💫物理迷💫 坚壁清野fly
索万物之理。
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国内、深圳空气质量指标 看到一个转发日本网友夸杭州天空很蓝的帖子,下面的页友都在说,现在国内的空气很好了。问题是真的很好吗?实际上并非如此,国内目前任何城市的空气质量离世界卫生组织推荐的空气质量标准(年均pm2.5浓度5微克/立方米,至少10微克/立方米)都还有非常大的差距。我觉得如果要为了人们的健康考虑,空气质量还需要进一步提高,我国的空气质量和2014年比确实有了显著的进步,但是真正的健康标准还有很长的路要走。我比较担忧的看到,最近五年的空气质量量提高并不大,而且我国采用了一个较低的标准,将世界卫生组织空气质量白皮书中治理目标四阶段的标准(35微克/立方米)作为AQI优秀的标准,但是白皮书中明确提到这个空气质量会导致全因死亡率提高24%。 世界卫生组织给出的健康标准最重要的是年均PM浓度,不能只看夏天,更不能只看一个月甚至某一天的情况。国内的年均平面pm2.5浓度还是很高(大部分城市在30以上,北京目前接近30,算好的了,深圳更好些,是17左右)。以下是aqicn.org网站上近5年的空气质量情况截图,采用相同的aqi标准。前三张分别是深圳、杭州和北京,第四张是东京,第五六张是悉尼和温哥华。可以看出,东京大部分都日子是美标优秀(aqi小于50,pm2.5浓度小于12),悉尼温哥华更可怕,大部分是美标aqi25以下,对应pm2.5平均浓度6以下(实际上这两个地方的年均pm2.5浓度确实小于5)。深圳、杭州就别说和后面两个空气质量最好的地方比了,和东京空气质量的差距目前仍然很大,一目了然。美国aqi标准和国内aqi标准有差距,前者的aqi50对应pm2.5浓度12微克/立方米,后者是35,不可直接比较,截图统一采用美标。我以前也犯过把国标拿来和美标比的错误,还以为深圳空气质量很不错堪比东京。 最后叠一个甲,我是想回国发展的,别看我ip在日本说事儿,只是在这边读个博。但是空气质量确实是我找教职时比较重要的因素。是很想回深圳发展,但是由于空气质量有点犹豫了。
上官如害霍允发疯,小顾因此没那么喜欢她/故意晾她六年?荒唐至极 在这个贴吧里多次看到这种说法:上官如和荷女比试之后害得她发疯了,所以顾和如从此有了芥蒂,甚至导致顾晾了如六年。必须反驳一下这种说法,这种说法太不可理喻了。结论先行:上官如主观还是客观上都没有任何错,完全是荷女自找的。上官如对不起谁都有可能,就是不可能对不起荷女。主观上,如根本不可能、也没有任何办法提前知道自己练的是死人经剑法,众所周知死人经需要疯狂屠杀,如一个人都没杀过,说她练成了死人经,别说她自己,开上帝视角的读者在这之前猜到了吗?退一万步,上官如于情于理本来就有绝对理由对荷女下死手,但她从来没有伤害过荷女,对荷女完全可以说是仁至义尽。于情,两个人本来都是死敌关系,荷女利用上官如盗取无道书献给敌人,致她犯了死罪;于理,别忘了,这本来就是生死决斗,上官如就算用真正的杀戮版本死人经也无可厚非,而她只是用了一个防御性的招数,这都能怪她,也太荒谬了吧!以上主观角度可以看出上官如问心无愧。客观上来看,荷女发疯完全是因为自己那极端病态的嫉妒心,能怨谁?她自己把死人经改造后传授给很多人,就算顾真的教了如,又怎样?这就能疯?谁知道她的脑回路有这么不正常,我不正常我有理吗? 顾一开始因为误会生了会气罢了,以他的智力和对如的了解很快就能反应过来就不可能是她故意偷学的,如不是这种人,这剑法明显也很不一样。如果他真的因此记恨如,怎么可能在这六年里还经常梦到她,重逢后马上送上我经常梦到你这种情话呢?
