LHC加热批萨得多长时间?

科学美国人给的答案是 30纳秒。他们的计算只是把LHC与家用微波炉比较了一下，从LHC极高的功率推出加热批萨肯定非常快。如果我们更加细致的考虑这个问题，我们会发现加热批萨和粒子对撞机工作要求是完全不同的。我们加热批萨时希望加热功率尽量均匀的分布在整个批萨里面。而对撞机工作要求功率集中在一个点上，达到极高的能量密度。如果用LHC来加热批萨，大概会在批萨上打出一个小洞出来。

科学松鼠会上线

姬十三等人创办了科学松树会这个科普的群体blog。推荐给大家看看。

【什么是科学松鼠会？】
我们认为，对于普通大众来说，科学就像一枚枚难以开启的坚果，虽味美却不易入口；我们希望自己就像松鼠，为人们打开科学的坚硬外壳，将有营养的果肉剥出来，让普通人也能领略科学的美妙。简而言之，我们试图让科学传播并且流行起来。

【我们是谁？】
我们有来自《环球科学》、《新发现》、《新知客》、《新探索》、《牛顿科学世界》、《北京科技报》、《人与自然》、《新京报•新知周刊》等科 普类报刊的科学编辑，有来自《三联生活周刊》、《财经》、《冰点周刊》、《解放日报》的科学记者，有活跃在国内各大媒体科学版的多位资深科学作者和译者， 也有许多拥有理科背景的科学写作爱好者。我们是年轻一代的科学传播者，对这个事业有热情有爱。

一夜之间的改变

在bbs上生物版总是充斥着各种转行或者放弃的言论，他们觉得未来没有希望,，念完博士，然后再一个个博后的做下去。最近因为一个新闻的出现，一夜间似乎都变了。

一名叫俞君英的博后（或者相当头衔）作为第一作者发表了一篇论文，证实了用人体皮肤细胞可以制成干细胞。虽然这个想法最初是日本的一个组作的，但是他们只用老鼠作过试验。现在的这个实验让我们完全可以抛开胚胎而完成许多与干细胞有关的研究。作为一个科幻爱好者，我能够想到的包括，治疗白血病，人体器官培育，等等。这个实验让生物学家绕开了伦理的禁忌，也就可以要来更多的投入，生命科学的产业化也更加近了。我想正是这些美妙的前景让许多人对生物研究又充满了信心。

物理学现在缺乏这种让人振奋的消息。LHC 算是一个可能让人惊奇的东西，可是它要到明年或者后年才会开启，结果现在还无法预料。现在不是物理学的革命时代，没有那么多的东西留给人们去做。留下来的东西，人们都做不了。比如如果LHC 没有什么让人惊奇的东西发现，那么下一代，或者下下代对撞机也许就得绕地球赤道一圈了。所以作为旁观者，我们对生物学家很羡慕。

不管怎么说，现在仍旧是科学的黄金时代。数学家在10年内解决了两个重要的猜想，生物学家在基因工程和分子层面进展显著，物理学虽然有些迟滞，但是近20年我们还是有高温超导这样的重要发现，以及微波背景辐射谱分布，角分布这样重要的观测项目。更不用提因特网这样把全世界联系起来的伟大发明。我们仍旧可以期待，在我们这短暂的一生中，将会经历几次这种一夜之间的改变。

推荐科学网博客

今天在科学网博客上转了转，发现许多很有成就的中国科学家开始写blog，也发现了一些很好的blog。因此我向大家强烈推荐去看看科学网博客，看看科学家到底在思考些什么问题，做什么事情。

无线能量传输

我还记得在杰克．威廉森的《CT飞船》和《CT幅射》里面幻想利用反物质产生能量，同时利用一个迷漫在空间中的场来无线的传输能量。作者希望由此实现能量自由的世界。小说里面那种可以无线传输能量的技术让我印象非常深刻，我没有想到这样一个幻想今天已经实现了，至少是部分实现了。

