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相子-Phason
liudan2004sd 2017-2-28 15:46
文章写得比较随性,大家将就着看吧 国内研究 Phason 的人寥寥无几,以至于百度百科里都没有相关的词条。关于 Phason 的中文翻译,我觉得 “ 相子 ” 或者 “ 相量子 ” 都算准确。在没有权威说法之前,姑且这么翻译吧。 Phason 是研究准晶物理性质的一个重要的概念,从上世纪八十年代开始,国外有很多晶体学家和物理学家做了大量的工作。关于 Phason 的内容,我在做博士课题时,接触了一些,也做了一些工作,深感其内容深奥庞杂,涉及到很多高级固体物理的内容,理解起来比较费力。但同时也感到其对准晶研究的重要性,所以想把自己所知的一点记录下来,以免时日一久,连这一点点也都撂下了。 维基百科关于 Phason 的定义如下: Phason isa quasiparticle existing in quasicrystals dueto their specific, quasiperiodic lattice structure. Similar to phonon ,phason is associated with atomic motion. However, whereas phonons are relatedto translation of atoms, phasons are associated withatomic rearrangements. As a result of these rearrangements, waves,describing the position of atoms in crystal, change phase, thus the termphason. The hydrodynamic theory of the quasicrystalspredicts that the conventional (phonon) strain relaxes rapidly. On thecontrary, relaxation of the phason strain is diffusive and is much slower. Therefore,metastable quasicrystals grown by rapid quenching from the melt exhibitbuilt-in phason strain associated with shifts and broadenings of X-ray and electron diffraction peaks. 翻译如下:相子是准晶中由于其特别的准周期结构而存在的一种准粒子。与声子相似,相子与原子的运动有关。但是,不同于声子与原子的平移有关,相子与原子的重新排列有关。由于原子的重排,描述晶体中原子位置的波矢的相位发生改变,所以称为“相子”。准晶的流体动力学理论预测声子张力可以很快地缓和。与此相反,相子张力的缓和则缓慢冗长。因此,通过熔体快淬制备的亚稳态准晶存在内置的相子张力,此张力伴随着 X 射线及电子衍射峰的偏移及变宽。 相子可以通过声子来理解,关于声子的介绍,可以参照百度百科: http://baike.baidu.com/link?url=hL07pAD7DpJ3_9dAMPujIq9O-N3B6kYSGpOcOqpIJwwB0kBWp0RmLCXLRpoiyw1Q4llA_YegmnpJKGJD5RPFgyk2Yb3vk6Ru5zWw18-ZUCm 。首先,相子也是一种准粒子,即它有粒子的性质,但实际上并不存在。类似于为了描述电流而创造的“空穴”的概念,相子的产生是为了描述准晶内由于准周期结构而产生的“相”的变化。实际上相子的定义最初并不是用于研究准晶,而是准晶被发现后,开始在准晶研究中获得应用。广义上来说,所有的非周期晶体( aperiodic crystal ,没找到相应的翻译,姑且这么叫)内都存在相子。甚至在普通晶体内( Tsai 型准晶近似相内正四面体的旋转)都存在(广义的)相子。 如前所述,准晶内的相子会产生一定的张力(或应力, strain ),该张力在倒易空间表现为衍射峰的偏移和宽化。所以通过 diffuse scattering 技术可以研究准晶内的相子散射,从而研究准晶结构及物理性质的变化。前面提到,相子是用来描述准晶内相的变化(不同于通常意义的相变,所以不可简称“相变”)。准晶内的相转变也可以通过高分辨率透射电镜直接观察,后面会有相关文献介绍。 法国的 Marc 是研究准晶内 phason 和 phonon 的权威,也是我的导师。不过最近几年的同门师兄弟,就只剩下日本的 Tsunetomo 还在研究准晶,其他几位包括我都已离开本行,准晶界青年研究人员流失问题比较严重。关于相子后面会介绍几篇 Marc 的文章,我会尽量详细一些。
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Ab initio studies on orientational ordering in cubic Zn–Sc
liudan2004sd 2017-2-24 21:25
文献总结点评: 概念简介: Tsai 型团簇:最内部一个正四面体 Tetrahedron ( 4 个原子),其次是一个十二面体 Dodecahedron ( 20 个原子),一个二十面体 Icosahedron ( 12 个原子),最外层是三十二面体 Icosidodecahedron ( 30 个原子),有时也包括一个 rhombic triacontahedron ,简称 RTH ( 92 个原子)。 计算方法: VASP 软件包,超软赝势描述价电子与内核电子的相互作用,截断能 210eV ,布里渊区网格 Monkhorst-Pack 3*3*3 grids ,平衡态能量起伏 10meV 。 主要内容: 采用第一性原理研究了Zn6Sc中Tsai团簇内正四面体的不同取向,并与Cd6Ca的jieguj进行了比较。计算结果得到了两种结构:LC和IS,分别对应高温 (室温)和低温状态下的结构。根据取向不同,又分别分了 3 种和 4 种结构。 文章主要研究了不同晶格常数下,不同正四面体取向的体系, 以及同一晶格常数下,不同的取向角下 的能量变化。 对于 Cd6Ca ,当晶格变小( 15.3Å 变为 15.1Å ),相当于对体系加压, PES 曲线由抛物线形变为双井形,与加压实验得到的相图一致。对于 Zn6Sc ,正常晶格( 13.4Å )下, PES 曲线已经表现为双井形,因此作者认为有必要对 Zn6Sc 的高压下的相图进行研究。 (注: Zn6Sc 高压下的相变已经由 Tsunetomo Yamada 进行了研究,结果已公开发表。我虽然参加了相关实验,但是由于临近毕业,精力有限,所以没有参加后续的工作。) 点评: 由于 Zn 、 Sc 的价电子结构复杂,采用第一性原理计算量非常大,因此通常对于此类准晶及其近似相的模拟都采用经典分子动力学模拟。本篇文章和该课题组另一篇关于 Cd6Ca 的文章应该是 Tsai 型准晶近似相第一性原理模拟的唯二两篇文章。文章没有提到计算温度,应该是只计算了 energy minimization 的过程,这一点交代的不清楚。总而言之,这篇文章可用信息较少,价值较低。 关于本文涉及到的Tsai型准晶1/1近似相的相变,将在下一篇博客中详细介绍。
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诺奖准晶也存在稳定性问题
sulihong 2015-2-26 10:16
因为诺奖引得大家都很关注,包括对于准晶也有讨论,不得不补充一点我们对于准晶的新研究结论。准晶获诺奖属于属于实至名归,而且属于可以名垂青史的研究结果,我对此毫无疑义。 准晶也是不可能制备很大尺度的,因为在其晶体长大的过程,会变得不稳定,随着环境温度和压力条件变化,存在稳定的临界尺寸,对此我与准晶诺奖得主有过交流, Danny Shechtman老师令我倾佩,第二天就回复了我的邮件,而且让其助手随后发给我文献证明准晶可以制备很大尺寸的论文。但是此事并未说服我,我们对此的研究结果表明, 完美的准晶会在超过一定尺度变得不稳定,而无法增大其尺寸。 我们对于纳米尺度材料的研究表明,包括准晶在内, 所谓纳米尺度稳定都存在临界特征尺寸. 在这点上, Danny Shechtman老师与我有不同看法, 相互没有说服对方,以色列魏茨曼研究所的研究人员也专门听过我在美国材料协会年会上的关于此问题的口头报告.而且我能感到对方对于此问题的重视程度, 在我发言前魏茨曼研究所当时来了三位研究人员, 坐在第二排边上听完了我的报告,我感觉他们是专门为此报告而来. 我们依据自己的前期的研究理论认为,准晶只能稳定存在特定尺寸以内,而且其性能缺陷随着尺寸放大,会更显著.具体因为前面争议,而且这又是一个得到大家公认的诺奖结果, 但是这是准晶多年来无法实用化的材料本身的理论原因之一. 具体因为前面争议,而且这又是一个得到大家公认的诺奖结果, 我一直在会议的小圈子里交流此观点.
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庄的显微镜,赵的超导,郭的准晶和梅曼的激光
热度 49 laserdai 2014-10-12 09:46
这次的 2014 化学诺奖,围绕庄小薇的超级显微镜,中文媒体起了争议,特别有家小报拿出种族歧视的大旗大肆炒作,也有个别很专业的研究人员说出了很不符合身份的话,被小报引用(我非常希望这不是真的!) 这里也有好几篇博文谈论: 徐磊 : 诺奖获得者 Eric Betzig 在超分辨率显微镜方面的贡献不如庄小威 南赫 : 关于诺贝尔化学奖 Xiaowei Zhuang 与 Eric Betzig 争议的官方回复 秦培武 : 支持晓威得奖的理由 段德稳 : 诺奖化学奖到底谁该获诺奖, Betzig 还是 庄? 王鸿飞 : 诺贝尔化学奖:学妹和学妹的先生 这件事情,其实我在一篇博文里面已经说清楚了: ( 庄小威的超级显微镜 vs 赵忠贤的高温超导 ) 但是,感觉到很多人还是不能真正理解,觉得有必要再说一次。 1.装小薇的超级显微镜 Eric Betzig 的 PALM技术有故事完整,有来龙去脉,奋斗历程和成果很清晰,应该给。但是,装小薇的超级显微镜,我个人感觉到是突然杀出来的程咬金,吓人一跳!其中的故事,现在也没有人说出个究竟,你的想法从何而来?什么时候开始得到灵感的?什么时候开始着手做的?中间遭遇到任何困难了吗?一帆风顺顺顺当当做成的项目,根本不值得诺奖。要知道,一个做成大学问的必须经历有下面三个境界: 一,昨夜西风凋碧树,独上高楼望尽天涯路; 二,衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴; 三,众里寻她千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处。 诺奖既要看结果,更要看过程。经历过这些过程的苦难和磨难,最后成功了,那种喜悦和快感不是一般人能够理解和懂得的,我想信诺奖也很愿意随喜一把,授予这些人。 Eric Betzig 的 PALM技术大家都看到有,今年蓝光二极管的故事大家更看到了有,而装小薇的故事,我还在耐心等待中。好像只听说了大学时期四大力学满分的事情,这说明是一位听话的好学生;还有从光学突然跳到生物领域的事情,要知道转行以后需要好长时间才能上手。 2.赵忠贤的铜基高温超导YBCO 上篇博文里面已经很清楚了,赵的 YBCO配方来自美国德州的朱经武,很容易重复出来了,没有一二三的境界经历,所以不能给诺奖。当然,朱应该得到诺奖而没有得到,可能有其他原因,这里就不关心了。 这个项目后来得到了中国的国家科技进步一等奖。 3 .郭可信的准晶 我在这里第一篇博文: 2011-10-7 , 准晶诺贝尔奖这次被中国科学家撞上了,但是被诺委会忽视了!!! 里面所谈,也是刚开始幼稚的我以为郭可信应该分享准晶诺奖,后来发现,郭的发现也缺少故事情节,更没有 一二三的境界经历,好像他的工作很容易,一下子就得到了那样很清晰的衍射图样。 事实上, Shechtman早在1982年就观察到准晶的5重电子衍射图(很多人在此之前也都观察到过,但是都忽视了)Shechtman随后的遭遇不太好,但是他顽强坚持了自己的观点,继续了实验和理论方面的研究,直到1984年夏天左右,他的详细的实验和理论确定了,所以才有了开创性的论文如下, Phys. Rev. Lett. 53, 1951–1953 (1984), Metallic Phasewith Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v53/i20/p1951_1 ( 公开下载 ) ( Received 9 October1984; published in the issue dated 12 November 1984 )此论文与 1984 年 10 月 9 号收到,发表于 1984 年 11 月 12 日。 郭可信院士团队的于 1984 年夏天看到了同样的现象,随后加进了理论上的解释,并发表了下面一篇重要的论文: Fivefold symmetry in real and reciprocal spaces. H.Q. Ye,D.N. Wang and K.H. Kuo. (1985) Ultramicroscopy. 16, 273-278. 全文公开下载地址: http://saturn.med.nyu.edu/files/mylab/wang/pdf/Fivefold-Ye-1985.pdf 这篇论文于 1985 年 1 月 25 日收到稿件。 后来中国方面没有出来说话。我推测实际情况是, Shechtman的论文刚出来,中国方面就立刻拿到了,要知道,同行之间就差了一层窗户纸一捅就破,于是郭可信等加班加点连夜赶制,所以有了上面的论文。 4 。 梅曼的激光 激光领域的诺奖虽然跟中国人华人无关,里面更是一塌糊涂一地鸡毛,梅曼没有获奖,也是因为他的故事太简单太容易了,信手捻来的。 我在以前的博文中给出过评论: ( 2012-10-4, 我看到的一些诺贝尔奖级别的成果和工作 ) 第二项工作,激光( laser )就没有给,这的确很有点冤。传说发明者 梅曼 发明激光的想法和设计来自于( maser )的发明者 汤斯,这工作不能说是剽窃,但是感觉到梅曼的成果的确来之非常容易。我也觉得梅曼是压垮骆驼的最后一根稻草而已,不给也有足够的理由。。。不过,后来激光五十周年全世界大肆进行了一番庆祝,纪念梅曼,梅曼也算值了。多一句八卦,做人本分厚道真的很重要,我不想掘墓鞭尸,科学界里面这种跟人联系紧密(梅曼和汤斯),拿到别人的最新进展再快速前进超过别人的人,就是让人心中有点忿忿不平,梅曼肯定是一个。如果当年梅曼和汤斯认真沟通,合作工作,我相信结果应该不同。 再说说激光领域的 诺奖 一地鸡毛: 第一个,微波激射 maser 的发明,给了 汤斯等; 第二个,激光 laser 的发明,梅曼没有给; 第三个,强激光给了两个人:非线性光学给了布卢姆伯根(沈元壤的导师),强光给了肖洛; 第四,激光二极管 2000 年以后才给了,跟俄罗斯人的 CCD 一起给的; 第五,激光冷却原子给了朱棣文; 第六,激光化学没有给, Zare 等就没有得到; 第七,飞秒激光的发明没有给:首先出现的贝尔实验室的对撞锁模技术不好用,已经淘汰了,之后苏格兰的 ** 自锁模技术也就没有了希望。后来的阿秒激光我也认为没有希望。 第八,飞秒化学 1997 年给了加州理工的 Zewail ; 第九,光学梳子 2005 年(?)给了德国的汉斯和科罗拉多等三人共享; 第十,激光显微镜(共焦和双光子)没有给,谢晓亮的非线性光学成像也没有戏了;今年给了超级分辨光学显微镜,化学奖。 5 .当然,诺奖也有给错的,我记得有三个: 一个是生物方面的,美国一对师生,给了导师,学生没有,细节不记得了,知道的请补充下。 另一个是脉冲星的发现,英国的一对师生,应该给这位女学生,却给了导师。英国还经常唠叨这件事情。 第三个是多利羊没有给,以前讨论过很多了,就是苏格兰的某位所长利用职权把发明权揽到自己手上,后来还打了官司。 我相信,诺奖委员会考虑授奖的时候会越来越谨慎,就是防止再出现乌龙。关键是发现过程要有完整的故事,并且成果能得到大多数的公认。 希望这篇博文中谈论的 这些对立志献身科技重大突破与发展的 读者产生有益的帮助。
个人分类: 科普|22202 次阅读|140 个评论
读《郭可信传》,感悟大师治学之道
热度 14 jianxu 2014-7-16 15:32
