 脉冲星磁层是否会随着脉冲星本身一起旋转，这个事情就像作者自己说的，脉冲星外部会有大量的等离子体，这些等离子体会随着脉冲星一起转动于是带动了磁场的转动。而且事实上因为转动的存在，这些磁场线也不只是会有二维分量，也会有沿着自转方向的分量。因此不只是一个偶极这样简单，实际上是一个很复杂的构型，但是这个构型可以用Force Free Electrodynamics模拟出来，其中frozen in field line 条件是在磁流体动力学框架下自然给出的，结合这个force free自然就可以模拟脉冲星磁层结构。我觉得作者在提到说认为不一定共转的实验里面，可能并不是真的在检测这个条件，因为他并不满足脉冲星外部的这些相对论性的磁流体条件。这个frozen当然不是一直满足的，也许作者可以试试从基本MHD开始，看这个条件是否满足，或者试着去用force free模拟看看，这样的条件如果松掉，用你们的model可不可以得到一个准确的"静态"的脉冲星磁场构型
然后关于作者的文章，他们提到了A对于B的调制。以我的直觉来说这样的调制应该是很大的，因为A是一颗毫秒脉冲星，他的light cylinder很近，也就是共转的部分很小，反而是B，他的light cylinder到了两个脉冲星间隔的1/3。这是一个很近的距离，A对于B的磁层的压制非常大，而且A几乎会直接穿过B的可影响范围，导致A在射电波段消失，这两个星体之间的相互作用非常大这里的磁流体问题是非常复杂的，共转区域只有正常情况下的40%左右(并且这部分也会有很多激波存在，那对整个磁场结构可能有很大的影响)。这种情况下用这样的系统去做检测可能并不是一个很好的选择。也许一些其他的脉冲星和别的星体的双星系统可能更有可能。或者利用并合引力波(开脑洞)的信号去试图做检测可能会更加精确。射电波段的这个检测应该并不能最后说明问题
<hr/>啊，一不小心写了很长。如果作者需要更多的参考文献和参考书籍帮助，可以找我，这里就没有给所有的我所说的这些东西的链接了。业余的科学爱好者做研究可以做到这份上确实是已经很厉害了，希望不要走入死胡同就好。
以上

