Category Archives: 个人生活

与专业无关的内容。

游Karlsruhe

前面发表了头四天的交流总结。第五天（周五）我照常去实验室，但是没有太多的正式交流。由于德国纬度高，这个季节天黑得很晚，所以我周五离开实验室之后仍然有几小时游玩的时间，加上周六一整天，我得以在Karlsruhe城逛了一圈。不过由于时间关系，我不能写含有个人感想的游记。只能先把我回国后逃不掉的功课先做了。有很多内容其实都是从Wikipedia.org等地方弄过来的。

05-15-2011 Karlsruhe places

Karlsruhe的概要

完整的概要直接去Wikipedia.org看就行了。我总是特别不复述一些早就有的知识，哪怕我自己是刚学到。我刚学到是一回事，复述出来就很丢脸——哦，你才知道啊？已经有成千上万的人知道了！所以凡是我认为一定早就很多人知道，或者在图书馆肯定有书记载的事情，我就都默默学习完了就拉倒，而不会兴高采烈地复述和抒发“原来XX是XX的哦！”这种十分丢脸的事情。我既然认为这样丢脸，那就是说明我会鄙视这样的人。经常把“原来XX是XX的哦！”这种句式挂在嘴边会让人觉得这个人很后知后觉，慢半拍，不想理他。每当我看到别人对我已知道了一百年的事情作出恍然大悟的表情的时候，我心里就要尽力提醒自己不要产生卑鄙的窃喜和嘲笑，但往往仍然按捺不住眼角的冷光……人是应该以没有在一生出来就知道全人类知识为耻的。未来的一天人的科技应该发展到使得人一生下来就已经获得已知的知识，而把宝贵的整个生命放在获得新知识上面（当然还是要花时间培训获得新知识的方法）。

当然，如果这都要“以为耻”那岂不是每个人都要羞耻地活一辈子？这恰恰就是“严格要求自己”的表现。很多人是在另一个极端活，就是非常放松自己。放松自己不是不可以，但是要“以为耻”。例如我就经常放松自己，打帝国时代。但是我以为耻啊，所以就可以。有的人也打游戏但居然“以为荣”，那就不行。所以根本并不在于你做还是不做，而是在于荣耻观。很多人觉得“反正都要放松自己了，有荣不去以为何苦非要以为耻呢？”那不行。荣耻观很重要。

所以我写博客是游记不是游记、日记不是日记。基本上标题是骗人的。这使得我自己想找回以前一些特定内容都往往十分困难。为了方便自己还是要写回一些扣题的内容。

Karlsruhe又名风扇城（fan city）就是因为它的道路设计是以Schloss为中心的同心圆形式向外辐射的。这是建城的时候就这么设计的。看地图内容这么丰富以为城市不小，结果我从北边的Schloss走到南边的Hauptbahnhof还不用十五分钟。要知道我每天从家里走到实验室都要半小时了……

Karlsruhe城二战的时候被盟军炸过，后来有所恢复。所以难怪Marktplatz那里的教堂和city hall都好像完全翻新过一样，尽管风格是“修旧如旧”。虽然Karlsruhe很小，但是关于Stadtwiki Karlsruhe网站却是现在最完善的关于城市的wiki。现在那些广州仔不是说要“撑粤语”么。他们这么“潮”，什么时候弄个广州市的wiki就够“撑”了，而且也显得有点文化，不光光只是去江南西静坐之类的。

Institute of Chemical Technology and Polymer Chemistry

Institute of Chemical Technology and Polymer Chemistry


现在的KIT是2009年由Universität Karlsruhe-TH和Forschungszentrum Karlsruhe合并而成的。 后者在战后是西德的核武器研究所。冷战结束之后，失去了原先的角色，空有研究实力但没学生。而前者有学生，于是两者就合并。Forschungszentrum是现在的北校区，Universität是现在的南校区。我去交流的institute是原来的Universität下面的，所以在南校区（上图）。
KIT老校门

KIT老校门


KIT没有围墙，在城里走着走着就进大学了。但有个老校门在Kraiserstrasse。校门写着Technische Hochschule，这是Universität Karlsruhe老名字，也是为什么Universität Karlsruhe后面总是附个（TH）。就好像华南理工大学以前叫华南工学院一样。

