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Ternary and quaternary fission of uranium

怀念何泽慧

Ternary and quaternary fission of uranium
Ternary and quaternary fission of uranium (Tsien and Ho 1947)

我看到何泽慧逝世的消息,长期累积的气愤不知为何突然被激化了,强烈需要吐槽。这也许不是一个好的怀念方式。

不久前我曾经观看过凤凰卫视播出的《我的中国心》钱三强何泽慧夫妇专题。刚刚我又上网重看了一遍

我预告接下来的一两天里,“何泽慧”三个字的搜索在各大引擎会井喷。各媒体记者也会马上接到任务。我也预告大众媒体能供出来的稿子内容不外乎就是“德艺双馨”式的资料式的介绍。风潮一过,什么也没有留下。这种公式并不局限于著名科学家,所有著名XX家都可以搞一段这样的介绍。这种不求甚解的风气在别的人身上也就算了。放在科学家身上,就让我十分厌恶。

我不知道为什么很多人对钱三强那一代人的好印象,包括那些“两弹元勋”们,都是来自他们回国后充当两弹元勋这件事;同时很多人对那一代人的坏印象,又是来自他们在政治斗争中的表现。这说明从来在中国,大多数人对科学的态度就是始乱终弃,并不看重。或者说,他们对科学的态度取决于所转化的技术,取决于科学能给他们什么好处。带来好处,我就赞一下;没好处,甚至于带来了麻烦,就骂。就科学,他们喜欢扯“双刃剑”的蛋;就科学家,他们又喜欢扯“有无国界”的蛋。正是这些文化倾向伤害甚至毁了回国之后的那一代科学家——以及本来可以由他们带来的优秀学术传统。否则,有这些身载优良传统的科学家在中国,今天我们的科研水平不会停留在一种广泛未开化的原始粗放状态。很活该。

我曾经说过:

我发现许多本职工作干得并不怎么样的人,喜欢显示出自己涉猎广泛。科学网充斥着这样的人。有个人自称“与化学家谈摄影,与摄影家谈化学”,摆明了要两边忽悠。科学网更多人不明说,但从博客内容来看,对他们来说似乎通过诗词歌赋比通过本职研究工作更容易获得认同感。但他们却又偏不是在一个“诗网”写博客而是要在“科学网”。诗不怎么样,科学也不怎么样,但“与化学家谈摄影,与摄取影家谈化学”却能混得很开。中国人避重就轻、与人为善的文化滋生了这种靠忽悠为生的寄生虫。为了让这种生态更加“宜居”,类似“科学与人文的联姻”的bullshit当然要年年讲月月讲天天讲,尤其是谈到爱因斯坦或者诺奖得主或者xx,似乎科学做的好还不光靠科学做得好,还“离不开艺术修养”,似乎爱因斯坦如果对艺术一窍不通的话整个世界就要大为逊色。科学做得好不好外行人看不懂,但是“艺术修养”却可以忽悠外行人。

所以钱三强和何泽慧,如果不是“两弹元勋”这种公开表彰而为全国农民所知,就只剩下《我的中国心》里面采访到的那几个人所代表的小群体会知道他们为什么优秀,值得向他们学习的是什么。通俗点说,问大部分人“钱三强好不好?”大家都懂说好。问“好在哪里?”,大家都会说“两弹元勋”,或者说“人家温总理都亲自去拜访呢,能不好吗?”不能说这些人心里不这么想。但这些人在这么想的时候,潜台词其实是“这厮果然混得开!真有面子!咱们猴年马月能混到总理亲自拜访的境地啊!牛!”又有很多人是觉得自己受惠于他们,不是他们的话,自己作为一个中国人就没今天这么有面子了。要讨好中国老百姓,永远靠两个:给钱和给面子。一个不天然崇尚专业精神的民族真是可悲。

照这样的说法,钱三强曾经“向人民要钱”,都是“巨额”。第一次是北京刚解放不久,他向中央要五到二十万美金去国外买科研仪器。这个数字在当时是天文数字,当时全国其他地方还没解放正在打仗,说是周恩来给批了五万美金给钱三强。到底哪儿调来的钱,不知道。买了啥仪器,也不知道。第二次就是苏联专家刚撤离,适逢三年困难时期,钱三强说凭中国人自己的力量继续研发原子弹完全没有问题,结果原子弹项目才没有中断。完全可以采取最难听的说法来描述这件事:一边人吃人,一边还搞原子弹。这还不怪在那些海外华人所谓“共产党好大喜功”的头上,反而是怪在钱三强“好大喜功”的头上。很多人认为科学好,无非是因为受惠。最近几年平民之间热议的“解散中科院”,理由就是觉得比起当初“两弹元勋”来讲,今天的科研力量既没有给他们长脸,也没有给他们实惠,还占那么多钱,解散最好。很多人也通过“中国何时出诺贝尔奖”来判断中国科研水平,因为他们觉得论起诺贝尔奖得主,中国本土一个都没有,很丢脸。花这么多钱在那些科学家头上,目的就是为了出一两个诺贝尔奖给自己长长脸。体育事业的“举国体制”其实也是基于这种心理——即搞体育运动目的就是拿奥运冠军,长民族志气,看谁还敢说中国人是东亚病夫。