昨天，题主 @Frank Hua 提出了一个问题：“如何看待某「民科」在天文学顶刊 MNRAS 以一作身份发表重量级论文？”，
我就是题主提到的当事人。应题主和知乎工作人员的双份邀请，这里尝试做一个“亲自答”。
我自己55年出生于农村，72年高中毕业后在农村生产队劳动了5年，77年恢复高考后进入北京农机学院拖拉机设计专业，本科毕业。虽然我一直喜欢的是物理，但是不敢报物理专业，因为能进入大学是首要目标，当时想的是农村人选农业相关专业可能容易录取。
大学毕业后在中专学校教过书，也曾经在国营企业工作。无论在哪里工作，都是单位的技术骨干，先进工作者。94年从国营企业辞职下海做生意，原因很简单，为的是挣钱能买到自己的房子。
刚开始时，我们在城市偏僻地方租了一间房子，电子硬件、软件设计，机械设计，电子组装，机械加工全是我一个人干，因为农村生活让我有了很强的动手能力。单片机设计编程全部是自学而来。
我做生意完全是靠自己的发明创造，设计生产高性价比的测试设备，后很快就买上了自己的三居室房子。后来在小领域做到了全国第一。有一项发明还进了国家标准。从此过上了自由自在的生活。
在这期间，曾经喜欢的物理跟我已经无缘。直到2000年前后儿子读高中以后，他提出了一个问题：当一个磁铁旋转的时候，它的磁场是否跟它一起旋转？这个问题看似是个小问题，多年以后网络发达了，才知道这“小问题”其实是个争论了100多年还没有统一观点的大问题。就是从这个问题开始，我们的业余物理研究一发不可收，从此走上了民科之路。
可以说，如果没有我儿子的加入，我不可能重新思考物理问题，不可能走上民科之路，更不可能取得任何成果。
本来我的数学和英语底子很薄。文革中两年初中、两年高中就没学到多少东西。大学毕业后近二十年与物理绝缘，早就把数学物理忘的差不多了。你现在让我做点求导，积分或者解微分方程的题，我也不会了。需要的时候主要靠我儿子。
还有英语，说起来你们可能不相信，到我现在能默写出的英语单词绝对不会超出1百个。中学时从未学过英语，大学时只学了一本书。加上岁数大了记忆力差，根本记不住英语。我现在看英语资料，主要依赖百度翻译。打开英语文档后，用百度翻译一段一段地划译浏览，看到有感兴趣的地方就细读英语原文。由于看的多了，只在自己关注的领域，英语原文也能看个七七八八。绝大多数的单词，是靠脸熟。这很像我们看繁体字的书，那些字能认得，但是默写不了。好在我儿子，我太太英语不错，读和写点英文东西难不倒我们，就是慢点。
在民科研究中，我起主导作用，大多数的点子是由我起头，然后我们父子一起讨论。我提出的大多数点子都会被我儿子给粉碎掉。因为有了一起讨论的儿子，我们的观点会逐渐从错误，幼稚趋于成熟。我的一个人生经验是，与人讨论是进步的重要推动力。
我从未学过什么梯度，散度，和旋度，也没学过傅立叶变换。然而我们的研究涉及到了这些知识，这就得全靠儿子了。在关于磁冻结的试验中，需要设计单片机电路，编写单片机程序，也都是他负责。我虽然以前搞过多年单片机设计，但是我只会使用现已淘汰的80196一种单片机。而现在我们的实验中使用的STM32系列单片机，我已经一窍不通了。我儿子的计算机技术都是自学的，在小学时他就在少年电脑报上发表过一些简单程序。在中学阶段编写的化学试卷编辑器还在国外赚了一些美元。在进入大学之前他就考取了高级程序员证书。那年考证，别人都是大学毕业只有他是中学毕业，他还考了个全省第二名。他在高中阶段，有两个我们当地大学的学生搞毕业设计时遇到难题，老师让他们找我儿子帮忙。中学生指导大学生编程序，也是有点奇怪吧。
我们民科研究的转折点在2004年8月21日。在那之前我们讨论得到了非常坚信的结果：磁场不会跟随磁铁一起共转！有了这个结论以后，我儿子突然提出，有一种恒星叫脉冲星，说是它的磁场跟着星体一起转动（这就看出课外阅读的好处了）。这是我第一次听说脉冲星。我马上就去找脉冲星的资料，主要是北大吴鑫基教授在天文爱好者杂志上发表的脉冲星系列科普。
看到那个脉冲星的系列介绍以后，我们马上就认定，机会来了！磁场不可能跟随中子星一起转动。整个脉冲星灯塔模型一定是错的。2004年8月21日清晨，我突然想到，太阳磁场有22年的周期，如果太阳能塌缩成中子星，它的磁场有可能不是停止翻转，而是更快地翻转。我们的磁场振荡模型（MO模型）由此诞生。那天是个特殊的日子，同事的女儿结婚，我清早开车去给帮忙，一路上因为这个想法我都非常兴奋。
在2006年7月的北京36th COSPAR会议上，我们用poster公开了这个MO模型。当然这个模型到如今仍然是纯粹的民科理论，静静地挂在arXiv上几乎没有什么反响。
为什么我们笃信我们的模型一定会成功？这有两个原因：
1，        灯塔模型是基于一个错误的物理理论，这个理论也叫M理论。
在物理界有一个一百多年来一直没有定论的问题，叫法拉第佯谬，也叫单极感应问题。感兴趣的人可以用“homopolar induction”或者“unipolar induction”做学术搜索，会出来大量的讨论这个问题的论文和书籍。这个问题说的是：当一个磁铁转动的时候，它的磁力线是否会跟它一起共转。支持共转的叫M理论，著名支持者是韦伯。反对共转的叫做N理论，著名的支持者是法拉第。
