麦克米兰极限

科学网介绍,赵忠贤院士获得何梁何利最高奖,http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/10/306513.shtm, 其中提到麦克米兰极限。 恰好很多年前我调研过这个极限。在铁基超导获国家自然科学一等奖时,科学网的博客中也讨论过它。 在陈儒军的科学网博客“铁基超导质疑总结”上,我当时写过一个评论,保留到这里。
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[20]马红孺  2014-2-8 21:21我不知道所谓40K的所谓麦克米兰极限来自何处, 如果有人能提供文献,将非常感激。大约20多年前,兄弟我也跟风做过一阵超导研究,虽无建树,还是看了不少文献。当时似乎就有个麦克米兰极限的说法。但据我所知,这个所谓的极限并没有真正确切建立过。McMillan在1968年有一篇重要文章,非常仔细地求解了厄立希伯格方程,通过分析和拟合数值解,给出了一个超导临界温度的公式,按照这个公式,临界温度有一个上限,McMillan在文章中其实已经指出了公式的局限性,可惜后来使用的人并没有在意作者的忠告。1975年,Allen和Dynes重新做了类似的分析,但做的更深入,算的数字也更多,结果发现McMillan的公式的外推并不正确,而且给出了强耦合极限下临界温度的渐进公式,根据此公式,临界温度与耦合常数的1/2次方成正比,没有上限。1976年开始,蔡建华,吴杭生两位先生开始了临界温度的研究,后来龚昌德先生,蔡俊道,吉光达等加入,把基于厄立希伯格方程的临界温度的研究推到了最高峰。按照他们的结果,Allen和Dynes的渐进公式是正确的,也就是说,厄立希伯格方程并不能给出电声子作用下超导临界温度的上限。这个上限如果存在的话,应该是通过 \alpha^2F谱和库伦赝势等参数体现出来的。这20多年,没有关注超导,是否有人算出电声子下超导临界温度的上限了?或者,仅仅是假借麦克米兰之名的一种看法?
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戴希博士随后的评论中,两处对我的提问给出了非常确切的答案,也介绍了一些很有价值,值得保留的东西。也一并留存。
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[42]戴希  2014-2-9 14:3336楼的朋友,马老师的评论写得非常专业。我先回答一下老马的问题,没错,麦克米兰极限按照我的理解并非理论上的极限,而是总结超导领域的全部实验结果和理论分析给出的一个合理的估计。用了麦克米兰的名字来命名,是因为他最先提出这个问题,并给出了最初的解答。他提出的问题就是在电声子耦合作用下,金属体系发生超导转变的温度上限是多少?很遗憾20多年过去了,理论上还是不能算出电声子机制的Tc上限,问题其实远比我们想得复杂。去年六月,我在东大物性所参加讨论会,期间有位德国物理学家给了一个讲座,即Migdal定理在一些材料体系中不一定成立,所以建立在忽略顶角修正基础上的Eliashberg方程本身也并非适用于所有材料,也需要修正补充,那老兄于是汇报了他的加入低阶顶角修正的结果。所以现在超导界用的39K的麦克米兰极限,是一个综合了我们目前的实验和理论的知识给出的一个半经验的认识,36楼的朋友说得不错,MgB2是现在实验确认的电声子机制导致的超导体中Tc最高的,正好是39K。突破这一极限(目前铁基超导材料最高Tc将近60K)就意味着传统的BCS超导理论需要大幅度的修正,是磁性相互作用诱导的全新的超导机制?还是电声子作用也发挥了一部分作用?完全由电声子机制导致非常不可能,因为在超导的铁砷层并未发现振动频率特别高的声子模式,第一原理计算得出的电声子耦合强度也不是很大。这些是目前正在进行的超导机理研究的核心问题。