郭可信先生因其在准晶相的发现和电子显微学方面的成就享誉海内外。 近日,《郭可信传》出版。 我本人 1985 年来到金属研究所工作。当时工作的实验室周围均为郭先生团队的实验室和学生工作室,被金属所人称为“老二室”。那时的郭先生是所里的几大牛人(第一代海归)之一,我等鼠辈高山仰止。偶尔看见他出现在院子里,印象最深刻的就是气宇轩昂,心无旁骛。开阔的前额好像也是顶级科学家所必须的特征。着装也时常与众不同,如吊带西裤、 T 恤衫、旅游鞋等,都是那个年代前卫与时尚的。洋气!心中膜拜之余,好像认了一个理儿,教授就该是这个样子滴。 素日里有个毛病,爱读那么一点儿科学家传记。更何况郭先生的许多故事就发生在身边,朋友中也有不少是郭先生的弟子。故他的传记一问世,赶紧找来拜读,而且还在微信上奔走相告于有关朋友。 最渴望了解的,自然是先生在科研上成功的“秘籍”。 拿到传记后,爱不释手,两日内在工作之余读完。 虽然平生仅有幸见过几次郭先生的面,也近距离聆听过一次他的报告。可是读完传记后,先生的印象和言谈话语却鬼使神差地挥之不去。且不说先生的爱国情怀、为师之道和团队领袖之风范,仅就治学方略而言,不乏我们当下所缺失的科学文化精髓,尤其值得弘扬与传承。 自然,吾辈才疏学浅,无力去解读其思想。但如下诸方面感触颇深: (一) 追求卓越与创新。 l 先生语录:“中国科学家跟随开拓者迅速突进和扩大领域的能力毋庸置疑。但 望着火把前行与在科学未知的“黑暗”中探索,还是有区别的 ”。( p.86 ) l “只有与旧的研究课题、旧的学术思想决裂,才能有所作为。 ……. 只有不断更新学术思想,掌握新的实验技术,才能在科学研究中有所发现,死抱住老课题、老一套,很难有所作为。” ( p.201 ) l “有些所谓的学者终生跳不出他的博士论文范畴,总是在那修修补补,不断有些成果,意义都不大,怎能有出息呢!” ( p.203 ) l “科研工作不在乎读书多少,而在于一要有灵感,二要有毅力,但是 首先要有灵感,其次才是毅力 。有了灵感才会抓住题目,这是科研中最重要的一环。 抓不住题目就什么也抓不住。 很多人比我有才干,有学问,但就是抓不到好题目,也是枉然。这些年来我的主要任务是抓方向,抓题目。再就是把成果关。抓成果,也就是热力学的起始和终了状态”。( p.203 ) l “不要怕改行,生怕丢掉自己那一点点看家本事,人生一世,还是多接触一些行当为好,学科交叉才能产生交叉学科, 一个人要多懂几门学问才有出息。 ” ( p.206 ) (二) 执着与坚持。 l “ 执着地追求真理,这是一个科学工作者首先要有的精神 ” ( p.206 ) l “只有积累多了,才可能有所发现。不可能在没有扎实的基础的前提下建起高楼,更不可能一步登天。 做学问就得肯下功夫,不能取巧,更不能急于求成,要有只问耕耘不问收获的精神。 储备不多,机会来了也抓不住,或者是昙花一现。灵机一动是有的,但这也只是在自己做了大量思索的情况下才会出现”。( p.26 ) l “经常换题目,再有本事的人也是难以出成果的。”( p.69 ) l “对于科研创新,勤奋、执着和才华三者缺一不可,但是前者更重要”。( p.140 ) l “对于实验性的科学研究,毅力比智商更重要。”( p.168 ) (三) 博学与厚积薄发。 博古通今,应该是郭先生在做研究的选题上能够高屋建瓴,有洞察力的基础。他说:“书到用时方恨少,临阵磨枪是来不及的。 知识面广,才能触类旁通,顺手引来,为我所用。 不过不能死读书,完全相信文献中的记载,不敢越雷池一步。只会钦慕前任的成就,不敢和不会创造性地应用与发扬光大,也是没有出息的。( p.117 ) l “一定要做好文献调研,有问题到文献中去找,文献中什么都有,要注意文献不足之处,从中悟出研究方向”。( p.35 ) l “光是博学还不够,还要学以致用,要别出心裁。” ( p.206 ) (四) 活跃于国际学术舞台。 书中记载了郭先生大量参与国际上的学术活动。这显然是他在与同行的交流中获得学术思想的重要渠道。日本的一位教授评价郭先生,“参加了许多国际会议,好像无处不在啊”。 最后,做人要有风骨。 l “ 我们应用自己的科研成就赢得洋人的尊敬,而不是仰人鼻息,苟且偷生 ”。( p.84 ) l “ 强国富民是我们这一代有良知的知识分子梦寐以求的,我就是抱着科学救国这种良好的愿望在 1947 年踏上去欧洲的旅途的”( p.159 ) l “ 信就是人言。人只有讲真话才可信。 ”( p.188 ) 郭先生的一生,以一句话作为座右铭,即“ 清清白白做人,认认真真做学问 ”,自曰“ 不敢稍有懈怠 ”。这句话在逻辑上涵盖了两个方面,做人与做事儿,二者既相对独立,又可以在更高的层次上统一。做得好人,做不成事儿者比比皆是;成事儿,却多多少少不厚道者,亦不在少数。这句话看似简单,但外部环境一变,就深刻了。 在功名利禄的诱惑面前还守得住吗? 必然有 challenge 不是。为屌丝者易,为位高权重者难。为“士兵”者易,为“将军”者难。 。。。。。。。。 最近,有这样一条微信在朋友圈内传播,题为“人生各种最高境界”。其中一条说得是“ 荣誉的最高境界 ”,即“ 你已远离江湖,江湖上还有你的传说。 ” 用这个境界来考量郭先生,似乎是再贴切不过了。 2014 年 7 月 15 日,中国科学院金属研究所将原研究生教育大厦命名为“郭可信楼”。特邀中科院院士、力学所的郑哲敏先生(右)揭幕。左为所长杨锐。 坐落在“郭可信楼”内的雕像。 郭可信先生旧照(图片来自网络)。 相关链接 2011 年里的一个意外:准晶摘得诺奖 郭可信先生: “ 五重旋转对称和二十面体准晶的发现 ”
个人分类: 先贤故事|9944 次阅读|17 个评论
《求是人对话》——王勇与张泽
yeqinma 2014-7-9 10:29
如果让我重新选择,绝对不会去做官......就像电影《集结号》里的情节,我看了以后有很深的感触。所以我说现在的年轻人,特别是刚从海外回来的,如果能选择的话,最好远离政治,安安心心做好自己的科研,这是自己真正的立足之本,也是一个久战不败的功夫。从政很复杂,我们所掌握的信息严重不对称,你知道的很有限,所以很难得出正确的判断......管理不等于政治,任何一个组织都需要管理,但这不是政治,要和搞管理区分开来。我们往往是行政做得很多,管理做得很差,而且开这么多会,效率极低。 -张泽 张泽 教授是我国著名的材料科学晶体结构专家,1995年首届求是杰青奖获奖人,以及2013年恢复后的首届求是杰青奖得主 王勇 教授的恩师。如今二位均任职于浙江大学材料系。在一个对他们别具意义的日子——浙大电子显微镜中心成立两周年之际,师生倾谈了张泽八年下乡、仅凭着小学学历返城上大学、研究生并成为我国著名物理冶金和晶体学家郭可信先生之高足的“逆袭史”;他与郭院士的团队在中国科技百废待兴的80年代初,与后来获2011年诺贝尔化学奖的Dan Shechtman几乎同时分别发现准晶的奇迹;求是奖的独特价值;实验室管理哲学;以及他对中国科研文化缺乏协作精神的深深担忧、对涉足官场以及学者从政的感悟、还有对青年科学家的真切忠告与指点。 对话人物: 王勇:中国科学院物理研究所理学博士;浙江大学材料系教授;2013年求是杰出青年学者奖获奖人。 王勇教授(一排右二)摄于2013年9月的求是沙龙 张泽:中科院金属研究所博士;曾任中科院北京电镜实验室主任、中国科协党组成员与书记处书记、北京工业大学副校长;现任浙江大学材料系教授;中国科学院技术科学部院士,1995年求是杰出青年学者奖物理组获奖人。 张泽教授在沙龙上发言 (右为‘99年求是杰青获奖者、中国科技大学校长侯建国教授) “一个非常crazy的时代”——上山下乡 王:张老师,我们在一起讨论科研工作比较多,但其实我们对您的经历也很感兴趣,所以,借这次“求是人对话”的机会,想请您来谈一谈我们比较感兴趣的一些话题。您年轻时下过乡,还当过村支书,您能给我们分享一下那段比较难忘的经历吗? 张:通常人们会把经历说成是财富,但我们这代人的这段经历是一个历史的特殊时期所赋予的,也就是十年“文化大革命”。1966年文革开始的时候我才小学毕业,那时候我们学校是十年制,小学5年,初中、高中加起来也是5年。关于文革,你们可以在一些老电影里看到当时的“斗资批修”、“揪走资派”的场景,用现代的话来讲是非常crazy的一个时代。 那之后就都停课了,停课闹革命。稍微消停了点之后,就开始上山下乡。1969年5月我插队到内蒙,实际上这场运动从1968年就开始了。因为文革积累了大学、高中、中学这么多的学生,都待在家里没事干,成天搞革命。所以,上山下乡对我们那个年代的青少年来讲,应该说是没有任何选择的特殊人生经历。 王:就是说每个人都需要下乡? 张:必须下乡,只要是在城里的孩子都得下乡。我们那阵叫做“全锅端”,因为我们在天津大学和南开大学的附属中学、附属小学里,必须得去内蒙古。 王:去什么地方也没有选择? 张:没有,除非你自己家有农村的亲戚,可以叫返乡,其他人都去内蒙古了,没有任何选择的。 实际上我觉得这段经历在我们这一代人的人生中是很重要的,现在国家领导人,习近平、李克强、包括王岐山,这个年龄阶段的都下过乡,就是在那个特殊的历史阶段。 咱们怎么看待这个经历呢?我想,得从两个方面说:第一,它是一种锻炼。我们过去上山下乡所经历的事情,生活条件之艰苦,现在的年轻人很难想象。而且这种艰苦是反差极大的,从城里到了荒郊野外,而且那时候才刚满16岁啊,现在16岁的小孩都干吗呢?早晨一睁眼,妈妈把衣服给递过去了,早饭做好了。我们16岁半夜就得出工下地干活了。 当然你说当地农民不也活着嘛,所以我要说的第二点就是反差——这种反差是极大的。 尽管如此,我们下乡的时候并不觉得自己是去受罪的,如果用现在的时髦语言,就是所谓的正能量 。 王:有精神食粮。 张:是的。没有那种suffer(受苦)的感觉,虽然累得要死,但并不觉得苦。你想,半夜三点多钟起来,天还是全黑的就得去出工下地干活了。因为中间要回来,人吃早饭的时候,牛还要吃草呢,得放牛,牛吃得很慢。三伏天,烈日当头,当时我们耪地一锄一锄的非常累。累到什么程度呢?现在人说“累死我”了,那时候真感觉到什么叫累死了。但这段经历对人是一种难以想象的锻炼。 我曾经给一些朋友说, 这段经历给我留下的个人财富是什么呢?就是坚韧!各种挑战生存的困难我们都经历过,甚至在死亡边缘上走过,艰苦已经不算什么,到头不过就是一个死嘛 。条件再艰苦我们都能生存。这一段经历作为个人精神财富是现在的人所难以具备的,因为你们没有那种历史条件所带来的各种人生体验,没有真正面临过生死的关头。还好,当时没有累得彻底垮掉。 而且这种锻炼不是什么体育锻炼、军事训练,那都是有期限的,你可以看得到尽头。我们当时在农村,还没有后来的什么上大学、回城,当时压根儿没这回事,所以说看不到头儿。但是,那时候我们在精神上,觉得甚至比现在的小青年可能还要更乐观些。 王: 跟现在的朝鲜有没有类似? 张:有某种相似,但不是一回事。比如说当时对领袖的盲目崇拜,被洗了脑筋,这方面有些相似。但是自己切身回忆起来,是发自内心的,不仅仅是由于领袖崇拜。 举三个例子,第一,做好人好事,现在有多少人隐姓埋名地做好人好事?在如此浮躁的社会里,很多人不做坏事就不错了。我们那个时候尽管累得要死,但还是有小青年利用自己的休息时间去帮村里耪地,没有人给记工分的。那不是靠谁号召,对谁崇拜,就是觉得自己应该为改变农村落后面貌尽一份力量。你说这种傻事现在有多少人愿意干? 王:现在估计看不到了。 张:再有第二个:社会责任感。 我是16岁下乡,18岁就当了我们那儿的生产队长。生产队长,一村之主,那就是今天的村长了。200多口人,1000多亩地,所有的生死存亡,医老病死你都得管。 那种责任感是非常强的。 王:您当时这么年轻,大家服您吗? 张:还可以。农村人13、14岁就开始下地干农活,社员也不把你当成一个小孩,应该算是壮劳力了。 我记得我当村长第一天就领着我们生产队的所谓班子成员学《愚公移山》,学毛选。没人教我村长应该怎么当。在那么一个环境里,让你掌管200多口人的命运,你靠什么?穷到一天只有1毛多钱,饭都吃不上,穷到那个程度,比如你看张艺谋的电影《红高粱》,比那个还要落后。 在那种情况下,要有责任感,要想办法让几百号老乡能吃上饱饭。这种责任感的训练,现在的人也很难得到了,因为现在城里的各种条件很好,年轻人没有那样的生存压力。 所以,一个是尽自己能力做好人好事,一个是责任感。第三就是当时的青年人的上进心很强。我们一起下乡集体户的17个人中,9个初中的同学,8个高中的,男女比例差不多,都特别爱学习。不是因为什么毛泽东思想教育,也不是因为政治高尚,就是觉得有些事情搞不懂,所以自己学习。爱学习或者渴望求知到什么程度呢?冬天同学们都回家了,冰天雪地里社员老乡也在猫冬,我自己还会顶风冒雪走八里地路到县城的拖拉机厂,那儿有几个北京知青搞了个学习小组。我到他们那里去借书,因为那时候没书可读,找不到书,只有一些所谓的学习资料,连毛泽东选集都很难找。那时候同学都回天津老家了,内蒙古的冬天有零下好几十度,晚上睡觉的时候,头发洗完以后能冻冰粘到炕沿上。那种条件如今连电影里都看不到了,但我们的求知欲望仍然非常强。 在当时看不到任何“希望”,什么哪天上大学,哪天回城,哪天我当了somebody,这些盼头都没有的情况下,我们仍然保持了那种努力的氛围,向上的精神状态 。与现在的孩子的生活学习条件对比一下,也许会有很多启发。 王:现在大家都玩电脑、玩游戏去了。 张:我昨天晚上给新教师上课,参加上课的名单上大概40多人,最后只来了十几个人,其中有两个人被我狠狠批评了一顿,一人被我罚出课堂。那两个人迟到至少将近半个小时,另一个课堂上旁若无人地打手机。他们要是学生就算了,我给学生上课,你愿意来就来,你有选课的自由,不愿意听可以回去,但不要在课堂上影响别人,这是对学生的纪律要求。 对新任教的老师不能这样,他马上就要去给学生上课,这种懒散的作风会影响他们所教的硕士生、博士生,怎么能这样吊儿郎当的?我毫不客气,我说课堂之外我不管你什么习惯,课堂内不要别的,就要be professional【有职业操守】,当老师走上三尺讲台,你得像个老师样。 王:要以身作则。 张:作为教师,你当然可以有个人爱好,自己的个性,但走上讲台你就得be professional。这一条我觉得现在相当一部分人做得比较差。 在一个健康的社会里,每个人都应该做好自己的本职工作,开车的像开车的,服务员像服务员,这个社会才能够火气小一点。 现在走入社会,好像谁见谁都一肚子火,说明社会职业服务不到位,很多人没有做好本职工作,不能因为自己的利益哪里没有得到保障或尊严没得到重视,就拿他人出气。 王:这和大环境也有关。 张:每个人都怪大环境。我昨天课上就说了,你既然选了这个课了,就要按照起码课堂上学生的基本要求去做。虽然你是老师了,但至少在这个教室里你还是学生,你就得规规矩矩的,尊重他人认真听讲的权益。个别人居然吊儿郎当的,大声打着手机出来进去走。我说这哪里是教室,简直是开玩笑! “读书是为了解决自己没想通的问题”——从工农兵学员到郭可信先生的高足 王:当时您既然当了村长,为什么还想去念大学? 张:当时我们县里想留我扎根农村做干部的。我说我在农村会好好干,但让我扎根一辈子,我没想过。我当时唯一就是想念书,当时已经开始招工农兵学员了,我1969年下乡,1976年上大学,最后一届工农兵大学生。那时候一起下乡的16个人都已经走了,进工厂的进工厂,回城的回城,上学的上学,只剩下我一个人了。我们的县委书记问我怎么考虑的?我说我就想念书。我小学毕业12岁就开始文化大革命,刚满16岁就下乡,不知道大学是什么。 但我就想搞明白一件事:我们那里的农村是极端的贫困,几乎是赤贫,我就不明白,1000多亩地,种这么多粮食,怎么就这么便宜啊? 我们去修拖拉机,随便弄一个小零件就贵得要死。一年从春到冬这么辛苦地耕种,最后怎么连这么个小玩意儿都换不来呢?所以,他们期望我留在农村,我不干,我说我要念书去。后来问,你想念什么?我说,第一我选择哲学,第二,我选择政治经济学,第三,我就忘记了。 王:那个时候就不知道有什么自然科学? 张: 不知道。我没上过物理,化学也没上过,没听说过的。小说都没读几本的,你想你13、14岁就文化大革命了,都停课了 。 王:那您就一下子读大学了...还是读高中? 张:你想嘛,我下乡了8年,等于小学水平直接读大学去了。 王:那是怎么考上大学的呢? 张:因为没有人了,大家都走了,就剩我一个人了。 王:所以您得到指标了?(笑) 张:那时刚好有个指标。去吉林大学,我说行。领导说物理专业,我说好吧,物理就物理吧。(笑) 王:那个年代大学生就非常了不起了,可以找到好工作了,是什么原因吸引您去读博士呢? 张:当时还没有上学是为了找好工作的概念。 王:工作都是分配的? 张:都是分配的,所以并不在意去找什么工作。我当时的想法就是要读书,至于读书是为了干什么,不知道,就想解决自己没想通的问题。 王:就是好奇心或者是求知的欲望。 张:对,不像现在很多人还没上大学就已经锁定了将来高收益的职业。至少我当时没有想过,比较傻,学物理就物理吧。一发书,一看很多知识都不懂,就开始恶补。反正就那几本课本嘛,补了三个月把自己补进医院去了,打着吊瓶也得补。 王:我觉得不可想象,因为从初中水平一下子就到了大学水平去了。 张:对,很不正规。但我觉得,实际上随着年龄增加,人的理解力也强多了。可能小时候费半天劲理解不了的,年纪大了就很快就理解了,初中高中的那一点点课本,有几个礼拜就看懂了。 王:您的研究生和博士导师是著名晶体物理学家郭可信先生,您能不能给我们分享一下,在那个艰苦的环境下,他是怎样指导您的? 郭可信(1923年8月23日~2006年12月13日),原籍福建福州,生于北京。我国著名物理冶金和晶体学家,中国科学院院士,瑞典皇家工程科学院院士。 1946年毕业于浙江大学化学工程系,后赴瑞典公费留学,就读于瑞典皇家工学院,并在乌布撒拉大学、荷兰Delft皇家理工学院从事合金钢中碳化物及金属间化合物的研究。1956年回国,到中国科学院金属研究所工作,先后担任研究员、副所长。后任中国科学院北京电子显微镜开放实验室主任、研究员等。 先后从事晶体结构、晶体缺陷及准晶方面的研究,用电子显微镜研究准晶及相关晶体相结构。1985年他领导的研究组发现五重旋转对称和Ti-V-Ni二十面体准晶,在国际学术界产生重要影响并获得高度评价,被称为“中国相”。 