大物理学,Big Physics

我做工作的原则和目标:在物理学的基本问题上有探索有进展,在物理学的应用领域上有拓展有创新。

自然的世界是传统物理学的主要操场。与人类行为有关的世界,从很多方面也可以是物理学的操场。只要人的决策行为存在客观的方面,社会经济系统也就会存在客观的一面。大物理学的任务就是利用传统物理学的思想、概念、方法和分析技术,来探索非传统物理学系统的客观的一面。利用简单、深刻、让人耳目一新的工作,来培育这个学科的发展的方向。

传统物理学之内,我主要关注:平衡与非平衡统计的基本问题、计算分析技术,量子力学的基本问题,相变与临界现象的分析技术。

传统物理学之外,我梦想要做的事情:第一、系统科学(或者说广义的物理学,用于物理系统以及非物理系统的物理学。我决定给它一个名字“大物理学”)的方法论层面的发展。我认为系统科学要成为电动力学、量子力学这样的有基本研究对象、基本方程的学科,是很难的。但是,关注相互关系以及相互关系引起的全局性的问题和相应的研究方法,以及把这样的思想和方法用到其它系统中去,解决其他方法很难解决的问题,这个是可以的,也是很有前途的。我想从我自己的研究工作出发,推动这个。这方面的研究包含网络科学、科学学、汉字与科学的学习、博弈论、量子博弈论。第二、我认为在知识爆炸、论文爆炸的时代,学习的方式应该改变,教学的理念也应该改变。教完备的学科知识已经不可能,只能教最核心的概念、方法,然后是学习的方法,获取信息的能力。相应的学科的边界也应该重新定义。这个事情,我想通过我自己的教学工作、研究工作以及相应的组织工作来推进。这也是为什么我看重概念地图以及我自己的汉字研究的原因。

在科学研究之外,利用科学研究的结果,我们希望能够更好地推动教学和学习方法的变革:从以机械记忆为主学习方式,发展到以理解和欣赏为主学习方式。在学习基本技能、基本知识的同时保持创造性,保持好奇心以及追求与大家不一样的科学的原始的驱动力。

这些事情都不是一个人就能够完成的。我相信越来越多人会加入到这个行列里头来。

Big data, bigger Physics

PRL最近文章提出了一个新的统计量在相变点附近会发生突变:信息流

报道:http://phys.org/news/2013-10-scientists-mathematical-crystal-ball-calamities.html

原文:http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i17/e177203

在相变点附近序参量、比热、磁化率等物理量发生变化甚至突变,是大家熟悉的现象。从信息的角度,是不是交互熵,纠缠熵等物理量也会发生突变呢,甚至信息流?文章在Ising模型上做了计算,真的会。这个量以及这样的更一般的量有可能有重要意义:序参量、磁化率等物理量在一般系统上难以定义和计算,但是熵和信息流更好定义。如果这个现象有一般性,那么我们就有了检测更加一般的系统的相变的方法。

这样的工作,应该有更多的例子,更多的尝试,甚至一般的理论。

组会报告:研究方向、研究课题、学习资料与学生培养

准备给学生讲讲什么是系统科学,我们做什么样的研究,为什么做这样的研究,需要学会哪些东西(What to learn:品味),怎么学(How to learn:概念地图),从哪里开始(Where to start from:核心基础的概念与最重要的技术)。

提纲:

讲稿下载:JinshanSS

如何读文章, How to read a paper

http://blizzard.cs.uwaterloo.ca/keshav/home/Papers/data/07/paper-reading.pdf
最近看到Waterloo的一个教授S. Keshav写了如何读文章,很好。

我把它当砖头,来说说我自己的体会。

第一条,要读标题和摘要,决定继续读还是跳过。但是,在你进入这个领域之前,读标题和摘要给不了你多少信息,因为连基本概念、主要研究方向都不了解,没法欣赏和提出质疑。因此,我们有下面的一条。
Step 1: Read the title and abstract to decide whether or not read it further.

第零条,读这个领域的一两篇综述文章,为数不太多的几篇原始论文,积累对这个领域的认识:基本问题是什么,主要研究方法有哪一些,哪一些问题目前没有得到回答,其中哪一些有正在得到研究。如果标题和摘要对于你来说信息不够做决定继续读还是跳过,回到第零条。
Step 0: If the title and abstract do not provide enough information for you to make the decision, you might want to turn to read some review papers of the field first to get some tastes, directions and terminologies.

第二条,看数学公式,图,列表,主要结论,决定是否可靠,是否与你的兴趣相关,是否需要精读。对于训练好的眼睛,数学公式的信息量比文字要大。
Step 2: Read formulea, figures, conclusions, lists to check reliability, matching of interests, significance of the contribution (maybe a matter of taste).

第三条,主要看思路和基本假设,然后拿来推推、算算,过不去的可以看文章。
Step 3: Assumptions and logic chain, redo it without using the details on proofs and calculation.

第四条,回去读文章,批判着、对比着读。可以思考不完善之处或者可拓展之处,与自己的兴趣和工作的可结合之处,然后开展工作。
Step 4: Think what can be done better if you were the author(s).

有了我自己的认识,现在我们就拿上面的文章来展示如何做阅读。当然这个文章不是真正研究论文,读起来很多地方体会不到上面的5条。
Demonstrate how to read a paper by reading “How to read a paper” from S. Keshav.

文章的标题:
How to Read a Paper
有意思,尤其是对研究生;对于我自己,我已经有自己的方式和习惯,不重要。但是,考虑到可能对研究生有用,接着看(但是意愿不是特别强烈)。

摘要:
Researchers spend a great deal of time reading research papers. However, this skill is rarely taught, leading to much wasted effort. This article outlines a practical and efficient three-pass method for reading research papers. I also describe how to use this method to do a literature survey.

提出“三过”,没听说过,可能有点意思。但是,期望不高,因为关键问题也就这一些(上面列出来的5条)。可以继续看。

不想看每一句,挑着看:公式没有,图没有,有列表,三个步骤每一个都有一个章节。结构还不错,可以跳。

第一过:读标题和摘要,读章节标题,看公式,看结论,看文献。跟我的有小小区别,我没有注意到章节标题,也没有提出看文献。大同小异。有道理,看章节标题的建议可参考。这也是为什么文章最好有自己的目录。

第二过:留意图表上的错误和语法错误,看文章的主要思路,把计算细节和证明细节跳过。不错的建议,但是文章没写好,既然第一部份把最重要的信息写在列表里头,第二部份最好也写在列表里头。用同样的惯例方便阅读。在这里,我的第二条没有把最关键信息找出来。不在公式、图表、列表、结论、摘要里头的信息原则上就不是最重要的。但是,这个文章逼着我2、4一起做了。3没法体会,文章太简单。

第三过:提取出基本假设,独立做一遍,同时批判和注记。与我的3、4基本一致。

其它的,到现在为止,我也没看。

总结一下:第零条没用到,因为文章不是真正的研究论文。第一条看完之后基本了解文章的目的和内容的方向,决定看。第二条,只有列表可以看,信息有一些,也有一些重要信息不再列表里,不得不看了一部分全文。得到批判性信息:此文章的结构还有待提高。最后,整体来说,内容很好的文章,尽管摸爬滚打过的都知道,但是对于研究生应该有意义。内容方面,第零条应该补充进去。

行动:我给作者写封信告诉他我的反馈。
Action: I am going to write to the author to share my 3 cents.

最后,从文章和出版的角度来说,最好提供文章的目录和概念地图。
At last, it will be much better if when a paper is published, a table of contents and also a concept map explaining important concepts and major contributions of the work are published together with the paper.