在最新《Sciencexpress》上，在线发表了MIT的André Kurs等人完成的一个名为“通过强耦合磁共振实现无线能量传输”的工作。他们展示了一个原理性的实验，能够传输的功率为60瓦，距离两米，效率可达40%。原理我这里就不解释了，语言都是苍白的，还是看看照片吧。

看到没有，即使中间有木板遮挡，也不影响能量的传输。至于这个工作的应用价值，就不需要我多说了吧。最后我要说一点，这个工作最突出的特点是，如果电器不开的话，理论上无线能量源是不会消耗能量的。

杂记几条

最近继续在学习量子相变，进展比较缓慢，仍停留在Jordan-Wigner变换到Bogoliubov变换之间。希望弄通把这两个变换结合在一起 的技巧之后，能够读懂有关量子相变动力学的几篇文献，并把几篇讨论几何相位与临界指数关系的文献读懂。下一步自己该做什么，还没有想好，也许是再去读读量 子模拟方面的文献。

论文贴到预印本后不久，就有两个人联系我，表示出对这篇文章的兴趣。有同行关注自己的文章，我觉得很高兴。另外，arxiv改版了，新的系统把文章进行统一编号，更加方便大家保存。不过应该如何引用新系统下的论文，我还拿不准。

这两天的一个重要新闻是，叶绿素的光合反应也许包含了一个量子搜索算法，由此可以解释它的效率为什么这么高。这个实验是在77K的低温下进行的，所以实际的光合反应是不是也是如此，就存在争议了。

How to get ideas?

刚刚开始做研究的研究生都会遇到一个很困难的问题：如果获得新的想法？有一些比较幸运的人会从导师那里得到一个思路，由于导师的经验丰富，所以他给的想法一般都是能够实现的。而其他很多人都需要自己找想法。即使能够从导师那里获得思路，可是这不能长久。刚开始时可以从导师那里得到帮助，可迟早也得自己找课题，按照自己的思路做研究。对做理论研究的人来说，没有想法就无法做任何有意义的研究。

很多人都经历过这样一个阶段，花费了半年到一年的功夫深入的阅读了本领域的许多文献，不论是知识上还是具体的细节上都有了一个比较好的基础，可是当想要开始自己的研究时，却发现一点思路都没有。这时每每读到一篇新的文献时，都会感到惊奇，他们为什么想到要做这个东西，为什么我就想不到呢？我想这时应该做的是从阅读过的文献中寻找其中的“漏洞”，看看那些结论可以推广。然后就开始做一些简单的推广。比如别人讨论了一个原子的系统，我们就可以试试看能否推广到两个原子，三个原子，以至N个原子。别人讨论的模型是没有耗散的，我们就推广到耗散的系统，等等。这种思路很多情况下是行不通的。而且即使可以往下做，做起来也很枯燥，最后也可能得不到什么有意义的结果。但是这是进入课题必经之路，是自己找的第一个课题，通过这个题目可以了解真正的研究是怎样的。随着研究的进行，自己的思路也会不断的变化，对这个题目的理解就会越来越深入。只是读文献，重复文献中的结论是无法了解真正的研究的。

作理论研究的学生最容易犯的错误是想的问题太大，看不起小问题。当然我们知道有许多科学家是专注于大问题，不怎么做小问题的。但是对于学生来说，很可能连小问题都做不动，更何况大问题。小问题绝对不小，许多大问题都是从一个似乎不起眼的小问题起源的。从这个意义上说，学生做科研，不能挑食，只要有了想法，不论多么幼稚，多么不起眼，一定要马上着手做下去。如果做了一半做不动了，那再开始找相关参考文献，向前人学习，肯定能够找到解决的办法。这既是做科研，也是主动学习提高。我相信完成了最初的几个小课题后，对自己所研究的领域的理解一定能够产生一个质的飞跃，这时再看文献就能够看出门道来，新的想法就会不断的产生。