这个问题，直到现在仍然是争论不休。前不久西北大学的李小俊团队还在欧洲的一份杂志上发表了一篇支持N理论的论文。总的说来，在普通物理界基本上都是支持N理论。例如著名科学家费曼和阿尔文都间接支持N理论。费曼说过：当磁铁移动时，说磁力线跟随磁铁一起移动是没有意义的。这意味着说脉冲星的磁场跟着星体一起转动是没有意义的。
而天体物理界几乎全都相信M理论。脉冲星领域更是如此。两个理论存在争论，这是明确的事实，好奇的是，在天体物理教科书中，从不论述一下，为什么要选择弱势的M理论作为基础。
我们是N理论的坚定支持者。也就是说，我们支持法拉第的观点，不支持韦伯的观点。再过一段时间，我们打算提供一个最简洁的实验，争取结束这场争论。
在这场旷日持久的争论中，N理论明显占据着上风。但是脉冲星灯塔模型却直接使用了弱势的M理论。所以，我们认定灯塔模型必败无疑。
一说到星体磁场的旋转，肯定有人会联想到地球磁场是不是跟随地球旋转这个问题。因为地球磁场有11度的磁倾角，要是磁场不跟随地球一起转动，那磁场如何变化呢？这个问题可能困扰着几乎所有的人。要理解这个问题，请参见我们放在微博里的原创视频：
https://weibo.com/7263730644/IuSR83DGb
我认为我们这个视频是认识星体磁场运动的一个关键点。我们这个视频真的应该进入天体物理的教科书。
在YouTube上面，我们发布了一个关于如何正确认识磁场运动的系列视频，谈到了磁场的一维平动，二维平动，一维转动，二维转动。感兴趣的话可以去那里观看；
https://www.youtube.com/channel/UCpbVpTr_ez15pweSaa83FeA
2，        越来越多的观测事实正在否定灯塔模型。在1968年建立灯塔模型时，认定脉冲星只能是中子星，因为只有中子星才能有极端强大的磁场（说是因为磁通守恒，体积塌缩以后，磁场就强了）。但是近20年来，在主序星和超冷星中也发现了几颗脉冲星。除了脉冲周期很长以外，窄的射电脉冲，100%的圆偏振，相干辐射等特性都跟脉冲星完全相同。专家也是用灯塔模型解释这些新发现。跟脉冲星不同，这些非致密星的磁场可以测出来，都低于几千高斯，这比我手里的钕铁硼磁铁的磁场都弱。如此弱的磁场能在磁极产生辐射，这是不是很可疑？
最重要的是，我们的MO模型提出时，就已经提出脉冲星的磁场振荡与脉冲辐射存在着90度的相位差。而现在看到的三个目标，全都符合我们的预测，没有例外。这些天我们正在打磨一篇新论文，要再提两个新预言。验证这两个预言不需要新的观测，只要挖掘旧数据即可。如果能够证实我们的新预言，MO模型将正式成为灯塔模型的竞争模型。
在我们提出MO模型以后，并没有得到回响。那么，我们就极力寻找一种验证灯塔模型的方法。
这就出现了题主提到的MNRAS论文。它的链接是（下载可能需要梯子）：
doi.org/10.1093/mnras/stu223
发表这篇论文时，得到了美国著名教授Weisberg 的支持。他把我们的粗糙的原始论文打造成了一篇漂亮的论文。我们共同完成了那篇论文，我是第一兼通信作者。Weisberg 教授是我们的伯乐。
在我们的论文发表以后，由我们论文的审稿人带领的团队就用我们发表的方法开始了对灯塔模型的验证。出了初步结果后他们就把草稿发了过来。然后我们就开始了几十轮的交流讨论。我们帮他们纠正了几个错误后，他们就把我们加入了作者列表想投稿。我们马上拒绝了署名。因为凭直觉，我们认定其中一定还有BUG，就力劝他们暂缓发表，让他们把数据发过来，我们再给检查一下。但是他们着急发表，把我们移到致谢名单后，就投稿到了领域顶刊ApJ。这是他们的论文链接：
https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2018ApJ...853...73P/PUB_PDF
他们论文摘要的第一句话就提到了我们的论文，说是用我们发表的方法进行工作。他们在论文里声称，使用我们发表的方法，（几十年来）第一次证明了灯塔模型是正确的。那就意味着，我们的MO模型是错误的。我们当然不服气。他们的论文发表以后，我们要来了论文的数据，开始检查，很快就发现了重大 BUG。他们使用的一个关键数据，就是脉冲星PSR J0737-3039 B的频率， 本来是一个精度非常高的数据(0.36056035664435254 Hz)。可是在它们的程序中用的是0.3605Hz，当我们用高精度数据替换他们的低精度数据后，他们结果不再成立。因此他们的工作失败了。当把我们的发现发给他们以后，本以为他们会主动撤稿，遗憾的是，他们保持了沉默。
这就是MNRAS论文的故事。
在2006年，在跟某个专家介绍我们的MO模型时，我们提到了磁场不可能跟随星体一起转动。他则指出，磁力线会跟脉冲星的等离子体冻结在一起，所以两者必然共转。这是我们第一次听说磁冻结原理。也感觉到了磁冻结原理在天体物理中的重要性。然后我们就开始了对磁冻结原理的研究。是已经在吉大理论物理专业读大一的儿子读懂了磁冻结方程的推导过程，发现了理论上的漏洞，我们就设计完成了3项实验，证明了我们的理论分析，然后就发表了两篇SCI论文。详细情况可以参见以下链接：

