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结晶年里说晶体之五——非晶、负晶和反物质: 热度 4 liwei999 2014-6-14 22:44; 结晶年里说晶体之五——非晶、负晶和反物质作者: mirror (*) 日期: 06/14/2014 04:13:03 都说到之四了，是否还要写五呢？这个五是必须要写的。非晶态的俗称叫“无定形”。一般是说液体、流体。液体流体的说法是来自非晶态物质的一种特质。非晶态的说法则是来自对晶态的否定型。那么什么是晶态呢（此时掠过易中天模仿秀的场面）？晶态就是构成物质的原子（分子）长距离有序的一种形态。这个“长距离”是多长呢？比临近的“近距里”足够远就是“长距离”。那么足够又是多少呢？镜某不贪，有个最小的满意程度也就“足够”了。所谓贪，就是没够。最常见的非晶态物质就是水，因此晶态的物质就是冰了。水晶是晶体，有叫石英。玻璃是其非晶态。叫“水晶玻璃”的东西基本上都是在蒙事儿。正经的说法应该是熔融水晶，是说使用了纯水晶做原料的非晶体，没有掺杂别的的东西。由于水晶的融点很高，比一般玻璃高出很多，所以价格也贵。从非晶到晶体的过程叫做结晶。有熔融态到晶体的，也有从溶液里析出晶体的。从熔融态的原料获得晶体的方法里面，有种叫 “拉晶” 柴可拉斯基法。从溶液里析出晶体的，就是颜老师们长蛋白晶体的主要手段了。液体里有很多的原子空穴，这些空穴随着晶体生长从液体里也被带到了到晶体当中。可以想象，拉晶的速度越高，这种空孔的含量就越高。高到一定程度后，晶体宏观上就要变细，最后断掉。进入晶体后的空孔要如何运动、集结的呢？这就是所谓的负晶体生长的概念了。在集成电路的集成度不高的年代里，人们没有感觉到“负晶体”（空孔）的存在。直到上个世纪九十年代，高集成度DRAM的绝缘层耐压不足现象大量发生后，人们才发现了原来是空穴抱团，在晶体里形成了几十nm的空孔。空孔使SiO 2 层出现隧道，导致绝缘破坏。“负晶体”在单晶硅里形成正八面体，跟一个小晶体的外形很像两个底面对接的金字塔。日常生活里最常见的反物质要算是正电子了。这样说的理由是因为医疗诊断的 PET 技术里，利用了反电子（正电子，挺啰嗦的）与电子的湮没现象。PET检测试剂氟代脱氧葡萄糖能检测癌变的原理又是与颜老师的工作有关。不过做PET检查是个很赚钱的“生意”，而颜老师的工作是个纯烧钱的。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|7655 次阅读|5 个评论

结晶年里说晶体之四——准晶: 热度 1 liwei999 2014-6-14 15:20; 结晶年里说晶体之四——准晶作者: mirror (*) 日期: 06/14/2014 02:05:20 说到液晶，一种流动晶体的物质形态。 Pierre-Gilles de Gennes 对这类形态的物质命名为“软物质”，相对与“固体”的硬物质而言。皮埃尔是由于对高分子、液晶的相变的研究（从无序到有序）而获得炸药奖的，是个地地道道的理论派。但与夫人之间有三个孩子，同时与女同事又有四个，无疑还是个“行动派”。与晶体不同的亲戚还有个叫准晶的东西，丹·舍特曼就是因为首次报告了这类物质的存在在2011年荣获了炸药化学奖。有很多介绍准晶工作的文章。因此什么是准晶的问题也就没有必要让镜某多言了。镜某需要做的，是补充一下一般人没有说到的东西。如何解读瑞典皇家科学院的诺贝尔奖委员会以下的说法呢？ Quote “他的发现极具争议性，” 但他的工作“最终迫使科学界重新考虑他们对于物质本质的看法。” 这也与颜老师们结构生物学的工作有些关系。颜老师们的工作旨在通过蛋白质的结构（构造），了解（理解）生命现象。