Schloss

Schloss是Karlsruhe城市的标志性地点。它是一个宫廷。在它后面（北面）有一个后花园。我到的时候是早上八九点，基本上没有人，耳边只有大自然的声音，感觉非常舒服。我在中国很难找到这种感觉，到处都是人，把自然挤没了。所以我又要老调重谈了，西方文明重天理轻人伦，中国文明重人伦轻天理的原因就在于此。成天看到的都是天地，看不到一个人，你是很难去想到“君君臣臣父父子子”的，只能想到人的渺小。人一感到渺其实就是产生了宗教体验。

我录制了一段展现后花园景色的有声影片：

Marktplatz

Karlsruhe Pyramid

Karlsruhe Pyramid


Marktplatz是Karlsruhe的闹市区，北边打横的Kraiserstrasse就相当于广州的北京路差不多。在Marktplatz有Karlsruhe的又一个城市标志——金字塔。它是纪念传说中的城市的建造者Margrave Charles III William。在金字塔两旁是Evangelische Stadtkirche（教堂）和Rathaus（市政厅）。再往南是Charles Frederick的铜象，他是巴登的ruler之一，年代大至上是跟莫扎特差不多，恰好是这个Charles在任内废除了农奴制。废除农奴制是那个时代的主题之一。

Karlsruhe的教堂

St. Bernhard

St. Bernhard


我特别踩了Karlsruhe城里的好几个教堂。我觉得这些建筑实在太美了。具体的相片见开头的相册链接，里面附有教堂的名字和地点。要数我最喜欢的教堂就是St. Bernhard，典型的哥特式风格。另一个典型哥特式教堂是Christuskirche，我也很喜欢。

另一个值得一提的是Lutherkirche，从外观上看有点像罗马风格建筑，但它却是以马丁·路德为纪念主题的，墙壁上有他的雕像。于是准确的说这个教堂应该是仿罗马风格。不过我也不是建筑学专家了。

Lutherkirche

Lutherkirche


我之所以这么喜欢这些中世纪建筑是因为我喜欢打帝国时代游戏。帝国时代游戏里对每个民族的文字介绍和音效都非常棒。Karlsruhe地处“黑森林”地带，而帝国时代就有个地图叫黑森林。当然尽管Karlsruhe城已经“升级”到差点拥有核武器的级别了，但是很多建筑却不是像游戏中那样全部换风格，而是保留古老时代的风格。相比之上北京就真的跟帝国时代里的“升级”一样，一升到新的时候，老的建筑风格就变成了新的建筑风格（拆了重建）。

Karlsruhe的人物

Franz Grashof (1826-1893)

Franz Grashof (1826-1893)


Karlsruhe有很多路名是名人的名字。其中在KIT校园里有一条Fritz Haber Weg，在城南有一条Kant strasse。除了路名之外，还有很多纪念人像。例如Carl Benz和Heinrich Hertz。这些人也不用我再介绍了。此外，还有Franz Grashof的像，在传热领域有一个以他命名的无量纲数：格拉晓夫数。更早一点的是自行车发明人Karl Drais。

Karlsruhe的花花草草

05-15-2011 Flowers in Karlsruhe

也许并非Karlsruhe城的专利的是，整个城市的阳台都有种花。人家楼房的没有防盗网，也没有分体式空调的压缩机。我去的季节正好是春天，所有花都开。最多的是玫瑰。广州之所以叫花城，原因只是说这里一年四季都有花，尤其是在本应天寒地冻的农历新年搞花市，但却不是指广州市到处都种花。恰恰相反，不去年夜花市或者专门的花卉市场的话，很难看到密集的花朵。

