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非晶态相变

最近一个月几乎都没有更新博客,主要把精力花在研读colloidal glass的论文里了。我本来是学高分子的,然后为了研究课题,加强了高分子物理学习,加强了流变学的学习,现在,体系换成了粘土,完全进入colloid的领域,又不得不加强学习。

前段时间我导师去长春开的那个会,我导师打趣说:一群鸟人,开个鸟会,建个鸟巢,生个鸟蛋。前段时间,网上已经看到了那个会议的鸟蛋了。

“高分子物理没什么可搞”的感觉,是当一个人在想“高分子物理还能搞什么”的时候很自然会产生的感觉。Generally speaking,每当一个人要故意思考“创新点”,都会陷入“无新可创”的感觉中。本来创新不是这样想出来的,这个道理我导师比我懂。“现在的一个悖论就是要求顺民有创新性”,我导师说。

“鸟蛋”里说,

与会专家分析了当今高分子物理科学研究的趋势和现状,认为随着高分子科学和新兴学科的发展,目前高分子物理研究正呈现“非”(非平衡态、非线性、非均匀性)、“多”(多组分、多分散、多尺度以及多元相互作用)和新颖性及交叉学科(纳米、组装、功能和生物)等特点。阐述了目前高分子物理方面的研究现状和困境,认为许多难题(如:玻璃化、结晶等),由于难度大,目前的研究工作还停留在对已有理论的修补或完善,并无突破性进展;而部分新兴的热门科学问题(如:组装及生物相关的高分子物理问题等)的研究还停留在表象,缺乏物理深度,未真正涉及深层次本质问题。

“鸟蛋”还提到:

与会专家对当今高分子物理中的重要科学问题和前沿问题,从实验、理论和计算机模拟角度进行了详细的分析和讨论,一致认为:高分子非晶液-固转变(包括:胶体玻璃化转变、高分子玻璃化转变、物理凝胶化转变等)是目前高分子物理研究领域最关键、最具有挑战性的前沿科学问题,这就是为什么玻璃化转变成为《Science》期刊提出目前亟待解决的125个重要的科学难题之一……

根据我导师透露,这个《Science》之所以蹦出来是因为在会上恰好连续几个人的演讲都提到了《Science》这篇文章,引起了大家的兴趣。玻璃化转变的确近几年经常上Science,主要是因为发现了colloidal体系很像Glass或者就是Glass于是原来很难研究的molecular glass现在可以通过研究colloidal Glass来类比,贡献于了一个更广义的glass的认识,总之就是glass,glass,glass!现在大家不喜欢crystallization了,喜欢glass transition。但又自觉不自觉地希望glass transtition是phase transition。我导师说“序参量是什么都没搞清楚怎么会有相变呢”。于是在我看的论文里面,用得更多的词是nonergodic transition。无非大家的兴趣就是在那种既不是液体又不是固体的东西,除了nonergodic,没有别的词能概括了。

据闻这个鸟蛋是要准备生出一个973的……如果这个属于造谣,我就等着我导师跨房追捕哈。

从“应用数学是仆人”想到的

早上起来,去实验室之前打几个字。

昨晚看到了应用数学浅观这篇文章,从“应用数学是仆人”的角度出发,讲了几个困境的种类:无法沟通、不听吩咐、不能达标。具体意思见原文。

按照这一说法,我算是“主人”之一了。我认为这篇文章讲的三个问题,在我的领域中都很明显,但我一点没有做主人的感觉。假如再加上陈安回复中所说的“理论物理学家都是应用数学家”的话,那么这些理论物理学家其实享有极大的自由。他们如果对高分子物理衰失了兴趣,可以马上转而研究弦论。对于物理学家来说,一切只看他的兴趣是什么,问题的转换是在脑中进行的。而一个高分子化学家要扔掉他的中子散射,建一个LHC的话,就难很多了。

按我导师的说法,高分子科学界现在能搞清楚的问题都搞得差不多了,剩下的问题都没人搞得清楚。君不见现在Macromolecules、Macromol. Rapid Commun.和J. Polym. Sci. A上面充斥的全是一些特异、奇形怪状的高分子。大家都对odd的东西感兴趣,对general relationship的兴趣已经不大了。de Gennes曾经把一部分理论物理学家拉进高分子领域,很是热闹了一阵子。他的标度理论就是一个简单到中学生都能看懂的理论。但是现在我浏览Phys. Rev. Lett.和Phys. Rev. E等物理期刊,好容易看到一篇高分子的问题。我觉得,按照“应用数学是仆人”那篇文章的思想,可以很好地解释高分子科学中的这一现状,但未必就像作者所说的责任全在于数学家身上,而是在于大自然的复杂性。

由于高分子剩下的问题,都非常困难,因此,数学理论无法不高深不复杂,导致能看懂的化学家不多。其次,正是由于数学很难,数学家也烦,因此在建模的时候进行了实际很难做到的理想化。有时这样的理想化在物理上很理所当然,但在高分子化学中要实现却极为麻烦——例如分子量分布的单分散性。现实中的高分子总是多分散的,再加上链与链之间有缠结,链端和打结的地方有缺陷又要排除掉,或者半晶高分子有晶区——非晶区的平衡……高分子的多层次性也不用我再罗嗦,所以要从一条链算出一个高分子材料来是不可能的。问题在于,实验化学家所做的工作,响应理论需求,具有理论意义的实在太少。目前理论要进一步,缺少实验结果为其指明方向。你说现在一堆人热衷于合成奇怪的嵌段共聚物和dendron,液晶
或者加入solar cell、发光半导体的大流,对那些想研究高分子物理的人有什么帮助吗?他们如果想翻一下实验工作,在现在的Macromolecules、J. Polym. Sci. B上面又能翻出什么对他们有用的工作来呢?