“两弹一星”的研究过程除了确实搞出了两个“弹”一个“星”之外,更重要而却更无形的是从无到有地建立了一个科研体系。关于理论工作怎么做,实验怎么做,以钱三强何泽慧为代表的国外留学生作出了很好的榜样。从有限的资料可以感受到当时的实验员哪怕进行在整个工程中最微不足道的一个小实验都抱以如履薄冰似的慎重和认真态度。可惜这种“软件”的部分很难复制。就连硬件部分——由于攻关分工而成长起来的全国各研究所——也在十年皓劫中遭到毁灭性破坏(原子弹爆炸成功三天之后,钱三强就被送下乡搞“四清”运动),以至于现在的研究者中存在明显的断层效应。如果你看着现在的中国科研人员素质,将完全看不出居里夫妇的学生和冯·卡门的学生在中国工作过的痕迹。因为照理如果他们在中国工作了几十年的话,他们培养的学生应该会继续带领中国相关学科的科研达到国际水平。在这个意义上,两弹一星是失败了。

从所能掌握的有限信息推断,何泽慧是一个出色experimentalist。这是我个人崇敬她的原因。做实验和做理论是科学研究的两大分工。如果情况很坏,理论家会被实验家欺骗,或者实验家会被理论家欺骗。因此,求真务实的态度在科学研究领域才会被放到如此高的地位,造一次假大家就不允许你留在科研圈子。那是因为,如果假的风气一流行,无论是做理论还是做实验,都会彻底丧失最起码的安全感。像迈克尔逊测量光速、Watson打了DNA双螺旋结构的X射线散射、STM看到原子这种事情,就是实验家们心中最高的荣耀。而要做到这些,靠的是搭仪器、调误差、记数据等枯燥的工作。

何泽慧搭仪器的能手。《我的中国心》里提到广西发现了铀矿石,拿到北京给毛泽东看。何泽慧拿了亲手做的盖格计数器,用来演示放射性。这个盖格计数器是什么?能亲手做吗?我也不懂,只能查查Wikipedia。发现这个需要保持一个低压惰性气体环境和高电动势,要做一个简易地,方便拿给毛主席看的版本,似乎不容易。

钱三强和何泽慧当年发现铀的三分裂现象的论文发表在法语的Journal de Physique(1947, 8, 165-178, 200-211)和英语的Physical Review(1947, 71, 382-383)他们的paper跟其他上世纪前半叶的经典paper一样透露着强烈的实验的现场感,因为他们只是当时众多科研工作者的一员。

国内做jamming的老师

因为我导师问过几次国内有谁做jamming,我之前的印象中是没有的。做jamming和做colloid还不太一样。虽然jamming领域一涉及到实验往往要找的体系是colloid。要说做colloid的话,绝对不可能没有,但他们并不是所有都去搭乘Andrea J. Liu的“快车”。我感觉在非晶凝聚态方面似乎越不精确的描述越吃香。

最近一段时间,国内至少我所知道有两位老师是做这方面的研究。他们其实都是Liu的博士后回国。一位是中科大物理系的徐宁老师,一位是苏州大学的张泽新老师。

玻璃态聚合物也是非晶体系。如果算上这个,那么苏州大学的陈康老师也要算在内。他是原本是Kenneth S. Schweizer的学生。

UPDATE:虽然以我能写上简历上的内容能得到国外博士后的机会不大,但我现在也在收集一些与我研究兴趣相近的国外教授名单(要翻墙)。

所谓“纪念”

今天,在科学网博客上看到蒋敏强博士通过介绍自己研究领域中的分形现象来纪念“分形之父”Benoît Mandelbrot。又看到李淼老师聊到一些物理学家的私人爱好(多属于艺术类)。

