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由一份简历的联想

我看到一篇论文，觉得与我的研究十分相关，于是想找找看作者Grigori Medvedev是谁，甚至考虑在方便的契机给他发封邮件。结果发现，他的简历本身透露出来的经历就很有意思。

他是在前苏联完成博士学位的。在学术生涯的初期碰到了苏联解体。他先去了波兰两年，然后到了美国的普渡大学，任职至今。

他博士期间是在俄罗斯自然科学院高分子物质研究所（Institute of High-Molecular Compounds, Russian Academy of Sciences），学位论文题目是液晶聚合物的松弛过程，导师是Yu Ya Gotlib。

显然，Medvedev的背景是偏向高分子物理的。他的导师Gotlib本人在Amazon上可以搜到一本书，题目是Molecular Mobility and Order in Polymer Systems，与Medvedev的博士学位论文主题几乎相同。Gotlib的早期工作，可以在Google Scholar的搜索结果中窥见一斑。从论文的最早年份来看，Gotlib的学术生涯大概开始于1950年代，一开始就研究高聚物。我能找到他最早发表的论文是1953年在ZHURNAL TEKHNICHESKOI FIZIKI（英语译为Journal of Technical Physics）上的题为TEORIYA RELAKSATSIONNOGO SPEKTRA POLIMERNOI TSEPOCHKI（聚合物链的弛豫谱理论）的工作。他是第一作者，第二作者是M. V. Volkenstein。

不失公平地可以说Volkenstein比更著名些，但可能今天的高分子学者也未必了解了。Volkenstein理应著名，因为Flory在诺贝尔奖网站上的自述中就提到，他的工作建立在Volkenstein的基础上的。Volkenstein在键构象统计方面的工作，比Flory开展得早。Flory的专著Statistical Mechanics of Chain Molecules出版后，Volkenstein在Biopolymers上发表了书评，见证了两个巨人的交流。相信这是这个今天少有人知却渊源深远的期刊上为数不少的高光时刻之一。

在这里我插一句。从我的观察来看，我怀疑，许多人并没有看过Flory的那本Statistical Mechanics of Chain Molecules就去引用。这本书有十分独立且今天罕见的主旨，是超出了一般高分子物理教科书中的链统计章节（包括Flory本人的另一更为流行的著作Principle of Polymer Chemistry）所关心的范畴的。Flory在Statistical ~这本书中为了实现他所不同于Kuhn的理论目标，使用了少见于常规教科书的数学工具。有时间我再另外写一篇东西来聊聊这件事。

但无庸置疑，这本书正面引用了不少Volkenstein的工作，使后者十分开心。

之所以说期刊Biopolymers有不少高光时刻，是因为它深度参与了高分子物理理论发展史的主线，很多重要的高分子物理基本问题，是物理学家在研究生物大分子的时候碰到的，当时他们把这些工作发表在了Biopolymers，后来成为了重要的普适理论。Volkenstein本人就十分关注生物大分子。他做理论时心里想着的应用是生物大分子。

俄罗斯人的论文有一个特点，就是十分注意突出俄国科学家在世界科学发展中的贡献。例如，高分子交联网络的溶胀热力学的Flory-Rehner理论，会改为Frenkel-Flory-Rehner理论。Volkenstein在谈到de Gennes的标度理论时，也提到了I. Lifshitz（是写教科书的那位E. Lifshitz的弟弟）在这方面也是先驱。Lifshitz在1978年发表在Rev. Mod. Phys.上的综述提到“用二级相变的思路来处理排除体积”，以及“globule”的概念。如果包括俄语世界，那么Lifshitz早在1968年就提出这些了，比de Gennes的Scaling concepts那本书要早。Lifshitz对高分子体系的兴趣始于1960年，也是从生物大分子切入的。鉴于Lifshitz对苏联凝聚态物理发展的影响，他切入高分子物理的角度，也许也深深了影响了苏联高分子研究后续的兴趣特点。

Lifshitz关于单链问题的兴趣，也深深地影响了我国早期高分子物理学家……因为这时期也是我国科学技术上全面向苏联学习的时代。当时的科学家与苏联的交流比较密切。比如，我国高分子最早的前辈之一王葆仁，在1956年，作为中国高分子代表团团长应邀出席在莫斯科举行的全苏第九次高分子论文报告会，宣读了2篇论文，会后参观访问了苏联一些研究机构和大学。1957年，作为国家科技代表团顾问，赴莫斯科谈判132项中苏科技协作项目中有关高分子方面的具体内容。

