以清晰的故事撰寫高能物理論文
此技能捕捉了 Daniel Whiteson 團隊（加州大學爾灣分校）的五篇實驗與現象學高能物理論文如何讓複雜的研究易於理解。請用它來規劃、起草、重組或編輯論文的任何部分。以下數據皆從這些論文測量所得，每段引文均為原文照錄。
| 標籤 | 論文 |
|---|---|
| TOP | Tong, Corcoran, Fieg, Fenton, Whiteson, New Physics in Single Resonant Top Quarks, arXiv:2311.00121 |
| CHARM | Whiteson, The era of charmed resonance searches at the LHC, arXiv:2609.32054 |
| TIME | Fieg, Fox, Zhang, Ghosh, Varada, Whiteson, Time-dependent signals of new physics at the LHC, arXiv:2605.11071 |
| HNL | Feng, Hewitt, La Rocco, Whiteson, Characterizing Heavy Neutral Leptons: ..., arXiv:2510.16107 |
| TRACK | Miller et al., Fast and Precise Track Fitting with Machine Learning, arXiv:2505.02937 |
一段話總結的風格
每篇論文講述一個故事，並從摘要到結論重複其關鍵術語和數字。它引導讀者從熟悉的領域過渡到新穎的概念：領域現狀、現有方法如何運作、存在的差距、為何現在可以填補這個差距，然後是「在這篇論文中，我們」。在論文內部，讀者會先看到整體計畫，再看到其組成部分；先看到簡單案例，再看到困難案例。每個章節、段落和句子都以說明其主旨開頭。句子長度適中，但主詞和動詞儘早出現，且每個句子只提出一個論點。結果是以基線為基準的數字，並附帶其條件。圖表承載證據：文字陳述論點並指向圖表，而圖說則解釋每一條線、每一種顏色和每一個面板。
七項原則
1. 一個故事，及早講述，處處呼應
原因： 讀者根據摘要決定是否繼續閱讀，並且之後只會記住一句話。當標題、摘要、引言和結論重複相同的關鍵詞和相同的數字時，讀者可以檢驗論文是否實現了其承諾。
- 在起草任何內容之前，先用一句話寫下故事：我們證明 [想法或方法] 為 [對象] [做了什麼]，相較於 [基線] 提升了 [數字]，[條件]。
- 在任何形式主義之前，用簡單的詞語指出你的論文所改變的標準方法的一個假設或取捨。然後在摘要、方法、關鍵結果和結論中重複這個對比，並使用相同的關鍵詞。TRACK 的方法讓一個人可以「直接針對真實目標進行優化」[TRACK 摘要 s7]，而傳統擬合則是「基於軌跡與擊中點之間的距離來優化一個代理目標」[TRACK 摘要 s8]；代理 這個詞在第五節和結論中再次出現。TIME 的對比是「信號在時間上是恆定的」這個假設。CHARM 的對比是背景抑制與標記效率之間的取捨，這成為其優值。
- 在引言中植入標題的關鍵詞作為問題或貢獻（5 篇論文中有 3 篇）。
- 在摘要、正文和結論中保持名稱、數字和條件一致。語料庫在此處有瑕疵：TOP 的結論改變了其摘要中給出的質量範圍。
2. 一個以差距、促成因素和「在這篇論文中，我們」為轉折點的漏斗
原因： 讀者只有在看到缺少什麼以及為何現在可以做到之後，才會接受一項新的研究。一個單純的差距可能會引來「或許有很好的理由」這樣的反駁。
- 所有五篇引言都做出了幾乎相同順序的相同步驟：領域，然後現狀如何運作，然後差距，然後促成因素（為什麼是現在或為什麼是這裡），然後「在這篇論文中，我們……」，然後是路線圖。（TRACK 在其現狀機制之前陳述了其差距。）可選步驟包括提出一個明確的問題（CHARM）和預覽結果（HNL、TRACK）。