[52]戴希  2014-2-10 10:5947楼的朋友的确比较好学,呵呵。以后只要时间允许,我一定多写一些科普的文章。下面来回答你的问题,其实马老师在他的评论里已经说得很明白,对强耦合超导理论的Eliasberg equation做仔细分析给出的渐进公式表明,在电声子耦合强度很大时Tc跟耦合强度的1/2次方成正比。这样一来似乎只要找到电声子耦合强度足够大的材料,超导的Tc就好像是可以无限提高。但实际上,电声子耦合强烈的体系具有较高的自由能,当耦合强度高于一定阈值以后原先的晶格就会失稳产生畸变,畸变以后的晶相就不再具有那么强的电声子耦合。所以对实际材料来说,电声子机制导致的超导Tc确实是有上限的,只不过这个上限并不仅仅由Eliasberg equation决定,还跟晶格稳定性有关。其坤他们组前几年在FeSe薄膜体系上做的工作,我觉得在铁基超导研究中是开创性的,他们发现单层的FeSe薄膜长在SrTiO3上会有较高的Tc,长厚了就几乎不超导了。这种单层FeSe结构的晶格常数比较大在自由环境下是不稳定的,但他们用衬底钉扎效应把它稳定下来。这些实验工作对我们的启示是,如果能通过界面钉扎效应获得自由环境下不稳定的晶格结构,则可能获得更高的Tc。目前这方面的研究正在迅猛发展。
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超导是一个特别好玩的东西,从发现至今,虽有高潮低潮, 但研究持续上百年,已经有五个相关的诺贝尔奖。这似乎是唯一一个有如此持久的研究兴趣的课题。更为有趣的是,百多年过去了,人们对于超导的认识,仍然十分有限,反而在对超导机理的研究中,认识了很多别的东西。
超导这个坑里一定还能挖出不少黄金,虽然挖出来的可能不是超导。
 
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深切悼念 冯音捷同学

昨天得到消息, 冯音捷同学2014年8月20日因车祸不幸去世, 58岁。读书时, 大家把所有精力都投入学习了,交流不多。当时知道冯音捷来自呼伦贝尔大草原。
毕业后似乎没有再见到冯音捷, 仔细回想, 找到一点与冯音捷的交集。 我和冯音捷的毕业设计都是施士元老先生带的, 题目也很接近。答辩时, 我们都是写黑板,耽误很多时间。 我记得冯音捷拿出一卷纸, 事先把主要公式等都用毛笔写在纸上, 展示起来比写黑板快了很多。
两年前毕业30年聚会, 因病没能参加。 当时参加的同学约定, 毕业40年再聚。 30年聚会前, 曾试图找到所有同学, 最终还是有几位失去联系, 未能找到。 40年聚会,肯定少了冯音捷同学了。
冯音捷同学一路走好。
我们都老了, 大家都多多保重, 走路慢一点, 吃的少一点,开车多加小心。 好好活着,才是硬道理。
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任有恒教授的几件事

任有恒教授是交大物理系第三届(1936届)毕业生。同届毕业生共有三位。任先生毕业后,在交大物理系担任过助教,讲师,副教授,教授的职务,长期以来从事普通物理的教学辅导并在后来主讲课程。退休以后,仍然坚持每天上班,直到生命的最后一刻。
我是1988年加入物理系后认识任有恒先生的。第一件与任先生有关的事是讨论任先生的入党申请。据说,在我加入交大前的一次党支部会议上,任先生的申请没有通过,这是第二次。在讨论中,大家发言中一致认为任先生对党忠诚,热爱教育,工作任劳任怨,完全符合一个先进分子的标准,但是,因为任先生拒不接受教研室的一个要求,导致上次没能通过。不过这一次顺利通过并报系总支,并很快被批准,任先生成为当年全系(也许是全校)最高龄的新党员。
由于物理系大学物理教研室是在物理系恢复后重新建立,有一批非常认真的教师,这些老师非常期望任有恒先生能言传身教,通过上示范课等方式,把老交大的物理教学传统教给大家。但任先生自己认为年事已高,记忆力衰退,难以在课堂上重现当年老交大物理教学的风姿,还是做力所能及的事情为好。
于是,任有恒先生主动无偿做起了系资料室的西文刊物管理员。当时的系资料室管理员不懂英文,在大量西文杂志的编目,分类,上架等方面有较大困难,任有恒先生的加入,使系资料室有了很大改变。所有的杂志,均分类有序,放置位置合理,安排的井井有条。当研究生,教师读完期刊,任先生通常要求就放在桌子上,他自己再收集上架,以免搞错。当时的青年教师,研究生英文大都较差,读文献时遇到不认识的单词,任先生便立即告知,遇到看不懂的句子,任先生便当场解惑。
任先生在做系资料室兼职管理员的同时,还认真整理了交大物理系的早期历史,一方面基于先生的亲身经历,另一方面,任先生也多次与物理系的老人核对事实,以求准确。经过任先生的努力,为我们留下了一份极其宝贵的物理系早期历史的资料。在2006年上海交通大学出版社出版的《上海交大百年物理》一书中,全文发表了任先生的这份整理资料。我们深切感谢任先生的这一重要贡献。
大约在上世纪90年代中期(具体年代记不清楚了),任先生站在凳子上,正在整理书架上的资料时,突然摔了下来。幸好当时的资料室管理员陈金华眼疾手快,抱住了任先生,避免了摔到地上的惨剧。但任先生已不幸中风,并每下愈况,不久后离世。
在网上没有搜到对于任有恒先生的介绍,仅凭记忆,写了上面几个小片段,挂一漏万,且细节或许有误。 期望能够看到更多对于任有恒先生的介绍。
 
