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小结最后一个period
tsrabbit 2008-10-4 20:16
终于结束了全部的课程,等最后敲定毕业论文的具体事宜之后,就可以好好放松一下啦。 我在第四个(也是最后一个)period中修读的课程是Experimental Biomolecular Physics和Radiation Detectors and Medical Imaging Systems。这两门课程分别向学生介绍了目前在生物大分子研究和医学成像这两个领域中的主流技术,以及这些技术背后的基本原理。这对于在本科阶段专攻理论物理的我来说,是非常有趣的体验,尤其是看到一些基本物理现象被巧妙地运用于生物医学研究领域的时候。 主持Experimental Biomolecular Physics这门课的是Prof. Jerker Widengren,很年轻的一位教授,本科在KTH修读工程类专业,毕业后去Karolinska Institute拿了MD的学位。他的温和给我留下了深刻的印象。无论是在讲课还是在课后交流的时候,表情和语气永远是那么地平静,甚至还略带一丝谦恭。有一次,他在给我们上IR Spectroscopy的时候,需要先讲一些量子力学的基本概念作为铺垫。他在当时就很谦虚地表示:我对量子力学这门学科的了解有限,在座的各位很有可能懂的比我要多。在被问到一些他不了解的问题时,他也会很坦诚地回答:我不知道。我很欣赏他的这种对学生开明和平等的观念,而其它瑞典教授们也大抵如此,学生们在这样友好的教学氛围中也感到十分放松。相对而言,国内的部分老师显得还是肃穆了些。 这门课的教材是Principles of Physical Biochemistry (Van Holde, K.E. et al.),涉及的领域很广泛,也很深入。在Amazon上有好些学生抱怨这本书的难度太高,我也有相同的感觉。我想这本书的适用人群应该是那些在本科时学习物理或化学,后来才转入生物物理或者生物化学领域的研究生和博士生。即使对于相关学科的本科生而言,其中一些物理和化学方面的专题也是难啃的骨头,至于那些在本科时学习生物的学生,读起来大概就更为吃力。不过,正如Prof. Jerker所言,我们的确也很难找到更适合这门课的其它教材了,因为这一类型的专著数量原本就很有限。此外,Prof. Jerker也印发给我们Fundamentals of Molecular Spectroscopy(Banwell)的部分章节,以及一些综述类型的研究文献。这些都是很好的辅助材料,只要把这些文献里的知识点都吃透,考试时应该就不会有什么问题了。 这门课涉及到十余种探测生物大分子性质的理化技术,如果每个专题都详细展开的话,时间肯定是不够用的,因为其中的很多技术已经发展得相当成熟且完善了。如NMR、X-ray Crystallography、IR Spectroscopy、Raman Spectroscopy、Fluorescence Spectroscopy,这些专题完全可以写成各自独立的专著。所以,我们在每个专题上只能花上有限的时间,了解一些基本概要而已。这门课的目的还是在于帮助学生在从事研究工作的时候知道应该如何选择适当的研究手段和技术,而非深入发掘每项技术背后的原理和细节。 最后结束的一门课Radiation Detectors and Medical Imaging Systems,持续了一整个学期,内容非常丰富。除了普通的讲座之外,负责这门课的Prof. Andras Kerek还安排了很多次外出参观的活动。我们访问了与课程内容有关的一些医院、研究中心和公司,参观了很多大型研究仪器,也聆听了相关专家的讲座,对于一些技术在实践中的具体应用积累了较为深入的认识。例如,我们在参观瑞典的FOI(Swedish Defence Research Agency)的时候,研究人员介绍了利用测量空气中浮尘的放射性强度来监测其它国家进行核试验情况的方法。在参观后,我们通过回家作业的形式,亲自分析了切尔诺贝利事故之后在瑞典境内测得的浮尘放射性数据,进一步加深了对这一技术的理解。 Prof. Andras是一位非常亲切且热情的长者,目光炯炯,精神矍铄。在讲到一些难点的时候,经常会停下来,问大家理解了没有,如果大家不吱声,他便会笑着从头再讲解一次。而在讲到一些精彩例子的时候,他也经常会停下来,很兴奋地对大家说:Isnt it good? 