等离子体磁冻结条件是什么？在这两篇论文里边，我们用理论和实验否定了诺奖获得者阿尔文提出的磁冻结原理。
最后说一下我对民科的看法。
原来我在牧夫天文论坛也算是个知名民科。有个班主（留美博士）甚至把他自己的签名换成了嘲笑我的段子。他笃定我们的民科观点不会被发表。自从我们的论文发表以后，那里就没有人再说我是民科了。原来嘲笑我的人也闭了嘴。
其实我真的对被称为民科毫不在意，也自称民科。我总认为民科群体是个三教九流都有的杂乱群体。绝大多数都是胡思乱想。
我也不认为我的小小成绩是给民科群体争了光。也请其他民科不要引用我的故事。
其实我也多次跟其他民科交锋辩论。但是我有个原则：只有看清了对方的错误所在，我才会跟对方辩论。如果我看不出对方的错误所在我是不会跳出来讽刺挖苦的。如果看不出他的问题所在，或者看出了但没有说服对方的能力，就忍一忍，闭住嘴，绕着走。这就是我这个民科对民科现象的看法。

首先能在正经期刊上发表论文，就说明这位作者遵循了科学共同体的范式，没有什么不妥。
中文语境下的「民科」带有贬义； 英文中有 citizen scientist，翻成「公民科学家」或者如 @Frank Hua 所说的「业余科学家」比较合适。业余科学家当然可以出于兴趣参与科学研究，而且科学界很欢迎这样的同行。天文学搜索地外行星，生物学解析蛋白质结构等领域都有成熟的公民科学家项目。
不过每个人的行为都是他个人的，这位 liangzx 虽然发表论文，但并不能用此来作证「民科」整个群体怎么怎么样，或者「官科」怎么怎么样。
其次，有一个很重要的事情希望大家搞清楚：正式发表的论文就是正确的吗？科学发展本身就是不断猜想求证的。尤其在理论方面，对还没有搞清楚的东西，以发论文的方式提出各种猜想，是非常正常的事情。后面这些猜想大部分可能都会被证伪。但这也并不是说它们就没有价值。我觉得我们在讨论新研究的时候，要注意不要落入单纯以对错论胜败的电子斗蛐蛐逻辑。
具体来看一下 liangzx 的工作。
Liangzx 把学界主流对双脉冲星系统的模型称为「灯塔模型」。这个其实是他自己的叫法，之前好像学界没人这么叫（因为我搜了所谓的灯塔模型没搜到别的东西）。liangzx 2014 年的论文，看起来是他提出了自己的一套算法，用来检验这个「灯塔模型」是否正确。根据 liangzx 在知乎上一些回答的截图，他本人似乎是希望推翻这个主流模型的。


Liang 的工作确实引起了后续一些学者的兴趣，他本人提到的 2018 年 Nihan Pol 等人在 ApJ 上的工作，就是用了 Liang 的算法，验算了一下同一个双星系统的数据，发现这个算法可以解释数据，并且据此给出结论认为其中的A星在它的轨道上顺行旋转，从而 Pol 等人认为 Liang 的方法支持了主流模型。



Pol et al., 2018 ApJ

借用一下 liangzx 截屏。这两段截屏所说的其实是同一个工作，就是上面讲的 2018 年 ApJ 上的工作。




这就有点尴尬了。在知乎的回答中 liangzx 似乎并不认可 Pol 等人的工作，认为他们算错了。（这也许是 Liang 不愿共同署名的原因，因为 liang 想要推翻灯塔模型，可后面的人说他的算法恰恰验证了灯塔模型）
这就像历史上泊松想要否定光的波动说，结果闹了半天最后泊松亮斑恰好支持了波动说。