这是个很有意义的研究领域。但是，从理解生命现象这个最终目标看，颜老师们的工作基本上就是个可有可无的东西了。原因在于通过蛋白质的结构（构造）理解生命现象不过是对现状的认识，缺少了一个时/空间的尺度。时/空间的尺度就是生命诞生的思考了。生命诞生的提法太大了，不妨千里之行始于足下。因此软物质从无序到有序的思考就是一个很好的切入口了。这不是说根据DNA复制蛋白的阶段，而是在说DNA这样的东西是如何形成的问题。有几分象探讨宇宙的诞生的感觉了。同样，象晶体一样的原封不动的复制的话，物质的存在也是没有什么新意。生命的进化的一个本质就是（自我）相似，而非全等。这样一看，准晶的思考与探求生命诞生的过程就有些靠近了。如果说生命也是一类物质的存在的表现（表达）方式的话，“迫使科学界重新考虑他们对于物质本质的看法”的意思就是由于丹·舍特曼证实了准晶的存在，使人们开始思考（自我）相似复制扩大组织的运作方式，促进了人们对于生物体内一些结构的理解。宏观的（自我）相似复制的概念，对生物学背景的人来说是“当然”的事情。在发现准晶之前，物理、化学界里，没有人想到有这样的微观的晶体复制的方式。因此，准晶的发现具有很大的意义。准晶与斐波那契数列的关系，斐波那契数列与生命体的关系，已有有很多文章做介绍，镜某这里也就不再多舌了。如果是要瞄着炸药奖去的话，在今天，蛋白质的结构工作做得再多、再好大约也够不到了。必须要有新的思路、开拓新的领域。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|6284 次阅读|1 个评论

结晶年里说晶体之二: 热度 7 liwei999 2014-6-12 13:17; 结晶年里说晶体之二作者: mirror (*) 日期: 06/11/2014 23:52:05 借国际晶体学年的话题，写了一个《说晶体》的帖子，被“莫名其妙”地加精了，并且在给帖里面发生了一场“莫名其妙”的口水仗。为此，镜某以为有必要再来说说晶体的话题。国人做蛋白质的结构分析，还要数胰岛素晶体结构的测定研究（《胰岛素晶体结构研究》）。当年听到这个消息后的非当事人（大众）的心态与今天人们听到颜老师发论文后的心态依然有些相似：证明（了）天朝也能够。如何历史地看待胰岛素这个事件？这里不妨引用一下熊老师论文里的原话。 Quote 胰岛素晶体结构测定工作虽然曾经上达天听，享有崇高的地位，但是，如果把它放到世界科学发展的背景之中去考察，它的实际价值到底有多高？它所使用的多对同晶型置换法主要学自肯德鲁(J. C. Kendrew)和佩鲁茨（M.F.Perutz）。虽然建立了仪器组，但所有重要的仪器都是从国外买的。它的样品很好，但好样品的获得一直到现在都具有很大的偶然性，我们的相关研究人员并没有提出制备好样品的理论依据。计算程序是我们自己设计的，但这些程序并不能说成是大的科学创新。我们所测定出的不是第一个蛋白质的结构，甚至也不是第一个胰岛素的结构。它当然也有创新，而且所得到的确实是当时仅有的几个蛋白质的三维结构图之一，但从总体上看，它仍然不过是我们用别人的方法、别人的仪器来解决的一个计算量极大的工程性难题而已。虽然它还有一些别的较小的价值，比如说为研究胰岛素结构和功能的关系提供了新的有利条件，但它自身在科学上的意义恐怕并没有达到世界一流水平。如果考虑到竞争对手的情况，它在科学上的重要性更要大打折扣。确实，没有多少相关研究经验的中国青年只用了4、5年的时间就完成了耗费生物大分子晶体学权威霍奇金35年时间才完成的工作，只用了4、5年的时间就从无到有地建起了一个与世界先进水平比较接近的研究蛋白质晶体结构的实验室。但是，反过来看，首先，虽然我们的结果在细节上有胜过霍奇金教授之处，但这项工作毕竟是她第一个完成的。