【 http://www.cas.cn/xw/cmsm/201301/t20130104_3731002.shtml 】 张:我报考研究生的时候也不知道郭可信是谁,当时问我们的大学老师,他说中国科学院有个金属研究所在沈阳,说这个人(郭先生)做得还不错,搞晶体结构的。我其实也不懂晶体结构,大学没学过,不过学过固定物理,对晶体结构怎么被作为一个研究的对象倒是清楚。后来就去考,考上了郭先生的研究生。 郭先生给我感触比较深的一点是,因为他在欧洲待过很长时间,在瑞典,所以他带研究生的方式和当时很多人不大一样。我们刚去的时候,一开始谈话的时候就是...他也不算是正式谈话,直接出题给我们做。我们后来做实验的时候也很难能见到他。但只要一见到他,他就问你“有什么进展”。我们那时候都怕见到他,谁天天有进展啊。 王:他给你一个大的题目,大的方向,别的就不管了。 张:别的就不管了。他的道理是,在欧洲,学生走进老师的办公室,老师打开抽屉,给你一张纸,说这里有几个(可以做的)题目,你选一下,选完之后就拜拜了,剩下是你自己的事。 王:有什么问题再去找老师。 张:你去找他可以,他一般不主动找你。完全是自由的、开放式的。 王:这个可能对一些创新思想的... 张:对,给你充分的机会。 王:现在的学生都是,唉,你得给他安排得非常具体,把实验方案都给他设计好,告诉他怎么做,他再去做一下。做得不对,他也不去想别的办法。 张:那是不行的,所以这就是培养人的方式差异。当时郭先生培养的学生很多人都很有创意。应该说他们多数人大学的经历不见得很好,他带的北大、清华的毕业生很少,好多都是大连理工,包括钢院【现北京科技大学】的毕业生,你看这些人现在都非常出色。我觉得当时他这个指导学生的方法还是充分发挥了学生的主观能动性。 王:他培养出了一百多个学生。 郭可信先生(右二)和学生们在一起 【http://www.cas.cn/xw/cmsm/201301/t20130104_3731002.shtml】 张:我举个例子,我做硕士论文的时候,郭先生让我去做一个关于合金有序化的题目,研究不同原子从混乱占据周期性三维空间向有序分布时的变化。我去找叶恒强老师【材料科学家,中科院院士,郭可信先生文革前培养的研究生】,叶老师当时已经去美国了。他留下了一些炼好了的小合金块,我就看着他留下的一些笔记展开工作。完全是自己查、自己弄,包括我们最典型的热处理实验,把合金加热到几百度,看那些合金元素在什么温度条件下会发生什么样的结构变化。当时没人告诉我这个合金需要在多高温度下加热处理多长时间,到哪儿去做实验,仪器在哪儿,全得自己去解决。我自己拿这个小块儿合金锭,去跑到我们那儿的玻璃厂去吹水晶玻璃管,把合金装到水晶管里,冲上保护气体,封好了。但是之后到哪儿去热处理呢?还得到处找炉子,我听说某个地方有一台破炉子,但是得自己修。我从修机械泵开始,修完了机械泵修扩散泵,修完扩散泵再拿着玻璃管吹热处理真空冷却系统,因为它有循环水套。完全搞起泵、搞起炉子之后,我才可以开始做实验了。都是自己白手起家干,没有人管你。 王:这真正可以培养自己的动手能力和科研能力。 张:而且我们那个时候没有抱怨的。我们当时的心情是: 好不容易有这么一个机会,我终于可以念书了,我终于可以做点事了,那种珍惜的心情 。 王:感恩的心。 张:倒也不是说想感谢谁,就是对这个机会非常的珍惜。有一次我做完热处理之后开始做电解抛光,在沈阳金属所主楼的地下室里。地下室有水啊,里面是做电化学的材料,一摸就电一下,倒是电不死,麻酥酥的(笑)。半夜了还在干,我都忘了几点了,后来吴玉琨老师打着手电稀里哗啦趟水过来了,说小心点,半夜了,别弄了。那时的条件跟现在的简直不能比。 王:当时郭先生带您的时候也算是在创业初期阶段吧,您能跟我们谈谈那个时期的经历么? 张:他实际上是1956年从欧洲回来的,那时候是周恩来总理提出向科学进军,但是回来以后很快就开始“反右”,也干不了科研的事,之后就赶上“大跃进”了。 他们那一代人满怀着报国的热情,一回来很快就被接连不断的各种运动浇冷了 。一直到“文化大革命”结束,郭先生才又有机会做科研,招研究生。我是他的第三批研究生,80级。那个时候郭先生做科研实际上是靠文化大革命前的研究生,叶恒强、杨奇斌老师都是他文化大革命前的研究生,当然那时候都已经成为同事了。所以,他手下当时大概就这么几个人,加起来不过十几个人。 王:那个时候还没有电子显微镜吗? 张:有一台JEM150,六十年代的老仪器。当时每一部仪器的说明书都是郭先生自己亲自翻译的。我当时做合金有序化研究就是用的那台老掉牙的仪器。 我们开始做高分辨显微结构研究的时候,叶老师刚刚从美国回来,买的第一台高分辨电子显微镜JEM200CX,现在200CX这种老古董你想找都找不到了,当时是分辨率最高的电镜,国家用30万美金买的。叶老师带着我做实验,从晚上一直做到早上。郭先生早上溜弯儿,过来一敲门,问:有什么进展?我去读研究生的时候郭先生还没有我现在年龄大,他当时58岁,在我眼里已经很老了(笑)。所以你想想,我们在学生眼里肯定很老很老。但尽管当时他年纪较大了,但 他在学术上真正有机会开始创新的工作正是从那时候开始的,以前没有机会,被压了好几十年 。你想,从1956年到1966年,一直到1978年,20几年。 与诺贝尔奖擦肩而过的奇迹——发现准晶 王:当初这么艰苦的环境,您作为博士生还参与了郭先生在准晶方面开创性的工作。您能给我们具体谈谈当时的情形吗?就像您刚才说的,在仪器、各方面都比较落后的情况下,您们在准晶方面的工作还是国际一流的。我想听听具体是什么在推动着您的进步。 准晶体:拥有有序但不具有平移对称性的结构的固体材料。图为铝 - 钯 - 锰准晶面的原子模型。 【http://en.wikipedia.org/wiki/Dan_Shechtman】 【注:准晶是介于晶体和非晶之间的一种固体结构,1982年由以色列材料科学家丹·舍特曼(Dan Shechtman)在快速冷却的铝锰合金中发现并于1984年正式报道,他也因此获得2011年的诺贝尔化学奖。郭可信所带领的团队几乎在同时独立地发现了准晶。张泽于1985年春在钛镍合金中发现了五次对称准晶,这也是全世界第一次在过渡族金属合金中观察到准晶。 在郭可信先生的领导下,他的学生还先后发现了二维八次对称准晶和十二次对称准晶,并在国际上首次生长出毫米级的十次稳定准晶单晶。郭可信院士的研究团队因发现五次对称及钛镍准晶获1987年国家自然科学一等奖,他的四位学生也因为相关研究先后荣获第一和第二届吴健雄物理奖。准晶的发现,创造了中国科学的一个奇迹,被认为是真正达到国际水平的一项研究,这个项目的研究不仅培养了一大批青年科学家,包括四位中国科学院院士,他们是叶恒强、李方华、张殿林和张泽院士。】 张:我的硕士论文研究的是Ni 3 (Ti,V),就是Ni 3 Ti里面加了点合金元素V,这本来是一个金属化合物,在加了些钒之后相变引入了一些周期性分布的缺陷,使其变成所谓的长周期或者调制结构。这在当时还是个蛮时髦的课题,比较前沿,因为当时对晶体原子排列的周期性只承认面心立方,体心立方等周期性空间点阵,很少有调制结构。 那么 等我念博士之后,郭先生就安排我去做非晶态,做什么、怎么做,做到什么程度都不知道,就告诉你去做非晶态。句号,完事了 。 做非晶就又重复我刚才说的老故事,先炼合金,自己算好了,过去做Ni 3 Ti,现在做Ti 2 Ni,把原子量分配算好,自己到处去讨要原料,强酸清洗加工,然后去炼合金。再去到处寻找炼合金的机器,炼完合金自己做热处理,再求人帮忙把合金块熔融以后用快速淬火的办法,甩出那种非晶态的薄片。 经过了九九八十一难之后,好不容易搞出激冷甩出的合金薄带, 结果人家搞非晶的专家看了以后说,这不是非晶,毫无意义!给我一个簸箕,一把笤帚,让我扫干净扔了算了 。我说扫干净可以,但别扔,好不容易得到这点东西,我拿走。专家说,这么脆的金属薄膜条带绝对不会是非晶,非晶的柔韧性比较好,又不腐蚀,我那可怜的样品表面有点氧化,肯定不对劲的。我说我费那么大劲,好几个月了,我自己回去看看吧,自己偷偷的在那儿鼓捣,后来在电镜下看到了一些很奇怪的玩意。 王:当时衍射花样很奇怪? 张:衍射花样很奇怪,它没有平移周期性。我记得我当时和王大能【当时郭可信院士的硕士生,首届吴健雄物理奖获得者】还讨论过,那时候王大能,就是叶恒强老师他们那边已经做出了五次对称的衍射花样,畴结构,但那种畴结构里毕竟还有平移周期性。 【五次对称:晶体具有旋转对称性,意指晶体相对于一个点(二维空间)或者一个轴(三维)旋转一个特定角度后不会改变原来的样子。根据经典晶体学的定义,晶体只能出现n=1、2、3、4和6此五种旋转对称轴(相应转角为2π/n),不可能出现n=5和n6的对称轴。】 当时王大能他们已经做到这儿了。我拿着我的结果去跟他们讨论,我说这个东西跟他们的发现又像又不像,因为那个里毕竟还能找到一些周期性的点阵的痕迹, 而我那个在激冷合金里的特殊衍射表明里面没有显示传统意义上的周期性,作为基本衍射矢量,长一个短一个,互相成为黄金分割比例,不具有平移周期性,也就是说,它根本不是晶体 。于是我干脆自己去找有更好实验条件的地方去做实验,因为需要大角度地倾角样品,采用不同带轴的衍射来重构它的三维倒易空间。这个实验后来是在上海做的,我为此在上海折腾了好几个月。 王:上海硅酸盐所? 张:对。因为当时他们有一台仪器可以做大角度倾转电子衍射实验,那时候金属所没有条件。 把这些衍射都做出来之后, 在我回北京的路上就看到了郭先生发给我的,以色列的Dan Shechtman 1984年11月12日发表在《物理评论快报》 【Physical Review Letters】的关于铝锰准晶的文章。 和我们这个东西衍射特征完全一样,但体系却完全不一样 。当时从晶体结构及其衍射特点角度来讲,我们已经形成了五次对称的概念,,这时郭先生和叶老师他们已经得到了拓扑密堆结构合金畴中的五次对称,包括拿二十面体去堆更大的原子团簇,然后做它们的傅里叶变换,这些都成功了。 最后到我这里,准晶的发现我想应该算是水到渠成了 。 Dan Schechtman和他在电镜下发现的5次对称电子衍射图案 【 http://blog.sciencenet.cn/blog-480705-493559.html 】 王:那如果没有这种二十年的停滞的话,我估计早就能做出来了。 张:Shechtman在他的诺贝尔奖获奖演讲里面也提到了郭先生,说到中国的工作如何如何。但我说 即便是中国人早做出来,中国人也得不到诺贝尔奖 。为什么呢?三个理由,第一,中国当时的整体条件还没到那一步,举个例子,我们连一份新版的《国际晶体学表》都没有,整个科学院金属所只有一个老版的,而在Shechtman在美国做工作的时候,用的是新版的晶体学表,那上面已经有二十面体点群的内容了。 王:他那个时候怎么会有二十面体?【按:舍特曼于1982年发现二十面体相(Icosahedral Phase),从而开创了准晶体的新领域。】 具有五次转轴对称性的十二、二十与三十二面体(碳60结构) 【http://scimonth.blogspot.hk/2011/12/blog-post_2428.html】 张:那完全是数学算出来的,从点群的角度。 第二,中国目前在很多情况下还没有他们那样的学术交流的氛围。Shechtman的那个工作得诺贝尔奖,是基于他(84年)的那篇发表在《物理评论快报》上的文章。但是在同一个礼拜内,他投给另外一个杂志(《冶金学学报》)的另一篇文章也发表了,用到的数据跟这个得诺贝尔奖的工作是一模一样的,同样一张电子衍射照片,只是解释依然没有超出传统的晶体学范畴,没有新意。 王: 重复投稿了 (笑)。 张: 问题是他的理解和结论怎么会在一个礼拜之内就起这么大的变化呢? 后来听业内人士讲,关键人物是那篇得奖文章的第三作者Denis Gratias 【法国晶体学家】。我和他也很熟悉,同时在德国待过一段时间。Gratias是一个法国人,他当时(1984年秋)有一次在加州大学Santa Barbara分校的理论物理中心召开的一次讨论会中,听到了普林斯顿的Steinhardt 【Paul Steinhardt,美国物理学家,准晶的命名者】讲他们关于二十面体对称的理论计算结果。 王:就是数学方面的? 张:不光是数学了,是理论。他讲当熔融的液体开始结晶的时候,作为最小单位的原子集团,它的对称性是什么样子才最稳定?这实际上是固体物理从凝固的角度讲二十面体。1930年代Frank就提出来:二十面体最稳定,对称性最高。Gratias发现Steinhardt关于二十面体理论模型的衍射花样跟Shechtman的实验结果完全一致。你仔细看,在Shechtman得诺贝尔奖的那篇文章发表的同一期上,Steinhardt的文章也发表了, “准晶”这个名词就是在那时第一次被Steinhardt提出来的 。【按:Shechtman等10月9日投稿的标题是“有长程取向序而无平移对称的一种金属相”,11月2日Levine和Steinhardt投稿的标题是“准晶:一种新的有序结构”】所以,据说是Gratias是在那儿听了那个报告之后,回来又修改原来的解释,而这一修改成了后来获得的诺贝尔化学奖的工作。 这一段历史只有非常少的人知道,当然Shechtman是对称、二十面体、点群都做出来了,但准晶这个概念实际上不是他给的,是Steinhardt的那些人,虽然最后诺贝尔奖只给了他一个人。这是为什么呢?我曾经在Shechtman得奖之前当面问过他,那时他正锻炼身体准备得诺贝尔奖呢(笑)。我说你那几个人怎么办,他说我们商量好了,只推我自己。那篇文章是四个作者,他是第一,第二是他的助手,第三个就是Gratias,把那个信息带回来的人。第四个是美国的John Cahn,此人是美国材料界的大人物。 这在中国可能吗?第一,没有这么多学术资料,第二,没有这么多学术讨论,第三,若真有这种获诺贝尔奖的利益在眼前,在今天的社会里,你分得清楚吗?别的人不会让你出头的,而犹太人不一样,犹太人各种力量都齐推 。所以,这个话不能公开讲,但作为一种文化氛围的凝炼应该好好思考,除了努力之外,还需要好的科研环境,除了科研的环境之外,恐怕还有一个重要的东西,就是搞科研的文化氛围。这三者缺一不可。 王:您在博士期间就完成了这么创新性的工作,您认为创新的关键是什么? 张:我觉得 对于搞不清楚的东西不要轻易放弃,越是奇怪的东西越不要放弃。因为很快得到答案的东西往往也不那么太有价值 ,但是越奇怪,越是百思不得其解,我觉得越应该坚守。因为也许会有新发现。但只讲创新我觉得还不够, 今天大家都谈创新,实际上对积累谈得不够。很多创新不是石头缝蹦出来、凭空拍脑袋拍出来的,没有积累不可能有创新 。有人说爱因斯坦多么聪明,他在1905年一口气发表了5篇论文,但实际上爱因斯坦在瑞士联邦工学院读书的时候就对理论物理非常感兴趣了,而且在1905年之前,也就是在他26岁之前就已经发表过5篇论文,虽然据说都不是特别出色(笑)。他一定是靠他的积累在寻找各种可能性,才可能会有奇思妙想,厚积薄发出成果。 “中国的问题要靠中国人自己解决”——海外归来 王:您博士毕业之后就去德国了,在德国待了差不多三年,后来是什么原因促使您想回来发展呢? 张:我回国主要是两个原因。一个是因为科研上,我很想自己去探索,去搞清楚这个方向,这就需要自己能独立起来,有主导性地做。 另外一个原因就是郭先生了,他三天两头催我回去,老给我写信,好多好多信,有上百封。那阵没有别的通信手段,他说他们的工作需要人帮忙,回去吧。我是1990年回来的,中国刚经过六四,很多事情也很乱,当时有很多人说你有毛病啊,放弃国外那么好的条件。实事求是地讲,在德国工作效率非常高,因为它的条件好,而且他们当时给我长期的职位,希望留我。我的一个想法, 一个感触就是——这还是跟下乡的经历有关系——中国那时还很落后,很贫穷,但我坚信一条,中国的事情最终还是要靠中国人自己解决,谁都帮不了你 。这是我们的责任感,总觉得匹夫有责,总觉得自己该干点什么事,所以就回来了。 王:您回国之初也获得过“求是青年杰出科学家奖”,这个奖对您回国之后的工作、生活有什么帮助吗? 张:我是1990年底回来的,1995年得奖。【张泽是1995年首届求是杰出青年学者奖物理组得奖人】当时我在国外虽然存了两个钱,但是回国发现东西也很贵,尤其那阵都要买“八大件”,要给亲戚送礼,自己手头也很紧的。我们得求是奖的奖金不少了,一年给1万美元,当时来讲是难以想象的。 王:巨款。 张:那个时候我的工资才200多元钱。229元。而且我们的工资还不只是用于生活的花费,还要花在研究上,包括买一些零七八碎的设备,甚至是办公家具之类的。 求是奖对经济上的帮助确实很大,但更主要的是对你学术上的肯定和激励,我觉得这比金钱、比什么都更重要 。因为我觉得一个科学工作者的终极价值观应该就是争取他的研究得到肯定,或者说得到同行们的欣赏,至于钱什么都是其次的。咱们这些教授实际最看重什么呢?看重别人对你的评价,对你工作的认可。在年轻人刚出头的时候扶持他、肯定他,这个很重要。 你看当初获得这个(杰青)奖的人现在都很厉害。一个是那些人当时也崭露头角了。另一方面讲,这个奖实际上是通过在学术上的认可,为这些人的发展创造了更多条件,提供了更好的机遇。我觉得这很重要。所以, 求是奖的独特性在于:这是一个对科学家个人在科研工作进取奋斗的激励 。 2013年9月,求是奖颁奖典礼于清华大学举行,求是诸奖得奖人共聚一堂 左起:清华大学张希教授与朱邦芬教授、张泽教授、中科院沈保根教授与许祖彦教授(张泽后方为复旦大学杨玉良校长) 王:您在德国那边也受到了很多他们思想和文化的影响,回国之初有没有任何不适应,如何克服这种文化的冲击? 张:有,而且还是蛮痛苦的。第一,当你看到一个现代文明社会,他们怎么相互处事,他们怎么做事的时候,你会觉得很舒服、很欣赏。比如德国的任何事情都是井井有条的,日本实际上很像它,这一条就让人很舒服,你不需要也不会看到扯皮。