氦闪

学院群里有老师贴了一个死亡恒星的最后形态，像一个爆炸过程。我想到一个概念叫氦闪，大概是太阳将来会发生的一件事，可是具体记不太清了，于是上网查了一下。

原来，恒星的命运都是在一个“相图”上面的轨迹。这个“相图”叫做Hertzsprung–Russell diagram。纵坐标是照度，横坐标是色温（？）。太阳的命运在H-R图上跑的轨迹大概如下：

Hertzsprung-Russell diagram

太阳命运在Hertzsprung-Russell diagram上的轨迹

太阳的核聚变反应目前是氢变成氦，温度是不断升高的。温度升高，压力也会升高，不得不膨胀，所以太阳会变成红巨星。等氢消耗尽了，“蒸气顶不住锅盖”，太阳就要缩小，密度增大到一定程度，变成“简并态物质”。这时除了热压力之外还有简并态压力，后者只跟密度有关。当简并压力远大于热压力时，总压力主要就是简并压力。这时体系温度不断增大，总压力却不见增加，因此不膨胀，温度没法降回来，因此就把原来氢聚变生成的氦“点燃”了，发生氦的聚变。这个热失稳过程导致的突然释能，只有几秒，能量是原来的一兆倍，九大行星被这一圈能量扫一遍，啥都烧光了。

核闪之后太阳就继续靠氦的聚变维持，最后变成碳之后就没办法再发生聚变了，变成白矮星——一颗巨型的金钢石。

以上是我自己随便上网看看之后瞎扯的。我不是天体物理专业的。

以下是一个视频，一开始的片断就模拟了氢闪。

这是一个更完整的过程：

完全经得起推敲和演绎的科普只能是教科书

ResearchBlogging.orgTrevor Quirk (2012). Writers should not fear jargon Nature, 487 DOI: 10.1038/487407a首先要明确的是，科普的本质目的是对读者某方面的不劳而获的满足。所以，假如在这世上不可能不劳而获的话，科普的存在总之多多少少必然是经不起推敲的。

专业名词不是为生造而生造的。相反，学术上至少在概念和理论方面都遵循最简原则，能少则少能免则免。在这种原则的基础上仍存在的专业名词当然是其中每个字都必不可少的。Nature的这篇专栏里举了intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells（ipRGC）这个例子：

Scientific literature abounds with distinctions that can seem pedantic. Consider the ‘intrinsically photosensitive retinal ganglion cell’ — or ‘ipRGC’. The term refers to a specific type of neuron located in the eye, and although the phrase is no fun to parse, every word in it is important. A ‘ganglion’, loosely defined, is a mass of tissue, often found in the eye, so ‘cell’ refers to a specific part of that tissue. Not all ganglia are found in the retina, thus ‘retinal’ is justified. And not all retinal ganglia are ‘intrinsically photosensitive’, so that stays, too. This is perhaps the hardest truth for the more idealistic science writers to swallow. It would take paragraphs of explanation to make all of the other scientific distinctions contained in the term ‘ipRGC’. Many science writers would hack away at the term (they call this process ‘distilling’), finally calling it, perhaps, a ‘special kind of ganglion’ or a ‘neuron located in the eye’. Such wording is easier to understand but it does not present the whole truth. I am not arguing that science writers should always use jargon, but I do want to point out what can be lost when they do not.

在这段话里，作者指出了把ipRGC简化为其他更易于理解的短语时，必然要漏掉一些不可少的信息。其实整篇文章的主旨也就是这个。但是作者没有去讨论，漏掉这些信息的后果是什么。事实上，对于科普文章的读者来说，没什么后果。因为，他们不是来学习什么是ipRGC的。当你谈到这个东西的时候，你要做的只是保证不要用一些读者生疏的词，以防读者把眼神停在此处看不下去，于是把你的文章丢在一旁；至于你用的词是否准确描述了ipRGC是不重要的，只要读者顺利看下去就行了。

那么，为什么读者不需要知道ipRGC，你却非要提到ipRGC不可呢？为什么你不直接就把读者需要知道的事情说出来呢？因为读者需要知道的事情是结论，但又不相信单独的结论，所以你不能直接把结论（例如XX添加剂对人体无害）说出来了事，必须写一堆概念、分析、理论。这堆东西又不能让读者看不懂，必须让读者以为自己懂了。但放心——读者不会记住这部分的，这部分的效果是让读者相信最后的结论。读者记住的只是最后的结论。所以就算你在概念、分析和理论中胡说八道也不会造成什么害处。——这就是为什么在普通读者眼中伪科学跟科普没什么区别，没什么分辨能力。而伪科学跟科普本质上也确实没什么区别——它们都靠抓住读者不劳而获的心理为生。