其次，虽说她总的研究时间极长，但她还做了许多别的重要工作。更重要的是，她在胰岛素研究方面所取得的一切进展都及时发表、报道了出来，可以被竞争对手们拿去共享，可以使后来者站在她的肩膀之上；而我们甚至在取得最后结果之后仍向全世界保密自己的研究方法，如在1972年的《中国科学》版论文上，我们仍刻意隐瞒我们所使用的浸泡液的成分——世界通行的科研原则在强调政治原则的“文革”中国发生了扭曲。再次，霍奇金的研究只是一种个人行为，而我们的胰岛素工作明显是一种国家行为。霍奇金基本上是以一己之力和“691”连队乃至整个中国来竞争，而赢的还是她！这是值得深思的。镜某认为，熊老师文中所说的 “扭曲” 在今天依然存在。这种扭曲有时候是根深蒂固的、带着出生的烙印的。镜某以为，这类事儿国人有必要看开一点儿，有必要“示弱”一下。因为在很多事情上，重要的多是 “裡子” 而不是 “面子” 。《说晶体》的跟帖里有些是过激的、有误解的认识，有些则是属于学识方面不到位的缘故。比如说“谁都知道，晶体是没有生物活性的”就是误解。最基本的事实是，晶体里的蛋白质（分子）依然是具有生物活性的。学识方面不到位的说法是“争论晶体结构，你是外行。我不再与你争论。只是简单低（地）提醒你，生命和生物活性是一个过程，不是一个固定的晶体结构还可以解释的。讲多了你也不懂，不如不讲。” 有如此的偏见，镜某认为有必要为颜老师们“站站台”了。镜某是内行还是外行其实不那么重要，要紧的是所说的是否有道理，哪怕是“歪理”。《科普一下傅立叶变换》是个小十年前的帖子。不知是何缘故，一位网友指名要镜某“科普一下傅立叶变换”。镜某的心情应该是“受宠若惊”的。网友FairyChild就要指名镜某来说此事呢？凭什么Ta就认为镜某能说此事呢？可见世界上还是有高人的。之所以要调侃说傅立叶变换，其动机是这类事儿不是属于“科普”的内容，是属于正规教育的东西。学懂了的人，听听侃调，巩固一下记忆。听不懂的，应该说没有学好。所以，对于说“傅立叶变换俺懂，您这个俺真没看懂”的朋友，镜某很负责任的回应说：您那不叫“ 懂 ”，只能叫“ 听说过 ”。内行、外行的说法在国人那里很有市场，镜某对此思维模式很不以为然。比较重大的发明、发现，基本上是发生在某个人由外行转化为内行的那个时期。通常是入行几年后，既熟悉了行内的做法，又没有被行内传统思考束缚的时期。内行，因为其内行的缘故，而少有创新的机会，也少有认识自己行业在整个学术体系里的位置机会。这也是个辩证法。关于蛋白质的晶体结构分析的话题，镜某讲过N多遍了，不愿意再费口舌了。因为在很多时候，知道的人自然也就理解了，不能理解的人知道了没用。但赶上了结晶年，不妨再来唠叨一番。首先是晶体结构分析的说法。在此有必要重提一下联合国宣布2014年为国际晶体学年的帖子。2014年的事儿，2012年的夏天就着手了。当时国际晶体学联合会主席的信中，对晶体学有个很好表述：（晶体学）是一个非常古老的学科，在一百多年前把它的研究重点从晶体转向结构。今天，这个学科正准备对动力学和性能的研究。可以说做晶体分析的人一般不知道为什么X射线衍射可以做结构分析。承认这一点也没有什么不好意思的。会唱歌而不识谱的大有人在（当然也有唱歌跑调的），也没有什么嘛。通过晶体分析，可以知道1）晶体的（材料）的结构，2）构成晶体的分子的结构。换句话说，1）是要知道晶胞的结构，2）是要知道占据晶胞中某个位置上的分子的结构。两个方向虽不同，但在技术上是相通的。所以人们不做区别，统称晶体的结构分析。想要知道晶胞的结构那部分人是“前辈”，是研究结构的开拓者。颜老师们做蛋白结构的人则是“后起之秀”，关心的是蛋白分子的结构。镜某主张他们正名，改叫蛋白质分子的结构分析，不知是为了对前辈的敬意还是嫌麻烦，今天依然说蛋白质的晶体结构分析，因而导致了很多“行外”人说【晶体是没有生物活性的】。