所以，很可能Lifshitz和Volkenstein和Gotlib都跟我国高分子前辈相识，甚至有密切交流，因为从我刚才的追溯可见，这三人在当时代表了苏联高分子学科的老、中、青三代。

有一本书叫《苏联科学家在中国》作者恰好也是化学家，主要搞无机化学的。这本书生动地展示了从共和国建立到1960年期间，我国科学研究的状况——主要是中科院化学所的状况。但是，在那个期间，这个中国化学的最核心研究单位也正在作高分子学科方面的大型打算，这是没有在这本书中体现的。总之为了这个项目，1960年，以钱保功先生当组长，还有郝柏林先生参加的一个高分子物理考察小组，被中科院派到苏联访问。

在列宁格勒大学郝柏林见到了对高分子构象统计有突出贡献的生物物理学家沃肯斯坦（M. V. Volkenstein）……。

张淑誉《郝柏林——科学游击战士》

原本，郝柏林是准备继续进军高分子科学的。他和同时们从俄文翻译了卡尔金（V. A. Kargin，今天的俄国高分子化学和技术研究所以他的姓氏命名）和斯洛尼姆斯基（G. L. Slonimsky）赠给的《高聚物物理化学概论》一书。钱人元先生也给过许多指导。但很快他就被派往苏联做研究生，他通过了朗道能垒测试，但成为了阿布里科索夫学生，学量子场论了。Volkenstein在研究生涯的后期进入到了生物信息学领域，无独有偶郝柏林也如此。高分子物理的早期经历，也许是一个普适性的诱因。

我从一个在世的俄裔研究者回溯了这么多乱七八糟的碎片历史，主要源自最近关于世界局势的感叹。二十世纪的冷战，把世界划分了三个。今天我们也许非常习惯美国科学史发展出来的范式。很多都觉得苏联搞出来的东西总是怪怪的，透着民科气质，但又没实质上明显的错误。只能说兴趣点很怪。其实，同样的感受也在二十世纪著名的苏联科学家参与当代科学革命史时体现。为何在当时，这种怪，成了开创历史；今天这种怪却成了格格不入了呢？有没有冷战结速之后世界单极化的影响因素呢？

我这么联想并非凭空的。比如，Volkenstein的链统计理论，更倾向于把化学信息包括进来，向物理上的难度挑战。在这一战斗中，Volkenstein作出了优秀物理学家常有的聪明联想来解决问题。Flory十分赏识这一点。他在自己的链统计著作的前言里，更为清楚地解释了，为什么要不惜克服繁琐的数学，非要实现一种纳入化学结构细节的物理结果。Flory的这篇前言，道出了沟通化学家视角与物理学家视角之难。与Volkenstein和Flory的学术品位相反的，是Kuhn和de Gennes的，忽略细节的、重整化的做法。很多人认为，后面这类做法“更物理”，因而更高级。Volkenstein和Flory的链统计工作，现在几乎只有能与Kuhn和de Gennes的工作相融的部分得以延续；他们独特的努力只留在了故纸堆。我在最近几年经常跟身边的人说，我喜欢Flory，不喜欢de Gennes，并非戏言或妄言，而是有着明确而难以尽述的理由。Flory更倾向于纳入化学家语境的信息到自己的理论当中（“更化学”），并没有损失他的物理性而逊色于后人，反而体现了物理学的威力。如果要忽略信息、重整化才能继续下去，若不是物理学的无能，那就是人的无能。

书单

长期以来我依赖libgen获取书的电子版，并在iPad Pro上记笔记学习。自从上孔夫子旧书网买了一些中文旧书之后，我同时也发出了很多英文旧书价格并不贵，陆陆续续地从上面买到了我特别喜欢的书的纸版，以作收藏。在这里分享这种满足感的同时，也算是列一个进阶学习的书单吧。

对我帮助最大的线性代数课本是Hoffman & Kunze的那本。我阅读的电子版是第二版的paper back。这本书几乎没有插图，是典型的以引理、定义和定理为骨架，掺入remark丰富意图说明的数学书。它适合自学的一点是证明齐全看得懂。通过看书上定理的证明方法我学到了一些技巧，使我能够独立证明或证伪一些我想出来的命题，这种能力对我按自己的思路来写讲义很有帮助。该书虽然标题是线性代数，但是在内容上是很好的抽象代数入门。

