你写数学文章用Word还是LaTeX?

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各路厂商一直在试图开发文字处理软件中支持LaTeX排版语言的公式编辑器。下面描述了如何入手做这件事。

 


使用LaTeX还是Word?对于物理学家和数学家们,答案是显然的。但是对于其他领域的科学家们,LaTeX的优点还未被充分认识到。


LaTeX作为一个用于创建和精确排版科学手稿件的开源软件系统,它的工作方式更像是编写代码而不是写作。自1985年问世以来,它一直流行于数学、物理和计算机科学等学科。


支持者之所以青睐LaTeX,是因为它提供的对文档排版的完全控制,或者说它代表了对一些商业软件开发者尤其是微软的一种叛逆。另外的人则认为LaTeX过于复杂,虽然用它可以最大限度完成自己的排版需求。2014年的一个研究(M. Knauff & J. Nejasmic PLoS ONE 9, e115069; 2014)让来自不同领域的科学家评测微软Word和LaTeX。根据数据科学公司Altmetric(Altmetric由Holtzbrinck出版集团旗下的Digital Science公司所有,Holtzbrinck出版集团在Nature出版社的Springer Nature拥有股份)的数据,这篇文章成为下一年线上讨论最多的十大文章之一。而这篇文章已经被浏览超过240,000次。


然而在过去几年中,这些编辑工具的界限已经模糊了。在2017年,微软使在Word中已经可以直接使用LaTeX的语法编写公式,而且在2018,微软放弃了Word内置的公式编辑器。其他一些文本编辑器也开始支持LaTeX的语法,允许新用户在其中随心使用LaTeX。


“对于我来说,当我想要精确排版时我会选择LaTeX,当‘差不多就行’时以及我的合作伙伴都用Word时,我就用Word”费城的宾夕法尼亚大学的生物信息学家Casey Greene如是说。


编写公式代码


不像Word,LibreOffice以及Open Office这些“所见即所得”的文本编辑器,用LaTeX写文档就像是编写代码。普通文本被放进花括号中,描述文本格式的命令放在括号前面(例如,斜体字用命令\textit{text},黑体字用命令\textbf{text}),而表格是一块一块生成的。这些源代码随后被编译成简洁流畅的PDF便于阅读。


公式编写被认为是LaTeX最擅长的方面(参见《在LaTeX中编写方程》)。这种语言拥有大量的快捷方式来展示数学符号。(2017年版的《LaTeX综合符号列表》The Comprehensive LaTeX Symbol List包含约14,000个符号)加拿大伦敦西部大学的心理学家John Paul Minda说:“我开始使用LaTeX的原因之一是我能够轻松编排出漂亮的公式。”


用LaTeX中编写方程

在LaTeX中生成爱因斯坦著名的方程E = mc^2就跟直接手写一样简单。

 

唯一的不同是“倒V符”(^),它表明其后的数字是个上标。但是为了在LaTeX中恰当地展现方程,你需要把方程内容包在一个指令中。方括号和反斜线(\[E = mc^2\])能让方程在它所在行居中显示,而如果用美元符号来包含方程($E = mc^2$),那么方程会被置于文本中,而不会单独成行。

 

LaTeX文档通常在顶部包含命令来明确文档的长度和宽度(例如A4纸大小)以及格式。为了让数学命令生效,使用者必须事先声明使用的哪些数学包。TeX综合档案网有超过5,000个工具包,能让LaTeX用户使用各种各样的文字,从作家J. R. R. Tolkien(译者注,代表作品有《霍比特人》、《魔戒》)脑袋里的精灵文字到蒙古文字,以及模仿报纸的排版风格。

 

对于更加复杂的方程,用户需要学习他们想要使用的命令的句法规则。例如,分数可以通过输入\frac{numerator}{denominator}来创建,\int_{a}^{b}表示区间[a,b]上的积分。这样,函数x2 + (1/2π)x在区间[0,100]上的积分可以写成\int_{0}^{100} x^2 + \frac{1}{2\pi}x dx。基于浏览器的编辑器Overleaf在go.nature.com/2eh1daz上提供了LaTeX方程编写的概述。

 

不得不说,2014年的一个比较LaTeX和Word两种编辑器的研究表明,LaTeX仅仅在公式编辑上的表现好于Word。另外文章作者还注意到,尽管LaTeX用户“频繁说明他们有偏好的编辑器”,但如果处理文本和表格,Word被证明更为快速且用户更少犯错。


甚至一些LaTeX批评者例如伦敦国王学院的一位计算社会科学家Daniel Allington也得承认LaTeX编辑方程比其他工具更优秀。这位学者曾在他的博客上痛骂那些被他称为“LaTeX迷恋狂”的人。

 

但是Allington同时也指出,如今科学家可以在使用LaTeX的方程句法规则的同时而不必抛弃“所见即所得”的编辑器。例如,Allington使用了一款叫做MathJax的线上工具。他往一个网页表格中插入了几行LaTeX代码——不必进行任何安装——然后MathJax就在一个网页中生成了对应的方程。