我扫了一下其他引用 Liang 这篇文章的论文，基本是两类：在研究双星系统的文章中做背景介绍时提一嘴，或者就是像 ArAA 这样的综述文章列举 Liang 的案例作为「公民科学家」参与科学研究的案例。而这些研究双星的论文，当然还是支持学界主流的「灯塔模型」。
所以关于 Liang 这篇文章，确实得到了学术界的一些关注，但也还好，远远算不上什么「重磅」，就是中规中矩的正常跟进罢了；但似乎他自己对自己工作的理解，和学术界对他的工作的理解有些出入。
借 George Box 的名言：

All models are wrong, some are useful
所有的模型都是错的，但有些很有用

学术界跟进 Liang 工作的动机，大抵上就是看到有个人提了个算法，那大家就来测试一下看，好不好用。好用的话以后就继续用着，不好用就算了。
至于 Liang 的算法是否可以如他声称的一般，可以用于其他双星系统？他的想要推翻主流模型，那他提出的替代模型是否具有普适的描述性和预测能力，现在判断还为时尚早。

更新：
看到了当事人的回应，很值得敬佩！

原回答：这才是真正的民间科学家。这里的民间科学家应该是褒义的，而不应该是现有语境当中贬义的民科。
现在语境当中，民科是那种没有经过系统训练却一直在搞科研的人。这样的人往往做不出任何有意义，有价值的科研结果。因为他们缺少长期的科研训练，缺乏科学研究的手段，很难实事求是，并且与实验相距甚远，也与前沿研究很远。很难进入到真正的学术圈子里，也很难获得学术圈里的承认。
但仍然存在这样一种人，就是题主所问的这个人，这种人经历过了科研训练，还没有从事相关的正规机构的科研工作，但是已经具备了发表sci论文的能力。在工作之余，能够发出SCI论文，这样的人是非常值得敬佩的。用下面几个字形容非常贴切，即
脚踏实地，仰望星空。
看了一下文章，署名的第一作者和第二作者所写的地址，都是石家庄市，似乎是某一个小区的名字，不是一个正规学校或研究所单位。这两位中国人都是通讯作者，看名字像是亲子关系。然后另外一个作者是美国卡尔顿学院的教授。这是一项国际合作的文章，虽然这个美国教授不是通讯，也不是一作，只是挂名。



美国卡尔顿学院的教授，文章的作者之一

这个事情当然是一件好事，值得鼓励，是一篇优秀的论文。

我觉得题目这篇是是挺正常的论文，而且想法挺好的，至少超越了很多为了毕业捣鼓出来的学术垃圾。至于说颠覆性……其实脉冲星辐射机制各种各样的理论挺多的，比如说一大堆gap的模型，连电流方向都没争明白，已经吵了50年了……具体到这篇文章我感觉（只是感觉）比较悬的地方是假设A星的辐射或者星风会调制B星的辐射，实际上未必会有这个调制。观测到的周期变化可能是这个机制造成的，也可能是B星子脉冲漂移（这又是一个坑）的周期恰好在A星的脉冲周期附近。理论上和观测上可能有一些结果支持这个模型，有一些支持另一个模型，毕竟一个现象可能有好几种解释，判断对错是个很模糊的事情。只要是在严肃认真地讨论问题，就都值得发表出来。
关于“顶刊”这个事……天文是个很小的学科，就没几个期刊，所以天花板几乎就是地板了。天文领域主要的期刊就是ApJ、AA、MNRAS。再往上就只有Nature、Science、Nature Astronomy，再往下就是些没什么人听说过的杂志了（比如RAA）。国内的毕业要求基本上是两篇MNRAS这个水平。
总之应该算是一篇正常的文章，不那么重量级但也不水，挺好的。
<hr/>至于说磁场震荡产生脉冲的那个模型，我感觉（只是感觉）主要的麻烦是不好解释脉冲周期的稳定性。因为脉冲星的周期性是非常非常稳的，在十年的尺度上可能比原子钟还稳。通常的解释是因为中子星转动惯量非常大，各种力矩相比之下就很小了。如果是某种震荡的话，那么它的阻尼需要非常小，有一个巨大的品质因子。（这个我是随口一说，没仔细研究过。）
但是这个模型如果移植到FRB……emmmmmm