Two websites

今天在网上找到了两个好网站。一个是我同学Roy推荐的physorg。他在他的blog上说：

一直以来，做研究的时候总有一种闭门造车的感觉：不知道别人怎么干，也不知道别人干了什么，不知道应该干什么，也不知道可 以有那些巨人的肩膀可以站。渐渐 的，通过多一些的接触，发现有的时候，开会和同其他人的交流是很重要的，也许灵感就从这里来。像我老板这样已经经常做referee的牛人呢，更可以在审 稿的时候进水楼台先得月抢先知道别人的研究。今天，意外发现了一个好去处，就是physorg。上面按照不同的分类，将最近的在各个比较有名的杂志上刊登的科学进展贴了上来。有的文章真的让人感到很震惊，如Standford的人正在制造使用碳纳米管储氢的汽车，如ibm的研究者发现现在的photolithography技术可以让芯片做得更小，如能“走路”的分子……上这个网站的人，大部分也通常上美国物理学会之类的网站，然后我顺带也发现了2005年最棒的25个物理故事。

另外一个就是Nature建立的官方blog，专门供大家评论最近发表在Nature上的文章。由此可以看出Nature对网络日志是非常欢迎的。订阅了这个blog就等于订阅了Nature的新闻。

Xfig and LaTeX

最近写论文，需要画不少示意图，于是我找来了Xfig这 个软件。Xfig的界面看起来似乎很简陋，可是功能却是非常强大的。我常需要画的原子能级示 意图等用这个软件来画非常的便捷。不过一开始我并不知道如何在图片中用LaTeX命令，所以输出的图片并不支持数学符号。今天我查了一下资料发现在 Xfig中用LaTeX命令画图很简单，只要按照一下步骤走就行了。

(1)打开Xfig，画好你的图。

(2)选择大写的T，然后在窗口底部的”Text Flags hidden=off”点击，把”Special Flag”从Normal改成Special，选择确定。

(3)然后在你要写LaTeX命令的地方单击鼠标左键，进图编辑模式，开始写入LaTeX命令，比如$frac{1}{N}$。写完后保存文件。

(4)在文件菜单中选择把文件导出，在导出对话框中选择“Combined PS/LaTeX (both parts)”，然后点击导出。

(5)这样就有三个文件，后缀分别是.fig，.pstex，.pstex_t。第一个是你编辑的源文件，第二个是是导出的图片文件，第三个包含图片文件中的LaTeX命令。

(6)把后两个文件拷贝到你的LaTeX论文所在目录，在LaTeX文件中使用input{}命令把后缀为pstex_t的文件导入你要插入图片的地方即可。

(7)注意！如果你没有用color宏包，那么你需要手动修改pstex_t文件，把所有”color[rgb]{0,0,0}”都删除，否则编译LaTeX文件有可能会不正常。

饭岛澄男的讲座

昨天下午3点在我们学校科学馆101报告厅，饭岛澄男教授做了一个关于碳纳米管和纳米技术的报告。

饭岛教授是碳纳米管的发现者，也是 这个领域研究的领袖人物。他先提到了他与中国的渊源。他说早在1966年他就到访过中国，那是文化大革命前两个月。后来他曾多次来中国交流，不过这是他第 一次来西安。 在报告的一开头，他介绍了他发现碳纳米管的背景。有许多人问他，为什么他能够发现碳纳米管呢？他在屏幕上用一个时间表列出了他1991年发现碳纳米管前的 工作。据他介绍，他是一个电镜专家，博士毕业后在介观领域工作了许多年。对于各种碳的结构他都进行过深入的研究。此外他有同事曾经研究过木纤维，它的结构 与纳米管非常相似。这对他以后发现碳纳米管也有很大的启发。他的结论是，他发现碳纳米管是偶然的事件，可是在做出这个发现前他已经做好了所有的准备。在他 的介绍中，我了解到他的学术经历非常丰富，在许多个研究机构进行过研究，可以说眼界很开阔。

在后面的报告中，饭岛教授介绍了碳纳米管合成的最新进展，以及在电子信息技术，医学等诸多方面的应用。 我很感兴趣的是他领导的组实现的在基底上快速的“种”出垂直生长的碳纳米管来，其长度达到10厘米。看起来像是头发一眼，真是很有意思。