也有一些“科普爱好者”读者，通过认准“松鼠会”、“果壳”这些品牌来确认自己追随的不是伪科学。这些读者也很可能有一些基本中学知识，甚至具备完好的分析能力。他会记住科普文章的原理部分，进行正常的逻辑演绎产生新的问题，然后去追问作者。这时作者往往只能尴尬地进一步用更准确的术语解释一下，然后读者还是被吓退了：“看来这个很复杂”。还有一些“爱好者”根据科普性质的原理阐述设计实验，在他们自家的厨房进行“实验验证”。这自然又产生新的问题，前去问作者。这时作者又只能尴尬地解释“原文的原理描述不严谨”……什么样的原理阐述能经得起进一步的演绎和推敲甚至实验验证呢？那当然是教科书上的阐述！

我所说的“不劳而获”具体是什么？既想像专家那样自己获得辨别能力，但又不想负出成为专家的努力；既想得出分析后的结论（这种结论可信），又不想自己学习如何分析问题（相当于接受高等教育）；既想做研究又不想考研（指那些从科普文章或杂志上找东西在厨房做实验交给专家“批改作业”的“爱好者”），等等。

做科普事业的人大概都会说一句话：现在科普的市场很大。事实上，任何满足不劳而获的市场都必然是很大的。在此意义上科普的市场很大跟伪科学的市场很大没有什么区别。

Nature文章后面的网友评论有人提到精英主义，就是说，故意不用原术语，非要解释成普通用语，是一种精英主义，认为大众必然看不懂术语，一定要降低IQ才可能沟通。但是这个方面是老生常谈，赞同和反对的理由来来去去就是那些，我在此就不讨论了。

凝胶化过程的松弛时间

前段时间，我花时间搞清楚了时温叠加（以及所有关于相关函数和响应函数的叠加）得到的松弛时间比值，是什么松弛时间。在KWW形式函数的情况，可证实叠加因子是平均松弛时间之比。最近这几天，我主要想搞清楚，凝胶化过程中的松弛时间是什么松弛时间。这里的凝胶化是指不可逆聚集（irreversible aggregation）过程中发生渝渗的凝胶化。

聚集导致的凝胶化，是粒子发生不可逆聚集（DLCA或RLCA机理）形成cluster，然后cluster之间聚集最后形成无限网络（或贯穿样品的网络）的过程。形成的cluster和网络都是分形。由cluster连接形成的网络还有很多洞，可借用玻璃的cage概念。剩余的自由cluster就被限制在cage里，它与其说要逃离cage扩散到外面去，不如说直接就加入到已有网络里去了。

在凝胶化点（渝渗点）之前是可以由Smoluchowski方程来描述的。假如做动态光散射，所谓松弛时间是用下式去拟合动态结构因子得到的：

f\left(q,t\right)=\exp\left(-q^2Dt\right)=\exp\left[-q^2\left(t/\tau\right)\right]
其中D=\frac{k_\textup{B}T}{6\pi\eta R_\textup{h}}所以τ正比于Rh。后者随时间的增长就是前者随时间的增长。凝胶化前期的聚集理论（Smoluchowski方程）就这么跟dynamics联系起来了

问题在于，凝胶化点之后怎么办。通过叠加得到的因子，应该仍是一个具有松弛时间概念的量。但是凝胶化之后体系的松弛时间发散了。叠加得到一个τ，又代表什么呢？我觉得这是剩余自由cluster从cage中逃离的平均时间。做动态光散射的时候，凝胶化之后的动态结构因子不能完全衰减，而是达到一个有限平台值，该值是Debye-Waller factor，又称为Edwards-Anderson order parameter。Krall等为了从这种形状的动态结构因子提取出一些结构信息，提出了一个模型，具体不详述了，其动态结构因子的表达式如下：

f\left(q,t\right)=\exp\left[ - \left( q \delta \right) ^2 \left( 1- \exp \left[ -\left( t / \tau \right) ^p \right] \right) \right]

所以，假如凝胶化之后相关函数或相应函数仍有什么叠加性，叠加因子就是上式这个τ的比值，而这个τ跟blob的尺寸R和弹性系数k有关。事实上，上式符合

f\left(q,t\right)=\exp\left(-q^2\left\langle\Delta r^2\right\rangle\right)

因此<Δr^2>就是cage的均方半径。τ跟<Δr^2>成反比，所以凝胶化点后τ的继续增长，反映的不是体系还能松弛，而是cage不断缩小，这是剩余自由cluster不断加入到主网络的结果。

最后重新强调一次概念性的问题，由于是“不可逆聚集”形成的凝胶（化学凝胶），所以凝胶化之后就动不了了，不存在有限松弛时间，这跟实际的物理凝胶不同。我们都知道，实际上的胶体凝胶都是物理凝胶，凝胶化点后可以谈论“一个很大的松弛时间”。但是，假如你想享受Smoluchowski方程的便利去描述凝胶化点之前的动力学，你相当于否定了体系是一个物理凝胶（对于吸引力较强的“强动力学体系”，确实也应该近似于化学凝胶），因此你不能又说凝胶化点后存在一个很大的松弛时间，至少你要承认体系已经绝对地nonergodic了。所以我才要借用Krall的理论，另外找一个动态结构来解释凝胶化点后得到的τ。