它可能会慢,但每一件事都很清楚。这在中国就不一样了, 就连现如今你去办事,还经常搞不清楚谁说了算,什么时候说了算,说了之后到底算不算,往往都搞不清楚,这是我觉得最大的不习惯 。 在那里通常人和人的交往一般不需要被赋予太多功利的目的性,人和人只是一个接触,不需要我们这个意义上的“关系”,当然也有交朋友,那是另外一回事。也许正是因为我们在那儿待的时间很短,了解不是很深。 再一个,那里的文化,做事的认真,相互的这种...要说和谐,我觉得比我们和谐多了,他们相互非常尊重。 王:相互尊重,每个人都是平等的。 张:都是平等的,而且见面的时候要打个招呼,有个笑脸,hello一下,mogen【德语:早)一下,到哪儿都感觉非常舒服,受到了尊重,处在一个十分和谐的环境里。回到中国不是这么回事,好像处处经常憋了一肚子火,到处给你脸色看。所以我当时的reverse culture shock【逆向文化冲击)是非常大的,没有接触过(海外文化)的人还不要紧,你反正不知道,你很happy,大家都一样,随地吐痰,闯红绿灯,好多事都不按规矩办,大声说话喧哗,相互粗鲁地训斥,也习惯了。但当你见识了发达国家的文化,你生活过一段,很享受之后,就很难适应这种反差。 在这个阶段我是用什么东西来支撑自己呢?这还要靠事业,我只要能干事,其他东西就无所谓了 。 王:这个算是主要矛盾和次要矛盾(笑)。刚才谈的是社会层面,您刚回来的时候,在工作上,是怎样跟同事或者领导相处,尽快的融入新环境的?您当时有没有遇到一些困难或者是有一些焦虑? 张:刚回国的一段时间里还是在相对比较简单的环境,所说简单,就是我们那个电镜实验室,人不多,干好本职工作就完了,不需要跟其他人有过多的交往。当然还是要跟人打交道,但相对而言由于利益而引起的矛盾会少一点。对这种矛盾有更深刻的体会,更切身感受到体制上的落后,以及对进一步做出更好工作的束缚,我觉得还是在后来, 在进入科协、到北工大做常务副校长之后,也就是大家通常说的走进官场之后,才会觉得里面很复杂,那些厚黑学”的潜规则真的很黑暗 。 王:您回国之后就担任北京电镜实验室的负责人,请问您当时管理实验室的方法和原则是不是也借鉴到德国那边的一些经验?采取了什么样的原则? 张:有些地方可以借鉴,有些我们也做不到,因为我们的素质不如人家。我的原则,第一:要尽量给大家提供一个宽松的环境。不知你还记不记得,在北京实验室谁都可以上电镜,几点去都行,只要能排得上队,遵守基本规则。所以,很多大连理工的、北钢的、上海的人,包括北大、清华的都来用我们的设备,谁在那儿也不交钱,真的是国家开放实验室,我是坚守这一条——开放的实验室。 第二是坚持让学生自己动手。把实验给操作员来做,就像是吃别人嚼过的馍一样,很多东西一定要亲自动手。 第三, 从国内角度讲,如果实验室要开放,就很难保持一个非常有序的状态,只要差不多就行了(笑)。这往往是矛盾的,一管就死,一放就乱 。前提是要做出工作来,方便大家工作,至于设备破了、坏了,有钱就修呗。直到现在我们这个实验室也还是这样。 “青年学者最好远离政治”——官场 王:您在担任实验室负责人的时候又去了科协做书记处书记,您当时的想法是什么? 张:我是被派去的,本来在电镜实验室也做得好好的。那是周光召先生找我,中科院的老院长。我从国外回来第二天晚上,他来请客,带着副院长王福松请我和彭练矛【现北京大学教授】,这实际上都是郭先生安排的。我回来之后还得到了周光召院长的专门经费买了一台仪器。所以,我非常非常尊重他。后来他让我去科协,我没办法了,我当时提了两个条件,我说我实验室的学生扔不了,还得带着。第二,实验室主任现在推也推不了,所以,我说我还是坚持两边跑吧,这么我才去的。 进入科协之后,尽管它是一个学术科技团体,但官场的事就多了,你就可以充分体会到官场是另外一种文化。 王:那段工作经历对您的学术生涯或者科研进展有一些什么样的影响呢? 张:利弊都有。如果说利,我通过那个平台认识了很多科学家,老的,少的都有。而且 也利用我的职位,做了一些为科学界有好处的事 。譬如说办学术团体,推动中国材料学会的筹办。还有给科学家争取更好的待遇。像郭先生这么知名的科学家,他在北京居然没有一个公开的、合法的身份,住在柯俊先生在北钢借给他的一个地方,因为他在北钢也有学生。买米买油他得从沈阳背,当时还要粮票呢,1993年才取消的粮票。 1995年我做科协的书记处书记之后,我专门到中组部去跑,后来他们专门开会,以后凡是类似这样的科学家都要另开绿灯。你利用你的权力可以为科学界做些事,比如说现在学术期刊的管理思路,也是我开的头。在科协我管学术,全国所有的学术团体都在中国科协。那么学术期刊怎么管呢?过去的经费都花在各种不同的渠道,没有支持学术期刊的。我专门列出一个名录支持,不仅如此,我还去找基金委主任,当时是张存浩先生,找科学院的郭传杰副院长管这个事,几个部门联合资助,这件事还真是我利用科协的平台开的头。 王:现在可能大家都觉得这都是基金委,或者其他的人事单位弄的。 张:是啊,这没关系。你可以去查那段历史,确实是我们最早干的事。在科协的好处是你可以利用这个平台去干事,坏处从个人的角度讲,就是行政管理占去很多时间,不能安心搞科研。而且特别是官场里面...人和人之间的关系,各种事复杂起来,我对世俗的官场文化评价很低。 王:所以,对科研还是有一些影响的。 张:对。 王:在您看来,理想中的科协应该扮演什么样的角色呢? 张: 科协应该就是一个学术共同体。但是目前在中国这种学术共同体被赋于太多的官方色彩,所以我很难说理想。我的理想就是利用它的资源更好地为科技工作者服务 。 2007年为中国青年科技奖20周年纪念。中国青年科技奖首届获奖者、时任北京工业大学副校长张泽(右),中国科协组织人事部副部长王守东(左)做客人民网 【http://scitech.people.com.cn/GB/6703278.html】 王:如果重头来过,有哪件事情,您觉得做的会和当初的不一样?有哪些事情您还是会去坚持? 张:如果现在重新回头可以选择的话,上山下乡这件事我不后悔,就是时间长了一点点(笑),三、五年或许也可以,这种艰苦的锻炼,是任何学校、任何课堂、任何课本所得不到的,所以,我现在鼓励,包括你们当时出国都去旅游,行万里路,读万卷书,万卷书不能替代万里路,替代不了。所以,这个我不会后悔。 选择科学研究我也不后悔。 如果让我重新选择,绝对不会去做官 ,就连毛泽东也不鼓励他儿子从政,至少要到50岁之后。所以,我现在劝我的朋友,劝别人,不要涉足那个领域,因为太复杂,很多是非讲不清楚,经常顾及的是利害关系,或者说是利益关系。这样说可能人家不同意,但你仔细想,什么叫政治?列宁的定义是:政治是经济的集中表现,这不是一个理想的乌托邦。什么是经济?经济就是利益,那么政治就等于利益,这么说有点简单化,但仔细想想,靠谱。所以,只讲利益,不计是非,这不行的。这是浙大的竺可桢老校长80多年前就严厉批判过的。 王:2003年您去北工大任职,在做校领导的同时还要重新建实验室,而且是白手起家。那个实验室现在还运行得这么好,当初您是怎么兼顾的? 张:因为我坚持一定是科研主导。这个实验室当初成立的目的是为了给学校建立一个分析测试平台,但是如果简单只提供这种操作性的测试服务,实验室就没有学术生命力了,从学术发展来看,必死无疑。所以我一直坚持我们既要为全校提供分析测试服务,又要自己申请项目搞研究。也正是这种坚持,才能让那里形成了一个现在全校体量虽小但水平较高的科研单位。 王:在世界上也是非常有名声和地位的。 张:我们的目的就是给更多有理想、有激情的人提供这种研究创新平台。我深知个人的精力是很有限的,当然我也参与很多,包括学术讨论,对学生直接的指导也很多,但你真的让我亲自上机器做实验,我也没有那么多时间和精力了。所以我的信念是一代人干一代人的事,各自干好自己该干的事情,而且一个人毕竟是精力有限,要给更多人创造机会。如果能给大家提供一个平台就很好了,要是创新一种机制那就更好了,如果能够开创一种文化,那最好不过,那就是圣人、贤人。 王:您在北工大为学校进一步的发展实施了很多改革,虽然也遇到了很多的阻力,但还是将改革非常好的进行下去。当时您是用什么样的处世哲学,比如说,遇到一些冲突怎么处理?对我们后来的年轻人有一些什么样的建议呢? 张: 从历史上来看,无论在中国还是世界上其他国家,你要想坚持真理,都要付出很大的代价。当然每个人都说他自己是对的 (笑)。有些事情看上去的确应该做,别人会说:你的想法是好的,但是条件不具备,政治上不成熟。那么什么时候具备呢? 像鲁迅所说的,你要开窗户不行,除非把屋顶捅漏了。总要有一些人为此牺牲,坚持真理不动摇,否则社会不能进步 。 比如说我当时在北工大主张倡导的是尊重科学,因为在那儿当时是尊重官场的规则。 王:行政。 张:行政是绝对的权力,学校的基本运行规则,很多都是官场那一套。我说这不行,大学就是大学,大学不是党政机构,大学是一个学术机构,要尊重学术,否则就是不按客观规律办事,是错位。我的那些观点在那里慢慢产生了些影响,但总体上属于不被认可,当然 作为学者型管理者,领导眼里显得很异类,得不到真正的信任 。就像电影《集结号》里的情节,我看了以后有很深的感触。所以我说 现在的年轻人,特别是刚从海外回来的,如果能选择的话,最好远离政治,安安心心做好自己的科研,这是自己真正的立足之本,也是一个久战不败的功夫。从政很复杂,我们所掌握的信息严重不对称,你知道的很有限,所以很难得出正确的判断 。 我觉得学者从政,第一个不适应就是思维方式。作为科技人员,我们习惯的思维方式是科学思维,对就是对,错就是错,黑就是黑,白就是白,不存在模棱两可的过渡。尤其像咱们这个显微结构领域的,对不清晰的、错的东西特别敏感,总要通过质疑或者挑缺陷来不断纯化科学性嘛,而这种思维方式在有几千年封建文化影响下的官场,很多情况下是不被允许的。 第二,行为准则不一样。我们是见到事就要说, 科学界的学术报告会上有问题马上可以举手提问或质疑。但是在官场,领导讲完你质疑领导,这不反了你了 ?连鼓掌还来不及,“坚决贯彻,多么重要,我们深刻消化,认真领悟执行”。显然,你不问,自己不舒服;你问了,领导不舒服,怎么办? 第三,价值观也不一样。科学家的价值观是追求真理,用我们竺可桢老校长的话讲,就是“只问是非,不计利害”。而在官场,涉及的尽是些利益问题,利害关系,如果要保持我们学者的价值观和行为准则,怎么保住自己的乌纱帽?所以,在官场坚持“只问是非,不计利害”的价值观,恐怕早晚是个loser(失败者),中国封建文化几千年来,这样的例子太多了。 王:那对您来说,政治到了哪个层次才算政治呢?比如在学校里面,是到校领导那个层次吗? 张:第一,在学校里就不应该搞政治。 王:本来应该去行政化了。 张:对, 管理不等于政治,任何一个组织都需要管理,但这不是政治,要和搞管理区分开来。我们往往是行政做得很多,管理做得很差 ,而且开这么多会,效率极低,不然,邓小平搞改革会遇到那么大的阻力?而且现在中央还是认为改革才是最大的红利。 王:开了会都是务虚(笑)。 张:就怕是真虚。 而今迈步从头越——对学术评价、科研文化以及年轻科学家的建言 王:您来到浙大以后重建了实验室,您觉得建立实验室的关键是什么?如何去组建科研团队,什么才算是好的管理? 张: 关键还是人。钱花出去,设备条件什么的就能来了,但是怎么能够做出对得起这个实验室的工作却是个难题 。关键还是在怎么找到合适的人,大家一起在一个合适的氛围里工作。 我们浙大的电镜实验中心由学校投资4500万,我坚持两个原则:第一,实验室不多招人。我当时只要了10个工作人员的名额,研究和技术人员加在一起。这6台设备,10个人已经足够了,7-8个研究人员每人带3-4个学生,就有30-40个研究生,每人每周也就轮上一天上机做实验,还得对外开放作测试服务。所以,我坚持一定有效控制总量。 第二,我对引进人才的要求,就是至少是国家“青年千人”以上, 希望他们能够把国外所学的带回来,有做事业的愿望,这二者结合 。条件我们能够提供,尽量提供条件、氛围、环境,包括学术上的一些指导和建议。实际上我们从前年开始,实验室新引进了3个人,全是青千。 王:2012年5月15号。哦,那就是今天啊? 张:正好是2年。 王:正好是两周年,应该庆祝一下(笑)。 (左起:)张泽院士、朱静院士、杨卫校长与叶恒强院士为浙江大学电子显微镜中心揭牌 【http://cem.zju.edu.cn/redir.php?catalog_id=193object_id=838】 张:去年年底,我们统计,在过去一年多时间里,我们全校每年在国际所谓的好杂志上发表的文章,就是影响因子10以上的有30几篇文章,其中有10篇以上的科研成果是利用过咱们这儿的设备做出来的。 王:三分之一以上。 张:而且这才开始啊,要从投资讲,学校投资这个平台4500万,而我们这三年通过国家层面的竞争,拿到的经费已经超过1亿了。这平台才开始发挥作用不久,相信以后会有更大的成绩。 王:浙江大学这个投资非常值。那么您现在作为校学术委员会主任,能不能谈一谈,如何引进新的学术评价机制,来引导青年教师的教学和科研? 张:评价机制只是一个办法。任何办法都有它的局限性。我们现在所有的评价机制几乎都是靠名誉或物质刺激,所谓绩效评估。 这种名誉利益引诱下的绩效评估不可避免地会带来浮躁 。还有,如何评价才算得上合理公正?比如说要评价(某人的)科研论文,那么这个文章也许不是他自己独份儿的,他可能有一个团队,有合作者,外行很难衡量他个人的贡献。不同的领域也有差异,发文章频率不一样,杂志的影响因子不一样,科学家获得的经费支持也不一样。所以, 最好还是要坚持同行评议,你说你多好,不要紧,只要你的同行能认可。可是现在这样的同行评价很少,当然在人情关系盛行的大背景下也很难(实现) 。 王:而且现在学校的机制都不是特别鼓励合作。 张:对,因为评价体制只算第一作者,算第一单位。那其他单位岂不是白辛苦半天,将来还怎么合作?所以造成目前“宁做单干的鸡头,不做合作的凤尾”的状况。这是我去年在教职工大会上提的,我们的科研文化就像过去王选先生所批评的那样: 西方是打桥牌,讲究强-强联合,团队精神;日本人是下象棋,舍卒保车,讲究全局观;我们是打麻将,看着上家,防着下家,我胡不了也不让你胡! 如果这样的话,中国过去的两弹一星今天也搞不出来,因为那样不会有良性发展,最后都变成了势利小人。 王:对啊,研究生也是一样,研究生你说让他和人家合作,他说这个对我没有什么好处... 张:我当时在北工大就做了这方面的尝试,当时他们说要按文章发奖金,我说可以, 你第一作者、第一单位要发,合作单位也要发,少点就完了,不能彻底不算,这不是0和1的关系 。你要说上次我们和合作单位发了篇Science,人家在国外都算数的,在浙大居然不算,这显然是错的,这是典型的行政化管理的结果。 王:学校这方面有没有一些改进的措施? 张:我可以从学术角度去提意见,但我决不去直接参与管理。去年我也讲过这个道理, 这种评价所衍生的文化会从基础上破坏科研合作机制的团队精神,谁不改,谁负责任 。 王:最后一个问题,对于我们这些年轻的导师来说,对于培养学生,科研工作,或者是管理方面,您有一些什么样的建议或者忠告? 张:你们现在所面临的环境,比起我们当初,从某种意义上来讲是更恶劣了。我们当时只是物质条件不够, 你们现在面临的是精神层面缺失太多,学生努力程度不够,事业心不够强 。我这样说可能武断了点,但我相信我的判断,不承认现实是不会有进步的。学生大都是为了拿更好的分数,找更好的工作才来读研,很现实。Nothing wrong,but it’s not the right direction(没什么不好,但不是个好趋势)。你们面临的挑战很大。而且现在的学生不像你们过去,我们过去骂你两句你还得听着,你现在哄他都哄不过来。 王:还担心他... 张:出毛病呢。所以,我觉得对于你们现在来讲,带学生也好,别的方面也好,你们现在有很好的科研基础,因此一定要坚持高标准。对科研不感兴趣的学生尽早分流,试图通过几年研究生涯重新塑造一个人几乎是不可能的。当然也不是不存在浪子回头的事,但他要是压根儿就很功利、很势利的,趁早别来找痛苦。 王:就把精力放在值得... 张:放在值得培养的人身上。有些来捞取功利的人你可以教育,教育几次以后,算了, 不要浪费国家的资源 。我说得很严厉的,不要浪费国家的资源。你要坚持严要求,这是从管理角度。 第二,学术上也一定要追求高标准。要是老师不做世界前沿,学生对科研也没有追求,将来混来混去,只能说混个博士学位。现在博士满天下,自己的素质得不到提升,读了也没啥用。所以,第一,严格要求。第二,恐怕还要注意学术水平。 现在大家是都为了写文章而写文章,make paper、 make story,这就失去了很多学术品味 。要培养自己的这种品味,就像你一想到汉字排版印刷就想到王选一样,要创造你在自己领域的identity。【独特的声名】 王:就是在这个领域,你做了某项工作,人家一提就知道是你做的。 张:所以,不要盲从别人,不去凑热闹,坚持自己看准的东西。 当然不是每个人都能看得准,但都坚持做看准的东西的人多了,总会有真正看得准的人成功 。不要去追随,不要为了那些蝇头小利去迎合一些东西,我觉得这一点很重要。学者的这种清高要有,实事求是要有,否则你就混同于市井一样,没啥意思了。要坚持这个基本的准则。 第三,就要处理好科学和技术、工程之间的关系和转换。高校里的研究多是科学问题,工程严格来讲跟学校无关,但是你的科研成果若是最终得不到转化,你也很难得到认可。举个例子讲,你像浙大机械系杨华勇教授研发的大盾构机【大型掘进机械装备】,要是没有生产盾构机的企业,他那个成果的价值也体现不出来。 王:确实是的,这个是产业结合。 张:所以,从科学到技术、再到工程,你们现在可能做科学多一点,再过一段时间,可能技术、工程会多一点。完全彻底的一直做科学,不是没有,但是 从国家需求来讲,还要有相当数量的人去做科研成果转化。现在对你们来讲最大的挑战是选择学术方向,而这个东西恐怕是教不出来的 (笑)。 王:是,这个就要靠自己去摸索和实践。张老师,耽误您太多时间了,谢谢! 原载于求是科技基金会通讯《苹果树下》2014年第二期 http://www.qiushi.org/html/qiushihome/press/interviews/2014/0704/217.html