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温伯格的量子力学,很亲切

前两天突然发现网上有温伯格老先生的量子力学,便随手下载了。当年读书时,常常为买一本影印的外文书而连续数天只吃咸菜就米饭,所以后来每当发现网上有可以免费下载的物理书,都会忍不住下载一本,其实大多数也就放在硬盘里,很可能这辈子也不会去读。

但是,温伯格不是常人,我曾经读过老先生的科普书,很喜欢;也试图读过老先生的三大卷的量子场论,但没有读下去。为了显摆,我倒是买了老先生的三卷本的原版(花费了相当大的一笔美刀)以及费恩曼的三大本红宝书,放在书架上。而放在桌子上偶尔翻翻的,则是影印本的。所以,下载到老先生的量子力学后,便花了几天时间浏览了一遍。这次的感觉是:亲切。

我当年学习量子力学时,老师是蔡建华先生,用的是蔡先生的量子力学讲义,这个讲义后来以《量子力学》上册出版,但下册过了很长时间才由柯善哲先生写出出版。蔡先生去世后,由蔡先生的夫人孙和璧以及蔡先生的学生徐宏华,崔世民等人依照先生的遗言修改后出版了上册的第二版。彭桓武先生曾经写过一个书评,对蔡先生的量子力学以很高的评价,但是,也许蔡先生的书不大适合应考,且没有习题,所以选来做教材的学校并不多,后来,出版社也就不印了。蔡先生的书的风格,与国内流行的量子力学教材的风格不大一样。很长一段时间,国内量子力学教材的风格,大致是由曾谨言先生和钱伯初先生的风格所引导。张永德先生的风格又有所不同,据说最近这些年也有较大影响。但蔡先生的风格,似乎没有推广。但是,南京大学物理系毕业的学生,其所学的量子力学,至少在过去的几十年,还是深受蔡先生风格的影响,而且,我深信如今在物理学研究中做出杰出贡献的一批曾求学于南大物理系的学者,或多或少地也受到这种风格的影响。

温伯格的量子力学,在风格上与蔡先生的教材比较接近。我相信温伯格和蔡先生不大可能有任何交集。(蔡先生与萨拉姆先生有过较多交往和友谊,而萨拉姆与温伯格是同届诺贝尔奖得主,这种联系大概只有找网络关系的人才有兴趣) 。所以,我认为这种风格上的相近只是表明他们二人在对于量子力学教学的看法上不约而同的有相近的看法。正因为这种相近的看法,才使我这个从蔡先生那里入门量子力学的学子,感到了温伯格量子力学教材的亲切。

温伯格的这本书比蔡先生的教材包含的内容要多,也要深一些。按照例如交大同学的状况,可以在大致120学时讲完。这本书从量子力学的最初发展开始,一直讲到最前沿(如纠缠,量子计算等),前面几章的处理是非常传统的内容,如塞曼效应,斯塔克效应的微扰处理等等。这本书的另一个显著特点是不用狄拉克符号,这在当前狄拉克符号已经差不多成为标准表述方式的形势下,有点独树一帜的味道。(我印象中看过一本用狄拉克符号讲线性代数的数学书!!)。还有一个重要的特点是没有所谓相对论量子力学。当年,狄拉克以量子力学的原则建立的方程,具有里程碑的意义,但是,相对论与量子论的结合,自然的结果应该是量子场论。因此,不按照量子力学的方式讲授相对论量子理论应该是合适的。