看得出,他很热爱自己的职业。而这门课也的确涉及到了一些很有意思的技术,比如PET(Positron emission tomography)就是利用正负电子对湮灭后所发射出的光子来进行医学成像的,这便是看似高深的粒子物理的基本原理在医学中的实际应用。我很高兴地看到,正反物质的研究和应用也可以存在于人们的日常生活之中,而并非只在某些专业研究期刊或是科幻小说的情节里出现。 在过去的一年中,除了巩固和积累理论知识之外,我还亲见了基本理化原理在生物医学领域内的许多精彩应用。KTH的偏重于工科的研究氛围大大拓展了我的眼界,这大概也正应了陆游先生的那句诗纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。
个人分类: 游学瑞典|5627 次阅读|1 个评论
小结第三个period
tsrabbit 2008-10-4 20:14
我在这个period中同时修读三门课程。Cellular Biophysics和Molecular Physics只在第三个period内,而Radiation Detectors and Medical Imaging Systems则横跨两个period。 Cellular Biophysics这门课程由Prof. Hjalmar Brismar讲授,使用的教材是T.Weiss的 Cellular Biophysics, Vol. 1: Transport( MIT Press, 1996)。这本书有600页,加上其它课程辅助材料和接近200页的习题解答,阅读量非常之大。更要命的是,这门课程的持续时间只有一个半月,而我在同时还需要阅读其它两门课的材料,所以赶进度赶得很是辛苦。不过,这本教材还是很值得一读的。作者在理论推导上花了相当多的笔墨,在各章节内容的安排上也下了一番功夫。读者可以很清楚地看到一大堆重要的结论和公式是如何从几个简单的定理一步一步推出来的,这样的好处是学生能对每种输运理论模型的来源及使用限制建立清晰的观念,对于细胞如何在膜内外建立溶质、溶剂(包括电解质)的平衡有清楚的认识。如果还能仔细做做书后习题的话,效果会更好。我是实在匀不出足够的时间,所以只能跳着看了一部分。 和很多其它课程一样,这门课也安排了随堂小测验,小测验的分数会和期末考试的结果一起计入总分。这样做的目的是鼓励学生在课后花时间赶上课程进度,而不要到期末考试前的几天再临时抱佛脚,挺合我的脾胃。不过,在考试时只能带一张A4纸,上面可以记些重要的公式,但不能有习题解答,这样的待遇和前几门专业课相比而言还是差了点 :P。考试题也出乎意料的难,和课程主页上的历年习题完全不在一个量级上,而且,前几年的考试是可以使用课本作为辅助材料的。好在老师的判分标准相对宽松,不然估计得挂不少人 Molecular Physics这门课程的考核本应在第三个period内(复活节前)就结束,但由于负责老师在课程结束后去了外地,所以直到这个礼拜才会完成所有的考核工作。这门课是KTH和Stockholm University的联合课程,教师也相应地有两位:来自KTH的sa Larson和来自Stockholm Univ.的Richard Thomas。sa Larson是一位年轻娇小、略带羞涩的女士,和高大健壮,讲话风趣的Richard Thomas形成了挺有趣的对比。 当初之所以选这门课,是考虑到自己打算从事的研究会聚焦在生物大分子上,而了解分子层面上的物理规律和理论工具正可以为后面的工作打下一些基础。这门课程的难度远超出了我的预料,不过,在这门课上的收获也同样远超出了我的预料。 这门课的教材是Chemical physics of free molecules. (Norman H. March and Joseph F. Mucci),Norman这位老兄在1976年离开帝国理工,回到牛津化学系担任理论化学组的Coulson Chair一职。他的这本书让我对理论化学家的量子力学功底刮目相看,也切身体会到了量子力学在理论化学这一领域内的巨大威力。这本教材以相对简练的篇幅论述了Intramolecular bonding, Intermolecular interactions and bonding,Molecular structure and spectroscopy,Quantum chemistry和Molecular Dynamics and chemical reactions这五大主题。