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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”。
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材料史话(5)-准晶的发现
rczeng 2013-6-14 06:51
准晶的发现 1. 曾荣昌科学网博客: 我国材料科学家与2011诺贝尔奖化学奖擦肩而过 2. 黄秀清科学网博客 准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为Nonsense的伟大发现 3. 徐坚科学网博客: 2011年里的一个意外:准晶摘得诺奖
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2011年里的一个意外:准晶摘得诺奖
热度 23 jianxu 2012-1-21 15:34
北京时间 10 月 5 日下午 5 点 45 分 , 2011 年诺贝尔化学奖揭晓,以色列科学家 Daniel Shechtman 获奖,获奖理由是 “ 发现准晶体 ” 。 消息发布之时,我正在科学网上闲逛。在首页头条上看到这条新闻后,既是惊喜,又是意外。立即发手机短信转告了几位学界的朋友。 对“准晶”这个术语并不陌生。 我身边的人有许多都曾经有过从事准晶研究的经历。块体金属玻璃( BMG )热起来以后(大约在上个世纪 90 年代中期),许多原来从事准晶研究的人也转行进入 BMG 这个领域。在我们这个研究所的历史上,郭可信先生曾经领导他的团队对准晶的研究做出过重要的贡献,并获得了国家自然科学一等奖,这样的辉煌至今无法超越。因此,听到 Shechtman 获奖的第一个朦朦胧胧的感觉就是, 诺贝尔奖似乎离我们也并不遥远。当然,原创与跟踪有着本质上的截然不同。 第二就是第二,永远不是第一。科学发现只有第一,其意义才是伟大的,除非是各自独立的工作而最终导致的异途同归。差距,有的时候就在于临门那一脚,或者说是捅破窗户纸的能力。 准晶其实并没有什么用。 在许多人(也包括本人)的心中,诺贝尔奖似乎一定是颁给那些很有实用价值的研究成果,如高 锟的光导纤维,钱永健的绿色荧光蛋白等。准晶作为新材料的应用并不多,甚至是比较罕见,据说一项成功的应用只不过是作为煎锅上的不粘涂层,而且也绝非是不可替代。 准晶发现的更大意义或许是在于人类对于自然界规律的一种认识。 有人说,诺贝尔奖也是“瞎发”,化学领域这么多年来实在是没有什么大的事情发生,所以也就只好给了“准晶”。石墨烯也被一些人认为是一个诺奖发乱了的例子,因为还没有真正用得上。究竟是诺奖的评委们昏了头,使得诺奖变了味儿,还是我们对科学的理解存在着某些不到位之处,至今仍难解其中味。纠结啦! 怎么得的是化学奖,而不是物理奖。 Shechtman 报道准晶发现、发表在 PRL 的那篇文章我并不陌生。曾经在《科技论文写作与发表》的授课里,将其作为“重大研究成果常以快报( letter )形式发表”的一个实例(当然还有 DNA 的发现那篇文章)。为什么发表在物理圈子期刊上的论文,没有得物理奖,却得了个化学奖。后来,一位从事过准晶研究的朋友告诉我,物质结构的表征属于化学领域。有的时候,感觉好像物理和化学的边界也划不了那么清。伟大的居里夫人得过两次诺奖,一次是物理,一次是化学。瑞典人阿累尼乌斯得了诺贝尔化学奖,连他自己都感到意外,因为他一向都自认为自己是物理学家。在那个年代,物理学家象征着人类最睿智的一个阶层。 获奖者怎么只是一位。 诺贝尔奖最多只能发给三个人。但近年来一般很少只发给一个人,因为期待的人太多,有的时候好像还要把两个小故事攒成一个大的。 Shechtman 在 PRL 上 的那篇文章还有几位作者。我在第一时间给朋友们发出手机短信后,就有人回复说“ John Cahn 应该得”。据说准晶这名字就是 John Cahn给 起的。后来,有朋友告诉我,人家给的就是发现的那个人。 Shechtman 的确就是靠自己在电镜下的观察和独到的洞察力发现的那一不俗的现象,而且敢于在权威的冷嘲热讽下,坚持真理。如此说来,应该是 PRL 上 的那几位作者只是对那篇文章有贡献,而不是对准晶的发现有贡献 。 诺贝尔奖评委会看来很是讲究,该是谁的就是谁的,并不是看谁挂名。这件事后,我对自己的学生们反复强调,做好并保存好自己的实验记录,一旦有了重要的科学发现,拿出来作为凭证,免得日后那些在文章上挂名的人跟你们抢( )。 另一种说法是,那篇文章上的另外几位作者都是非以色列籍的犹太人,如果让他们分享,这个奖项就不会完整地归属于犹太人自己的祖国——以色列。所以,他们有意谦让,淡化自己的贡献,把这项至高无上的荣誉敬献给自己的祖国。犹太人以聪明、团结自立于世界民族之林和科学家之林。我对他们也不算陌生,当年在美国跟过的两个老板都是犹太人。在名利面前,真的会有如此淡薄名利的脱俗犯傻之人吗?大多数人认为这不太可能。难道说我们在理念上真的是差距有那么大吗?是不是我们这个民族在名和利面前多少本能地有点儿贪? 准晶的诺奖折桂,似乎是留下了意犹未尽的思考。如果 Shechtman 在中国,他会“活”下去吗?重大的科学发现是能用项目计划的吗?是能用钱砸出来的吗?我们的科研投入路子对头吗?在那些权威和大佬们封杀的情况下,我们能够自信地坚持真理吗?得诺贝尔奖究竟重要不重要?科学发现的意义究竟是什么?什么样的贡献才算是对科学真正的贡献?与西方的洋鬼子们比起来,莫不是我们对赛先生的理解还真的是很不到位?。。。。。。 兔年原本和准晶的事儿压根儿也挨不上。只是在这辞旧迎新的岁末里有了片段闲暇的时间,将那些素日里萌生的皮毛思绪记录在案,作为兔年里的“最后一博”。楼里院子里空空如野地安静,龙年钟声敲响的时刻指时可待。 相关链接 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/10/253455.shtm 郭可信先生: “ 五重旋转对称和二十面体准晶的发现 ” “ 石墨烯 ” 摘诺奖,让俺意外有三 假期香港行( 4 ):诺奖掀起 “ 高锟热 ” 下村修获诺奖有感:荣誉终归辛勤耕耘、不计名利者 (左一应该是 Shechtman ,站着那个大个子应该是 John Cahn ) (图片来自网络)
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[转载] 郭可信先生:“五重旋转对称和二十面体准晶的发现”
热度 3 jianxu 2011-11-3 21:12
我早年曾在欧洲从事过近 10 年的合金钢中的碳化物及合金相研究,除了 Χ 射线衍射外,还使用过当时还算比较新颖的电子显微镜。在 1953 年曾在 Acta Metallurgica 发表了 3 篇有关 ηM6C , η2- ( Ti,Ta ) 4Ni2C , Laves 相和 sigma 相的论文。这些合金相的晶体结构中都有众多稍微畸变了的二十面体原子团簇。正二十面体是由 20 个正三角面围成的凸正多面体, 5 个正三角面围出一个正五重顶,通过每一对相对着的五重顶有一个五重旋转对称轴,通过每一对相对着的三角面中心有一个三重旋转轴;通过每一对相对着的棱的中点有一个二重旋转轴。二十面体点对称群的符号是 235 ,立方晶系中四面体点对称群的符号是 23 ,前者的对称性比后者高的多,相当于 5 个 23 点群对称地交叉在一起。    1956 年春天,我在海牙读到周总理 “ 向科学进军 ” 的号召,深受感动,在五一节前回到北京,随后分配到金属研究所,直到 1987 年才转到新成立的北京电子显微镜开放实验室。前后在沈阳工作 31 年,时间不算短,又正值壮年。本应有所作为,但是生不逢时,前后赶上 “ 大跃进 ” 和 “ 文化大革命 ” 两次大动荡,我的基础研究一直没能在祖国大地扎根。幸好在打倒四人帮后迎来了科学的第二个春天,我才得以在 1983 年 60 岁时重新开始合金相的电子显微镜研究。我与叶恒强、李斗星同志合作在镍基和铁基合金中发现了一系列与 sigma 相和 Laves 相有关的四面体密堆合金相。我的研究生王大能在 1984 年夏在这些合金相的纳米畴中发现了五重旋转对称,张泽在 1985 年春发现了 Ti-V-Ni 二十面体准晶。我们五人共同的研究成果 “ 五次对称性及 Ti-Ni 准晶相的发现与研究 ” 在 1987 年获得了国家自然科学一等奖。我总算在过了花甲之年后才做出一点成绩,以谢国人,也有了一些值得回忆的事。    大约是在 1980 年的一天,王元明同志从北京回来对我说,他从中国科学院进口装备 处了解到院里准备引进一两台电子显微镜。我随即去北京活动,向郁文秘书长立下军令状,保证在电镜安装后三年内做出出色成绩,就这样决定为金属研究所订购一台当时分辨率最高的 JEM200CX 透射电子显微镜。同时积极培养科研骨干。除了组织大家系统学习电子衍射动力学理论和高分辨电子显微镜成像理论外,还安排叶恒强先后去美国和比利时师从 Cow1ey 及 Amelinckx ,关若男去日本师从 Hashimoto ,李斗星去瑞典师从 Andersson ,乔桂文去剑桥大学师从 Howie ,学习高分辨电子显微学。我和叶恒强、吴玉琨合著的《电子衍射图》也在 1983 年出版(科学出版社)。从日本引进的电镜也在 1983 年初调试好,就安排十几位研究生使用这台电镜做学位论文工作。大家排队一天三班倒使用这台电镜,实验室在夜里总是灯火辉煌,热闹非常。据统计,那几年这台电镜加高压的运转时间每年多达 5000 多小时,平均每天工作十几个小时,几乎每天都会有一些新结果,我也经常处于兴奋状态。至今我仍很怀念那时上下一心、忘我献身的精神。李斗星曾对我说过,有时忙了一夜,毫无结果,天已朦亮,人也疲惫不堪,眼睛酸疼,准备停机。但又不忍就此罢手无功而返,就又坚持一段。几经反复,终于在天大亮时找到一些新鲜结果,顿时喜出望外,所有的疲惫一下子都飞到九霄云外去了。这些经验告诉我们,坚持到最后一刻往往会得到意想不到的回报。    与基础研究告别了 1/4 世纪后,一时不知从何下手,于是我们就在材料科学这个战场上摆开一条宽广的战线。由叶恒强带领张泽、张锦平、王大能做合金相研究;吴玉琨,黑祖昆带领赖宗和、郭永翔、蒋维吉做非晶态研究;李斗星带领秦禄昌、李膺海、张京做半导体研究;邹本三带领王岩国做矿物研究;关若男带领关庆丰做氧化物研究;乔桂文带领王龙做催化剂研究;杨奇斌带领王曾楣做高维晶体学的研究;王元明带领曲华、陈江华做电子模拟像计算;我自已带着张卫平做有机分子的研究。浩浩荡荡地开始了大规模的电镜 “ 普查 ” 。 到了 1984 年夏,这些工作都取得一些进展,我们在 1984 年发表了 7 篇论文,另有 7 篇在印刷中。根据这些内容我和叶恒强主编了一本《高分辨电子显微学在固体科学中的应用》(科学出版社, 1985 )。研究工作中意义较大的结果有两方面。一是叶恒强和李斗星在镍基和铁基高温合金中发现了一些新的四面体密堆相(在高温合金界称拓扑密堆相,在物理界称 Frank-Kasper 相)和它们的畴结构。 Laves 相和 μ 相的不同相畴中的五角反棱柱(二十面体去掉上下两个五重顶)有相同取向,我们写了一组 3 篇论文投 Phi1osophical Magazine 。二是吴玉琨和黑祖昆在非晶合金晶化过程中发现一些亚稳相。到了这年秋天,王大能在叶恒强指导下发现了一个新的四面体密堆相 —C 相,其电子衍射图列的衍射斑点构成一个二维点列,周围有 10 个呈五重旋转对称的强斑点。随后又发现 Laves 相和 μ 相的电子衍射图也有此现象。中间的二维点列是晶体的正常衍射现象,反映这个合金相的周期性特征。周围的 10 个五重旋转对称的斑点是 “ 反常现象 ” ,显示其非周期性特征。这是实验观察上的一个突破,值得进一步推敲,把感性认识上升为理性认识。经过认真分析,我们认为这是这些合金相中的不同相畴(取向差为 720 )中的五角反棱柱有相同取向的缘故。为了验证这个假想,计算了单个五角反棱柱的傅里叶变换,得出的最外圈的 10 个呈五重旋转对称的光学衍射斑点与实验观察得到的周围的 10 个电子衍射斑点相重。我们在 1984 年底写了一篇 “ 正空间与倒易空间中的五重对称 ” 论文投寄给 Ultramicroscopy ,于 1985 年刊出。    此外我们还发现,当四面体密堆相的畴结构小到纳米尺寸时,电子衍射图中竟没有显示周期晶体结构的二维周期衍射点列,所有衍射斑点都呈五重旋转对称,因此它们的分布也是非周期性的。这一现象引起我们很大的兴趣。将这些合金相熔化后再急冷凝固,会不会得到单个的五角反棱柱呢?为此,最好选一种既与四面体密堆相的成分相近又有生成非晶倾向的合金。我就此事与当时正在做非晶态晶化的吴玉琨和黑祖昆讨论,并参考一篇 Rong Wang (不是我的研究生王蓉)撰写的论文,其中有 Ti2Ni , NiMo , NiNb 生成非晶的倾向比较强的报道,当即决定选用 Ti2Ni , NiMo , NiNb 及 NiZr 合金做这个实验。当时张泽正在做( Ti,V ) 3Ni 长周期结构的硕士学位论文,由他做( Ti,V ) 2Ni 合金急冷凝固的研究,蒋维吉做 NiZr 等合金急冷凝固的研究。到了 1984 年底,张泽先后得到( Ti0 。 9Vo 。 1 ) 2Ni 及 Ti2Ni 的五重旋转非周期电子衍射图,与我们预期相符。蒋维吉也得到了一种五重旋转对称的电子衍射图,但高分辨电子显微像指出它是正交 NiZr 相的五重旋转孪晶。    1985 年初张泽去上海硅酸盐研究所做大角度倾转电子衍射实验,除了得到五重对称电子衍射图外,还得到了三重及二重对称电子衍射图,这些轴之间的夹角关系符合二十面体对称。就在这个时候( 3 月 13 日),我在北京钢铁学院的研究生邹进寄来 Shechtman 等在 1984 年 11 月 12 日在《物理评论快报》上发表的论文 “ 一种具有长程取向序而无周期对称性的金属相 ” 的复制件。这篇文章中叙述的合金是 A1-16 原子% Mn ,急冷凝固后给出五重、三重、二重电子衍射图,而这些五重轴、三重轴、二重轴间的角度关系满足二十面体点群 235 的要求。稍后,这种金属相就被  命名为准晶体( Quasiperiodic Crysta1 ),简称准晶( Quasicrystal )。    显然, Shechtman 等与我们做的是同一类实验,他们用的是 A1-Mn 合金 , 我们用的是 Ti-V-Ni 合金,他们发表在前,我们发表在后。事后我才知道 ,Shechtman 在 1982 年为了发展高强度铝合金,采用急冷凝固的工艺迫使更多的锰固溶在铝中(锰在 5000C 时在铝中的固溶度仅为 0.2 原子%)。那时他就得到了五重对称电子衍射图,为此,他请教了冶金学权威 J.W.Cahn ,得到的答复是这是五重孪晶的复合电子衍射图。 Shechtman 没有被说服,继续做细致的电镜实验才在 1984 年肯定它是二十面体准晶。当然,我们的 Ti-V-Ni 二十面体准晶是独立的发现,并且是首次在 Ti 合金中的发现。    值得指出的是,我们发现 Ti-V-Ni 准晶的过程中并没受到五重孪晶这种想法的干扰,因为蒋维吉同时已经得到 NiZr 五重孪晶,它的高分辨像与张泽得到的 Ti-V-Ni 准晶的高分辨像(经邹本三同志做过图像处理)不一样。前者显示取向差为 720 的 5 个二维周期分布的像点,后者是呈五重旋转对称的非周期分布的像点。我们写了 “ 一种新的具有 m3 5 对称的二十面体相 ” ,和 “ 急冷 NiZr 合金的十重孪晶 ” 两篇简报在 1985 年的同一期 Phi1osophica1 Magazine A 中刊出。两相对应,说服力很强。 Shechtman 的合作者 Gratias 称我们的 Ti-V-Ni 准晶为中国相( China Phase ),并邀请我去参加他在法国组织的第一届国际准晶会议,我在会议中的报告题目是 “From Frank-Kasper Phases to Quasicrystal” ,说明我们的准晶是研究四面体密堆合金相的直接结果,同时指出准晶与四面体密堆合金相都是由二十面体原子团簇构成的,只不过它们在准晶中呈非周期排列,而在四面体密堆合金相中呈三维周期性排列。后来的工作证明这个观点是正确的。    在准晶取得突破后,我的研究工作就逐渐集中到这个方面来,并且取得一些在国际上有影响的结果。王宁、曹巍等分别在 Cr-Ni-Si 和 Mn-Si 合金中首先发现八重旋转对称二维准晶,它们都与具有 β-Mn 结构的合金相共存。我们在 1984 年底写就的 “ 正空间与倒空间中的五重对称 ” ,一文中已明确指出,既然 Laves 相、 μ 相中的二十面体原子团簇可以给出五重对称衍射图, sigma 相中的二十四面体原子团簇(六角反棱柱)应能给出六重(或十二重)对称衍射图。在这之后。 Ishimasa 等首先在 Cr-Ni 合金中发现十二重旋转对称准晶,陈焕等接着在 V-Ni-Si 合金中发现十二重旋转对称准晶与 sigma 相共存。