- 引言中約三分之二的詞彙出現在「在這篇論文中」之前（四篇論文中佔 56–74%）。典型長度：5–6 個段落，每段約 3–5 個句子，總計 330–600 個詞。一個寬泛的首句是可以的，但應在一兩個句子內縮小到論文的領域。
- 每個引言段落都通過承接前一段的結尾來開頭：其關鍵名詞、一個概括性名詞，或一個回答它的 However。在貢獻之前的所有 13 個段落斷點都是如此，因此沒有引言需要 Moreover 或 Furthermore。例如：「涉及頂夸克的相互作用中新物理的搜尋受益於這兩種動機。」[TOP 引言 ¶2] In this paper, we 標誌著轉折點。
- 首先感謝最相關的工作（5/5），然後指出它唯一沒做的事情：「ATLAS 研究了 tγ 最終態 [14]，但沒有檢查該系統的不變質量。」[TOP 引言 ¶4]
- 將差距陳述為一個可衡量的事實，通常使用現在完成時，並以 However 轉折：「然而，擬合問題受到的關注明顯較少。」[TRACK §I ¶2] 對於讀者可以查證的事實，使用絕對陳述：「然而，目前尚無針對包含粲夸克標記噴流的雙噴流共振的專門搜尋。」[CHARM 摘要 s2]
- 給出差異的原因，然後是促成因素：「歷史上，粲夸克的識別效率太低」[CHARM §I ¶2]，然後「然而，專門的粲夸克標記器此後已顯著改進」[CHARM §I ¶3]。
- 可選地將差距轉化為一個由結論回答的問題：「這引發了問題：需要什麼樣的分析效能才能開啟粲夸克雙噴流共振搜尋的時代？」[CHARM §I ¶4]
- 用 In this paper, we + 一個動詞宣告貢獻，由差距中的名詞構成。當有多個項目時列舉：「在這篇論文中，我們 (i) 在雙噴流共振搜尋中對當前的粲夸克標記效能進行建模，以預測粲夸克標記的背景，(ii) 探討 LHC 數據集對衰變至粲夸克對的共振的靈敏度……以及 (iii) 探討允許進行專門的粲夸克標記雙噴流搜尋所需的效能。」[CHARM §I ¶5]
- 以一個路線圖結束，為每個章節提供一個帶有動作動詞的子句。最好的子句陳述發現：「在第六節中，我們展示這些相同的測量可用於確定一個 HNL 是 Majorana 還是 Dirac 費米子。」[HNL §I ¶11]
3. 先概述後細節，先簡單案例後困難案例
原因： 讀者只有在看到整個計畫之後才能定位一個步驟，並且只有在看到該方法在簡單案例上有效之後才能信任困難案例。
- 在一開始就展示一次整個流程：一個帶有其組成部分列表的主方程式，或一個流程圖。CHARM 將標記譜寫成一個方程式，然後列出其所需內容：「預測粲夸克標記分數 κ 需要 (i) 作為橫向動量 pT 函數的 QCD 背景之味分數的模型」[CHARM §II ¶3]。後續章節再填充每個組成部分。
- 說出接下來會有多少個東西，然後一一命名：「追蹤任務有兩個不同的步驟：尋找和擬合。」[TRACK §I ¶2]
- 沿著一個案例階梯向上爬，並大聲說出來。例子：已知振盪，然後學習振盪，然後是時間邊帶 [TIME §IV]；高斯噪聲，然後是偏斜噪聲 [TRACK]；一個約有 8600 個事件的基準，然後是一個只有 80 個事件的基準 [HNL]。HNL 以「當然，HNL 可能以顯著更少的事件被發現」轉向困難案例 [HNL §I ¶6]。
- 每個困難案例的開頭都指出前一個案例的侷限，並說明哪些可以沿用：「上述分析需要事先知道時間依賴性」[TIME §IV B ¶1]。TOP 是個例外：它運行兩個平行的通道，共用一個模板，而不是一個階梯。
- 完整處理一個基準點，然後進行掃描。
- 在現象學論文中，將模型視為一個載具。只說一次結果使用了模型的哪些特徵以及結果能達到多遠，並刪除沒有結果使用的模型細節：「無論這種相互作用的起源為何，我們使用的是它所預測的時間調製」[TIME §II ¶3]。