尽管现在的年轻人英文都很好,温伯格的书的英文也很容易读,但这本书似乎还是有翻译成中文的必要。也许出版社已经在考虑,规划这本书的翻译了。
 
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怀念物理系的教务员杨桂芬老师

怀念物理系的教务员杨桂芬老师

突然觉得应该怀念一下一个小人物,上海交通大学物理系教务员杨桂芬。一个直爽,负责
,对学生充满爱心,特别能干的教务员。因为癌症,大概50岁不到就去世了,很多学生在送别会上哭送。运动员出身,初中毕业,但业务一流,同时担任本科和研究生教务,诸事有条不紊。竟然不记得她哪年去世,有10年了吧?
我到物理系时,杨桂芬是系办最年轻的秘书。开始上课,就得与教务员打交道,小杨看上
去大大咧咧,做事风风火火,但实际很细心投入,每件事情都安排地非常周到。在刚开始
电脑管理时,她花很多时间学习,当时好像是在用dbaseII,后来是FoxBase做成绩管理等
等,她大概是办公室人员中学的最好,用的最熟的。
小杨做事大概有两个原则,一个是规章制度,这是每个办事人员都必须严格遵守的;另一
个是对于学生的无私且不是无原则的爱,这一点很少有人能够做到。很多届在她做教务时
的学生,都能够感觉到这种爱。因直接面对学生,教务人员最容易引起学生反感。小杨也
会狠批学生,但其中的真爱,学生是能够感觉到的。
由于自认为身体好,她似乎从不体检,直到住院前两个月,她每次找我签字,或讨论,都
是直接从物理楼的6楼爬到11楼,几乎从来不坐电梯。后来去东北招生,回来后感觉很累,去医院检查,已是肺癌晚期。生病后,她好像从来都没有相信自己会生癌,而且一直非常乐观的认为一定会好。这种乐观使她支撑了很长时间,最后,还是无法抵御癌症的侵袭,离开了这个世界。
作为物理系的教务员,她是真正把物理系当成自己的大家庭,把自己作为家庭一员来对待
的。她所作的,不仅仅是完成本职工作,而是站在家庭成员的角度,为这个大家庭做出贡
献。当然,那个时候的物理系,确实也是一个温暖的大家庭。任何一个新加入的成员,无
论是新来的教师,还是每年入学的同学,都会感受到这个大家庭的温暖。杨桂芬在很长一
段时间都是那个把温暖传递给学生的最重要的成员。
人很容易忘记过去。我在网上搜了一下,没有找到任何关于杨桂芬的文字。对于一位在物
理系的教务岗位做了数十年,且做的非常好的教务员,是应该被记住的。于是,断断续续
地写了上面一些文字。

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一位老人的离去

昨天(2012年12月27日) 在龙华殡仪馆云瑞厅参加了胡嘉祯教授的简短的告别仪式。
胡先生是12月21日,冬至的这一天突然离世的,直接原因是摔了一跤,然后,很快就走了。86岁去世,算是高寿了,突然离世,免去诸多病痛,其实挺好。
胡嘉祯老师1982年3月从浙江大学调入上海交通大学,1985年晋升教授,1991年退休。在上海交通大学理论物理研究所的前身–理论物理教研室的发展中,胡先生是一位关键性的人物。由于胡先生的加入,理论物理的科学研究工作才正常地开展起来了,在胡老师的指导下,当时理论物理教研室的叶青老师,胡先生的学生唐坤发,王福高等开始了统计物理研究,在Ising模型的相变研究中,做出了有特色的工作。此后,理论物理教研室随着许伯威教授,蔡建华教授,尤俊汉教授等的加入,科研工作有了很大的进步,并在此基础上建立了博士点,成立了理论物理研究所。唐坤发老师后来因病不幸去世,王福高后来去了美国,曾经与David Landau一起做出了一个计算态密度的模拟算法,即著名的Wang-Landau方法,但后来他好像离开物理研究了。
胡先生退休20余年了,物理系当年的同事大多都退休或离世了。新来的人,也许根本不知道这样一位曾经对物理系有过关键性贡献的老师。
参加告别仪式的不足30人,胡先生没有子女,他的妹妹和外甥女等亲人照顾了他的老年,也最后为他送行。物理系的几任老主任:谢绳武,庞乾骏,郑杭都来了,但现任主任没有来;几任总支书记:陶爱珠,朱美华和现任的叶庆好来了,老书记将秀明因有别的安排无法脱身,没来参加;理论物理教研室的老主任和其后的老所长,除了我之外,朱咏春教授,许伯威教授,蔡建华教授都已经去世,不能来了,现任的所长没有来。参加告别仪式的还有物理系的几位已经退休和快要退休的老师:叶青,黄维实,曹庄琪,高景等。物理系的领导和办公室人员:徐海光,王晓红,赵娟等,协助安排仪式和悼念活动。
 