何伦雄、李兴中、张泽、吴玉琨等首先发现 A1-Co-Cu 稳定的十重旋转对称二维准晶以及一维准晶。张洪等用相位子理论分析了十重旋转对称二维准晶转变为一维准晶和晶体相之间的晶体学关系,找出这些晶体相的点阵常数规律。董闯等在 Ti2Fe 合金中发现二十面体准晶与 α-(TiFeSi) 相共存。此外,我们还在 A1-Pt 族金属( Ru , 0s , Rh , Ir )二元合金中发现一些十重对称二维准晶。第二届国际准晶会议得以在 1987 年夏在北京召开,从一个侧面说明我们的准晶研究在那时已经得到国际上的承认。    为什么我们能在 1985 年在金属研究所发现这么多类型的准晶呢?如上所述,我们是在研究高温合金中的四面体密堆合金相( Laves 相, μ 相等)时偶然观察到五重旋转对称电子衍射斑点的。其实这里面也有其必然性。德国的准晶学家 Urban 在 1986 年见到我时曾说: “ 看到你们在 1985 年发表的那 3 篇关于五角四面体密堆相的论文中对畴结构的详尽论述,就会理解为什么你们会发现五重旋转对称和二十面体准晶了 ” 。那时,发展高温合金正是金属研究所的一个研究热点。为了提高使用温度,措施之一就是增加 Ti , A1 , Mo 等合金元素的含量 , 伴随而来的后果就是容易出现片状 sigma , Laves 等脆化相,这就为我们提供了大量丰富的研究素材。如前所述,国外首先发现的 Al-Mn 及 A1-Li-Cu 准晶也是发展高强超轻铝合金的附产物。由此可见生产实践是基础研究的源泉。另外,金属研究所在急冷凝固制造非晶合金方面也有一支队伍及实验条件,在准晶研究的开始阶段,为我们提供了方便。后来周大顺去昆明贵金属研究所借来一台锤钻设备,大批急冷凝固合金主要是利用它制备的。    其次,我们无论在理论上还是在实验方面都有所储备。我在 20 世纪 50 年代初曾研究过 Laves 相及 η2-(Ti,Ta)4Ni2C (与 Ti2Ni 有相同的结构)、 β-Mn 结构、 sigma 相等,它们分别是五重对称二十面体准晶、八重对称二维准晶、十二重对称二维准晶的近似晶体相。换句话说,这些合金相中的原子团簇与相应的准晶中的原子团簇相同或类似。我对这些合金相的合金化学和晶体结构的了解的确有助于后来的准晶研究。此外,即使在文化大革命中,我们对合金相理论、晶体的对称理论和电子显微镜技术的学习也从未中断过。在 “ 文化大革命 ” 中,对我的批判也主要是办电子衍射学习班以对抗毛泽东思想学习班。准晶研究需要三个方面知识的结合,即合金学、晶体学、电子显微学。我们正好在这三方面都有所储备,因此才能在早期的准晶研究中得心应手,左右逢源。有些人的晶体学理论比我们高明的多,但是他们不熟悉电子显微学,对急冷凝固产生的微米级准晶的结构研究束手无策;另外,有些人的电子显微学造诣很深,但是他们不懂合金学或晶体学,看到五重或八重对称电子衍射斑点,却不知道怎么去理解它。    应当指出,我们在合金学、晶体学、电子显微学三方面都有一定储备,这使得我们在准晶的发现中占了一些便宜,但在准晶研究进入深层次后就未免有功底不深、力不从心之感。在合金学方面,我们没有真空甩带急冷设备,无法去控制钛合金准晶中的氧含量(少量氧有助于准晶的生成),后来美国华盛顿大学的一个研究小组在这方面做了大量工作,长出毫米尺寸、稳定的 Ti-Zr-Ni 准晶单晶并 进行 X 射线结分析,现在是国际上钛、锆合金准晶研究的中心。在晶体学方面,德国慕尼黑大学晶体学实验室(劳厄在此发明 X 射线衍射)的准晶研究起步较晚,但是由于这里的晶体学理论和 X 射线衍射实验技术都很强,他们在准晶的六维晶体学和 X 射线漫散衍射研究中都是后来居上。在电子显微学方面,日本学者在用会聚束衍射研究准晶的对称性和用广角环形暗场像技术产生 Z 衬度高分辨原子像(像的衬度与原子序数 Z 有关),研究准晶中不同原子的分布,一直领先国际。我未能及时进行纵深部署,把广与专结合好,失掉一些机会。此外,研究队伍不够稳定也有关系。今后应当吸取这个教训,注意科研工作的进一步深入与提高。    最后也是最重要的,我们有一支学术精、学风好的科研队伍,我过去主张过 “ 清清白白地做人,认认真真地做学问 ” ,在 “ 文化大革命 ” 中,这却成为我的罪状。但是这种认识并没有被批倒,仍是我们这个集体遵守的信条。我们这支准晶研究队伍,包括四、五位骨干和十几位研究生,都能兢兢业业地、踏踏实实地做学问。在扎实的实验工作基础上勇于创新,又耐得住寂寞不急于求成,敢想敢干而不浮躁、不浮夸。张泽、王大能因发现准晶和五重旋转对称而获第一届吴健雄物理奖,王宁、陈焕因发现八重和十二重旋转对称准晶而获第二届吴健雄物理奖。他们并未因此而骄傲,得奖后也未敢稍有懈怠。张泽接着又获得二十面体准晶向面心立方近似晶体相 η2-Ti2Ni 转变的中间过渡结构及二者间的取向关系,王大能从 C 相的高分辨电子显微像得出它的晶体结构模型。我们的准晶研究也有不顺利的时候,即使一次接着一次的实验都失败了,还能发扬百折不挠的精神,坚持到最后并得到预期的结果。我们这个集体出的论文多,出国深造的机会多,但从未因排名选人而有过什么争议。这是一个团结合作的集体,胜不骄败不馁,这种好学风是我们成功的保证。    我很幸运,能在 20 世纪 80 年代这个关键时期,在金属研究所这个优越的科研环境里,带领一批优秀中青年科研人员冲锋陷阵,占领准晶研究这个制高点。 ( http://www.synl.ac.cn/historyt.asp ) 相关链接 2011 年诺贝尔化学奖揭晓 2011 诺贝尔化学奖:与中国擦身而过 叶恒强院士报告:准晶闪耀光芒 http://aip.org/ojs/NobelChemistry2011.html?track=BMFNOV11
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伪科学、学霸、与鲍林
热度 70 fs007 2011-10-13 01:38
伪科学、学霸、与鲍林
寻正 图一、超越时代的伟大科学家李纳斯*鲍林(Linus Pauling) 2011年诺贝尔化学奖授予了丹*谢特曼(Dan Shechtman ),因为他发现了准晶,对晶体学产生了革命性的贡献。媒体纷纷报道他如何与正统观念坚持不懈地战斗,直到其理论与发现获得承认。在起初拒绝认可他发现的人中,有在学术界享有盛誉的李纳斯*鲍林。鲍林是迄今为止获得诺贝尔奖金最多的人。鲍林在一次学术会议中评论说,“没有什么准晶,只有准科学家。” 在中国学者与公众中,鲍林在准晶上的失误将再为其声誉雪上加霜。鲍林对他所命名的正分子医疗(Orthomolecular Medicine)上的痴迷,尤其是对维生素C治疗各种疾病的推崇,在中国的一些所谓的科普作者的不懈努力下,已经变成了知名伪科学家的代表。他对未来的这位诺贝尔获奖者的攻击,又让他获得了“学霸”这一恐怖称号。 据说中国科学家院士何祚庥的学术成果之一就是 证明鲍林共振论是伪科学 。知名作者方舟子凡提及诺贝奖,都不免要感叹一番,“鲍林的晚节不保,沉迷于伪医学,鼓吹维生素C疗法,是这个科学奇才一生中最不光彩、最令人惋惜的一页。”科学网的黄秀清还有先见之明地为准晶做传 《准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为Nonsense的伟大发现》 ,文中直斥鲍林为学霸,“准晶的发现也刺激了某些权威的神经,以双料诺贝尔奖获得者鲍林为代表的保守势力,要誓死捍卫传统晶体理论的‘纯洁性’,他们认为所谓准晶就是众人皆知的孪晶,在Nature发文用‘Nonsense’这个词形容准晶的发现,并利用自己的特殊身份在美国科学院院报上连发檄文,歇斯底里地反对准晶,可叹,老先生晚节不保。” 在中国媒体上为鲍林叫屈的也有,比如 人民网就登载过关于维生素C的专题 。但似乎影响不大。中国教育系统强调背诵与重复,对科学缺乏深入的理解,对科学史与社会背景更是一片空白,以致于中国学者写科普,习惯于抱着英文材料抄。其结果是中国公众与学者甚少能理解历史人物与科学发展史。我觉得有必要为之正名。鲍林不仅仅是诺贝奖获得者之一,与其他伟大的诺贝尔奖科学家相比,他是伟大的二次方。在科学史上,他的名字要与伽利略、牛顿、达尔文、以及爱因斯坦并列。在20世纪,不少人认为能在声誉与影响上与他竞争的,只有爱因斯坦。 鲍林出生于1901年2月28日。他的生活起于贫淡,估计很多中国人从他身上可以看到自己的过去。当他出生的时候,他与父母只有一间房,次年妹妹出生,全身不得不移出市区,因为付不起更大住房的租金。整个家庭还在贫困线上挣扎的时候,在他九岁那年,父亲去世,留下寡母带着三个待哺的小孩。当鲍林快中学毕业时,他母亲希望他找一个工作以改善家境,但他选择了上大学。当他大学毕业时这一场景还要上演,他违背母亲的意愿选择了继续读研究生。中国人估计难以理解,鲍林因为没修够必要学分中学没有毕业,要等他获得了诺贝尔奖之后,其母校才给他补发中学毕业证。 1927年,鲍林成了加州理工的助理教授,两年后提为副教授,1930年成为正教授。鲍林以每年10来篇的速度发表论文。在1931年他发表了他认为最重要的一篇讨论化学键的文章,成为他学术声誉的起点。同年,他获得了美国化学协会的朗米尔奖(Langmuir Prize)。1939年,他把此前发表文章综合写成教材《化学键特性》(The Nature of Chemical Bond)。 图二、鲍林获得美国化学协会朗米尔奖 鲍林的学术地位有多重要?在2000年《自然》杂志的世纪评论中相关专家这样评述鲍林,该书覆盖了化学领域几乎所有重要命题,是“此后20世纪化学研究的蓝图”,“化学进一步发展,简单地通过不断地证明鲍林几乎所有理论阐述的正确性而繁荣壮大,他在只有不到如今万分之一的结构信息时,几乎无误地预测到将来(的化学发展)”,“鲍林把分子提升到圣坛上,它变成了所有物质重要特性的基础,以致于此外没有其它世界了”。 为什么专家对鲍林有如此看重?在鲍林辞世之时,著名科学家、诺贝尔奖获得者佩鲁茨为他写讣告发表于《自然结构生物学》杂志,佩鲁茨回忆说,当他成为化学学生时,化学就是一个零乱杂碎的百货店,你不得不花大量时间来分散记忆背诵不相连的知识片段,而鲍林的教材,拔云见日,让原本混乱不堪的化学界出现了结构与层次。他就是那么的重要。非常奇怪的是,鲍林在中国被打成伪科学家,不乏生物化学专业人士的努力,难怪这样的人发表不出什么专业文章。不懂鲍林,也就不懂化学,不懂生物化学,专业知识无非是技术员层次。 在2000年,顶尖医学杂志《柳叶刀》采访鲍林之子小鲍林,评论说,两个诺贝尔奖还不足以确认鲍林的贡献。实际上,鲍林几乎是与第三个诺贝尔奖擦身而过。在2001年《自然》杂志上发表了加州大学著名学者James Lake的通信,解读为什么鲍林没有发现DNA的结构。鲍林告诉作者,他理所当然地认为DNA结构是他所要解决的问题,因此,他没有更积极地为之努力。众所周知,克拉克与华森破解了DNA的双螺旋之密而获得了诺贝尔奖,但只有生物化学界的专业人士才知道鲍林由于几个错误先于克拉克与华森提出三螺旋的模型。那克拉克与华森又是如何发现双螺旋的呢?两位日本学者研究鲍林的创造性,2001年在《美国心理学家》杂志上发文说,他们的策略就是复制鲍林,追综鲍林的研究进展,几乎复制了鲍林的思维方式,最终在鲍林的游戏中击败他。 你可能认为鲍林的时代已经过去了,他的20世纪化学蓝图已经结束在20世纪,那你就错了。迟至2009年,日本著名脑科学家勉中田在《细胞技术》杂志上发文,强调鲍林在1960年代初为麻醉学与相关技术奠定的理论基础,仍然指引着相关领域的进展。再次地,我们为鲍林超越他当时的实验技术与现有知识的远见卓识所震憾。 有了这样的背景,你就能理解为什么是鲍林在1960年代获得了诺贝尔和平奖,他的学术声望决定了他的号召力,从而保证了其倡导反核实验的政治活动的成功。谢特曼显然对鲍林批评他的准晶抱有不满,然而,他不愿对鲍林不敬,倒是急了旁边的看客,给鲍林戴上了“学霸”的帽子。即使是得了诺贝尔奖,谢特曼在鲍林面前,仍然是高山仰止的感觉,那是一种刻骨相知的专业底蕴决定了的。谢特曼在获奖之后,针对鲍林强调说,鲍林对他的批判几乎是一种荣誉,因为他站在相等的高度上了;谢特曼又说,他跟鲍林私交甚为和谐,除了准晶,其它话题,包括维生素C,他跟鲍林高度一致。有了对鲍林的历史地位的正确评价,我们不难理解谢特曼对鲍林发自内心的敬重——他是行家不是? 图三、美国发行邮票纪念鲍林 鲍林本人是一个背叛者,他从不迷信权威,可能也并不发“金口玉言”。在1954年获得诺贝尔奖之后,他对学生说,“当一个年长而声望隆重的学者跟你说话,认真听他讲,尊重他——但不要相信他。永远不要相信自己智识之外的东西。”这一点,显然谢特曼给我们做出了一个表率,而表率的另一端,是鲍林。如果我们还原历史真相,你会发现,鲍林是一个真正的科学对手,他几乎是唯一针对谢特曼发现的准晶现象在传统晶体学知识框架下进行系统的理论解释的人!他的出发点是孪晶。鲍林是晶体学的大牛,他能在传统理论中把准晶包含进去,那是超级玩家的水平,也符合奥卡姆递刀的科学精神——你的确不能动不动就发现科学新现象与原理,先得把现有的搞懂了再说,那是鲍林嘲笑谢特曼的隐含内容。不幸的是,鲍林失手了。 所谓鲍林学霸式地在美国科学院院报上发文批判谢特曼是无知作者的谤语。鲍林的系列文章全是阐述他的学术立场,如何在现有的晶体学框架中从理论容纳准晶,其用语也甚为客气,点明他的理论是一个备选项。鲍林没有在《自然》杂志上发表任何针对准晶的学术文章或评论。 鲍林作为美国学术界的代表,当然会遭受前苏联的憎恶,伪科学的标签,是苏联人首先颁发给鲍林的。苏联人的伪科学标签后来也成为中国科学院的院士的学术成果,小兄弟的学术毕竟来自老大哥不是。但三十年河东,三十年河西,鲍林在美国用原子弹轰炸日本之后,就从爱国者(因服务于军事研究而于1948年获得总统勋章)蜕变成了“叛国者”,他强烈反对核实验与核武器,以致于美国政府差点不允许他出国领他的第一个诺贝尔奖,他获得诺贝尔和平奖之后,美国著名《生活》杂志称之为“来自挪威的一个奇特侮辱”。中国人应该熟悉这个调调了。鲍林成为美国的麻烦,又让苏联兴奋起来了,1968年,苏联又给他授红色诺贝尔奖——列宁和平奖,不再是伪科学家了。 你必须要愚蠢到上了级别,才能狂议鲍林没有医学资格,针对医学问题发言。鲍林是分子医学的创始人,在医学领域做出的贡献鲜有人能及。据他的传记作者说,他是科学的多面手,每十年就要转移研究范围,关注跟化学与有机化学相关的医学领域,几乎是必然的。鲍林是一个认真的学者,他在维生素问题上的相关研究,跟伪科学有着本质的不同,那就是,即使他错了,也是科学的错误,他的错误不具有伪科学的特征——比如不可证伪性、误用科学概念、引入玄学概念等。 一个令人作呕的中国学者的恶习,就是替牛顿、爱因斯坦、鲍林挽惜他们在生命的最后关头,研究走入歧途。这样的评论从不见于国外学而有成的学者,但常见于中国终身发一二篇论文、或者根本就发不出科学论文、或者根本不懂科学只知道向往科学的人文作者笔下。 鲍林对大剂量维生素疗法有着不理智的痴情,考虑其背景,他的偏执却是可以理解的。鲍林在1940年患肾炎,在当时是一个严重的疾病(现在也是),他靠食疗成功治愈该病,其中包括补充大剂量维生素C。大剂量维生素在医学上有一个较长的历史,鲍林不过是其中一个研究者,大部分研究者还是医生,伪科学的标签,完全是无知之徒给自己确定的标记。鲍林在相关研究上也非全错,不少发现也为后来的研究所证实。鲍林在大剂量维生素C上的不少著作为主流医学排斥,这某种程度上让他产生了逆反心理,估计也是他坚持主张的原因之一——学霸有这么狼狈吗?如果你阅读鲍林的相关学术文章,你无疑是在读科学论文,无非是存在科学错误的论文而已——科学在错误中发展,从马后炮角度,正确是科学海滩上的明珠,而海滩的基础则是无数错误的泥沙。数算鲍林的错误,恐怕他超过绝大多数人,谁叫他是历史上科学产量最高的人之一呢。 无疑如果鲍林及早支持了谢特曼,准晶被学界接受会早上五年乃至十年,但于其研究进展也恐怕只有三五年的推动。鲍林有学霸的资本,但万恶的资本主义社会不给他机会。鲍林在申请美国NIH资金研究维生素时没有特别待遇,最后他不得不依赖于私有资金,这也是他在维生素C问题上偏执的原因之一,毕竟维生素C制造商是他的金主,但鲍林并不象中国的专家,说某某东西无害,自己偏不吃,主张不必要的预防针,自己儿女偏不打,鲍林自己身体力行大剂量维生素C防癌治癌,高寿93岁,不少科学人宣称大剂量维生素C对人体有害,不免让人叹服上帝在科学上总是那么神秘难测。 鲍林唯一的一次学霸壮举是开除了自己在维生素C研究上的早期合作伙伴罗宾逊(Arthur Robinson)。罗宾逊是他的学生,协助他创立了鲍林研究所。罗宾逊的研究结果不利于维生素C防癌的结论,鲍林把罗宾逊赶出了其研究所,销毁了其实验结果,鲍林称其结果不可靠,象“民科”(amateurish)。学霸瘾没过上几天,被罗宾逊告上公堂,最后赔偿57.5万美元了事,其鲍林研究总耗费估计超过100万。即使是超越时代的伟人如鲍林者,在健全的社会体制中也做不成学霸,学霸之论可以休矣。 中国的学者民众需要以平常心,看待科学事,放弃肤浅,培养科学文化底蕴。我引用伽利略1623年一句名言以告诫,“Infinite is the throng of fools.”(傻子的集合是无穷尽的。) 学术期刊上几乎每年都有不少从各个角度缅怀赞赏鲍林这位超越时代的大师的,多读专业杂志,免得被人嘲笑。 图四、科学的曲折进程
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准晶诺贝尔奖这次被中国科学家撞上了,但是被诺委会忽视了!!!