艺术与商业

在艺术这个圈子里,确实有艺术家,但也有商人。商人的目标就是营利。诚然,商品化的艺术作品总不至于艺术价值为零,但却又绝不会商业价值为零;反过来讲,商业价值为零的艺术品,艺术价值却不一定低。艺术价值高、商业价值为零的唯一命运就是消失。所以,至今为止没有消失的艺术作品,没有一件是这样的。

经常听到狗仔队质问艺人类似“您的新唱片一改以往的文艺风格,是否属于商业考虑”的问题,一种圆润的回答可以是这样的:“我的创作态度除了诚实还是诚实,作品一定保证质量,是否商业化是否堕落,我想听众心里会清楚。”

是的,那些从内心深处厌恶商业运作的、却又不得不靠精明的经纪人挣个一日三餐艺人们,心里唯一的安慰就是,终归还是有懂欣赏的audience——即那些能越过商业广告所力推的卖点,敏锐地感受到艺术家隐藏在作品里的真正highlights的那些受众。大众需要通过商业来了解艺人和艺术作品的存在,但艺术家和艺术家之间的纽带只需艺术本身即可。例如李淼老师如果出诗集,出版社会大力渲染其理论物理学家这一背景作为卖点。但他毕竟出的是诗集。诗人们买他的诗集看的是他的诗。

某些科学研究人员发工作发表在Nature、Science、Cell上,《科学时报》甚至网易新闻会报道该消息。但化学家们看他的论文看的是化学、物理学家看他的论文看的是物理。可是好多研究生小朋友看的是Nature、Science。

如果作者是诺奖得主,那甚至他们看的就是诺奖得主。

好多所谓“大牛”并不避讳“宣传”。最近大家争着纪念的Mandelbrot自己就不遗途力地宣传分形几何。客观上讲是他自己写的书The Fractal Geometry of Nature把分形几何带进了广泛的主流学术圈。一个概念要火,一般需要十到二十年左右差不多(例如化学诺奖Heck反应)。这本书出来之后就差不多这么长时间,Mandelbrot在Yale拿到tenure,都75岁了。这是他接受源源不断的由分形几何带来的各种荣耀的开端。

de Gennes写的书更多。J. Flory也写书。Heck没写书,他很由于拿不到经费提早退休去菲律宾养老去了。当然,这只是极各别案例。很难用很严谨的方法来证明写书就怎样不写书又怎样。但还是多罗嗦一句:H-index第一名G. Whitesides最近也去TED给talk(膜拜一下他的演讲魅力吧)。而最早做离子液体(ionic liquids)工作的K. Seddon默默干了二十年才发第一篇文章(为什么)。

顺便提一下,关于分形,我曾经作为自己博士课题开题的资料总结介绍过,现在我事实上作的课题跟分形关系已经不大了。关于de Genne,我“纪念”过两次。关于K. Seddon,我在谈publish or perish问题时顺带提到过

幂率、自相似、分形

蒋敏强博士是研究无机材料的,跟高分子差很远。但是对他的博客里介绍的分形现象却很眼熟。文字口口声声地说自相似、分形,但是图只是给出了一个幂率关系。但是,对于大众而言,分形明明是那个“大屁股”图案(Mandelbrot set)。你跟人家说这材料里有分形,那材料里又有分形,光画一条直线怎么行?人家听了这话心里以为你材料里有好多大屁股呢。

我开题时涉及到的分形存在于渗渝问题,说凝胶化点处整个凝胶体系是一个遍布的自相似网络。于是曾经有人问我,去做电镜能不能看到类似叶脉的那种自相似图案?

这就是艺术与商业的问题。大众非要通过铺天盖地的大屁股才认识分形是啥,但真正的研究实践中却是在找直线。

材料学里的前沿有很大一块是研究无序问题,方法无非是从无序中找有序。分形就是无序中能找到一种有序。但从无序中找到的绝不会是几何分形,只会是随机分形——也就是说,它的自相似性不是几何意义上的,而是统计意义上的。除了把分布函数对分布所在空间尺度作图能看到幂率关系之外,你再也看不到“更加分形”的东西了,例如那个Mandelbrot大屁股。

蒋敏强博士的博客里列举了许多无机材料研究中的分形现象。材料学研究里最通常的情况是在静态散射实验(光、中子)中散射光强的角度依赖性在一定角度范围内遵循某种幂律关系:S(q)~qD,其中D是分形维数,q是波矢。按我的专业背景我也就只有资格说说高分子的例子。一个教科书级别的例子就是链构象统计。从自相似的概念出发,一条3维理想高斯链的自相似性是指其均方回转半径<Rg2>~n2。要“看”到这个自相似现象,就要做静态散射实验。一定波长的光最易被一定尺寸的原子或电子密度散射(原子还是电子要看你的光源是中子还是X射线)。散射函数S(q)是在q-1尺度小于Rg的前提下,可以“看”到链段密度的空间分布,数学上用密度自相关函数Γ表示。Γ的Fourier变换就是光散射函数S(q)。如果有<Rg2>~n2,光散射实验中就能“看到”S(q)~q2,即分形维数D=2。这是理想链。Flory考虑体积排除效应算出D=6/5。