如何理解在生物教科书里面就跟牛顿第二定律似的“结构决定性能”的提法？可以理解为“解了结构，就了解了化学的一切”么？有人有疑问了。这个问题化学里面并没有答案，因为很多答案都是在“外边”。所以需要有镜某这样的“外行”来解疑。化学虽然也讲究法则，但是更讲究物质性。之所以化学能够成为“中心科学”，而不是其他的什么学科，比如物理、生物什么的，就是在于化学的物质性。如何能区分、甄别A物质与B物质的相同或不同呢？论到终极，是要看物质结构。也就是说，如果承认 “唯物性” （物质性），就需要承认结构决定物质的类别、特性等等的一切。这两个是同格的存在，是一个事情的两个面。这也是颜老师们学术的立足之地。也正是因为这种赤裸裸的物质性，他们才有能力去要预算、去“忽悠”，才会遭到传统学科领域的“羡慕嫉妒恨”。回顾《胰岛素晶体结构的测定研究的历程（1965—1972年）》，再看看今天颜老师们的这个学术领域最近的发达，曾似相识的感觉大约不会仅仅只有镜某一个人。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|6369 次阅读|7 个评论

不带这样“意淫”的，结晶年里说晶体: 热度 13 liwei999 2014-6-11 06:39; 不带这样“意淫”的，结晶年里说晶体。作者: mirror (*) 日期: 06/10/2014 11:35:44 2014年是国际晶体学年，又赶上了颜老师的N论文，镜某对晶体不免多发了一些“议论”，也算是凑个热闹吧。对晶体说的多了，自然有朋友“不服了”：【你觉得如果量是关键是难点是瓶颈，小颜会藏绌不在博客里说不在文章中提？审稿人评论人也都看不见不知道？全世界就你清楚？】答案是肯定的，远离现场的镜某比在现场长晶体的人要清楚。这个思路就叫做“辩证法”。在海南岛上的人很少能有在岛上的感觉，但从飞机、卫星上看的话，就大不一样了。可见距离远了反而有可能看得更清楚。这里谈的“意淫”事例是另一个，方解石晶体。这个百度百科的解说共有两段。第一段里对方解石晶体有个说法【中国人俗称之冰洲石】。再查冰洲石条目时，死活查不出来哪里来的“冰州”的说法，欺负国人不懂洋文啊。冰洲石的说法应该是来自 Iceland spar 的翻译，因此并不存在“中国人俗称”的说法。这个名称问题只是个小癖疵，还不是“意淫”部分。该条目的第二段，基本上就是个充满意淫思考的文字了。首先，【它.具有最大的偏光性能和偏振光性能.人工不能制造也不能替代的自然晶体】的提法就是“意淫”。物理表述有误且不论，“人工不能制造也不能替代的自然晶体”完全是属于胡说八道了。现实是人造的可以有超过天然晶体的最好品质。其次，【由于世界诸国都缺少核心部件--(高质量方解石晶体.而中止制和修理),中国所产的晶体量和质都超过了世界诸国.加之黄惠勋的采矿和测试方法都超了世界先进水平.现在全天文仪器的制只有中国修理和中国制造】的说法也不妥当，更没有【原来是德国和美国制造和俢理,外国没有中国这么顶尖级冰洲石晶体，现在全世界天文台覌测用的尖端议器是中国制造和中国才能修理，只有中国才有这么好的冰洲石晶体】的道理。事实应该是出于经济成本的缘故，而并非是因为别的原因。半个多世纪前，神州曾经有个叫做大跃进的运动。“提出一九五八年钢的产量要比一九五七年翻一番，达到一千零七十万吨”的荒唐说法。结果就发生了砸锅炼钢的蠢事儿，拿着好东西换“废品”！镜某是听上一代人口述的，不能体验那种疯狂。但是人做傻事儿的那种状态，多少还能理解一点儿。今天的疯狂，不过是把钢产量换成了另外一类什么东西罢了，本性还是一样的。颜老师的蛋白晶体的原料是如何生产的？这个帖子尾部里有些说法。细节镜某也不了解，但是需要有大量的投入是必须的。