Colloidal dynamics学习资料

这几天集中学习某主题,遇到一个MIT公开课件,标题是Statistical Mechanics,但内容只有4章,看来是专门挑选了理解胶体动态必须具备的基本非平衡态物理基础。我觉得这四章是particularly针对胶体的,是从Fokker-Planck方程开始谈起的,还涉及动态光散射和流体动力学效应。这些主题都是专属于胶体特有的时间和空间尺度的。比看一本一般统计物理学省力得多。

顺便再介绍两个book chapter,作者都是R. Klein:

critical thinking

经常有人轻易地批评中国学生听完报告后没有提问的,进而提倡学生要“善于提问”。或者,也会有人引申到中国学生不“善于质疑”,或者不“敢于质疑”,大叹中国教育失败。类似的论调经常出现在报刊杂志上。“报刊杂志”是80年代的词汇了,用2015年词汇应该换成“微信朋友圈”。不知道这些作痛心疾首状的人知不知道有多少学生会把这些批评当回事。

说要质疑容易,但是到底何时质疑?为何质疑?是不是一味地质疑即可?这才是主要问题。可惜这些具体问题的回答是需要水平的,比喊喊口号要求高多了,所以我们没办法在微信朋友圈看到答案。

同样的,我们也经常听到大学里的前辈叫本科生“学会自学”。学生抱怨课程内容太局限,他来一句“学会自学”;抱怨任课老师讲课方式,他来一句“学会自学”;抱怨专业不理想,他还来这一句“学会自学”。可是,那现在要自学哪些东西?为什么想到自学这些东西而不是那些东西?自学到什么地步、什么程度?自学到哪里为止?从来没有人回答你。于是,懂自学的学生就一直懂自学,不懂自学的学生一直不懂。哪怕我现在先越过“什么为之‘自学’”这个问题,直接问一下,为什么有的学生自然懂自学,有的学生不懂,也很少有人讨论这个。

从小老师和家长就说,要从“要我学”转变成“我要学”。可是,为什么有的人是“要我学”,有的人是“我要学”?没人讲过。

你活在这个庸俗的大众之中,他们水平太low了,只懂喊喊口号。但是,你不相信口号,可惜你从来没有听到过比口号更进一步的东西,所以你也陷入了一种虚无主义。这就是大部分大学生的心路历程。

我本来是要回答上面这些具体问题的,但是由于时间有限,以后再详细回答。简单地说,“我要学”、“能自学”、“懂质疑”的基础,在于懂得critical thinking。critical thinkg是有具体定义和培养内容的,有很多书,不是口号。而critical thinking的培养则是需要贯穿在整个中小学教育的。我们为何总是听到对大学生作出各种素质的要求?就是现在大家都不好意思去要求高考大棒之下的中小学生了。可反讽的是,你的选拔机制的设计就没给你选出这样的人,你却对选拔结果作这样的要求。你的中小学教育产物不具备critical thinking的基础,却要求大学生懂得各种以critical thinking为前提的事。难怪你只懂喊口号,因为你自己也不懂critical thinking。

流变学研究什么

今天去面签,面试官问我What is rheology,我抛出官话:the study of the deformation and flow of matter。回单位,收到一个陌生研究生的邮件,我在回复中又涉及到这个。

插句话,我觉得这年头(特别是Google Reader停止服务之后),看博客的人应该是很少的,通过RSS跟踪博客的人应该就更少。我以前在科学网写博客,很多人通过博客知道我。但我不在那里写东西很多年了,原以为在这个个人域名下写写,应该没多少人看,更不要说是流变学同行。可仍然不时有人给我发邮件,说是从我的博客知道我的。博客毕竟是一个用来瞎扯的地方,也许我有时会认真总结一件事,但往往大多数是瞎扯。

流变学研究什么问题有点大,我想说的其实是用旋转流变仪研究什么,因为我也只熟悉这种流变仪。大致上来说,是研究两方面性质:一是流动性,二是松弛谱。流动性是使用continuous rotation模式来做的实验,控制剪切速率,关注粘度。主要测试手段包括阶跃应变速率或稳态粘度曲线,总的来说是非线性流变学。现在这方面研究的方法也可以包括LAOS了。松弛谱就是指样品的线性粘弹性,那么只要在线性条件下,各种激发方式和响应函数都是等价的,包括蠕变、应力松弛、小幅振荡等,主要控制测量时间(频率),关注响应函数。同样属于松弛谱研究的还包括热流变简单性研究,通过TTS获得更宽的时间尺度,计算松弛时间谱等等。“流动性”和“松弛谱”这两个性质是样品处于完全不同的两种状态下的性质,它们之间没有必然联系。

我们研究一个样品的流变性质的时候,一定要清楚现在是要了解它的流动性还是线性粘弹性。如果我们改变了样品的结构,那也要清楚,这个结构上的差异,分别对流动和松弛谱有什么影响。有时有些结构只影响流动性,有时只影响松弛谱。例如,只影响流动性的结构差异,你做线性粘弹性测试就看不出来。同样的,也不要轻易就用线性粘弹性下的“复数粘度”代替真正的粘度。复数粘度不是粘度,它不表征流动性。除非样品不便受到剪切破坏,或者事先验证过该体系满足Cox-Merz规则,不然的话,没有什么理由不直接去做正式的粘度测试来表征流动性。

凡是不单纯了解流动性或线性粘弹性,而是总是想涉及样品结构的流变学研究,都不能避开软物质物理的学习。很多流变学初学者缺乏这种物理基础,但是又听到或看到太多用流变学结果讨论样品结构的话。他们往往都是根据听过的说法进行机械照搬。在这方面,Larson的书The Structure and Rheology of Complex Fluids就是一本很好的教材。应该熟读这本书,首先清楚各类体系的结构(structure)和动态(dynamics),然后再了解他们如何影响流变学性质(again,分别是流动性和线性粘弹性)。那么,遇到实际的测量样品的时候,才能独立思考:先试图把样品归类为Larson书中的某种体系,然后根据这种体系的一般模型去估计它的流动性和线性粘弹性应该是怎样的,再去测量。这相当于是先有hypothesis,再去做experiment。很多初学者就是在hypothesis完全空白的情况下乱测,得出的结果也就只能乱解读。