博客李淼

这里收集一些电磁斗篷文献。

实验上第一次实现电磁斗篷的文章，发表在Science上，是

Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies

摘要：

A recently published theory has suggested that a cloak of invisibility is in principle possible, at least over a narrow frequency band. We describe here the first practical realization of such a cloak; in our demonstration, a copper cylinder was “hidden” inside a cloak constructed according to the previous theoretical prescription. The cloak was constructed with the use of artificially structured metamaterials, designed for operation over a band of microwave frequencies. The cloak decreased scattering from the hidden object while at the same time reducing its shadow, so that the cloak and object combined began to resemble empty space.

有一篇很好的Review Talk:

Review of Possible Approaches to Electromagnetic Cloaking of Objects

从这个综述我们得知，研究隐形材料可以追溯到70年代。隐形，或不可见，不同于潜行（stealth），后者将反射减弱到最小，如美国的潜行飞机。

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最近看到两篇文章，都觉得好，与其自己写一篇不咸不淡的，不如转贴。一篇是崔卫平的关于海子的文章，一篇是同人于郊关于效率和智商的文章。

变乱之歌

崔卫平

一

　　暑假使得我蛰居乡下，集中精力思考一些问题，写出平时想写而无暇完成的文章，上篇《天使的倾斜》便是。针对其中的观点，有读者斯鹤来信说：“为什么我们身上的自然品德，比如善良、同情，是最为美好的东西，却有可能发展为一种暴力？”这个问题提到好！我在下面将进一步作答。读者书梦也来信，表达自己对于人性长久的思索与困惑：“人到底要成为什么？人的未来是什么？是在市场经济里一个个吃的胖胖的，在权力里养得大大的吗？”有这样勤于思索的读者，我们就可以将问题引向深入。

　　上半年想在心里一直要写的另一篇文章是关于诗人海子的。今年3月26日，是他离开这个世界整整二十周年。这位早夭的年轻诗人不只是身后才成为传奇，而是当他在世时，就已经是一个小小的神话人物。我印象最深的是这样的“故事”：头天晚上他与所有的人一起酩酊大醉，第二天清晨当别人还在呼呼大睡时，他却已经投入狂热的写作。看来他是的确真热爱写作，而不是更加热爱喝酒。1987年曾在拉萨与他偶然相遇，我定定地看了他半天，想找出这个人到底有什么特殊之处。他比我想象的个子要小。他走后我们的房间里多出了一件毛线衣，咖啡色的七成新，粗绒有着漂亮的花样，不知出于哪位女性之手，是“四姐妹”其中之一吗？高原天气特殊，这件毛衣后来被我穿着在西藏游走多日，记不起来最终在什么地方将它弄丢了。

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网易博客在建国60周年之际，组织了“中国是什么”的博客写作活动-我姑且这么叫，现在还不知道他们取了一个什么样的名称。

“中国是什么”，不是要每一位作者写这么一个大而无当的题目，而是让博文作者们在这个巨大的题目之内自由地写。刚接到邀请的时候我想，去界定一个对象是什么是极为困难的事情，而解释这个对象不是什么相对容易些。

我本想写中国科学不是什么，还是觉得这个题目大了。不如自省一下，想一想自己是谁，或者，自己不是谁。推而广之，也许我们能看出一点儿中国科学的影响，虽然在中国科学这个巨大的背景之下，你拿多少倍的放大镜也不容易看到我。

而且，我从来不善于做宏观思考，喜欢甚至沉迷于细节的观察和玩味-有趣的是，最近我在一个海外华人八卦的地方，看到有人八卦我不善于计算。他们甚至拿出我佩服的弦论家Susskind来做比较，说Susskind也不善于计算。年轻的代价是什么？代价之一就是只看到表面，这些人不知道Susskind在没人的地方做了多少计算。回到我自己，我这人还真喜欢计算，是只见树木不见森林的那种人。

在那个八卦中，有人甚至说我自己给自己做过定位：我是中国弦论研究者中的前三名。也许那位同学在梦中见过我这么说过。我即使狂妄，但至少懂得外柔内刚这个处世哲学。何况到了我这个年纪，雄心消磨殆尽。对了，难道我们走到哪儿都改变不了背后八卦别人的爱好吗？我在我的学生身上看到了希望，但八卦的牌子总是被一些人贴在脸上，被人误以为这些人是中国人的代表。

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《时间的玫瑰》讨论了九位20世纪大诗人，居然没有几位是善终的。可见，诗人是苦难中开出的花朵。其中曼德尔斯塔姆的命运最为悲哀，被捕两次，第一次坐了三年牢，1937释放。紧接着1938年再次被捕，死于海参崴中转站，尸体至今下落不明。

曼德尔斯塔姆活了47岁。

曼德尔斯塔姆虽然是俄国白银时代的代表诗人，甚至是20世纪有数的诗人之一，生前并不怎么出名，死后也是如此。直到1961年，他的妻子才发表了藏起来的手稿。

可能部分由于翻译介绍的原因，我不了解曼德尔斯坦姆。还是在读了《时间的玫瑰》之后，才开始慢慢地读他的诗。我被北岛翻译的《列宁格勒》打动。我是喜欢他的风格的，甚至北岛文章的标题：昨天的太阳被黑色担架抬走，也是一种悲哀之美。让我想起一个人在阴霾的日子回忆过去灿烂的阳光。