长文:论学术研究能力和做题能力的无关性 核心结论:和大多数非从业人士的刻板印象不同,科研能力和做题能力没有多大的联系。这一也是为什么拜做题神教崇拜的做题之神们很多没能取得多好的学术成果。本帖将详细论证这一届结论,打破做题区的幻想。希望本帖能让更多的人对做题祛魅。 学术研究有两类:实验类研究和理论类研究。这里我再次抛出一个反直觉的论点,即做题能力强的人更容易在实验类研究中成功(不过我没有做严格的调研分析,纯推理,就当个乐子吧),但这并不是因为做题能力强的人实验研究能力更强。真正的原因是,当前的实验类研究非常吃平台和资源,做题能力强的人能够进入北大清华等顶级学校,然后进入世界上最强的组读phd,享受最顶级的实验平台和资源,有最好的导师指导,自然更容易成功。另一方面,实验类研究中还有一类劳动密集型研究(伪化生),这类研究运气成分很大,且造假严重,和做题能力就更没有关系了。换句话说,即使你把一个小学学历的人放到伪化生的顶级实验室,只要他有够强的自制力也是有可能获得成功的(极端情况下他甚至可以不懂写论文,只负责生产实验数据。据我所知国内有些顶级学校的课题组还真就是这样,学生只是负责按照老师的要求做实验,然后把数据给老师,老师负责写论文的整个流程,学生就是纯纯的数据工人)。 接下来谈论的是重头戏,可能将强烈打击做题区的信仰。理论类研究,主要包括理论物理,纯数学,理论计算机等方向,这些方向处在做题家鄙视链的顶端(我对这点是不认可的,虽然我是做理论物理的,但我认为能做实验优势更大,而且做实验的能做理论,做理论的一般没钱做实验)。想在这些方向获得成功,兴趣几乎是必要条件,这也是为什么这些方向的很多学者乐在其中,即使工资不高也不愿意转行,不少学者年纪很大了还自己做科研写论文(比如大家熟悉的杨振宁,最后一篇唯一作者研究文章是86岁高龄时发表的;爱因斯坦死前还写下了一个公式),而做题需要的重复训练扼杀兴趣。 取得理论类研究成果所需的关键能力,一是提出新问题的能力(或者说想象力),二是解决困难问题的能力。多数人认为前者甚至更加重要,只要有了好问题,即使解决问题的能力不算顶尖,也可以找人合作。很遗憾,提出新问题的能力和做题区信奉的做题能力简直可以说是相反的能力,绝对不是能重复训练出来的。而且提出新问题的能力还是能独立科研的关键能力:很多顶级做题家即使进入了最好的平台获得最好的资源,在国外最顶尖的组生产了许多成果,但一旦回国建立自己的课题组就不行了,这种例子比比皆是。他们其实并不具有独立科研能力,而是依赖于其顶级导师的指导。 即使是解决困难问题的能力,和做题区信奉的做题能力仍然有天壤之别,原因很简单:做题考试都是限制时间且闭卷的(即使开卷也会限制查找范围),但科学研究不限制时间而且可以随意查阅资料,这是根本性的差异。如果有过理论类科研经验的人往往会有这样的体验:思考一个问题很多天,甚至吃饭睡觉都在想。这和至多几小时的考试做题,简直不是一个世界的东西。菲尔茨奖获得者,华人数学家的巅峰丘成桐有一个采访视频,讲的是自己不相信有天才,大概就是表达这个意思:大众认知的所谓天才,主要表现是反应很快,能很快回答你的问题,而且乍一看让人满意。相反,真正的大师往往思考一个问题几天才给出异常深刻的回答。显然,所谓的天才做题家容易取得很好的做题成就,很大程度上是因为考试严格限制时间。 最能打做题区脸的例子应该是2022年的菲尔茨奖得主许埈珥(June Huh) ,他在24岁前完全没想过从事数学研究,他的数学成绩非常一般,大学学的不是数学专业。他的反应慢到什么程度呢?采访中他夫人表示,去餐厅吃饭,15%的小费是多少,他居然算不出来!实际上他的SAT和GRE math的成绩也印证了这一点。许自己表示,自己(在SAT考试中)除了数学其他都擅长;GRE math算是比较基础的研究生数学考试,全是选择题。他的同事表示好的学生很快就能做完并获得高分,而June Huh在规定时间内竟然只能做完不到一半的题目,因此获得了极低的分数。他的优势是思考问题异常深入,最终获得了菲尔茨奖。他也是非常幸运的:在大学毕业前遇到菲尔茨奖得主广中平佑,上完他的一门课后才有了一定兴趣,并和他深入交谈(广中表示几乎没人找过他,许来找他很高兴,于是相谈甚欢),相处几个月后获得其推荐信,才得以进入了美国大学读phd(只有一所大学冒险录取他,其他全拒,毕竟GRE math成绩太低,而且不是数学专业)。要不是广中正好到韩国访学,他甚至不会从事数学,而是会成为记者。 王虹勉强也可算一例。虽然她考上了北大,但在北大专业排名不高,高中也没参加过数学竞赛。这居然成为了某些拜做题神教教徒抨击她的理由,有人认为她之前做题能力不够强,所以学术成就肯定是抱大腿得来的,实在是荒谬非常。
