科学的“边角料”是啥?

看到有人在豆瓣上提到一本书叫做《科学的边角余料》,非常直白地把“科普”的本质作为了一本科普书的标题。我之前也试用过一句话是“所谓‘科普’跟‘科’一点关系都没有,它只是力图从科学中挖掘一些人文意味进行发酵”。但这句话太文纠纠了,还不如“边角料”这个词来得纯真粗犷。也许科普教主们会反驳说:

其实人民群众也不求知道高深的科学原理,你以为他们笨到以为这些就是科学本身么?想不到你读了这么多书学到的竟是这种想法。

当然,并不是真的有什么科普教主跟我说过这翻话。我只是猜他们是这么想这么看的。与“人民群众”拉近关系的同时攻击离“人民群众”遥远的其他角色,其实不仅“科普”人懂。反正人民群众也不知道富人真正是啥样,想啥。看也只能看到表面。随便你说。“读过很多书”的人也一样。就跟中小学校曾经告诉他们“科学家很伟大”他们只能信一样,现在的科普人告诉他们“科学很好玩”,他们也只能信。你说这就是“边角料”、那些就不是“边角料”,也是随你说的。你的书就不是用来给能够评判你的受众看的,你爱说啥说啥。

但我也做过相反的事情——提出了“科学史比科学更有趣”这种观点,呼吁这些不得不靠搭乘“科普”快车赚大钱的伪公共知识分子们,反正也是忽悠,搞点“科学旧闻”搭配一下,讲讲故人故事,不也很“人文意味”很“边角料”么?关键是,我估计就算有人这么做了,我看了还是会不满意。因为也许问题不在于“普啥”,而在于今时今日什么形式能“普”什么形式则“普”不成。古典音乐会曾经何时跟现在电影院一样,现在电影院就都差不多变成古典音乐会了……现在就算它讲点儿故人故事吧,都必须要伪装成今人今事;明明记录在案的事情,非要伪装成爆料八卦狗仔队交差作品。其实就算“科学旧闻”,也别指望它诚实——无非还是从中找到一些“边角料”而已,有所言有所不言。

在MATLAB做Fourier变换的相关代码

每次遇到Fourier变换都忘记的基本代码。

如何获得“右半边”的Fourier变换谱?

所谓“右半边”的Fourier变换谱其实就是频率大于零那半边。对FFT来说其实是截取“左半边”。


function [X,freq]=lhsFFT(x,Fs)
% Cuts the left-hand side of FFT
% x is the signal sample to be FTT-ed, Fs is the sampling frequency of the signal
% X is the FFT result, freq is the frequency axis

N = length(x);

freq_bin = 0:N-1; % the frequency bin
freq_res = Fs / N; % the frequency resolution
freq = freq_bin * freq_res; %create the frequency range
X = 2 * fft(x) / N; % normalize the data
cutoff = ceil(N/2); %length of the left-hand side

freq = freq(1:cutOff);
X = X(1:cutOff);

获取某频率的幅值

问题其实就是决定某频率值落在第几个frequency bin,然后四舍五入取最接近的那个频率。


N = length(x);

freq_Res = Fs / N; % the frequency resolution
[X, freq] = lhsFFT(x, Fs) % get the left-hand side FFT

f = 1.234 % The queried frequency is 1.234 Hz for example

freq_bin_prime = round(f/freq_res); % finds the frequency bin closest to f
freq_prime = freq_bin * freq_res; % the resolved frequency closest to f
X_prime = X(freq_bin_prime + 1); % the amplitude of the resolved frequency (vector index starts from 1)

TA新流变仪产品系列Discovery Hybrid Rheometers

后知后觉的我到今天才知道TA出了新的流变仪,缩写叫DHR。从架构上看应该是一台应力控制型流变仪。于是AR系列要拜拜了?

使用AR-G2让我有三点不爽:

  1. 基本无效的惯量较正。我没有遇到任何一种情况下动态扫频能做到ω > 70 rad/s
  2. 各种阶跃测试控制量达到稳态的时间太长,而且有怪现象。尤其是应变控制。例如做阶跃应变速率的时候,应变速率值稳定一会儿之后总是要出一个小峰再继续真正地维持稳定。这个小峰不是信号,是真的应变速率,因为导致测得的应力也出个小峰了。
  3. 不能获得原始波型,做不了LAOS(哪怕是应力控制型的LAOS)

其实第一个情况,对于低粘度样品基至做不到ω > 10 rad/s。这样的话,你力矩测下限就算做到pN⋅m级也没用。

于是DHR的Brochure我看得最仔细的是关于它的Motor。这次说是换了Drag Cup Motor,具体是啥我也没时间细查。从Brochure所吹嘘的情况来看,应该是从源头减小了惯量(而不是像安东帕那样通过优化惯量校正算法)。

然后Brochure里还突然加一条“Purer information for LAOS measurements”,不知道到底是解决了啥。以前的LAOS怎么impure法了。其实用应力控制型流变仪做应变控制LAOS有个问题就是反馈回路是否利用了线性粘弹性的前提。这个其实也不成问题,因为我完全可以改做应力控制的LAOS,获得高次谐波柔量而不是模量。真正的问题在于用户能否取模拟信号自己干。AR系列是不行的。而且TA应该通过ARES系列尝到了保留模拟输出的甜头。由于这东西的存在多少研究小组帮TA做了新东西(不仅仅是LAOS),保住了应变控制流变仪的新鲜度。相反AR系列由于没有往这个方向走的可能,反而让安东帕等在易用性上做文章超过了。