其中的一些蛛丝马迹可以从颜老师以前的帖子里解读出来。有必要在此再次申明一下：镜某这一系列帖子都是在论技术，而不是说颜老师工作的科学意义。就好比是在讨论打仗的兵器，而不是在议论战争的正义性。纵观人类的历史，决定战争胜负的往往不是“正义性”的有无，而是兵器优劣。因此，在传统士大夫思考的大环境里，有必要刻意去强调一下技术的思考。如果国人能有一点点技术思考的传统的话，砸锅炼钢的蠢事儿是绝对不会出现的。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。在那一行里，原料少是个常识、大背景。所以他们不提此事。但是正经要谈论此事儿的时候，这个大背景、大前提就必须要拿出来议论了。作者: mirror (*) 日期: 06/10/2014 09:20:54 因为要做长晶体的横向比较，要把长晶体当做一个学问来思考。可以说，在蛋白质结构的研究领域里，没有人是把长晶体当做一个学问来思考的。这倒不是因为别的什么原因，仅仅是因为没有这个必要性。把长晶体当做一个学问来思考的，是要把晶体当做原料、材料的那些人们，而结构生物学要搞的不是这样的学问。同样的问题，在做材料的晶体、在做半导体晶体的领域里也同样存在。做单晶硅晶体的最大难点在哪里呢？在圈儿里有圈儿里的论法。但是对一般人而言，那些细节都不是问题。首要的问题就是原料硅的纯度。他们“统称”纯度有11个9，一般人也都相信了。其实从纯度的定义上论，单晶硅的纯度并非是真有那么多的九。换个说法就是：做单晶硅晶体最大的难点并不是在如何长晶体，当然这个也是个很重要的问题。对大众解说时，需要说做单晶硅晶体最大的难点是在如何获得高纯度的硅原料。【小颜会藏绌不在博客里说不在文章中提？】的质疑，镜某以为是有些“不好意思”。因为在长晶体的过程中并没有什么巧可言，不过是比别人投入大了些罢了。当然，某种意义上说，大投入的方法也是个做晶体的王道。有必要申明一下：这里是在论技术，而不是讨论解释了这个蛋白机理的科学意义。就好比是在讨论打仗的兵器，而不是在议论战争的正义与否。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。【结晶受到研究对象的状态、环境的温度、pH、饱和度等等一系列不可控因素的影响，迄今对于大分子的结晶依旧是不可预测的，所以我们总是把这个过程称为“艺术”，而不是“科学”。主要原因不过就是这个复杂过程的规律还没被勘破。】的说法不能说错，但是这都是“枝节”问题。镜某以为第一位的问题是原料的量不是足够的多。博主不妨从这个视点来解说一下这个难题。这样一来，很多事情的责任就可以“推掉了”。在镜某看来，结构生物学的结晶还算不上是艺术。蛋白质的分子的3D结构可算是了。这样说是因为分子量大了，晶体的对称性就要下降，晶体作为艺术的审美就不存在了。结晶的事儿里还有个质量作用的因子。浓度、温度、酸碱度等都是示强性的量，样品的总重量则是个示量性的。在理论上，原料少了就无法结晶。如何能获得大量的原料？这其中有个核心技术的问题。造原子弹时也是如此：如何获得足够量的核原料？与别人用同样多的钱，通过技术革命获得大量原料当然是个可庆贺的事儿。这就不单是幸运的问题了。如果不是的话，那就没有什么可以“称赞”的了，就如同当年农民看不起大寨模式一样不被人看好了。都说当年国人合成胰岛素是个创举。但是那类事情如果不是和产业结合的话，也就是个卖了孩子买笼屉——不争孩子争口气的境界，不过是个砸锅炼钢的科技版。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|8622 次阅读|27 个评论

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