我在amazon还买到了Williamson, Crowell and Trotter的Calculus of Vector Functions第二片和第三版。我在找这方面的书的时候，希望能把向量看作有限维向量空间的元素，而不是R^n上的有序n元组。这本书是比较容易让我按前者理解来写讲义的。尽管它上面的例子都是R^n上的，但它的定义方式很容易移植到一般的有限维向量空间上。这本书的证明也很齐全。特别是给了出了反函数定理的一个普通水平读者看得懂的证明。该书倒是很不吝啬插图，足够地强调了这个话题的几何意义。而且书上的插图很适合在黑板上画出来，上课时可照着画。

物理学要从热力学开始。王竹溪的《热力学（第二版）》是我比较过好多课本之后（包括Callen），认为在foundation问题上处理得比较平衡的一本。须知这是热力学课本的最高级指标，在这件事上令人满意的书，在其余问题上就无庸质疑了，所以上面的评论相当于说王竹溪的《热力学（第二版）》是完美的。

这本书比较值得收藏的是80年代上海市印刷三厂印装的绿色硬皮的版本，此时全书还是使用繁体字。书中的数学公式符号风格十分雅致，排版也十分小心（虽然有很多手工痕迹）。书上的插图线宽和字号都很平衡，全书的插图风格一致（说明全是作者自己在文字撰写的过程中按需要绘制，而不是直接截取其他文献的图）。

王竹溪的书已经涉及到了不可逆热力学。但这个话题的经典是de Groot & Mazur (1961)的那本。这本书是后来的课本几乎都引用的“第一本书”。但是我对这个话题的学习主要都是看几本其他的书，包括Gurtin, Fried & Anand (2010)的那本连续介质力学与热力学。de Groot & Mazur这本我其实没有从头到尾认真看完过，只能在下一个系统整理这个话题的机会去做这件事了。

Tolman的统计力学也是经典的“第一本书”。它一齐把平衡态与非平衡态统计力学的观念都一次性建立了。这也是比较符合历史认识顺序的。但是这本书也是我最近才拿来看的。我本人的统计力学基础学习是靠 McQuarrie的课本。Tolman的书真的是比较老了（1950）。我手头上的这本的封皮材料老化变脆，需要修补。

  • 书脊
  • 封面
  • 封二

非平衡统计力学的书常常会夹一些随机过程的理论。随机过程有很多好书，比如很多人所推荐的Ross的那本。但是我觉得比较亲切，适合教学参考的是Parzen这本，因此我也在孔夫子上搞一了一本实物。

  • 封面

我还搞到了Flory的书，这本书就不必多说了。

  • 封面
  • 渗透压计照片
  • 链统计经典页面
  • 格式模型经典页面

Flory的approach是偏向平衡态统计热力学的。动力学方面的专著可以看Doi & Edwards那本书。在前面介绍的数学基础和统计力学基础之上，到此基本可以完成比较近世的高分子物理理论的掌握。我觉得高分子系的课程也应该如此改革。

高分子流变学的常规讨论逻辑

与标题无关的讨论

在打这个标题的时候我就想了很久用什么词，说“常规论文”、“常规研究模式”或者“常规发paper套路”都不恰当。最后选择了现在这个词，也不觉得就特别恰当了。

有很多人会有这种观点，就是做合成的就是查反应，设计路线，然后搭反应器，反应、过柱、打核磁。最典型的合成文章就是像JACS上面graphical abastract只放一个反应式的那种。这些论文也许具有有机合成研究的“常规讨论逻辑”。我不是做有机合成的，所以不清楚细节。