其实每个主题随便展开一下都是鸿篇巨制,而这位老兄居然用不到400页的篇幅就把这些内容全写进一本书里了 老师一上来就开讲H2+的薛定谔方程的求解过程,Born-Oppenheimer approximation,LCAO approximation之类的专业名词和满屏的狄拉克符号把我这个量子力学菜鸟搞得晕头转向,教材上的推导也看得云里雾里。实在没有办法,只能回头翻出杨福家的《原子物理学》,从头复习其中的量子力学导论一章。(大家尽情鄙视我吧,我在本科时学的那点量子力学基本都忘光了T,T)后来又开始看华彤文和陈景祖的那本《普通化学原理》来补习化学中的一些基本概念(其实成键反键,杂化轨道之类的概念在本科的物化课上都读到过,不过在当时没能了解其物理实质,所以也基本忘光了)。《普化》这本书由于是化学系学生的入门读物,所以它对氢原子量子力学模型的描述比我们的量子力学课本要简明易懂,读起来也愉悦顺畅得多。这类平实详尽、简化了数学分析的叙述风格非常适合我这种理论功底很不扎实的学生。我深深地觉得:即使是读理论物理的学生,也还是需要一些能清晰阐述物理图像及基本实质的入门级教材来作为基础读物的。国内那些一上来就大量使用数学语言的教材固然精练,但对于数学功底尚浅的低年级物理新生而言,这类教材往往会消磨他们对于物理的兴趣和进一步深造的信心(本科时的俺算一个=,=b)。 读完了两本中文教材中的相关章节后,我在第四个period的Experimental Biomolecular Physics这门课上接触到了Colin N. Banwell的Fundamentals of Molecular Spectroscopy的部分章节,这本书真是一本非常非常好的入门读物,很多让我在之前百思不得其解的难点都在读了这本书之后迎刃而解(事实上,这本书也一度是Experimental Biomolecular Physics这门课的教材,只可惜其中关于生物的内容太少,所以现在的课本换成了 Principles of Physical Biochemistry (Van Holde, K.E. et al))。 在解决了主要的一些理论盲点之后,我开始逐渐体会到分子物理这门学科的精妙之处,也看到了量子力学在解释许多基本化学现象上的巨大成功。另外,我还在这门课上接触了GAUSSIAN这一量子化学软件,见识了如何采用一些基本的量子化学计算方法来得到简单分子的基态势能曲线和Raman光谱。这些方法和现象对我而言,既是惊奇的体验,也激发了我深入学习量子力学和物理化学的热望。
个人分类: 游学瑞典|5894 次阅读|1 个评论
小结第二个period
tsrabbit 2008-10-4 20:13
相对第一个period而言,第二个period过得相对轻松一些。由于自己已经逐渐适应了在瑞典的生活,加之各类手续、如人口号、银行账户、学生卡等都已在第一个period内顺利办妥,使得我能够把更多的精力放到学习上来。 在这个period内,我修完了Physics of Biomedical Microscopy、Laser Chemistry和Introduction to biomedicine for physicists这三门课: Physics of Biomedical Microscopy这门课由Kjell Carlsson我们这个graduate program的program coordinator讲授。Kjell办事严谨,处理问题井井有条,一丝不苟。他的课程主页、讲义和幻灯片都做得很细致,授课流畅且带着些小诙谐。此外,他的英语口语在我目前所遇到的瑞典教授中是最为标准的。我非常欣赏他身上的这些特质,也相信这种严谨的治学方法是成为一个称职学者的必要前提。 相对而言,教授Laser Chemistry的老师就显得随兴一些。这门课程是Stockholm University和KTH的联合课程,由Stockholm Univ.的Peder Royen和KTH的Lars-Erik Berg合作授课,前者负责讲课和笔试,后者负责实验课。Peder在每每讲到关键部分的时候声音总会变得轻下来,让人不得不时常竖起耳朵来揣测那些模糊不清的语句;而L-E Berg则在安排好实验课的分组工作之后人间蒸发了很久,直到考试前两周才安排了具体的实验日程,学生们对此颇有微词。