我们先回顾一下北岛翻译的《列宁格勒》：

列宁格勒

我回到我的城市，熟悉如眼泪，
如静脉，如童年的腮腺炎。

你回到这里，快点儿吞下
列宁格勒河边路灯的鱼肝油。

你认出十二月短暂的白昼:
蛋黄搅入那不祥的沥青。

彼得堡，我还不愿意死:
你有我的电话号码。

彼得堡，我还有那些地址
我可以召回死者的声音。

我住在后楼梯，被拽响的门铃
敲打我的太阳穴。

我整夜等待可爱的客人，
门链像镣铐哐当作响。

1930年12月，列宁格勒 　　

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1、Reinventing Gravity - Brilliant or Bunk?

这是Andrew Zimmerman Jones最近一篇博文的标题。Brilliant可以翻译成才华横溢，以及其他几个好词，我用卓越，是因为大陆很少用，而台湾常用。台湾学术界恰好有卓越计划（类似我们的973计划）。

这篇博文是John Moffat新书Reinventing Gravity: A Physicist Goes Beyond Einstein的读后感。我没有机会读这本书，但我知道Moffat是Smolin眼中的seer（关于Lee的那本书，这里）。这个世界，seer几乎绝迹，我不相信Moffat同学是，他的文章我读过几篇，都没有什么说服力。

但是Jones认为Moffat的想法值得更多的重视，虽然他也不信。总的说来，我不相信任何modified gravity，未来会证明爱因斯坦才是真正的seer，而我们是想扳倒巨人的矮子。

Jones的博文：Reinventing Gravity - Brilliant or Bunk?

Jones博文的最后一段

After having read the book, I’m not convinced that Moffat is right, but I am convinced that his ideas merit greater attention than they’re receiving from the majority of the physics community. He is in the unfortunate position of having an idea to (potentially) explain facts that most physicists feel don’t need a new explanation. Only time will tell whether their explanation will survive all the challenges of further investigation in the years to come, in which case Moffat’s work (or the related Modified Newtonian Dynamics or MOND theory) may provide a good alternative.

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过去数年学术界一直时兴交叉，典型的有生物与物理学的交叉，金融与数学甚至物理学的交叉。这样的交叉是学科与学科之间的交叉，两个不同的学科本来隔得很远，而一个学科中的学者在学习另一个学科的背景知识和主要问题之后将本学科的方法和知识带到另一个学科，对那个学科发展起到极大的推动作用。所有这些交叉学科的研究其实都还处在起步阶段，前景不可限量。

这次我要谈的其实是一个大学科之内的不同的小学科之间的交叉，具体地说，就是弦论与凝聚态物理之间的交叉。表面看起来，一个学科不同分支的交叉是自然的，其实远不是如此。自然科学特别是物理学到了现代，分工越来越细，很少有人能够同时具备两个或更多不同分支的知识，更不用说做研究了。隔行如隔山这句成语在今天特别有效。

追踪历史，凝聚态物理一开始并不是一个独立的物理学分支。19世纪，麦克斯韦和玻尔兹曼等人发展了统计物理学，建立了热力学的微观基础，统计物理就是现代凝聚态物理的基础。那时，理论物理学家不认为理论物理学不同方向是分开的，他们中间有些人甚至还做实验，例如麦克斯韦本人。到了20世纪初，大多数理论物理学家还能研究理论物理中的任何一个方向，爱因斯坦就是一个典型的例子。其实，爱因斯坦甚至可以看作固体物理的奠基人之一，因为他用量子论解释了固体在极低温之下的零比热。

到了现代（大约1950年后），固体物理和内容更广泛的凝聚态物理才开始独立成为一个分支，其中的研究人员成为专门研究这个分支的专家。但是，凝聚态物理一直与理论物理的另一个大分支粒子物理有密不可分的关系，因为这些分支的基础都是量子力学，甚至量子场论。凝聚态物理更加关心一个系统在有限温度下的宏观性质，而粒子物理的大多数问题是少量粒子组成的系统的问题。当我们需要研究一个由很多粒子组成的系统，此时问题和研究方法与凝聚态物理并没有多少区别。仅有的不同是，凝聚态物理系统关心的是由分子原子或者电子组成的系统，而粒子物理则关心由基本粒子组成的系统，后者的基本组成部分在尺度上比前者的小。我们不能仅由这个区别就得出两个物理学分支研究的问题没有任何关系。

粒子物理在上世纪80年代初开始真正关心一个有温度的基本粒子系统，或者更准确地说，一个有限温度的量子场论。上世纪70年代发现了弱电统一理论，强相互作用理论也已成型，即量子色动力学，这两种理论都是规范场论。同时，暴涨宇宙学在80年代初期成为宇宙学研究的一个重要方向，而研究暴涨宇宙学需要考虑最基本的相互作用及其在有限温度下的性质。这样，有限温度场论就从那时起成了一个不大不小的研究领域。