论拜做题神教信仰之荒谬——中间结果论 首先说点题外话(这段可以跳过),我不支持结果论(即通过世俗成就将人分为三六九等):结果论本身是一种优绩的暴政,成功人士将成功归结为自己的才能,而弱化运气的作用。实际上出身,运气,平台很大程度上决定了一个人的成就;一个人这辈子的成就很大,但如果重新来一次很可能截然不同了,更何况初始条件差异很大。 本帖核心结论:拜做题神教信仰的是“中间结果”论,连结果论都远远不如,可堪称无厘头。为什么这么说?因为即使要谈结果论,结果更好的人能力更强,也得谈人生的“终极结果”而非中间结果,对吧?就好像没人会在乎中学月考的成绩,因为这只是学生阶段的中间结果。而拜做题神教信仰的“高考成绩”,放到人生的尺度上也不过是中间结果罢了,从这个意义上讲和中学月考成绩没有本质区别。真正的终极结果按照一个人的人生目标不同,可以分为不同的类别。当前社会最主流的两种是 1. 对于人生目标是赚更多钱的人:个人财富与地位(权力);2. 对于人生目标是成为学者的:学术成就。大多数人选择的是追寻更多的财富或者权力,终极结果就用其财富值衡量。加入你做题做到了进入北清哈佛麻省普林斯坦福的程度, 而你追求的是更多的财富,你和别人攀比的时候攀比财富就行了,没道理再把什么本科博士学历这种中间结果拿出来比。无非是靠做题获得了比较好的平台和资源,接下来成功的概率更大罢了。如果一个人在享受更好的平台和校友资源的情况下,财富值方面还输给了学历更低的人,却想拿学历踩头,是十分荒唐的,只能说是一种阿Q精神。 楼主将学术成就单列是因为我们的社会对科学家的尊重度较高,完全不用财富值进行评价,其体系内用的也是一套独立的衡量标准。其实还有一些类似的行业,比如艺术家,由于更加小众就不说了。可能有些违反非学术界人士的直觉,这个圈子的终极结果学术成就,和做题成就这一中间结果关系也没那么大,即使是最贴近做题家想象的理论物理和基础数学,对此我将另开一帖仔细讨论。虽然做题能力更强的人似乎获得学术成功的概率更大,但这主要是因为平台和资源的优势。但做题能力弱的人在理论物理基础数学这样的领域获得较大成就的也不少,更不用说其他研究方向了。其实行内人士互相评价的时候基本也不会蠢到去比本科学历,奈何有不少拜做题神教的外行非要拿本科学历去评价科学家,实在是令人忍俊不禁。
没想到吉布斯佯谬(Gibbs paradox)居然是个还没完全解决的问题 之前一直以为,量子统计中的全同性原理提出之后,Gibbs paradox就被完全解决了(即N粒子无相互作用气体的配分函数为何需要多出来一个1/N!的系数才能解释实验事实).没想到一篇2017年的PRL仍然在研究这个问题,并且它提出全同性原理并不能用来解释经典气体的配分函数为啥多出这个系数(量子力学效应可以忽略,但仍然会多出这个系数). 当然吉布斯佯谬的内容还可以重新写成另一种更好处理的形式:即体系的统计力学熵(正则态的Shannon entropy)和热力学熵(通过克劳修斯等式定义,和heat transfer δQ直接联系)存在一个差异f(N),这个差异函数和粒子数N有关.这篇2017年的PRL做的事儿就是通过包含了纯粹不可逆性(absolute irreversiblity)的 积分涨落定理: ‹e^[-β(w-△F)]›=1-λ 以上λ代表纯粹不可逆性的程度,如果体系的演化不存在纯粹不可逆的轨线,则λ=0,该式退回原始的积分涨落定理.说明一下,如果存在一条轨线,其逆时轨线(时间反演轨线)出现的概率为0,则称该轨线为纯粹不可逆轨线,此时λ不等于0. 具体的例子就是理想气体的自由膨胀,此时存在纯粹不可逆轨线. 作者证明从这个式子可以得出f(N)的具体形式: f(N)=Nf(1)-lnN! 这说明了吉布斯佯谬中多出来的系数等价于该积分涨落定理:只要积分涨落定理成立,就会有这个系数. 那么很显然,我们可以说小体系中的积分涨落定理替代了广延性(extensivity)的作用,导致统计力学熵和热力学熵差异的涌现.请注意,小体系中的积分涨落定理适用范围是很广的,对平衡态和远离平衡态的系统均成立.它是比热力学第二定律更强的式子,结合Jensen不等式可以直接推出热力学第二定律的另一种表达式W=‹w›≥△F.