飞机上的感受

05/15/2011 on airplane

这是我第一次搭过夜的飞机，所以我能够看到日出和日落以及中间的漫长黑夜。返程飞机从德国经过整个东欧和中亚，从新疆进入中国，穿过塔里木盆地之后，南下至目的地香港。

日落自然美丽，但到最后眼看最后的余光在西边消逝，取而带之的就是从东漫延过来的黑暗，也第一次感到黑夜给人类的恐怖，也特别切身地体会到火的发明给人远古人类以多大的慰藉，难怪要歌颂。在黑夜中向下望去，虽然没有云层遮挡也几乎看不到亮光，从地图上看到，已经在中国的西境，那里是人烟稀少的沙漠和高原。我心想，要是这一掉下去死不了，岂不成了野外求生？我连火都不懂生。当然，也有经过一些城市的时候，这时就能看沿着道路散布的亮点形成的城市轮廓。也许住在城市里的人已经习以为常，但是从高处俯瞰被自然的荒蛮所包围的城市文明，总感觉这一小块“低熵”区域的维持十分不容易。很难想象我们为什么敢如些放肆地破坏本来处于这种微妙的“稳态”的环境。更多的时候往下看到的只是零星的孤独的灯光，也许是来自山区里的人家。地与天都被黑暗统治着，就会强烈的感觉下面的灯光跟上面的星光是一回事，只有中间飘着点微微泛白的云，心情突然又从畏惧马上变得浪漫，觉得自己真的是飞入了童话里描述的那种夜空，心里默默地配乐“when you wish upon a star, …”。

黎明

黎明

差不多到广州的时候，我在飞机上目睹了日出的全过程。虽然也很美丽，心情也很兴奋，但却不如黑夜那样让我思绪万千。难怪“震撼心灵”的那两样东西，“头顶上”的那个不是“白天”或者“太阳”之类——轮不上——而是“星空”。另一个是“心中的”。人类的心灵应该既受自然的震憾也受自己的思想的震撼。而且那是要通过“反复思索”，“愈是时常愈加反复地思索，它们就愈是给人的心灵灌注了时时翻新”，敬畏是“有增无减”的。但我感到现在的中国人似乎离这样的文明还很远——无论是仰望星空还是道德法则，都没有进行“反复地思索”，其结果则是“有减无增”。

第四天交流@KIT

这天稍微闲了一些。由于昨天晚上看电影去了，所以今天上午的时间我主要在写昨天的日记。

Fritz-Haber-Weg

早上回institute的路上拍了一些路边植物的照片。我在广州没见过这些植物。另外，Fritz Haber曾经在Karlsruhe工作过，有条路就叫Fritz-Haber-Weg。

今天找了Johannes了解他的工作。已经发表了一篇文章在Macromol. Rapid Commun. 31:1337，用交联的丙烯酸水凝胶来进行海水淡化。水凝胶溶胀了海水之后，要通过机械挤压把水挤出来，挤出来的水会有一定程度的淡化。我是第一次听说水凝胶里的水能像海绵里的水那样挤出来的。想必能挤出来一点，但也把水凝胶挤烂了。而且也不希望结果是需要很大的力去挤（能耗问题）。所以水凝胶的力学性能（尤其是平衡溶胀时）是很重要的，需要具有软而韧的特点。而据我所知平衡溶胀时的水凝胶会很脆。（导师告诉我这是渗透压问题。因此就是渗透压和水凝胶的力学性能之间的关系问题了。）

能不能通过引入NIPAM单体来实现温度控制的收缩和溶胀循环？不行，因为要使水凝胶具有LCST性质，NIPAM的比例要很大，这就限制了丙烯酸单体的含量和离子交换的效率。也许通过一头是乙烯基，另一头是羧基的偶氮苯，可以实现光控的溶胀收缩，又不牺牲离子交换效率？但这是比较昂贵的合成。

下午五点半我正好要走的时候Prof. Whilhelm来找我，在他办公室聊了大概20分钟左右。我向他介绍了我的工作。他给了几个意见。一是关于In/1 ~ γ0平台值随n的变化关系问题，我的结果也许不必要用Brader的MCT预测，只需要简单的用一个剪切变稀的经验模型例如Carreau来预测就行了。二是关于Lissajous曲线的微分问题（获得McKinley的GM、GL参数），他建议不要直接做（哪怕数据已经进行了oversampling），而是仍然进行Fourier变换，取尽可能多次的高次谐波，重构Lissajous曲线，再去做微分，这能够降低微分的误差。令我印象深刻的是Prof. Whilhelm似乎脑中一起有挥之不去的“噪音”二字。他看任何东西都同时看到噪音。他看一个计算过程就是在看噪音在此过程中的走向，并随时相办法减小噪音。我本科的时候上普通物理实验课，头两节课就是讲有效数字、小数点等问题，误差分析问题。但是随后的实验课都没有遇到误差很大的情况，因为这些课程中的测量都经过设计，仪器也是很成熟的。等到我面对新的测量问题的时候，已经过去七、八年了。因此除非误差大到妨碍毕业，否则根本没有任何降噪的“追求”和“理想”，事实上导致有些该观察到的就观察不到，错失发现机会。