热度 6 laserdai 2011-10-7 20:11
准晶诺贝尔奖这次被中国科学家撞上了,但是却被诺贝尔奖委员会忽视了!!! 感谢科学网的几篇好搏文(下面*123和其它未列出的),提出了‘擦肩而过’的观点,受到了我的注意并给了一些回复。其后我认真查阅了相关文献后,感觉到这次是被中国人撞上了,但是却被诺贝尔委员会忽视了,因此需要尽快澄清事实,联合起来联名向诺贝尔奖委员会提出异议,以便他们及时更正授奖决定,以维护诺贝尔奖的公正,同时也积极维护本土‘中国创造‘应该得到的荣誉。 *1. 黄秀清 : 中国人再次与诺贝尔奖擦肩而过! http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=480705do=blogid=493559 *2. 黄秀清 : 准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为Nonsense的伟大发现 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=480705do=blogid=383415 *3. 曾荣昌 : 我国材料科学家与2011诺贝尔奖化学奖擦肩而过 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=114283do=blogid=493747 今天又看到另一个好的帖子如下: *4. 李世春 : 准晶体:我们离诺贝尔奖究竟有多远? http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2321do=blogid=494031 综合起来的事实是: 第一,Shechtman早在1982年就观察到准晶的5重电子衍射图(很多人在此之前也都观察到过,但是都忽视了) Shechtman随后的遭遇不太好,但是他顽强坚持了自己的观点,继续了实验和理论方面的研究,直到1984年夏天左右,他的详细的实验和理论确定了,所以才有了开创性的论文如下,也请参见李世春的博文 4: *5. Phys. Rev. Lett. 53, 1951–1953 (1984), Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v53/i20/p1951_1 (公开下载) (Received 9 October 1984; published in the issue dated 12 November 1984) 此论文与1984年10月9号收到,发表于1984年11月12日。 第二,中国方面,郭可信院士团队的王大能于1984年夏天看到了同样的现象,随后加进了理论上的解释,并发表了下面一篇重要的论文: *6。 Fivefold symmetry in real and reciprocal spaces. H.Q. Ye, D.N. Wang and K.H. Kuo. (1985) Ultramicroscopy. 16, 273-278. 全文公开下载地址为 http://saturn.med.nyu.edu/files/mylab/wang/pdf/Fivefold-Ye-1985.pdf 这篇论文于1985年1月25日收到稿件,请考虑当时的写稿、投稿过程费时较长,可以肯定的是,这应该和Shechtman同期的独立进行的一份工作。 我看过两遍以后感到,这篇论文明确而准确地说明这是一个5重对称的新相。实验结果详细而全面,并且结论清晰,科学意义明显不低于 Shechtman。今天我还 咨询了我的同事,一位电镜方面的专家,他说,二者科学意义一样,并且中国人的论文非常清晰地指出了这是一个5面体(pentagon),并且给出了大面积的电子显微图像,从中观察到了很多已经知道的相和这个新相。相对比较, Shechtman的工作(*5)并不够细致, Shechtman过分强调了这个新相,而故意忽略或者淡化已经知道的相(估计和做人有关),只有同行的专家才能读懂他论文里面字里行间的东西。中国人的论文就非常全面。请读者中比较专业的人士认真比较上面两篇论文*5和*6。 现在很明显,王大能应该和Shechtman一起分享这个奖。 同事告诉我, Shechtman论文的合作者 J. W. Cahn 是个大人物,如果不是几年前去世,应该和 Shechtman分享这个奖的;我们这边,郭可信院士也是几年前去世,但是王大能在,他是当年的主力,这可是地地道道的本土‘中国创造‘,所以,应该是: 王大能和Shechtman一起分享这个奖。 再多说几句,上次高温超导的授奖,不知道有没有出现抗议的声音?因为赵忠贤排在第三位,朱经武排在第四位,赵应该得奖。 大概去年,绿蛋白授奖的时候,有超过100多名联合写信给science,抗议有一位做出了重大贡献而没有获奖。现在这种关键时候,郭先生的子弟们很多,在国内很有气势,在国际上有较大影响,不能沉默。 最后,请让我引用下面的话,说明这次不能够沉默,并呼唤中国科学界的团结:上次赵忠贤与高温超导,你们沉默了; 这次王大能郭可信与准晶,如果你们还沉默,那么以后呢: 在美国波士顿犹太人屠杀纪念碑上,铭刻著一位叫马丁.尼莫拉(Martin Niemoller)的德国新教牧师留下的发人深省的短诗。 “在德国,起初他们追杀共产主义者,我没有说话——因为我不是共产主义者; 接著他们追杀犹太人,我没有说话——因为我不是犹太人; 后来他们追杀工会成员,我没有说话——因为我不是工会成员; 此后他们追杀天主教徒,我没有说话—— 因为我是新教教徒; 最后他们奔我而来,却再也没有人站起来为我说话了。”
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为什么不给准晶发物理学NB奖?
热度 3 wliming 2011-10-7 15:18
准晶得了化学NB奖,不是物理奖,让我们很不理解。按通常的理解,所谓化学,应该是在分子层次的重新组合。可是,准晶并不改变分子,改变的是原子分子排列的对称性,是一种一阶相变,是典型的物理问题。准晶以新材料获得物理NB奖也不为过,就像石墨烯,巨磁阻一样。不过,我还是觉得,准晶可能是因为在物理上缺乏显著的物理意义而得不到物理学NB奖。 传统的晶体理论确定了1,2,3,4,6次旋转对称的基本结构,因为只有这些旋转对称性能跟平移对称性共存。但这并不排斥其他对称性材料的可能性。事实上完全无序排列的材料都存在。当平移对称性破坏的时候,5次旋转对称就可以存在。这不是什么深奥的物理问题。剩下的问题仅仅是有没有这样的材料存在。准晶这样的材料在电子结构上,最多是破坏了传统的能带结构,并不带来新的物理。所以说,准晶并不没有很大的物理意义。 我并不否认准晶的科学价值。管它物理还是化学,给个NB奖,还是物有所值的。
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准晶,物理乎?化学乎?
liwei999 2011-10-7 08:56
准晶,物理乎?化学乎? 作者: mirror (*) 日期: 10/06/2011 08:23:16 刘老师介绍了今年化学炸药奖的工作, 那些遗失的对称 。依刘老师的见解,“这项成果如其说应该归属化学奖序列,不如说更应该归属物理奖序列”。 镜某对今年化学奖的理解是对“美学”的权重。并且这个工作不应该是属于物理,而是化学。也就是说,给化学奖是合理的。物理奖权重的是“理”,而化学奖则权重“物”。准晶是作为一个“物”被认可的。在记忆中,当初并没有什么大的争论就被学界主流认知了。因为原始数据在那里摆着呢,无法否定。在今天看来,晶体学上所谓的“数学严格证明”对物理是无效的( 准晶 ),因为 自然 并没有必要满足 人类想象出来的 边界条件。准晶存在的“理”很快就搞清楚了。有趣的是这类图案也是被 艺术家 独立地给出来了,与 C60富勒烯 的情形很是相似。艺术和科学的再接近,应该说是新世纪的一个潮流了。 五次对称的新物质结构,显然被认为是化学上重要发现,与1996年的C60富勒烯的理解是一致的。 去年的 http://zh.wikipedia.org/zh-cn/ 石墨烯]石墨烯 的物理奖的道理是因为“在二维石墨烯材料的开创性实验”,而不在于石墨烯的结构。 ---------- 就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。
个人分类: 镜子大全|3107 次阅读|0 个评论
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热度 9 xcfcn 2011-10-6 17:34
精彩的博文和精彩的评论 博主按:黄秀清的博文 准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为 Nonsense 的伟大发现 完全是对今年诺贝尔化学奖的超前解读和预言。不光是博文精彩,评论也十分精彩。我总是觉得科学网的“牛鬼蛇神”其实很多,但一般不轻易露面?!为什么?因为他们的“露点”一般很高!只有极其有诱惑力的话题才能让我们见一见“神龙”的首或尾。所以,你的文章没人推荐或评论,还是自我反省去吧。 附上黄文的精彩评论 zhxfish 2010-11-16 08:38 准晶热那时我国的 TEM 都没有多少吧?! 超导也差不多如此。 我觉得学习二字很难掌握,如果说欧美的那种西方体系我们拿不来,那我们的东临日本则是值得我们好好学习! 博主回复:是的,那时候北京电镜室和沈阳金属所的条件稍好些。铜基超导发现时的情况也差不多,历史好像还在重演, 2008 年铁基超导体发现,中国人也是一拥而上,基本上是为别人抬轿。 qhliu 2010-11-16 10:52 Pauling 的参与可能也有很正面的作用,这段历史值得认真梳理。注意到: 1 , Nature 1986 年就针锋相对发表文章说: Pauling's model not universally accepted ; 2 , PNAS 1989 年反对 Pauling 的文章就是 Pauling 支持下发表的。 We thank Dr. Pauling for generously suggesting that we publish this comment simultaneously with his article. 博主回复:刘老师说得很中肯,的确 Pauling 的参与有积极的一面,其实科学就是这样,没有争论就没有科学的进步, Pauling 后来也意识到自己是错误的,这一点还是很有大师的风范。 zhongyiyao 2010-11-16 15:32 在科学发现中,中国人为什么总是与“第一”擦肩而过?在不少研究领域,我们已经达到可以跟踪国际热点的水平,可我们什么时候可以创造研究热点,让外国人来跟踪?国家科研基金在支持开展国际前沿课题研究的同时,如何支持那些由中国人创造、将来有可能成为国际前沿的研究课题? ---这是值得我们每个人是靠的问题。 博主回复:很多问题值得思考,犹太人的成功不是偶然的。 北京 shiyi 2010-11-16 18:55 好文章!我一边读一边在找 Prof. Alan Mackay,FRS 名字(他的中文名字为马凯)。不过很遗憾,没有找到。据在下所知,以色列人得诺奖之后,英国《新科学家》杂志发表专文为 Alan Mackay 打抱不平,因为不仅马凯是五次对称理论最早提出者,而且这两位获得者还拜访过他。马凯教授是晶体权威贝尔纳( J. D. Bernal )的学生,和郭可信院士是好朋友。所以,阁下大作倘能采访马凯则定能增色。 博主回复:准晶还没有得到诺奖,应该很有希望。您说得很对,五次对称及二十面体应该是郭可信先生的好友 Mackay 最早提出来的,关于这段历史很多人都有看法,认为 Steinhardt 不够地道,科学界有时候并不干净。 yuelugj 2010-11-16 19:05 1985 年至 1986 年,武汉地质学院北京研究生部彭志忠先后发表了《准晶体的构筑原理及微粒分数维结构模型》、《五次对称轴和准晶态的发现在结晶学中的意义》等论文,并提出一系列重要的理论见解和中国第一个五次对称准晶态结构模型。 ----------- 北京市科技志 博主回复:彭志忠先生是中国准晶的前辈,可惜他太早走了。 XY 2010-11-16 23:53 二维曲面上的铺砌问题,郭可信先生的猜测是正确的,的确可以存在奇数的对称性。 博主回复:数学上的确存在奇数的对称性,实验中好像没有发现和报道,因为最近几年不关注这方面的研究。 dunkelblau 2010-11-17 05:05 难得的发生在中国的一个科学故事。看来 80 , 90 年代我们国家还是做出过一些很重要很有意义的科研。不知道进入 21 世纪有没有类似这样的比较纯粹的科学探索的故事呢? 博主回复:八十年代还有铜基超导的发现,中国人也有不小的贡献。进入二十一世纪,也有类似的故事,比如 2008 年的铁基超导体,找机会我也来写写。 topmit 2010-11-17 08:01 多谢博主的分析,很好的文章。只是“ 1982 年,两位主要从事航空用高强度铝合金研究的以色列科学家 Shechtman 和 Blech ,又是以色列人!”中,博主好像对以色列人有“看法”。呵呵 博主回复:您误解了,是敬佩以色列人,不难发现很多重大科学发现和科学思想都是以色列人提出来的,我常常琢磨这些伟大的思想,为什么不是中国人提出来的?问题在哪里? matiasma 2010-11-17 21:01 数学严格证明的就是正确吗? 我也一直在思考这个问题,至少历史上的所有科学进展给出的答案是 yes 。 比如古希腊的圆锥曲线论,到牛顿时代的天体运动论得到了很好的应用,找到了物理对应。再比如虚数 i ,开始在数学中我们的确是为了解方程虚构的,谈不上物理意义,但是到了量子力学时代,在薛定谔方程中,我们看到 i 是可以有物理意义的,后来还发现材料可以有复折射率等等。同样是量子力学,它的数学基础,希尔伯特空间的自伴算子理论,也是在量子力学之前就比较完善了,只是在当时数学家眼中它是高度的数学抽象,而在量子力学这里,找到了物理直观。另外一个著名的例子是黎曼几何和广义相对论。 几乎所有的数学概念,最后都会在物理或其他科学中找到对应。可以目前人们还做不到用数学来预测物理世界。就像黎曼没有想到我们的世界可以用这种几何来刻画。我们还是需要以直观和实验为出发点。毕竟数学要达到一点的高度,对很多人是很困难的。 我坚信数学的概念是很超前的,很多现在很难懂抽象的概念,若干年之后肯定会在其他科学中发现它的力量 博主回复:数学与自然规律的关系很复杂,数学有辅助作用,不能凌驾于物理研究之上。我并不认为量子力学和相对论是完备的,现在有太多研究者把数学与物理划等号,这种做法值得商榷。 1 2010-11-21 10:15 金属搞了几百年了 , 好多人都认为问题已经搞透了 , 实际上很多基本的问题都答不上来 , 其原因是什么呢 ? 正因为很多人研究了很久 , 相对比较容易的东西都被别人弄清楚了 , 剩下的可能是比较难啃的骨头 . 况且 , 现在做所谓热门的纳米材料和生物既好发文章又好拿 FUNDING, 做的时间不长 , 容易快速出成果 . 再者国内对原创性的东西叫得凶 , 真正支持得少 , 急功近利 博主回复:您说得很有道理,现在大家都喜欢玩能吸引眼球的研究,最基本、最基础的东西没人搞。 sulihong 2010-11-21 22:16 实际微观世界的物质结构空间是一个有限单元结构累集形成的,所以很多研究采用连续无限抽象空间数学解释,必然存在缺陷。 博主回复:数学不能完全等同于物理,这点非常重要。 Young 2010-12-9 21:36 以前我们学校一教授请来 Penrose 做报告 , 不过讲的是宇宙学。后来看到您的文章,知道数学上的东西和晶体有关。今天该教授自己做报告,关于 Mathematical Diffraction Theory ,提到晶体。又找来您的文章看看。介绍得很好。谢谢。 PS: 文中提到" 1995 年德国科学家提出覆盖理论"不知道是谁呢? 博主回复:谢谢鼓励!覆盖理论是 Gummelt 提出来,最早的论文: Gummelt, Petra (1996). "Penrose Tilings as Coverings of Congruent Decagons". Geometriae Dedicata 62 (1): 1 – 17. crossludo 2011-10-5 19:41 准晶 - 自然新发现 自然界中发现的物质——准晶 2009 年 7 月 15 日 ,据美国《科学》杂志在线新闻报道,自从科学家在 25 年之前首次制造出这种物质以来,他们一直在寻思自然界是否也有能力形成这种物质。为了找到答案,研究人员在那些包含有形成准晶的物质——铝、铜和铁——的岩石中展开了搜索。他们在一种名为 khatyrkite 的岩石中找到了准晶。这一发现也使得准晶被划入了一种真实存在的矿物质。研究人员《科学》杂志上报告了这一发现。 博主回复 (2011-10-5 20:35) :实际上,五六十年代就有人发现了,发现者都认为自己是错误的。 匿名 2011-6-6 19:49 在我的生活中也有同样的问题,那些很奇怪的现象出现多了就熟视无睹了,从来没有人想想都底是为什么,我经常会查阅一些资料来解释那些奇怪的现象,可是总是没有有力的支撑。有时候我都想放弃了。但是看看人家外国人,多有毅力,我决定还是再咬咬牙。。。。。。。。。。。。。。。 博主回复 (2011-10-5 20:32) :咬咬牙,会给你惊喜的! xcfcn 2011-10-5 22:12 http://limiao.net/860 博主回复 (2011-10-6 10:04) :李老师的好文章。不过有点瑕疵, Shechtman 发现的是三维准晶, Penrose 提出的是二维准周期拼砌,从晶体对称角度,两者不是完全等价。 zhoubicheng 2011-10-6 01:38 准晶的第一篇文章里的 John Cahn 功不可没,是他当时在 Shechtman 访问美国国家标准局的时候慧眼识珠意识到这是一个重大发现,并且提供了准晶稳定的热力学解释,那篇原始文章里也有他的名字。希望黄老师能够在文中补充进 John Cahn 的贡献。 博主回复 (2011-10-6 09:59) :当然,关于准晶的发现, John Cahn 功不可没,还有 18 楼提到的麦克,找机会再做些补充。 vigorofsun 2011-10-6 09:34 准晶的电子结构有研究过吗?有没有什么奇特的性质? 博主回复 (2011-10-6 09:51) :准晶的电子结构的研究很多,理论上比较奇特有所谓的三态共存(局域、扩展和中间态),个人认为这些结果意义不大,毕竟结果是建立在紧束缚基础上。实验上也有不少研究,没有发现什么太奇特的东西。 max 2011-10-6 11:05 不同意“擦肩而过”只是,这是一种必然,中国人很难多某一问题长期到的、深入的进行研究。 匿名 2011-10-6 16:25 中国目前作材料的 99.99% 都沉溺于所谓热点材料的改性和掺杂,就是在别人做的东西上加几道工序,你说能不能引导热点呢?况且就算人家想做非主流,除非他是牛逼哄哄的院士,否则根本申请不到经费