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【旧文重发】漫谈软物质

(原文于2003年6月18日发表在虹桥科教论坛, 略有修改)
 “软物质”这个词,  大约是第一次由Pierre-Gilles de Gennes(中文早期翻译为 德.让纳,  最近看到翻译为德.热纳,  还有人翻译成热纳)明确提出来的.  他在1991 年获得诺贝尔物理奖之后, 所做诺贝尔讲座的题目就是”Soft Matter”,  这个讲 座的内容后来发表在1992年的”科学”(Science 256 (5056), 495-497 (1992)) 和”现代物理评论”上(Review of Modern Physics 64, #3, 645-648 (1992)).
软物质和软物质的研究并不是在德.热纳提出这个名词之后才有的.  实际上,   这 个名词的提出,  是这样一个非常广泛,  非常有趣的研究领域开始走向成熟的标志.
在此之前, 有关软物质的描述中用的最多的词是”复杂流体(Complex Fluids)”,  这个词目前仍然在文献中广泛使用.
众所周知,  流体是很复杂的,  学习和研究流体力学需要一定的牺牲精神和冒险精 神.  如果在已经非常复杂的流体前面加上复杂两个字,  很容易吓走很多学生.  另一方面,  软物质是个没有深浅,  而且很女性化的名词,  表面看上去有一点神秘,  但更多的是一种亲近感和探索的冲动.
给”软物质”这个词一个确切的定义并不容易,  事实上,  对于科学研究和探索的自然现象, 给以一个如”软物质是研究xxxxxxxxxx的科学”这样的定义, 对于研究 本身就是有害的. 当前, 政府和各级科学管理机构都提倡交叉学科的研究,  但是,  很多交叉学科类的研究项目却很难得到基金的资助, 与各个学科都具有这种形式 的定义不无关系. 但无论如何, 我们应该解释这个词.
粗略的讲,  软物质包括了 两个方面,  一个是她的复杂性,  另一个是她的易变性.  这两个方面又是互相联系在一起的.  物理学家喜欢简单的东西,  在很多场合,  我们能够听到”简单就是美” 这样的表述.  学生学习物理,  往往是从质点,  刚体学起的,  这都是一大类宏观物体的宏观表现的简单抽象.
然后, 学生会学到理想气体, 会学到计算一个导体球或电介质球周围的电场分布, 学到计算一个振动着的点偶极子的推迟势和辐射角分布(据说现在很多物理系的毕业生和研究生不会算这个东西,  这是有点悲哀的),  会学到解氢原子的定态薛定谔方程等等.
然后, 我们会在解出来的东西上面加一 点别的东西, 看看这点东西的效果和影响.  这样, 我们得到了很多有用的结果.  例如, 比刚体多一点, 叫做弹性力学,  是说每个构成弹性体的质点可以在其平衡 位置附近稍为活动活动; 比理想气体多一点, 叫做”实气体”, 是说每个气体分子基本上是自由的,  相互之间有一点点作用. 有时候, 一些表面上相互作用很强 的个体, 如果把他们重新组合一下, 就会得到一些差不多是理想气体的东西,  这 个东西的每一个个体叫做”元激发”或”准粒子”,  在他们的基础上,  再加上一 点点相互作用,  也就到了基本上是理想的状况. 处理这样一些问题的理论方法基 本上是一样的, 叫做微扰论或者摄动理论.
而软物质的研究对象是高分子, 胶体,  表面活化剂,  酶,  液晶这样一些对象,  对于这些物质,  我们找不到一个像理想气体的东西做为研究她们的出发点,  她们一上来就是复杂和神秘的. 对于上述的这些研究对象,  每一种又都是非常容易改变的. 很小的外界作用常常会导致非常大 的变化,  橡胶高分子液体中加入少量的硫,  就得到了看上去是固体的橡胶, 液晶 显示器中的液晶分子,  只要非常小的能量,  就可以维持分子的不断翻转. 豆浆中 加入少量的卤水, 就变成了豆腐. 这种变化, 看上去是非常大的, 如果我们不熟 悉这些现象, 不是已经习以为常, 我们看到这些小影响导致大变化的时候, 我们 大概会为她们的易变性而发疯. 这种复杂性和易变性是软物质的重要特征, 也决 定了她的长期的, 引人入胜的, 吸引人的魅力.
注:软物质的易变性指的是软物质的抵抗力比较弱, 变化通常也是非线性的, 但 系统变化的方向和大小还是可以知道的, 当然是在对她有了深入的了解之后. 软 物质的研究对象基本上都是属于化学, 化工, 生物等学科, 物理学在这个领域基 本上是个外来者, 同时, 物理学的研究基本上还处于自我满足(差点用了一个不文 明的词)的阶段, 包括De Gennes的很多工作, 对于软物质的应用所起的作用很小. 不过倒是有一些有趣的故事, 我在德国有个朋友, 原来是一个化妆品公司的RD人 员, 学化工的, 后来老是想更深入地了解化妆品,就到一位做软物质的教授那里拿 了个博士,目前做的很带劲,只是收入大减.  很多小伙子后来都跑了, 但也有少数痴情不改.
 注:Pierre-Gilles de Gennes 于2007年5月18日去世。
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【旧文重发】Hamaker常数