一个有一定规模的课题组很可能会有长期以来的研究兴趣。师弟做的研究很可能跟师兄的处于同一方向，师兄带师弟很可能不仅仅是“熟悉实验室仪器设备和规章制度”这么简单，可能会连“先做什么实验后做什么实验”这种本来可以从一个明确的研究目的演绎出来的事情也“越俎代庖”地去“带”。这是可能由于对于相似的研究对象，阐明其机理所需要的逻辑讨论也会相似，因此这么做有时也并不违反所谓“科学研究的艺术”或者“原创性。很多刚接触科研的“新人”，师兄可能一开始会先扔给他看的几篇paper比较经典的paper，让他熟悉从事本方向研究最需要知道的方法和已有结论。中国典型“新人”遇到的困难可能首先就是英语差，语言关过不了；然后就是各种基本理论没听说过，课本上没有，上课没讲过；再就是用到的仪器测试手段没听过，不知道原理，不知道测试得到的各种物理量的意义，最后也不知道文章怎么就能得出那个结论了。想上CNKI查一下中文的文献来代替，往往还查不到。于是常常有愤青研究生不明就里地就上像小木虫这种菜鸟集散地大骂“做实验嘛无非是跟着人家外国已经做的来做”（其实是自己英语差，发现还非看英文文献不可，觉得民族自尊受到了伤害罢了）。以这种底子，实际上磨几年也能顺利毕业。大家都是这么过来的。毕业的时候英语还是差，仪器测试原理还是不懂（当然，一知半解还是有的），conclusion还是不懂draw（这些都导师把关的了）。毕业后反正找个企业或者考公务员去的，这些也没所谓。所以新人如果向师兄报怨以上这些困难，师兄通常会说：没关系，看不懂以后多来实验室跟着我做，上手了就行了。——是啊，paper是说英语的，师兄毕竟是说中文的，是咱们同胞嘛，师兄带师弟没有过不去的。

所以，你会发现中国人的科研之所以“缺乏原创性”，并不是由于事事都找英文文献“接着做”，而是恰恰是由于并没有真正在英文文献的基础上“接着做”，实际上都其实是在师兄的基础上接着做罢了。

我做师兄很可能就不一样。英语不懂我是不会说“没关系”的，我会让他学英语自己看懂。因为将来他要像我一样自己找更多的paper来看。不能从2008级博士开始给师弟看的是那几篇paper，到2012级了给师弟看的还是那几篇paper，结果永远课题组的研究都是基于固定的那几篇paper开始的，新人永远还是从那几篇paper开始学习。所以如果英语差，那就必须得变好。其次，基本原理没听说过，上课没讲过，那当然是因为没上过这门课。这不代表没有教科书。我相信没上过“流变学”这门课的人多了去了。如果中国的科研只能在“上过课”的理论上做，那当然是好不了。所以师弟“基本理论不懂”的话我是推荐他去看几本教科书。这已经比他自己乱找一本教科书来看好多了，因为至少我筛选了，推荐的都是体系完整逻辑合理行文流利的好的教科书，还说不定能告诉他哪几章需要重点看，那几章了解一下就完了。但书还是得自己去看。我没时间帮他开一门相应的课到阶梯教室去讲去。流变学可能有点苛刻的一点就是它是流体力学和凝聚态物理的交叉学科，就算愿意看教科书，也很可能同时需要看偏连续介质力学或者偏统计的教科书。Bird的Dynamics of Polymeric Liquids的优越之处是在于其两卷分别把这两件事解决了，但是部头很大，上来就张量，有的师弟又要抱怨说“数学差”。我数学好不到哪儿去，我靠的就是本科“同济四”加上一点线性代数的基础，而且当时学线性代数根本学完就忘了，什么叫他妈的“秩”就一直没搞懂过，但至少线性代数那堆符号我都接触过。我没学过概率与统计，考研还不考数学，应该至少比考研考“数学二”之类上来的数学要差得多了吧？可我到现在没觉得有什么限制。忘了的数学可以查《数学用表》复习。只要用到了，任它秩、逆、转置随便弄，没有不懂的。Bird的书所有数学都在附录里有了。所以很多障碍其实是心理上的，是“决心”问题，是觉得我花这么多时间，学习这么系统，到头来只是为了发篇paper，是不是“性价比”太低了？可是他们这些热情如火的“师弟”们也不是就绝对不做“性价比”低的事啊，他们出国留学背红宝书那不就是“性价比”狂低么？我当初就是因为觉得这事“性价比”低所以我就决定不出国了。可是假如告诉你说“Bird的书主要是讲高分子体系的，还有colloid体系的流变学需要看，要看Larson那本Complex Fluids”，甚至再告诉你“你看这么多，无非都还是流变学。光散射和非平衡统计方面的书你没看”、“你做的物理凝胶化研究，事实上是一个相变问题，序参量问题，你要先系统地学习平衡态统计物理”，那可怜的小师弟就该傻眼了吧？刚搞懂啥叫张量，又要看一堆Hamiltonian，不抓狂才怪。

关键是，现在材料科学的paper并没有给我们的年轻一带以正确的暗示——即以上这些东西都是必要的。相反，由于大量中国人的paper占据了各个high impact journals的版面，绝大多数材料学论文都没有任何数理基础！这些发表在高影响因子上的论文给新人非常错误的暗示。假如他们认为自己科研的目标是发这样的论文的话，以上那些“高深”的教科书真的是没有存在的必要的。

