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【旧文重发】漫谈软物质

(原文于2003年6月18日发表在虹桥科教论坛, 略有修改)  “软物质”这个词,  大约是第一次由Pierre-Gilles de Gennes(中文早期翻译为 德.让纳,  最近看到翻译为德.热纳,  还有人翻译成热纳)明确提出来的.  他在1991 年获得诺贝尔物理奖之后, 所做诺贝尔讲座的题目就是”Soft Matter”,  这个讲 座的内容后来发表在1992年的”科学”(Science 256 (5056), 495-497 (1992)) 和”现代物理评论”上(Review of Modern Physics 64, #3, 645-648 (1992)). 软物质和软物质的研究并不是在德.热纳提出这个名词之后才有的.  实际上,   这 个名词的提出,  是这样一个非常广泛,  非常有趣的研究领域开始走向成熟的标志. 在此之前, 有关软物质的描述中用的最多的词是”复杂流体(Complex Fluids)”,  这个词目前仍然在文献中广泛使用. 众所周知,  流体是很复杂的, … Continue reading

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【旧文重发】Hamaker常数

Hamaker常数 (原文于2003年7月10日发表在虹桥科教论坛, 略有修改) stopit 于 July 10, 2003 04:15:12: 请物理学家科普一下: 两种材料之间的范德华力的HAMKER常数和两种材料的折光率相关,折光率越相 近,HAMKER常数越小。这个声明是对的吗,为什么呢?能不能通俗的语言科普 一下。 另外再用致远的办法点下名:离乡客,微结构,红娃,散心,outsider,reminder。。。。 多谢。 刚上班,就发现被点名了,不回大概不行. 首先,你说的是对的。 其次,这个东东,估计大部分物理学SCI工人不知道,我4年前也不知道。术有 专攻,没有办法。据说上个世纪的全能理论物理学家郎道曾经声称他知道所有 的理论物理,他也没有说知道所有的物理。不过,估计化学SCI工人知道Hamaker 的人多一点,做物理化学的,大概都知道。 再次,做一点介绍,我非常肯定,物理学工人看了我下面的介绍,一定能完全搞懂,当然过一阵可能也就全忘了。为了说Hamaker,还得从London谈起,我们 考虑两个氢原子,相距比较远,比较远的意思是说原子之间的距离比原子的尺 度(大约)大很多。也不能太远,比如相距1mm,那就太远了。如果把两个原子 作为一个系统来处理,那么此原子的那个质子对另一个原子的电子有作用,另 一个原子的质子对此原子的电子也有作用,电子-电子之间,质子-质子之间也 有作用。在原子之间相距比较远的条件下,这个作用可以近似为偶极-偶极相互作用,作用的强度反比于距离的三次方。显然,这个相互作用比原子内部的作用要小很多,所以可以用微扰论处理,一阶微扰为,二级微扰当然和原子间距的六次方成反比,而且是负的。换句话说,两个原子相距比较远时,有一个与 其距离六次方成反比的等效吸引相互作用。这个作用叫做London相互作用,大 概是那个叫做London的人先算出来的。 其实,从上面的说明可以看出,这个一般结论对任意两个原子都是成立的。不 同的原子,相互作用的系数是不一样的,这个系数正比于两个原子的极化率的 乘积。(这里插一句,如果考虑了真空涨落,这里的6次方会变成7次方)。  Debye把它做了推广,得到一个有固有偶极矩的分子和一个原子的相互作用也是这个样子。Keesom进一步指出,两个能够自由转动的,具有固有偶极矩的分子之间也有一个这种形式的相互作用。(我不知道真空涨落对Debye和Keesom相互作用的修正,不知有没有人算过?)。London,Debye,Keesom三个相互作用合起 来叫做范德瓦尔斯相互作用,不过和范德瓦尔斯没有什么关系,这么叫的原因是这些相互作用提供了范德瓦尔斯方程中的那个吸引力修正因子。 有了这个准备,我们就可以考虑Hamaker力了。我们还是考虑最简单的模型, 两个小球,放在真空中,计算他们之间的相互作用。把每个小球切成小块,每 个小球中的每个小块都和另一个小球中的每一个小块有范德瓦尔斯相互作用, 把这些相互作用加起来,就得到了两个小球之间的相互作用。当然,这个加法 不大好做,可能是Hamaker最早做出了这个加法吧(?没有考证过),结果是 这里是小球的半径,是两个小球球心之间的距离,就是那个Hamaker … Continue reading

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【旧文重发】也谈计算问题

“我的青铜时代”–也谈计算问题 (原文于2003年5月5日发表在虹桥科教论坛, 略有修改) 说说我自己的计算史吧,我是从打纸带,打卡片开始计算的,资格够老了吧,可是一直不 长进。直到现在,没有花钱买过软件。 82年老板买了一台PC,8086,64K 内存,两个320K的五寸软驱。带DOS1.0和 CPM/86两个操作系统。DOS自带一个BASIC解释器。兄弟几个排队算题,机器24 小时不间断工作,后来加了个8087,内存加到128K,改用FORTRAN,速度快了 很多。后来粗略统计了一下,这台机器上总共算出了大约50来篇SCI,可惜那 个时候不统计这个。 86年老板买了一台286,这时候弟兄不多,其他几个师弟妹喜欢推公式,所以就可以独用了,最得意之作是用DOS2.0下面的Debug用汇编写了一个算辛普松 积分的程序,用Fortran调用,比用Fortran直接写的快了不少,原来算一天的, 只要10来个小时就可以了。可惜存这个程序的软盘发霉了,那程序也找不回来 了,一想起来就心痛,那可是差不多2个月的心血啊。 再后来,就是486,奔腾什么的,MS也不用了,改用Linux了,Fortran不用了, 改用C了(有点与时俱进吧! 其实是逼得,那时候的Linux下就有gcc,没有g77, 没有办法),不算积分了,做模拟了。 现在吗,买了十几台PC,联到一起,按照最高效率的并行算法用串行程序算题, 也偶尔调试一下并行程序,调试好了,送到其他系的SGI上算,学校有规定, 不论那个学院买的大型机,都要向全校开放。免费算题,不需要维护机器,有问题还可以问,服务不好还可以发飙,够美的了。 很多年前也做过一点”从头计算”的东西,是在CRAY上做的,程序的大部分也是问别人讨的。前几年做了一个很得意的东西,用了一个很小的技巧,把一个问 题的计算时间减小到原来的千分之一,可惜的是,文章发了,没人引,方法也没有人用,这个估计就是属于没有意义的问题吧,哈哈。 我是属于小打小闹的一类,我有几个朋友,是大手笔,他们自己买SGI,买创腾 的软件,这边算,那边做实验,然后发Science,Nature 什么的。我个人觉得 都可以啊。大手笔做大事,有成就感; 小打小闹玩自己喜欢玩而且别人没有玩 过的,味道也不错。

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