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物理人生(119)--那些遗失的对称
热度 16 Ising 2011-10-5 21:40
物理人生(119)--那些遗失的对称
那些遗失的对称 20111005 傍晚,今年的诺奖化学奖公布,获奖者是以色列著名科学家丹尼尔·舍特曼 (Daniel Shechtman) 。毫无疑问,由于准晶 (quasi-crystal) 的发现,舍特曼先生应该获此殊荣。但这项成果如其说应该归属化学奖序列,不如说更应该归属物理奖序列。从这个意义上,我在此说三道四自然会引来化学学者的不肖。所以,我还是避开这个敏感话题,转而去追溯一些有关准晶本身的胡思乱想。 1980 年代初准晶被发现之前,晶体学和固体物理教科书明目张胆地写明满足空间对称群的晶体对称性只能是 1 、 2 、 3 、 4 、 6次 ,不可能有 5 、 8 、 10次 等晶体对称性。这一规范是现代晶体学和固体物理的基石之一,在准晶被发现之前,至少在物理学框架内从未被撼动。我们暂且将准晶所遵循的 5 、 8 、 10 等对称性称之为遗失的对称。 下图就是一个典型的满足 5 次对称性的 Ho-Mg-Zn 准晶体,其晶莹“剔透”的形态和等5边形当时 让人既爱不释手又诚惶诚恐。( http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ho-Mg-ZnQuasicrystal.jpg ) 自舍特曼先生首次揭示准晶以来,日本科学家和中国科学家也在这一当时的崭新领域做出了重大贡献。郭可信先生以下有一批科学家成长起来,成为准晶研究领域的重要力量(郭可信先生的团队在国际上较早地报道了五次对称电子衍射图,并发现了二维八次对称准晶和十二次对称准晶,首次生长出毫米级的十次稳定准晶单晶)。随后,基于这些遗失对称的科学发现也算层出不穷,包括一系列基于准周期概念的新兴物理学分支诞生出来。由此,物理学界很早就期待准晶发现被授予诺贝尔物理奖,但一直以来事与愿违,以至于物理学界自嘲说可能是准晶发现并未像巨磁电阻 (giant magnetoresistance) 、光纤与 CCD 及石墨烯 (graphene) 那样导致或者可能导致巨大的高科技工业应用吧。事实上,关于准晶,就像关于分形一样,在火热研究的年代也未能勾画出一幅让政府、工业界和纳税人信服的应用图景。所以,到了今日,诺贝尔化学奖评审委员会大概为此物质之新形态被冷落而耿耿于怀,出来打抱不平,向物理学界同行表示讥讽与抗议。 其实,准晶背后这些被遗失的对称性并非无人顾及。英国大数学家 Roger Penrose 爵士 1974 年就从数学几何角度阐明了两类或者多类拼盘可以构造出这些遗失对称性。下图就是利用两类等边四边形构筑的准晶对称性图案,虽然这并不是他 1988 年获得 Wolf 奖金的主要贡献。当然,像数学上诸如Fibonacci数列( http://en.wikipedia.org/wiki/Fibonacci_number )也应该可以跟准晶概念扯上关系。关于后者,因为数学的复杂与优美,我不敢在此班门弄斧,自然会有如曹广福这样的专门之家来阐述其中的精彩与奥妙。 Oil painting by Urs Schmid (1995) of a Penrose tiling using fat and thin rhombi (http://en.wikipedia.org/wiki/Roger_Penrose) 由此,我们来看一个简单的例子:下图中左边是准晶相高分辨电镜图像,右边是对应的两类等边四边形双拼起来构成的 5 次对称图案。类似的图案我们可以在网络上随意找到,典型的搜索引擎是: http://www.google.com.hk/search?q=quasicrystalhl=zh-CNnewwindow=1safe=strictbiw=1600bih=746prmd=imvnstbm=ischtbo=usource=univsa=Xei=FFaMTq3-Ma6ciAfy39DmBwved=0CEIQsAQ ,在那里,您只要有耐心,可以基本上了解准晶研究及爱好者是如何让遗失的对称性为观众慰藉眼睛和视觉的。 构造这种5次对称准晶体的两类等边四边形本身当然满足传统晶体对称性,如2次对称或4次对称。这两类四边形彼此之间满足某种公度关系,例如四边形内角应该是pai/5的整数倍,并按照一定的规则排列起来。因为内角是pai/5的整数倍,构成的拼盘对称性一定是5次对称。 类似的几何推理可以应用到各类满足经典晶体对称性的两类或者多类图形单元之拼盘。 准晶本身到了这一步,我们已经能够大致明白其构成的几何渊源。然而,令人着迷的是,能够形成准晶的实际晶体中为何会那么“凑巧”地形成这样两类四边形对称的结构单元?它们又如何能够在晶体形成环境中恰到好处地有序交替排列形成准晶体?相关的固体物理学与热力学/动力学研究构成各自的领域,已经能够为我们揭开谜团。我本不才,不敢在此一一论及。 的确,准晶的发现是重要的,概念是崭新的,值得称道的,也成就了Penrose爵士的丰富想象与智慧。但那些准晶体化合物或者合金本身除了一些独特的力学性质和热学性质外并无非常特别之处。然而,世事往往无常,科学也是如此。准晶的概念激发了一些非常有科学意义和实际应用价值的科技新领域。就我笨拙之人所了解到的有:准周期超晶格、分形结构、非线性光学和声学中的准位相匹配、现代超材料中的一些新奇结构、现代图形学,等等。倒是在化学领域,我没有听到多少准晶概念诱发的成果,虽然化学也许可以按照某些对称的叠加来构造具有遗失对称的分子或者超分子,据说具有很好的化学特性,如催化特性。但这些是行外之言,非我所能妄想,只是在现有知识框架内,从电子结构角度我们还不明白遗失的对称能够诱导出什么新的几何。 关于准晶概念和Penrose拼盘对固体物理的深远影响,我在此简单归类,肯定是不严格和粗糙的,请不以为意: (1) 准晶,说得粗鲁一些,就是将两类晶体结构单元进行复合,也就是一类在原子尺度规则排列的复合材料(composite matters),注意这复合材料中不可以有任何空隙^_^。复合材料学家一直以来为此而自豪。 (2) 准晶结构应该没有长程平移序,或者说是两类长程平移序参量在空间相对错开(例如相对转动一个角度)后再叠加起来。因此,一切需要满足平移对称的物理过程之特征长度不再存在。我们说晶格滑移(滑移决定力学行为)和晶格振动格波(格波传递热量)就需要这种长程序,因此,准晶的力学性能和热学性能就会与传统晶体不同。 (3) 量子力学在准晶体系中的表象应该是非常精彩而出人意外的,因为像电子波函数之类的物理在准晶结构中会展现不同的性质,虽然这类不同有多么深刻的新物理值得商榷。这类问题可能由刘全慧教授( http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3377 )这样量子力学已烂熟于心的专门之家来阐述更为合适。 (4) 将两类或者多类特征尺度互不公度的物理元素进行组合,这是固体物理发展的精髓思想之一。上面提到的准周期超晶格、分形结构、波矢的准位相匹配、现代超材料等等都是此一精髓思想的实现,蔚为壮观! (5) 特征尺度的组合是物质结构的一大工程,因此永远是值得探索的。不过,对称结构单元的组合几何可能更具有拓扑方面的意义,感觉上应该是如此。拓扑物理在实空间和倒易空间(坐标空间与动量空间)有没有可以绘画的天地? 自然科学一些重要的概念、理论、现象离开为人类创造显性价值往往很远,但这些概念、理论却是人类认识的基石。今天的准晶是一个例子。 无论如何,准晶获得诺贝尔物理奖是众望所归,但获得化学奖是众之所奇,印证了生活的精彩、科学的纷呈。
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中国人再次与诺贝尔奖擦肩而过!
热度 37 xqhuang 2011-10-5 20:29
中国人再次与诺贝尔奖擦肩而过! 毫无疑问,准晶的发现应该得诺贝尔奖,不过,大大出乎所有人的意料,Shechtman获得2011年诺贝尔化学奖,而不是诺贝尔物理学奖。 1982年,以色列科学家Shechtman和Blech在铝锰合金中发现了五次对称衍射图,文章写成后却没有杂志愿意发表,为什么?原因非常简单,五次对称性“有违于人类科学史上业已公认并得到实践认可的科学理论”!该文章最后是如何发表的?论文发表后又经历过哪些风浪坎坷?有兴趣的朋友请阅读本博去年写的一篇博文【 准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为Nonsense的伟大发现 】,我们是不是又可以发出这样的感叹:中国人再次与诺贝尔擦肩而过!( 预知如何擦肩,请点击蓝色链接! ) 不管你信不信,那些让人激动的科学发现总是“有违于人类科学史上业已公认并得到实践认可的科学理论”!
个人分类: 科人网事|23864 次阅读|87 个评论
准晶:被双料诺奖得主鲍林斥为Nonsense的伟大发现
热度 35 xqhuang 2010-11-16 07:48
重大的科学发现往往是偶然的,有时候还需要运气,原始创新思想,不是靠智者们指南规划出来,更不是靠金钱烧出来,它或许仅仅是平凡者的神来之笔?创新需要勇气,是你死我活的战争,不是你不幸被权威踩死,就是你把权威拉下神坛,不要迷信权威,知识越多越糊涂,威望越高越保守。 一. 神秘的对称性 在自然界中,很多固体物质都是以晶体的方式存在,它们在宏观上表现出特定的对称性。早在十九世纪,德国科学家就总结并通过数学严格证明,为了满足晶体的平移对称性(长程序),晶体只能出现n=1、2、3、4、6等五种旋转对称轴(相应的转角为2π/n),不可能出现n=5和n6次的对称轴。这种抽象的数学描述可以通过下图进行直观的描述,它们分别表示用平行四边形、长方形和正3-8多边形“元胞”铺平面空间,不难看出,1-4和6次旋转对称的图能够无间隙、不重叠地铺满整个平面空间,但5、7和8次对称的多边形不能够做到这一点。在晶体结构中不允许出现5次和6次以上的旋转对称性,这是被写进教科书的国际学术界主流观点,一百多年来没有人去怀疑它的正确性,即使在实验中偶然发现那些被理论禁止的晶体对称结构,人们首先怀疑的是实验的可靠性,而不是理论是否有问题。 【思考一:主流学术界公认的就是真理吗?数学严格证明的就是正确吗?】 二. 数学游戏 数学家才不管具体的晶体对称性,他们可以像小孩一样玩拼图游戏。进入20世纪,很多人对“非周期的平面铺砌”产生兴趣,所谓非周期铺砌(后来被称为准周期铺砌),是指铺砌的图形整体丧失平移对称性(没有长程序),但图形整体存在某种旋转对称性(取向序)。人们首先考虑的是如何拼出具有五次旋转对称性的平面图形,数学家起初证明要实现这个目的,必须用20426种不同现状的花砖!后来证明只需104种,1971年进一步减少到下图a的6种,1974年Penrose证明用72°和36°的两种菱形,按照一定的衔接规则就可以实现具有5次旋转对称的非周期铺砌,如下图b所示。陆续有研究者对其它旋转对称性的图形实现了非周期铺砌,如图c的八次对称性和图d的十二次对称性。在兴趣驱动下,数学家还发展了多种能直接产生非周期铺砌的方法,比如,高维空间投影法,对偶方法,自相似膨胀法等等。1995年德国科学家提出覆盖理论,该理论设想用一种画有特殊图案的花砖(如图e所示的绿色边框十边形)实现非周期铺砌,这个理论结果后来被很多实验验证。 基于二维的Penrose拼砌,Steinhardt把游戏玩到三维空间,他发现利用三基矢夹角分别为63.43°和116.57°的两种菱形六面体(如下图所示),可以构造出三维的Penrose准周期结构。选择不同的构造方式,可得如图所示的正五边形十二面体、正三角形二十面体和菱形三十面体等结构,虽然它们外观不同,但它们拥有完全相同的旋转对称性(六个5次轴、十个3次轴和十五个2次轴),由于它们都包含传统晶体理论所不允许的5次轴,晶体学家认为这些对称结构不过是数学游戏。事实上,这样的对称结构不仅存在于人们的日常生活中(如足球)还存在于自然中(如下图的碳60和病毒)。 【思考二:我们为什么不能用玩的心态玩科学?当所有人拼热点、前沿,追SCI、影响因子, 争科研经费、项目的时候,不妨静下心来玩玩科学!】 三. 准晶的发现 1982年,两位主要从事航空用高强度铝合金研究的以色列科学家Shechtman和Blech,又是以色列人!他们无意中在急冷Al6Mn合金中发现五次对称衍射图,由于两人的晶体学基础一般,就到处请教晶体学专家,专家们认为那不过是晶体学中常见的五次孪晶,抱着试试看的态度,他们还是决定把文章寄到美国《应用物理杂志》,不幸被不识货的杂志编辑直接退稿,成名后的Shechtman对此事仍耿耿于怀,他作学术报告时总喜欢把那封退稿信作为第一张透明片,来讽刺那位有眼无珠的编辑。后来他们又去请教法国CNRS冶金化学研究所的D. Gratias,由于实验结果与传统晶体学的周期性相矛盾,Gratias认为很难被主流接受发表。1984年秋,Gratias在加州大学的一次理论物理讨论会中听了Steinhardt的报告,发现他们关于二十面体理论模型的衍射花样(下图左)与Shechtman等人的实验结果(下图右)完全一致,两人会后这么一碰,火花就出来了,他们决定把理论和实验结果同时寄到物理学最权威的 Physical Review Letters,独具慧眼的编辑让两篇文章以最快的速度先后发表,从此准晶(Quasicrystal)这个新名称诞生了。Shechtman也因为准晶的发现,获得了除了诺贝尔奖之外的几乎所有科学奖励。 准晶的发现引发了上世纪八十年代全球性的准晶热,中日美成为引领准晶研究的三驾马车,各种准晶材料和结构被发现(下图分别是三十面体和十二面体准晶),当然,也有不少研究者“顿足捶胸”,这不是自己N年前就发现的东西吗?准晶的发现也刺激了某些权威的神经,以双料诺贝尔奖获得者鲍林(Pauling:1954年诺贝尔化学奖,1962年和平奖,1995年去世)为代表的保守势力,要誓死捍卫传统晶体理论的“纯洁性”,他们认为所谓准晶就是众人皆知的孪晶,在Nature发文用“Nonsense”这个词形容准晶的发现,并利用自己的特殊身份在美国科学院院报上连发檄文,歇斯底里地反对准晶,可叹,老先生晚节不保。 【思考三:重大科学发现往往是偶然的,不是科学指南可以规划出来的,也不是用钱可以换来的,把科学创新的希望和赌注完全压在那些钦定的人才身上,是极其不科学。权威是过去时,权威人士有时候是阻碍科学创新的最大阻力和绊脚石,要创新不要迷信权威,这一点以色列人比我们强多了!】 四. 中国人的贡献 Shechtman等人的文章是1984年11月12日刊登出来,几乎是同时,我国著名科学家郭可信院士手下大将张泽,在过渡族金属合金中也独立地发现了五次对称电子衍射图,不过遗憾地与“第一名”擦肩而过,可是我在想,如果没有以色列科学家锲而不舍的努力,中国人的首次发现能被承认和发表吗?在郭可信先生的领导下,他的学生还先后发现了二维八次对称准晶和十二次对称准晶,并在国际上首次生长出毫米级的十次稳定准晶单晶。郭可信院士的研究团队因发现五次对称及Ti2Ni准晶获得1987年国家自然科学一等奖,他的四位学生也因为相关研究先后荣获第一和第二届吴健雄物理奖。准晶的发现,创造了中国科学的一个奇迹,被认为是真正达到国际水平的一项研究,这个项目的研究不仅培养了一大批青年科学家,还“培养”了四位中国科学院院士,他们是叶恒强、李方华、张殿林和张泽院士。 奇迹的创造绝非偶然的,郭可信院士曾经用“四十多年前播下的种子,四十年后才收成”来描述创造奇迹的艰难历程,本人曾有机会见到郭先生亲手绘制的一张“秘密作战图”,对手下学生进行了科学部署和周密安排,对具体的合金成分和可能产生的准晶相都进行了详细说明,他的一位学生是这样评价的:“郭先生不会帮你挖金子,不过他会告诉你金矿在哪里!” 【思考四:在科学发现中,中国人为什么总是与“第一”擦肩而过?在不少研究领域,我们已经达到可以跟踪国际热点的水平,可我们什么时候可以创造研究热点,让外国人来跟踪?国家科研基金在支持开展国际前沿课题研究的同时,如何支持那些由中国人创造、将来有可能成为国际前沿的研究课题?】 准晶之谜还没有完全被揭开,特别在二维准晶中,八次、十次和十二次等偶数对称性的准晶先后被发现,奇怪的是,五次(它与二十面体的五次对称性不同)、七次、九次、十一次等奇数对称性的二维准晶一直没有被发现。十几年前本人曾考虑过这个问题,并与郭可信先生进行过讨论,我认为这种奇、偶对称性不守恒是自然界所固有的,郭先生倾向于将来会在实验中发现奇数次的二维准晶,不过,他认为如果能够从理论上严格证明这种对称的不守恒性,应该是非常重要的工作,虽然本人已不再从事这方面的研究,时不时还在琢磨这个至今未解的自然之谜。
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[转载]单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶的区别
wuyutian 2010-8-17 15:49
转自科学网论坛 zeppe发表的 单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶的区别何在? http://bbs.sciencenet.cn/showtopic-23510.aspx 现在,从显微学上来看单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,加上孪晶。单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点;多晶的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。 纳米晶,微晶是从晶粒度大小角度来说的,在大一点的晶粒,叫粗晶的。在从衍射上看,一般很难作纳米晶的单晶衍射,因为最小物镜光栏选区还是太大。有做NBED的么,不知道这个可不可以。 孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的,也最见标定衍射谱的功力,大家可以参照郭可信,叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中 应用 》第六章。 准晶,一般晶体不会有五次对称,只有1,2,3,4,6次旋转对称(这个证明经常作为博士生入学考试题,呵呵)。所以看到衍射斑点是五次对称的,10对称的啊,其他什么的,可能就是准晶。
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