不过话说回来,Peder和L-E Berg其实都是挺好的人:Peder由于有一只耳朵听力较弱,所以他在学生问问题的时候都会弯下腰来仔细聆听,整个头都快贴到课桌上去了,而且他回答问题时显得如此谦和,耐心,仿佛他自己才是询问的学生似的;L-E Berg在得知我来自中国之后,也颇有兴致地和我谈起了他当年曾去北京和杭州参加学术会议的事情。 Physics of Biomedical Microscopy的讲义是Kjell自己写的,在他的课程主页上可以下载,主要是讲授和生物医学研究相关的各类显微技术,主要集中在可见光波段。这门课使得我对于显微观测术的整个过程有了一个总体认识,对决定成像质量的各类影响因子有了一定了解,也使得我对傅立叶光学的实质有了更深刻的体会。 我在Laser Chemistry这门课上学到的东西就相对要少一些,课本里关于激光物理实质的内容不多,重头戏都是各类激光器的基本结构及其在化学研究中的具体应用,很多专题都只是点到即止(D L Andrews, Lasers in Chemistry, Third Ed., 1997, Springer.)。老师上课也有点语焉不详,速度飞快,有大跃进的感觉。虽然最后的考试容易应付,但这样的课上下来总让人觉得不太踏实。 最后来讲讲持续了一整个semester的Introduction to biomedicine for physicists,这门课的老师是Marina.Zelenina,同时为KI、KTH等数个学校和研究所工作,我这个学期里唯一的女性老师,讲课口音比较重,不过慢慢地也就听习惯了。这门课的教材有三本: 1. Alberts B.et al. Essential Cell Biology. 2nd edition; 2. Matt M., Ziemian J. Human Anatomy Coloring Book; 3. Despopoulos A., Silbernagl S. Color Atlas of Physiology. 5th edition. 书单看着有点吓人,其实仔细读读她写的handouts就足够了:内容详尽,重点突出,除了个别用词错误之外,可以算是相当不错的参考资料。整门课偏重于细胞生物学,辅以少量的人体生理学。由于绝大多数内容在以前就有一定了解,所以学起来还算轻松。只是最后总复习的时候,6、700页左右的ppt实在是让人读得有点头晕目眩。加上考题都属于essay-type型,让人好一通奋笔疾书,好在没有写到手腕抽筋。-,-bb 这个学期接触了三门光学类课程,深感该学科的博大精深:从中学生就熟知的一些几何光学定律直到引发无数物理学家陷入哲学沉思的波粒二相性,这种电磁扰动在其看似简明的表象背后隐含着深邃的物理实质,也许这正是令历代科学工作者最为之着迷的地方吧。
个人分类: 游学瑞典|5873 次阅读|1 个评论
第一个period正式结束
tsrabbit 2008-10-4 20:11
KTH的学期安排和复旦不大一样,每学年分为两个semesters,而每个semester又分成两个periods,每个为期一个半月左右。这学期的两个periods之间相隔十几天,算是个短假,之后紧接着就是考试。于是短假都用来集中复习了,过得比平时上课还要忙:做饭吃饭看书做题,娱乐时间基本压缩在饭前饭后,也无非就是上上网灌灌水,放松一下紧绷的神经。我习惯在入睡前对当天的复习内容做一个回顾,这样的结果就是睡觉也不够安稳,早晨在床上辗转反侧的时候会想着前一天没解决的问题。有时候想着想着就恍然大悟,于是直接跳出被子,摸出计算器开始验算虽然复习得很辛苦,不过这样的模式倒是很对我的脾胃。短期内集中突破其实挺好的,如果所有课程都拖到学期结束再秋后算帐的话,很容易被压得喘不过气来。 第一个period里有三门课:Optical Physics和Physics in Molecule Biology会在短假过后完成考核,而另一门Introduction to Biomedicine for Physicist则横跨两个period,考试会安排在学期末(所以这门课会等到本学期结束的时候再总结)。 先说说Optical Physics,虽然之前在大二的时候学过《光学》这门课,有点基础。但毕竟现在面对的是全英文的课本和考卷,而且上课和考试的套路也和本科时不大一样(感觉作为工科院校的KTH比较重视培养解决实际问题的能力,考试计算题多而概念题少),所以读得也并不轻松。不过值得庆幸的是,在这门课上我遇到了一位很好的老师Prof. Gran Manneberg,也读到了一本不错的教材Hecht: Optics, Pearson Education (second edition)。 