- 在做出新聲明之前，用一句正文中的句子在已知答案上進行驗證：「對於一個窄高斯信號，我們的流程恢復了 ATLAS 對相同信號形狀的極限 [23]，誤差在 10% 以內；詳見附錄 A。」[CHARM §II ¶6]
- 正文包含聲明和每項檢查的結論。附錄包含變體，每個附錄在需要的地方被引用，並附帶其結論：「這些假設的幾個變體也在附錄 D 中進行了探討，並且不會定性上影響結論。」[CHARM §IV ¶4]
4. 每個單元都以說明其功能開頭
原因： 讀者會快速瀏覽第一個句子。如果每個章節和段落都事先說明其功能，那麼僅靠快速瀏覽就能給出論證。
- 章節 以其目的或從我們現在擁有的到我們下一步需要的橋樑開頭：「有了每個倉中噴流味和動量的模型，預測標記譜需要對標記效能的描述。」[CHARM §IV ¶1] 一個結果章節可以作為一個小型摘要開頭（基線假設了什麼，我們在這裡做了什麼，我們發現了什麼，以及為什麼）：「他們的分析假設信號沒有內在的時間變化。在本節中，我們重新解釋他們的搜尋並將其應用於一個隨時間變化的信號。我們發現了比那些應用於隨時間均勻信號的模型更嚴格的極限。」[TIME §III ¶1]
- 段落 執行一個功能，並在首句說明。它們以收穫（一個機制或一個數字）或一個交接結束。在抽樣的 40 個段落中，沒有一個以總結句結束。一個結果章節也應以其標題數字或其理由結束；在最後那個收穫之前，說明那些會造成影響的附帶條件。
- 一個以標題數字開頭的章節仍必須在首次使用時定義該指標，在同一句或前一句中（PV 排斥，即通過的堆積噴流分數的倒數，從 12 上升到 45）。
- 句子 在處理多個案例時首先命名其案例：「在偏斜噪聲模型中，這些方法之間的差異變得明顯。」[TRACK §V ¶4] 這是讀者如何定位自己的方法：大約每八個句子中就有一個以這種方式開頭。
- 將理由與選擇放在同一個句子中：「使用此定義是為了能夠與 ATLAS 結果進行直接比較。」[CHARM §III ¶3]
- 將理由放在疑問產生的地方，而不是放在一大堆附帶條件的最後。在進行簡化時明確設定範圍（「為了簡單起見」、「作為一個簡化假設」）。在讀者可能會提出的地方回答明顯的反對意見（「當然……」、「在實踐中，這並不是一個限制」）。
- 在你的選擇之前，給出通常的方法（或理想情況）及其在此處的具體代價，然後是 Instead，你的選擇。當一個結果薄弱或令人驚訝時，在修正之前先進行診斷，並讓診斷成為下一步的動機。
- 在方程式之前，用文字或圖畫給出每個機制。然後將方程式呈現為一個三明治：它計算什麼、數學式、符號說明（其中…… 或 這裡，X 是……），然後它意味著什麼。例如：「G > 1 的值表示增益」[CHARM §IV ¶8]。用名稱定義優值：「優值是 G，即截面與分支比乘積極限的相對增益」[CHARM §IV ¶7]。
5. 簡單句：主詞和動詞在前，每個句子一個論點
原因： 讀者在動詞出現之前會將主詞保留在記憶中。一個前置的動詞和每個句子一個論點可以保持較小的負擔，這對於許多非英語母語的讀者來說很重要。
根據五篇論文中 985 個散文句子的測量：
| 指標 | 語料庫數值 |
|---|---|
| 句子長度中位數 | 23 個詞（論文範圍 22–26） |
| 超過 40 個詞的句子 | 約 11% |
| 第一個限定動詞的位置 | 詞數中位數 5 |
| we/our/us | 每 1,000 個詞 13.6 次 |
| 被動語態句子 | 正文中 40%，摘要中 18% |
| 普通動詞 (use, show, find, estimate, ...) vs. utilize/leverage | 462 對 5 |
| 分號；破折號 | 每 1,000 個詞 2.2；0.3 個 |
因此目標是中等長度、快速開頭的句子，而不是零碎的句子。在簡化時，如果一個句子包含兩個論點，則將其拆分，而不是把所有句子都縮短。