我还跟他谈到了我准备做LAOS时间扫描的想法，他没有太多的意见，但是提到说他之前也想过小波分析，但没做。

讨论当中他很不经意地说“Because you are a physicist…”，我就表示“flattered”，他问我难道不是physicist吗，我就告诉他我只有很weak的physical background，我本科学什么、master做什么，到了PhD才做流变学。但是我也和他讨论了很多mode coupling theory、流变学中的非平衡态问题、松弛时间尺度的问题等很物理的问题。我觉得如果光是吹牛，不用解方程，我还是基本可以被当做一个physicist的吧。一到要解方程我就歇菜了。

 

第三天交流@KIT

LAOS与percolation

今天上午又找Deepak聊天。他这两天都在用ARES-G2测量碳纳米管填充聚合物的样品。他使用8mm的cone-and-plate夹具。因此他要先把样品热压成8mm的薄片（190°C），然后再放到流变仪上用cone-and-plate继续压（也是190°C），直到上夹具达到所需的gap值。我留意到，ARES-G2的gap控制精度在小数点后五位！ARES只有2位。而且ARES-G2的升降也比ARES快。觉得当今位移控制的技术也太神奇了。

Deepak现在主要想考察percolation的问题。Deepak发现，向纯聚合物中添加碳纳米管，一开始I3/1是随添加浓度减小的，超过一定浓度之后I3/1才随碳纳米管的浓度增加而增加。Deepak很困惑为什么会有一段随着碳纳米管浓度增加而非线性粘弹性减小的区间，而在此区间里G’是不断增大的。

我也曾经尝试通过LAOS研究percolation问题，只是我的体系是PAA/Fe(III)凝胶，只能通过线性粘弹性的方法（Winter法）找percolation threshold。在LAOS条件下critical gel会不可逆破坏，看不到什么非线性粘弹性。

因此我的感觉是，仅仅形成网络结构并不意味着在LAOS下显示非线性粘弹性。后者需要所形成的网络具有可逆恢复的性质。而且恢复的松弛时间要跟LAOS的频率相耦合。不发生网络破坏，LAOS的波形就不会扭曲；不持续恢复和破坏，就得不到大量周期的非正弦LAOS结果（FFT之后就不出高次谐波）。

另外，我觉得就算在LAOS下样品显示出某种临界转变，转变点的位置也是不固定的，而是会依赖应变幅度。这个也许能算作percolation，但也跟Winter法的临界点没有可比性。总的来说我也觉得LAOS和SAOS的结果之间是没有可比性的。

跟Deepak还讨论了很多琐碎的问题，一个上午就过去了。

邀请报告

中午吃饭的时候又遇到了Madhi。我发现当其也人用德语聊天时候他总是很安静，加上他的名字，我就问他是来自哪里的，原来是伊朗。他在伊朗读博士学位，来德国这里交换六个月。他不经常说话但整天笑，很温文尔雅。

中午1点邀请了一个教授过来做报告，几乎全体组员都要参加，Prof. Whilhelm主持。报告者是Thomas Hanemann，来自Institute of Applied Materials，报告的题目是Polymer-based Materials in Microsystem Technologies。报告的主要内容放在微米级的光学元件上。对这种材料的要求首先是高透光率和高折射率。高透光率的聚合物有很多（例如PMMA等），但为了提高折射率，就要往聚合物里添加其他成份，往往就要降低透光率。提高折射率可以通过添加无机填料或者有机掺杂。无机填料产生的问题就是散射、分散性、浓度和表面性质等等都会影响材料的透光率。有机掺杂虽然没有散射的问题，但有很多分子本身又有颜色，而且掺了有机小分子对聚合物有增塑作用，降低了材料的力学稳定性（例如耐高温性质）。但这些都终归只是讨论，Prof. Hanemann还是成功地做出了一些材料。另外，Prof. Hanemann还在研究陶瓷的微量注塑技术（通过sol-gel方法）。这个技术可以用于做非常精细的元件。但是到了微量成形的尺度，各个环节都有难度。例如起始的feedstock需要优化，流道需要优化等等。