Prof. Gran五十来岁,留着一副大胡子,眼神沉稳而又柔和。他讲课条理清晰,板书井井有条,还会经常说些轻松的东西来活跃课堂气氛,令人感到如浴春风。他不禁让我想起在国内时遇到的两位深受学生欢迎的教授童裕孙和郝柏林先生。另外,习题课助教Per Takman和另几位实验课助教也很耐心、亲切,我从他们那里学到了很多东西。 个人以为Hecht的Optics写得非常出色,最令人印象深刻的当属课本里精美的插图,这对于光学这门学科而言尤其重要。一张好的插图包含的信息量远远超过一整页的文字描述,而且能够展现非常清晰的物理图像,这点对于初学者而言尤其关键。另外,这本书在章节的安排上也更加合理:不像国内的某些教材采用先几何光学后物理光学的叙述方式(在对光的电磁本质没有足够理解的情况下学习几何光学,总觉得好像是在搭造空中楼阁),而是先花足够的篇幅阐述波动现象的数学描述方法及光的电磁学本性,其后才在清楚设定前提的条件下循序渐进地讨论几何光学和物理光学。这样的安排更加自然、深刻,因为光的本质是电磁扰动,而这一微观上的波动特质决定了光线在宏观尺度上体现出来的几何、物理光学性质。 Physics in Molecular Biology由Prof. Erik Aurell讲授,他是KTH物理系的Division of Theoretical Biological Physics的主席。这门课主要是阐述如何用统计物理学的方法来理解并描述生物大分子在微观尺度上的行为,而热力学及统计物理学(热统)偏偏是我在本科时学得最烂的一门专业课之一(每每思及此事我总觉得挺对不住我的热统老师陶瑞宝先生,残念)。我们用的教材是Physics in Molecular Biology(K. Sneppen, G. Zocchi, Cambridge University Press, 2005)。这本书对理论生物物理学中最重要的几个领域作了简要的介绍,列举了一些很漂亮的工作作为实例。可能是由于时间限制和Erik研究兴趣的关系,我们只上了Polymer Physics, DNA and RNA, Physics of genetic regulation和Molecular network的开头,而和Protein相关的章节被完全跳过。和经典的物理学学科不同的是,理论生物物理的各个领域之间关联不多,也没有完备、严密的体系,每进入一个新专题就得在截然不同的物理模型和前提下进行推导和演算。虽然还没来得及对这个领域建立什么深刻和独到的见解,但也杂七杂八地读了不少资料,开了不少眼界。在学习这门课时最大的体会就是,在没把统计物理学玩转之前最好不要碰理论生物物理学,不然会学得很辛苦
个人分类: 游学瑞典|5905 次阅读|1 个评论
对“游学瑞典”系列的说明
热度 1 tsrabbit 2008-10-4 20:09
游学瑞典这个系列里一共有四篇文章,简要地总结了我从2006年9月初至2007年5月底,在瑞典皇家工学院 (Royal Institute of Technology, KTH)修读生物物理硕士课程的经历和感受。我所入读的是由KTH应用物理系 (Department of Applied Physics) 开设的生物物理国际硕士生项目 (International MSc Programmes-Biological Physics) 。 该项目的学生先是在KTH上一年的专业课程,主要方向是光学物理在研究生物体系中的应用。然后是毕业设计,多数毕业设计的时间跨度从半年到一年不等。学生可以自由选择自己感兴趣的实验室来进行毕业论文的研究,只要对方实验室同意接受就可以。我申请到去欧洲分子生物学实验室法国格勒诺布尔分站 (EMBL-Grenoble) 做毕业论文的机会,从事分子生物学和结构生物学方向的研究,系里最后也批准了。我们这届的另外两位中国学生也都是在瑞典之外的其它欧洲国家做的毕业论文,从这点也可以看出KTH的学术氛围之宽松。 学生在完成毕业论文课题之后,需要将自己的论文送交自己的论文审查人(一般是系内的教授)进行审阅,通过审阅之后就可以答辩拿学位了。最后拿到的学位是物理学硕士(生物物理方向)。 (该系列转载自我的MSN空间)
个人分类: 游学瑞典|6017 次阅读|5 个评论

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