与标题有关的讨论

在七八十年代，基于Flory所建立的理论大厦，高分子的研究论文中有很大一部分具有共同的讨论逻辑。那就是，从一种新的可聚合烯烃出发，通过常规自由基取合（那时还没有ATRP，阴离子聚合技术门槛又太高，当然有的话更好），得到一种新的聚合物。然后，进行痛苦的分级操作，得到各个分子量的级分，使得每个级分的分子量分布足够窄。然后，找到一种溶剂配成溶液，用乌氏粘度记测量特性粘数[η]，用光散射或者渗透压或者超离心等测定分子量，然后作图，研究分子链的柔性，给出诸如特征比等数据，发表论文。可能最后还被Polymer Handbook收录。有很长一段时间我觉得看这样的论文是一种美的享受，虽然到后期这样的工作已经不增加什么knowledge了。所以作为高分子领域的人对本领域可能真的会有类似“爱国主义”那种非理性的偏爱。

在高分子流变学方面我发现也有类似的情况。可能是八十年代之后Doi-Edwards及后来的工作者建立的理论大厦跟当年Flory的一样具有所谓“打开了一扇大门”式的效果，因此突然按照相同的讨论逻辑去“试看”各种不同的高分子成了一种兴趣。这一讨论逻辑就是：获得一种分子量足够窄且基本上线形的高分子样品，表征基平均分子量（在这一时代基本上拿GPC的结果来当真实分子量了），然后先做溶液和光散射（Flory那套，但不做为重点了），获得基本的Rg等信息，完了就做熔体流变学。先做线粘弹性，时温叠加一下，得到一个master curve，然后再用一个若干模式的广义Mawell拟合一下，得到一堆松弛时间λi，同时根据Cox-Merz规则得到零切粘度η0，看看它跟重均分子量Mw之间是不是3.4次方的关系（一般就是，还是喜欢看一下）。再看平台模量GN0，算出缠结点间平均分子量Me。线性粘弹性就做得差不多了。下一步就是做非线性的，一般会去做拉伸流，或者大应变下的应力松弛。然后就是拿一个K-BKZ的本构方程，把线性粘弹性实验得到的松弛谱代进去，拟合非线性实验的结果，得到damping function，作个图，再用一个常用的damping function经验式描述一下，得到相应的模型参数（例如Wagner模型有个那个α），这就算完了。

以上这类貌似一定时期内成为了“套路”的讨论逻辑之所以存在，一般是由于某个特别重要和普适的理论被提出了（例如Flory的架构、Doi-Edwards的架构），一时间就需要大量的实验工作去验证这些理论。因为是为验证这些理论而做的实验，所以难免是按照这些理论的基本假定一步步去落实，具有相似的讨论逻辑。在这些理论提出后的十几年内也全靠这些验证工作使得这些理论获得广泛接受，但后期出果还做这些实验，由于结果基本上是expected的，又不增加新的knowledge，因此就没什么意思了。不过，我觉得这种文章还有一个很好的用处，那就是用来辅助刚进入科研的师弟熟悉和理解重要理论。例如，可以叫师弟先了解Doi-Ewards理论的基本内容，然后按照某篇这一类的“套路paper”做一次实验。从聚合物溶液实验、线性粘弹性、到非线性粘弹性；然后用Matlab编写相应的Maxwell模型和本构方程拟合程序（或者使用现成的专门软件），对数据进行拟合。这么一路下来，不仅能认识到到这些理论“在实战中”的成功，还能熟悉流变仪操作和MATLAB软件使用方法，实验上的各种误差的分析、数据的真实度精确度问题artifact问题都会接触到。这样能够让师弟在短时间内认误到“原来做科研就是天天deal with这些问题，要具备这些技能”，日后再慢慢从这些方面对自己的能力进行提高。说白了，就是用这些paper给师弟上“实验课”，性质跟本科普通物理实验差不多，不是为探索，而是为了对已有理论加强认识。但是Doi-Edwards理论的实验课是很难纳入本科高分子物理教学中的，尤其是那些非985非211高校，一所学校要找齐一台ARES一台Haake一台DLS都难，更何况本科生是大班教学，几十个学生围着一台ARES看演示实验，作用基本上等于零。因此这种实验是专门适合课题组内部一个师兄带一个师弟做的。

我这里推荐一篇有此作用的文章：J. Rheol. 2011, 55, 987-1004。