以上这些材料学的例子估计给痴迷于大屁股的大众读者泼了冷水。不是分形么?怎么不见大屁股呢?相比之下,数学视频系列Dimensions的第六集足以满足此类观众(要翻墙):

我是从这个视频里第一次知道原来Mandelbrot集合是描述Julia集合出现分形的区域而已。Julia集合分形是T(z)=z2+c操作无限迭代的结果。只有复常数c在一定取值范围内,迭代的结果才是一个能看到一片面积的分形(连通)——兔子!。在此范围外,Julia set就变成无限精细的图案(非连通)——啥都看不见了。这个范围在复平面上的图形就是Mandelbrot分形,它界定了连通和非连通的Julia set。

音乐与化学

回应完对Mandelbrot的纪念之后,再回应李淼研究员的“艺术兴趣”话题。李淼研究员对物理学家或数学家中的诗人比较熟悉,我是古典音乐爱好者,因此我能举出一些化学家中的音乐家,or vise versa。

例如,Alexander Borodin是俄罗斯作曲家,所谓“五人团”之一。他创作的最优美的旋律应该是弦乐四重奏的第二乐章“夜曲”。以他命名的反应:

Borodin reaction

Borodin reaction

E. Elgar,英国作曲家。电影《她比烟花寂寞》里的女主角,大提琴手du Pre的成名作就是Elgar的大提琴协奏曲。而我认为Elgar最优美的旋律应该是小提琴协奏曲的慢乐章。他发明了一个制备硫化氢的装置并成功申请了专利。

这两个人也许在音乐界比在化学界有名。那好,Johannes Brønsted这个名字,所有化学系的学生都应该认识——酸碱的质子理论。他是业余男中音歌唱家和画家。

在妻子钢琴伴奏下歌唱

在妻子钢琴伴奏下歌唱


油画作品

油画作品

在那个年代,知识分子都是上流社会、名门望族,懂点儿音乐艺术太平常了。像爱因斯坦懂拉小提琴这件事被重重复复地用来赞颂科学与艺术的结合,实在乏味。他跟大钢琴家鲁宾斯坦合过影,后者又跟毕加索合过影。上流社会圈子很窄,他们都认识。

事实上是,对于Borodin来说,化学再好也是兴趣,就好像对于Brønsted的音乐和绘画一样。你听到Borodin的旋律,只会觉得他是不是化学家都无所谓了;你了解了Brønsted的酸碱理论,也只会觉得他懂不懂唱歌画画也没所谓。显然,不会因为你懂拉小提琴,原来只能发《中国化学》的工作就突然能发JACS了。我发现许多本职工作干得并不怎么样的人,喜欢显示出自己涉猎广泛。科学网充斥着这样的人。有个人自称“与化学家谈摄影,与摄影家谈化学”,摆明了要两边忽悠。科学网更多人不明说,但从博客内容来看,对他们来说似乎通过诗词歌赋比通过本职研究工作更容易获得认同感。但他们却又偏不是在一个“诗网”写博客而是要在“科学网”。诗不怎么样,科学也不怎么样,但“与化学家谈摄影,与摄取影家谈化学”却能混得很开。中国人避重就轻、与人为善的文化滋生了这种靠忽悠为生的寄生虫。为了让这种生态更加“宜居”,类似“科学与人文的联姻”的bullshit当然要年年讲月月讲天天讲,尤其是谈到爱因斯坦或者诺奖得主或者xx,似乎科学做的好还不光靠科学做得好,还“离不开艺术修养”,似乎爱因斯坦如果对艺术一窍不通的话整个世界就要大为逊色。科学做得好不好外行人看不懂,但是“艺术修养”却可以忽悠外行人。我特别痛恨这一点,我甚至在本博客这么一个私人感情+研究专业的大杂烩里面都很少讨论音乐。我厌倦了每当旁人得知我懂弹钢琴之后露出原本没有的敬佩之情“哟你还懂弹钢琴啊!又是博士又懂音乐,真了不起!”——我呸!

蒋敏强的文章后面的第一个评论,就是很好的例子。