Hamaker常数
(原文于2003年7月10日发表在虹桥科教论坛, 略有修改)
stopit 于 July 10, 2003 04:15:12:

请物理学家科普一下:
两种材料之间的范德华力的HAMKER常数和两种材料的折光率相关,折光率越相
近,HAMKER常数越小。这个声明是对的吗,为什么呢?能不能通俗的语言科普
一下。

另外再用致远的办法点下名:离乡客,微结构,红娃,散心,outsider,reminder。。。。

多谢。
刚上班,就发现被点名了,不回大概不行.
首先,你说的是对的。
其次,这个东东,估计大部分物理学SCI工人不知道,我4年前也不知道。术有 专攻,没有办法。据说上个世纪的全能理论物理学家郎道曾经声称他知道所有 的理论物理,他也没有说知道所有的物理。不过,估计化学SCI工人知道Hamaker 的人多一点,做物理化学的,大概都知道。
再次,做一点介绍,我非常肯定,物理学工人看了我下面的介绍,一定能完全搞懂,当然过一阵可能也就全忘了。为了说Hamaker,还得从London谈起,我们 考虑两个氢原子,相距比较远,比较远的意思是说原子之间的距离比原子的尺 度(大约)大很多。也不能太远,比如相距1mm,那就太远了。如果把两个原子 作为一个系统来处理,那么此原子的那个质子对另一个原子的电子有作用,另 一个原子的质子对此原子的电子也有作用,电子-电子之间,质子-质子之间也 有作用。在原子之间相距比较远的条件下,这个作用可以近似为偶极-偶极相互作用,作用的强度反比于距离的三次方。显然,这个相互作用比原子内部的作用要小很多,所以可以用微扰论处理,一阶微扰为,二级微扰当然和原子间距的六次方成反比,而且是负的。换句话说,两个原子相距比较远时,有一个与 其距离六次方成反比的等效吸引相互作用。这个作用叫做London相互作用,大 概是那个叫做London的人先算出来的。
其实,从上面的说明可以看出,这个一般结论对任意两个原子都是成立的。不 同的原子,相互作用的系数是不一样的,这个系数正比于两个原子的极化率的 乘积。(这里插一句,如果考虑了真空涨落,这里的6次方会变成7次方)。  Debye把它做了推广,得到一个有固有偶极矩的分子和一个原子的相互作用也是这个样子。Keesom进一步指出,两个能够自由转动的,具有固有偶极矩的分子之间也有一个这种形式的相互作用。(我不知道真空涨落对Debye和Keesom相互作用的修正,不知有没有人算过?)。London,Debye,Keesom三个相互作用合起 来叫做范德瓦尔斯相互作用,不过和范德瓦尔斯没有什么关系,这么叫的原因是这些相互作用提供了范德瓦尔斯方程中的那个吸引力修正因子。
有了这个准备,我们就可以考虑Hamaker力了。我们还是考虑最简单的模型, 两个小球,放在真空中,计算他们之间的相互作用。把每个小球切成小块,每 个小球中的每个小块都和另一个小球中的每一个小块有范德瓦尔斯相互作用, 把这些相互作用加起来,就得到了两个小球之间的相互作用。当然,这个加法 不大好做,可能是Hamaker最早做出了这个加法吧(?没有考证过),结果是
这里是小球的半径,是两个小球球心之间的距离,就是那个Hamaker 常数,和小球的介电常数有关(根子在于范德瓦尔斯力的强度系数与分子的极化 率有关)。当两个小球非常接近时,相互作用反比于两球面之间的距离;当两个 小球相距很远时,相互作用反比于球心间距的6次方(如果不是这样,那加法一 定算错了)。由于这个相互作用,小颗粒放在一起,会互相吸引,悬浮在水中的 小颗粒,当碰到一起时,就会粘在一起,越来越大,大到热扰动不起作用的时 候,就会沉淀。
通常水中悬浮的小颗粒都带电,静电相互作用使他们远离,所以不会沉淀,当 河水流到河口时,海水中大量的离子屏蔽了悬浮颗粒之间的静电相互作用,范 德瓦尔斯相互作用于是大显神通,造成河口的淤积。
唉,越说越远了,还是回到正题。水中的两个小球当然比真空中的两个小球来 得复杂,其它形状,或形状可变时,更加复杂,不过原则是一样的。正因为有这许多复杂,才需要我等物理学,化学工人去劳作。我们也就能做做这些事情, 不敢奢望解决更大的问题,更别说统一宇宙了。
 