理解大偏差理论(Large Deviation theory)的一个绝佳例子 虽然没用它做过研究,但是接触它也算比较久了. 没想到前几天听ICTP的随机矩阵课时,那个老师举了一个关于大偏差函数的特别好的例子,让我对它的了解透彻了许多. 例子是一个非常简单的模型:一个粒子从在一条一维链上做非对称随机行走(晶格长度为1),往右走一格的概率为p, 往左走一格的概率为q=1-p,粒子的初始位置是X=0处. 从这个例子就可以很清楚地理解大偏差函数到底包含了什么信息、有什么用. 设第n+1步粒子的位置是X(n+1), 第n步粒子的位置是X(n),那么两个位置函数满足X(n+1)-X(n)=ξ, 其中ξ∈{-1,+1},且其取-1的概率为q,取+1的概率为p. 从这个递推式显然有X(n)=Σξ_i. 即把n个独立同分布的随机变量ξ加起来就得到X(n). 现在中心极限定理就可以发挥作用了,它能告诉我们大n极限下X(n)=x的概率分布函数满足高斯分布. 而我们用X(n)=Σξ_i这个式子可以容易地计算出X(n)的均值<X(n)>为n(p-q),方差为4npq.代入高斯分布的表达式我们就得到了p[X(n)=x]. 一切看上去很美好,我们已经得到了这个随机过程X(n)在时间n处取值为x的概率分布函数(large n),大偏差理论还有什么用呢?但是且慢,中心极限定理其实只在X的均值附近成立!它不能正确预测那些离X(n)均值很远处的稀有事件{X(n)=很大的x}的概率. 比如一个最极端的事件:在第n步粒子的位置恰好在X=n的概率p[X(n)=n]=p^n. 这是一个非常小的概率,显然用中心极限定理给出的高斯分布是不能得到这个结果的。此时大偏差理论就派上用场了. 它告诉我们,在大n极限下p[X(n)=x]渐近于exp[-nΦ(x)],其中x=X(n)/n. 这里Φ(x)即所谓大偏差函数,或者速率函数.它是大偏差理论里最核心的一个量,后面什么Gartner-Ellis定理也就是为了得到这个量. 这个公式即使在x很大的时候也是成立的,大偏差理论顾名思义,能对与均值偏差很大的稀有事件也做出有效的预测.在这个例子下,用组合数可以写出n时刻向右走n1步,向左走了n2步(n1+n2=n)的概率分布,再用斯特林近似容易得到大偏差函数Φ(x)=(1+x)ln[(1+x)/2p]/2+(1-x)ln[(1-x)/2p]/2. 检验一下,X(n)=n时x=1,Φ(x=1)=-logp, 即用大偏差方法我们得到了正确的结果p[X(n)=n]=p^n. 此外注意到在均值x=X(n)/n=p-q附近把Φ(x)泰勒展开再代入exp[-nΦ(x)]又得到了(弱)中心极限定理的预测结果!可见大偏差函数包含的信息是非常丰富的.
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