 

Word用户也可以直接用LaTeX语法进行编写,然后点击将其转换成排版好的公式。微软声称Word支持“大多数”LaTeX表达式,然而它的网站列出了不支持的20个关键词(例如角度符号\degree)。

 

对于谷歌文档用户,Auto-LaTeX附加组件可以将LaTeX公式转成嵌入图片。波士顿东北大学的海洋环境科学家Katie Lotterhos说,这些组合工具对她来说尤其有帮助因为她的大多数合作者不知道如何使用LaTeX。她补充道,有个缺点是,这种组合工具把公式以图片的方式插入文档“便于同行审议但对于排版人员来说并不常见”。

 

类似的,LibreOffice作为Word的免费替代品,它的用户可以用一个叫做TeXMaths的扩展工具编写公式,它能将LaTeX语法转换成一个PNG或者SVG格式的图片。

 

掌握LaTeX

 

希望进一步了解LaTeX的用户可以安装一个LaTeX软件包,例如在Windows平台运行的MikTeX,在Mac OS运行的MacTeX以及适用于Linux系统的TeX Live。这些软件都是免费下载和使用的,而且包括了将LaTeX“源码”编译成PDF的工具。虽然一个微软发言人声称他们确实为一些机构的研究人员提供了免费的线上Word版本,但是Word还是向每位使用更多Office软件套装的用户收取了每月8.25美元的费用。


这些LaTeX软件包为在LaTeX中编写整个PDF文档敞开了大门。Philip Judge作为一位LaTeX的支持者以及位于科罗拉多州博尔德的High Altitude天文台的一名天文学家,认为这样能让研究人员“真正控制”文档的外观。而对于英国牛津大学的进化人类学家Laura Fortunato来说,正是因为文字处理器的“不可靠”促使她在博士期间学习使用LaTeX,这种“不可靠”体现在当“你认为你编辑没有出错时”,这些文字处理器却可能会出现“随机的”错误。


但有时候用LaTeX编辑会让人感觉繁琐。“对我来说LaTeX主要的缺点是我必须不断地编译文本来查看文档是什么样子的,然后如果编译出错我就得花时间来追踪错误。”同样是牛津大学的钻石生长研究员Shannon Nicley这样说。


Nicley的解决方法是使用基于浏览器的编辑器Overleaf,它可以实现多人协作编辑科学文档(Overleaf也是属于Digital Science的产品)。Overleaf能够在显示文章源码的同时在旁边显示实时PDF,这意味着使用者可以迅速看到他们对源码的修改如何转为完成的文档。个人用户可以免费使用Overleaf,但如果想要使用更多功能就要每月支付14美元,例如协同办公以及实时同步到代码分享网站GitHub。


那么我们值得精通LaTeX吗?这取决于研究者:是否频繁使用公式,是否需要精细控制PDF,是否有时间去学习一门新语言。


LaTeX基本的文档编写相对直接。然而制作表格却并非如此。不像Word,LaTeX表格不能直接画出来放到页面上,必须一维一维地编程序。在2014年的调查中,即使是LaTeX专家,比起使用Word的新手,在30分钟的测试时间中用 LaTeX生成表格犯了更多的错误,编辑的文本也更少。Nicley说:“在LaTeX中生成表格让人望而生畏,即使你之前已经做了很多遍。对我来说更快的制作表格的方式是打开一个新的Excel表格,然后把表格的基本内容打出来,再直接复制粘贴到Word,这样我能很方便地调整表格的外观和内容。”


LaTeX并不是唯一的编程式的文档排版工具。Allington经常使用Markdown,他认为它比LaTeX更加“轻量级”,因为排版命令更加直接清晰。威斯康星大学麦迪逊分校的计算生物学家Anthony Gitter说,Markdown“几乎没有技术性的句法规则可供文档编辑参与者快速上手”。这是Gitter和他的同事包括宾夕法尼亚的Greene使用Markdown撰写生物和医药方面的深度学习公开评论的原因之一。Gitter警告说,文档编辑参与者的修改会让代码无法编译成PDF,这种事情在LaTeX的合作编辑中更加可能发生。


莫斯科物理技术协会的研究员Dmitry Fedyanin说,部分杂志和会议不接受Markdown格式的文档。


《自然》制片总编辑Simon Gribbin举例说,《自然》杂志更喜欢用Word写的递交的文章,因为杂志的排版系统要求这种格式。然而依然有大约十分之一被接受的文章是LaTeX格式的;Simon说这些文章在被发给技术编辑之前会被转成Word格式。


但由于《自然物理学》杂志包含了很多广泛使用LaTeX的学科,这些杂志编辑对文档格式的要求更加灵活。杂志主编Andrea Taroni解释说:“LaTeX正是物理学家们追求的编辑器,如果想让他们改用其他编辑器,无异于试图将一群乱跑的猫赶到一块。”

 

 

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