我们学校今年的纳米大讲堂接近尾声了，我感觉听了这么多报告确实让眼界开阔了不少， 也了解了不少有趣的东西。

推荐一个基于perl和mysql的管理论文的软件：docarc

我现在用的管理论文的软件是docarc，基于perl+mysql+web的软件。可以从http://docarc.sourceforge.net/ 上下载安装。
它的好处在于：

基于perl+mysql，用浏览器操作，可以实现远程操作。我在自己的电脑上安装了这个软件，很方便。

写这个软件的作者似乎是学物理出身，所以非常适合我这样经常要从arxiv和PRX上面下载论文的物理系学生。

这个软件对TeX很友好，可以把搜索结果直接转化为bibtex文档，便于写论文时引用。

可以按照各种方式进行检索。最新的版本加入了论文全文检索的功能，更加方便。不过我还没有测试过这个功能，所以不保证其检索的速度和效率。

缺点在于软件检索的速度稍微慢了一点，但在可以接收的范围之内。可以从下面这个网址去体验一下：http://www.web-to-go.de/cgi-bin/docarc/public.pl
admin:admin, user:user, guest:guest ，分别是不同级别的用户名和密码。

Nanomotors and Molecular Locomotive

　　今天下午复旦大学的王志松教授来我们系做了名为“Physics of Nano-work Cycles” 的报告。这是一个非常有趣的报告。
王教授在报告中介绍了他提出一个原创性的想法：纳米机车。他先从卡诺循环开始讲起。当年的工程师卡诺给出了所有机器做功的一般性的原理，奠定了热力学 第二定律的基础。1959年费曼提出我们是否可以在原子分子层面上设计控制机器。费曼当年之所以有这个想法，并且抱有肯定的观点，是因为他从当时刚刚兴起 的分子生物学中得到了启发。王教授介绍说，分子生物学研究表明，在生物体内就有这样的纳米机器。近年来的研究表明，我们体内的蛋白质就是由一种名叫 “Kinesin”的生物马达运输的，其能量由ATP提供。其实在这个过程中，就有一个功循环。
2002年的《科学》上有篇论文，指出可以用光致极化效应完成一个功循环。基本的原理是分子在一定波长的激光照射下其长度会变有两种长度不等的位形， 且其弹性系数不同。把分子一端用化学键粘在基底上，另外一端粘在控制端。初始时分子处于较长的位形，拉长控制端，然后用激光照射它，分子变为较短的位形， 这时就会很快的收缩，收缩到一定程度，又用另外一束光照射，让它回到较长的位形，它又会伸张，这样就完成一个循环。
王教授在这篇文章的启发下想到，如果我们可以让一个分子的两端与轨道用化学键联接起来，用激光控制化学键的开闭以及分子不同长短的位形，那我们不就可 以得到一个分子机车了么？想象一下，就像毛毛虫在树枝上爬行一样，这个纳米级的机车也可以在碳纳米管上爬行。之所以选择化学键，是因为对纳米机车来说，周 围的热运动太剧烈了，而化学键键能很大，对热运动免疫，利于我们控制。
王教授后来还提到一些技术细节，我这里就不记录了。但是我感觉这前面的想法非常吸引人。王教授说，这看起来就象一个玩具一样，可是是在精密的计算下得 到的。他说他现在准备从理论和实验上来完善这个纳米机车，希望能够尽快实现它。后来有人问这个纳米机车有什么用。王教授回答说，比如在医学中，可以用这个 纳米机车把药物直接输送到患处，减少副作用。还有很多别的我们现在还想不到的应用。因为这个纳米机车打开了一个新的物理世界，等待我们去探询。比如纳米机 车的卡诺定律我们现在就不知道。未来纳米技术的一个关键肯定是纳米机器的研究与发展。
最后记录一下报告前我们物理学科主任介绍王教授时说的话，我们做物理的，跟着别人的发现往下做，可以做出很大的成就，可是原创性的观念不是自己发明的。而象王志松教授这样提出一个原创的东西，开启一个新的领域，才更重要，才可能获得诺贝尔奖。