讲座大概花了一个小时，完了之后有Nico带Hanemann教授和他的学生参观实验室，然后又到一个房间里喝下午茶继续闲聊，各自介绍自己的工作内容，寻找合作。Hanemann有些学生是要研究feedstock的流体力学性质的，恰好Whilhelm的学生Roland就是专门捣鼓流动不稳定性的，于是还确实有合作的空间。

Fourier变换

回到办公室已经是下午三点多了。我又请教Kathrin关于LAOS时间扫描的想法。由于我准备在一个长时间信号中逐段截取部分信号进行分析。因此截取的时间窗口的大小是受限的。如果在有限的时间窗口Δt中有N个数据（oversampling以后），那么Fourier变换之后的频率分辨率就是Δf = fs / N，fs是sampling frequency。进一步分析发现，Δf = f0 / Ncycle，f0是时域信号的频率，Ncycle是时域信号的周期数，必须是非零正整数。在给定f0的条件下，是不能既让Ncycle尽可能小又让Δf尽可能小的。如果情愿Ncycle尽可能小（Ncycle = 1）那么Δf = f0。也就是说Fourier变换之后的曲线就总是从f = 0一下跳到f = f0。应该是最差的情况。以下是f0 = 1Hz，Ncycle = 1的情况。

由于我是要取特定频率的幅值（f0、3f0、5f0……），我担心当Δf很大的时候，在所需的频率位置会没有数据点。但根据上面的分析只要Ncycle是非零正整数的话，这个情况是不会出现的。我又担心对于同样的时域信号，Fourier变换的Δf不同，得到的幅值会不同，至少当Δf特别低的时候。Kathrin倒是研究过这个问题，她给我看了一个结果，差别很小。因此也就不用担心这个问题。

频率分辨率的问题分析完之后，下一个问题就是实际信号的基频往往并不精确地等于实验输入的频率。例如我需要马达进行频率为1Hz的振荡，但实际马达信号取出来基频很可能是0.99Hz。这一点点差别在3f0、5f0等倍频处会成倍增大。如果我在做Fourier变换的时候以实验输入的（自以为是的）频率为基频来取谐波幅值，就有可能会出错。因此有必要先确定信号的真实基频，再进行Fourier变换。于是我请教确定信号的真实基频有没有比较“专业”一点的方法。讨论的结果是貌似没有，无非就是选择恰当的窗口进行find max。因此，先是为了确定基频就要占用一定的Ncycle。确定基频所用的Ncycle也是越小越好的。所以如果不确定上述的Δf太大对幅值没有影响，基频的确定这一步就很难保证了。

请教完Kathrin之后，我又拿同样的问题去请教Christopher。他顺便把他们做FT-Rheology的LabView软件拷了给我。跟Christopher的讨论就更详细了，他还提到如果我的应变幅度很小，Nyquist frequency又很高的话，高频的噪音很可能比基频还有大，find max必须（而不是最好）在合理的范围内。因此，软件界面还是需用户正确输入当初实验时的频率，以此作为基准左右开一个适当的窗口（何谓“恰当”可通过f0和Δf来确定）来find max。

Movie night

Käsespäkle

讨论完之后都快六点半了。晚上，Timo、Johanes等人叫我去地下室的一个cinema room那里看电影。我在Liftaß那里匆匆吃了晚饭，回旅馆洗了个澡。今天的晚餐是Kathrin推荐的菜谱之一：Käsespäkle。

就去cinema room。这个房间比较乱比较casual，有几张沙发，一张茶几，两台电脑，一个冰箱，还有各种散落电脑配件。中间空地上放了一个桌上足球。觉得是非常典型的西洋风格的休闲室。电影是二选一，一个是True Grit，一个是断背山。大家选了前者。他们都不喜欢字幕，也没字幕，所以全片都是浓重的美国西部口音和俚语也让我很受罪。我大概听懂个五六成，剩下的只能猜，不过也不影响剧情理解。边看边喝啤酒。我在国内都喜欢喝百威是因为嘉士伯喜力这些酒太浓。来德国这里喝的这种啤酒也是很浓的。看完电影之后，我提出让他们表演一下table football，结果人家技术确实不是盖的。这东西是不是跟斗地主在中国的地位一样呢——连斗地主都不懂简直就不是中国人。