- 以一個讀者已經知道的短主詞開頭：剛剛提到的物件、一個概括名詞（These shortcomings）或正在處理的案例。在大約第 5 個詞處到達主要動詞，並以新觀點結束。將開頭短語保持在約五個詞以內（「在本節中，」、「對於長振盪週期，」）。
- 每個句子只提出一個論點，並用 but 連接取捨。當一個句子必須很長時，賦予它可見的結構：(i)/(ii)/(iii)、respectively，或在平行子句之間使用分號。將任何非標記列表或數學式、且超過 50 個詞的句子拆分。
- 用一個簡單的詞（because, due to, so, therefore）標記每個因果關係，並將對比寫成兩個形狀相同的子句（but, while, rather than），這樣只有對比的詞語不同。
- 對於設定、狀態和結論，使用短句子（12 個詞或更少）：「這些問題在文獻中沒有答案。」[CHARM §I ¶4]
- 使用 To [目的], we [動詞] 表示選擇，並使用 we + 主動動詞表示結果（we consider, we find, we estimate, we show）。使用被動語態記錄工具及其設置（「要求噴流具有……」）。永遠不要寫 It was found that。使用現在式表示論文所做和所發現的，使用簡單過去式表示已被命名的早期研究（ATLAS studied ...）。
- 使用簡單動詞：use, study, find, show, estimate, predict, compare, measure, test。避免使用 utilize, leverage, facilitate, elucidate, delve, showcase, underscore, pivotal, paves the way。
- 使用少量且簡單的連接詞。However 幾乎是唯一的對比轉折詞。在句子內部使用 so 或 therefore，使用 To + 動詞表示目的（「為了預測粲夸克標記譜，我們應用……」），並且僅對真實序列使用 First/Then/Finally。Moreover, Furthermore, Thus, Hence 和 Also 合計只用於開啟 672 個句子中的 4 個。刪除 It is worth noting that, In order to 和 the fact that。
- 當 This 指向的不只是最後一個子句時，添加一個名詞（「這種方法」、「這些靈敏度」）。
- 在一個術語首次出現時定義它，使用同位語或「全稱 (縮寫)」的形式：「惰性中微子，一種沒有標準模型規範相互作用的費米子規範本徵態」
…
（因內容過長，已截斷以供翻譯）
6. 每個數字都伴隨其條件
原因： 沒有條件的數字是沒有意義的，並且忘記條件是論文寫作中常見的錯誤。在給出一個數字之前，先說出它與什麼進行比較（基線）以及在什麼條件下。
- 將每個數字陳述為一個比較：「效率從 30% 上升到 55%，對於 pT > 50 GeV 的噴流，背景減少一個數量級。」
- 使用「相比於」或「相對於」明確指出基線。
- 將條件（能量、光度、質量範圍、模型假設）附加到數字上，最好在數字之前或之後立即說明。
- 在表格和圖表中，使用標準的科學記號並明確單位。
7. 圖表承載證據
原因： 讀者首先（並且經常只）看圖表。圖表必須能夠獨立存在，並提供論文的核心論證。
- 文本陳述一個論點並指向圖表：「圖 3 顯示，對於高橫向動量噴流，效率保持穩定。」
- 圖說解釋每一條線、每一種顏色和每一個面板。它應該與文本互補，而不是重複。
- 圖表應該在視覺上清晰，避免不必要的裝飾（如 3D 效果、過多的顏色）。
- 提供足夠的上下文，以便讀者理解圖表正在展示什麼，而無需閱讀整個文本。
結論
這七項原則——一個故事、漏斗結構、先概述後細節、功能先行的單元、簡單句、附帶條件的數字以及承載證據的圖表——共同構成了一種清晰、故事驅動的科學寫作風格。通過應用這些原則，你可以使你的高能物理論文更易於閱讀、理解和記憶。