1纳米深的海洋,黄金时代不会一视同仁
分类:奥门金沙网址

(文/Chad Orzel)在戴维•凯撒(David Kaiser)的书里,上世纪70年代中期的物理学可谓黑暗至极,这与很多关于同时期物理学的描述不一致。书里虽然没有深究黑暗的根源,但是却给出了很多例证。书里说那一时期许多年轻的物理学家被推向了边缘,开始研究量子基础理论,然而,这也正是他们回归主流的一个契机。

前些日子,国际顶级生物学期刊《细胞》上发表了一项新研究,推出一种可以直接观察DNA复制的新技术。一般来说,像这种基本上只会用在科研上的新技术对于学术圈子外的人也没啥直接意义,所以在大多数情况下这类研究也就我们这些科研狗会稍微关注一下。

不久前偶然看见电视里在播《将爱》,恰了巧了,是听海那个情节。当年标准手机广告姿态的杨峥和捧着电话含泪望天的文慧,一时间都淹没在海声与歌声之中。大概很少有人能够拒绝海洋或草原这般广阔的存在。因为广阔,所以觉得宽容又自由。然而并不是所有的“海洋”都像看起来那样宽广的。比如下面这张图片,一眼看去颇有点惊涛骇浪水波荡漾的感觉,可事实上这片“海洋”只有仅仅1纳米的深度。

凯撒的描述的确与一些知名物理学家的描述不同。在我读的其他书里,这个时期被称为了黄金时代。而这些书的作者往往把目光倾注在了粒子物理上。对于粒子物理学而言,那个时代的确是金光闪闪,第三代粒子被发现、电弱统一理论的完成、标准模型的提出,以及W、Z介子在80年代早期被发现。这些成就无疑给粒子物理学披上了霞光,使其显得格外夺目。然而,一切似乎戛然而止,这些伟大的成就之后紧接的便是荒芜一片。

不过这次似乎有点不一样,我只记得有一天我一觉醒来,突然发现我的朋友圈和微博都被一条新闻铺天盖地地刷屏了:

图片 1

滑稽的是,粒子理论并不是整个物理学的缩影,它的成就只是一时繁荣了物理学中的一个方面。接踵而至的便是新的难题,困扰整个物理学界的难题。物理学的发展似乎总是如此,一个部分的兴盛总会引发更多的问题。

图片 2

图片来源:Science网站,Seth B. Darling/ANL and Steven J. Sibener/U-Chicago

然而,物理学的发展总会呈现此消彼长的态势。当粒子物理理论爬到一个巅峰的时候,是不是也就意味着物理学中其他部分将迎来曙光?那些聪颖的科学家在看到粒子物理已经无法撼动时,也许会将目光转移到其他的部分,诸如更基础的量子理论上。毕竟,如果想破脑袋也无法提出粒子物理的新观点,还不如投身到一些能够随手解决的问题中呢。

图片 3图片来源:kedo.gov.cn 微信

这是2011年2月18日《科学》( Science )杂志的封面,所用图片是2010年“科学与工程视觉挑战”大赛摄影类的第一名作品“汹涌的海面”(Rough Waters)。有着可爱姓氏的纳米材料科学家Seth B. Darling(来自阿尔贡国家实验室,Argonne National Laboratory)和来自芝加哥大学的Steven J. Sibener合作完成了这幅显微照片。照片中那些深深浅浅的蓝色是虚拟的,但汹涌起伏的“波浪”是原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM,一种可用来研究固体材料表面结构的分析仪器)真实拍摄的结果。这张图片来自于黄金表面的自组装单分子膜研究。分子自组装技术是近些年表面科学的研究热点之一,即在一定条件下使分子自发形成稳定且性质可控聚合体的一种技术。依靠这种方法,科学家可以通过调控材料的表面结构来得到相应的特性(比如自清洁材料、金属防护应用等)。自组装单分子膜(self-assembled monolayers,SAMs)具有单分子层性质和灵活的可设计性,从而可以方便科学家设计材料表面结构、反映表面结构和性质的关系以及观测性质。

不过这也只是我的一个猜测,那些在基础量子力学取得伟大成就的人,也并非粒子物理的逃兵。他们有可能来自原子分子光学领域,或是其他方向。然而,我不得不说的是,自那时之后,物理学博士的毕业人数发生了重大改变,并且在各个方向的分布也与之前大不相同。

纳尼?这年头教科书真是一言不合就要改写啊。难不成我当年通宵复习的咖啡都白灌了吗?吓得我当场就把论文找过来看了一遍。看完以后我终于长吁一口气——本科的书看来并没有白念。

图片 4

黄金时代的不平衡,不仅发生在物理学科内部,自上世纪60年代后学科之间的差异也逐渐显露出来。从就业情况来看,一些本应从事科学工作的人转到了工程行业。自那时起,花在科研上的经费突然急转直下,学科大循环依旧在进行。新的纯技术成就越来越少,取而代之的是逐渐细化、深入发掘了之前的一些科技成就。从另一方面来说,一些工作不再需要纯搞研究的人了,而是越来越倾向于那些拥有一门专业技能的人。

太长不看版

自组装单分子膜结构,图片来源于网络

我不确定学科侧重是否真的发生了改变,但是在基础科学与技术上的拨款确实大不如前。而这样的改变,却也大大的打击了基础科学的发展。然而,当我还在读研究生的时候发现,许多工作仍无法摆脱基础物理学知识。上世纪90年代早期,物理学毕业生的工作情况发生了重大改变,他们中的许多人纷纷从事了专业技术类的工作。那时,许多关乎技术发展行业的公司乐于雇佣物理学毕业生从事工程方面的工作,理论上讲,那些拿到物理学学位的人绝对有能力胜任这一工作,例如光学工程师。然而,工程学的大肆兴起,使物理学毕业生处于了劣势地位。那些公司会优先考虑相关专业的毕业生,而非基础学科的人。这的确可以理解,毕竟一个公司为何非要给入职的人进行新的职业技能培训呢?于我而言,我不确定这一情况是否属实,或许只是一些未找到工作的毕业生的牢骚。但是,所谓的黄金时期并不会一视同仁。

以前人们理解DNA复制的方式类似于“盲人摸象”——虽然效率低,也不是很精确,但是只要有足够多的“盲人”一起努力,大家充分交流一下,对大象的样子也能知道个八九不离十。

简单来说,自组装单分子膜是将基体浸入表面活性溶液中,通过化学键自发吸附在基体上形成的有序单分子层。如上图所示,SAMs从结构上可分为三部分,一是分子的头基,它与基材表面上的反应点以共价键或离子键结合;二是分子的烷基链,链与链之间靠范德华力作用使活性分子在固体表面有序且紧密排列;三是分子末端基团,引入不同的末端基团如甲烷基(-CH3)、羧基(-COOH)等,可以获得不同物理化学性能的界面(这三个部分可以分别控制或加以组合从而达到不同的应用目的)。Science封面图中水波荡漾的涟漪效果源于两种带有不同末端基团的分子。这两种分子的头基为硫,而末端基团分别是碳氢以及碳氟。不同的尾基结构使这两种分子产生了大约0.2纳米的高度差,于是就出现了前面你所看到的那些波纹。

本文由奥门金沙网址发布于奥门金沙网址,转载请注明出处:1纳米深的海洋,黄金时代不会一视同仁

上一篇:从未生过效,开普勒捕获超新星爆发第一缕闪光 下一篇:没有了
猜你喜欢
热门排行
精彩图文