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【旧文重发】也谈计算问题

“我的青铜时代”–也谈计算问题
(原文于2003年5月5日发表在虹桥科教论坛, 略有修改)
说说我自己的计算史吧,我是从打纸带,打卡片开始计算的,资格够老了吧,可是一直不 长进。直到现在,没有花钱买过软件。
82年老板买了一台PC,8086,64K 内存,两个320K的五寸软驱。带DOS1.0和 CPM/86两个操作系统。DOS自带一个BASIC解释器。兄弟几个排队算题,机器24 小时不间断工作,后来加了个8087,内存加到128K,改用FORTRAN,速度快了 很多。后来粗略统计了一下,这台机器上总共算出了大约50来篇SCI,可惜那 个时候不统计这个。
86年老板买了一台286,这时候弟兄不多,其他几个师弟妹喜欢推公式,所以就可以独用了,最得意之作是用DOS2.0下面的Debug用汇编写了一个算辛普松 积分的程序,用Fortran调用,比用Fortran直接写的快了不少,原来算一天的, 只要10来个小时就可以了。可惜存这个程序的软盘发霉了,那程序也找不回来 了,一想起来就心痛,那可是差不多2个月的心血啊。
再后来,就是486,奔腾什么的,MS也不用了,改用Linux了,Fortran不用了, 改用C了(有点与时俱进吧! 其实是逼得,那时候的Linux下就有gcc,没有g77, 没有办法),不算积分了,做模拟了。
现在吗,买了十几台PC,联到一起,按照最高效率的并行算法用串行程序算题, 也偶尔调试一下并行程序,调试好了,送到其他系的SGI上算,学校有规定, 不论那个学院买的大型机,都要向全校开放。免费算题,不需要维护机器,有问题还可以问,服务不好还可以发飙,够美的了。
很多年前也做过一点”从头计算”的东西,是在CRAY上做的,程序的大部分也是问别人讨的。前几年做了一个很得意的东西,用了一个很小的技巧,把一个问 题的计算时间减小到原来的千分之一,可惜的是,文章发了,没人引,方法也没有人用,这个估计就是属于没有意义的问题吧,哈哈。
我是属于小打小闹的一类,我有几个朋友,是大手笔,他们自己买SGI,买创腾 的软件,这边算,那边做实验,然后发Science,Nature 什么的。我个人觉得 都可以啊。大手笔做大事,有成就感; 小打小闹玩自己喜欢玩而且别人没有玩 过的,味道也不错。
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