相关网址：
• 论文：
  Phys. Rev. E 70, 031903, Bioinspired laser-operated molecular locomotive
• PPT(在复旦大学做的报告)：
  Nanoscale Mechanics and Machinery (Nano2M)
• 评论：
  Lasers drive nano locomotive
  The Little Engine That Could (Theoretically)

Wormholes and nonlocality

　　Dave Bacon在blog中写了篇有意思的文章：“Wormholes”。他提到，虫洞是由爱因斯坦和Rosen最早提出的。 在这篇论文中，爱因斯坦和Rosen实际上是希望找到一个广义相对论的特解，能够对统一量子理论和广义相对论有所帮助。也就是说“Under these circumstances it does not seem superfluous to raise the question as to what extend the method of general relativity provides the possibility of accounting for atomic phenomena.” 实际上他们发现了”一座桥”，能够连接空间中的两个切片。在论文中，这座”Einstein-Rosen 桥”也是一个中性粒子，就象中子或者中微子那样。
不过Bacon的日志中最让我感兴趣的是他提到，这个Einstein-Rosen桥实际上与量子力学中的Bell不等式有联系。John Bell证明了类空间隔的量子系统间的关联是无法用它们的局域自由度来描述的。Bacon认为爱因斯坦可能已经考虑过Bell的这个问题。他不是把 Bell的理论看做是经典的实在论(reasoning)无法处理量子理论，而是认为“量子理论是广义相对论拓补扩展的一个推论”。我理解这句话是说：所 谓非局域性(nonlocality)背后是不是存在这这么一个广义相对论的Eintein-Rosen桥，而从外部观测，类空间隔的量子系统间还有着关 联。真是一个很有意思的想法！
APS上还有对Einstein-Rosen桥的一个总结性的文章：”The Birth of Wormholes“，我读了读，很不错，推荐大家去看看，了解一下虫洞研究的历史。

The Future of Computation

A very interesting lecture(quant-ph/0503068) was posted to the arxiv recently. The abstract of it says:

“The purpose of life is to obtain knowledge, use it to live with as much satisfaction as possible, and pass it on with improvements and modifications to the next generation.’’ This may sound philosophical, and the interpretation of words may be subjective, yet it is fairly clear that this is what all living organisms–from bacteria to human beings–do in their life time. Indeed, this can be adopted as the information theoretic definition of life. Over billions of years, biological evolution has experimented with a wide range of physical systems for acquiring, processing and communicating information. We are now in a position to make the principles behind these systems mathematically precise, and then extend them as far as laws of physics permit. Therein lies the future of computation, of ourselves, and of life.

In this article,Life is viewed as natural computer. During bilions of years evolution, life gets the best way to recieve and operate data from environment. The author illustrate the several basic processed during computation. In future, the computer will use less resources to get more tolerance against the errors and faster operation.

In my opinion, the most valuable part of this article is the very clear explaination of quantum compution in the mixed context of computation science and physics. The article talked all type of computation, including quantum computation. After reading it, I catch the links between computer science and physics.

Gross’s quesions

Recently, David J. Gross gave a lecture The Future of Physics in ITP, Beijing. Today I downloaded the video file of his lecture. I watched the lecture and found Gross asked many interesting Questions. In this lecture Gross talked about the future of physics in 25 years and discussed many open questions, such as the beginning of universe, the formation of the stars, dark energy existence, and so on. Here I list some questions I think most interesting.

• Will Quantum Computer be quiet or deaf?
• Can the theory of evolution be quantitative and predictive?
• Can we tell the shape of an organism by looking at genome?
• Will computers replace analytic technology? If we will change the way we train physicist?
• When will the computers become creative physicist? How do we train them?

btw: I happily found that I can understand the lecture for 90%.

update: I found the official website that offers this lecture’s video.