凝聚态物理中的一大类问题可以用场论描述，特别是当一个系统处于临界状态。处于临界状态的最有名的例子是临界乳光现象。在70年代，用场论来研究临界现象一度风行，K. Wilson也因开创性研究获得诺贝尔奖。到了80年代中后期，弦论的研究涉及到2维场论，而这些2维场论恰好和研究临界现象的场论一样，正好可以描述同样维度下的临界现象。

所以，弦论早在80年代就和凝聚态物理有交叉了。最近一年来，这种交叉再次出现，但以完全不同的方式。

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（下面是根据我去年在“量子力学在中国”的会议上的报告整理出来的文章，将发表在《现代物理学知识》，勿转）

直到上世纪60年代，爱因斯坦的广义相对论一直是理论物理中理论色彩最浓的一个分支，那时广义相对论的主要实验验证是水星近日点进动、太阳引力场中的光线弯曲、引力红移。直到宇宙学和涉及强引力场的一些天体物理问题成为实验（观测）领域后，广义相对论才成了和其他物理理论如粒子物理类似的学科。与此同时，人们开始尝试将引力和量子力学结合起来，这就是著名的量子引力或引力量子化问题。

在西方，最早研究引力量子化问题的有Feynman和DeWitt，他们的尝试虽然不成功，却留下了一些重要概念和方法，例如后来在研究规范场论量子化中起到重要作用的鬼场，引力的正则形式。其实，比Feynman和DeWitt更早对量子引力感兴趣的是Dirac，他研究了引力的正则形式，由此还发展了含有局域对称性和约束的动力学系统的研究方法。这些工作都成了经典。Feynman的老师John Wheeler也有一些早期贡献，例如以他和DeWitt命名的引力波动方程（即波函数所满足的哈密顿约束方程）。Veltman, `t Hooft在成功研究了规范场量子化之后，也尝试过研究引力量子化，得到了一些引力不可重正化的结论。

弦论则发端于1968年Veneziano散射振幅。这个散射振幅满足一些很特别的要求，例如所谓s道和t道对偶。人们发现，Veneziano振幅不能从只含有限个场的局域场论导出（这些场论中的散射振幅不可能具有对偶性）。将这个振幅分解为通常的Feynman规则给出的图，中间态包含无限多个粒子，这些粒子的自旋和质量没有上限。人们很快推广了Veneziano振幅，但目的都是描述强相互作用过程。Nambu和Susskind等人证明所有这些振幅描述的其实是弦和弦的散射过程，人们就这样偶然地发现了弦论，弦论不同于局域场论，但可以满足量子力学的一切要求。直到数年之后，Schwarz和Scherk，以及Yoneya独立地发现中间态总是包含一个质量为0自旋为2的粒子，而且低能相互作用就是引力相互作用。他们建议弦论可以被看作量子引力理论，因为在70年代中期，引力量子化依然是一个难题。

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（《新发现》专栏，勿转）

《爱因斯坦的望远镜-探索暗物质和暗能量》一书，作者是Evalyn Gates，芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所助理所长，最近为张威和上官敏慧译成中文，近期就要出版。

“爱因斯坦望远镜”听上去很陌生，其实是专业名词“引力透镜”的一种大众化的说法。我们知道，光学透镜-望远镜的主要组成部分，是通过镜片的折射率来聚焦成像的，那么，引力透镜的原理是什么？在爱因斯坦的引力理论中，光线走最短程线，这种最短程线对于一个距离目标和引力场很远的观测者来说，看上去并不是一条直线。最初验证广义相对论的实验就是在日食时观测恒星光线掠过太阳后弯曲的角度，虽然由于引力场本身很弱这个弯曲的角度非常小。我们知道，通常的镜片是利用折射以及镜片的曲率来弯曲光线的，而引力透镜则是通过引力场的分布来弯曲光线的。既然引力场存在透镜现象，天文学家利用透镜现象研究引力场以及导致引力场的质量分布就很自然了。

光学透镜和引力透镜在过去被认为是很不相同的现象。非常有趣的是，最近对电磁隐形斗篷的研究发现通常的光学（电磁学）介质可以用引力场类比来研究，反过来，通过设计光学介质，人们开始模拟太空中的引力场，引力透镜效应，甚至黑洞。当然，实验室中的人工光学介质涉及到的空间尺度和时间尺度比太空中的引力透镜涉及到的尺度要小得多，这也为研究提供了便利。

《爱因斯坦的望远镜》是一本科普著作，以引力透镜现象的研究为主线，介绍了当今天文学和宇宙学最为引人注目的两个研究领域，即暗物质和暗能量，同时介绍了引力理论和现象、宇宙学和粒子物理学的一些基本知识。我没有读过英文原文，机缘凑巧，两位中文译者请我校阅他们的翻译，我乘机通过本书学习了过去我不太熟悉的一些知识，例如微引力透镜效应，X射线天文学。当然，本书的重点是通过不同侧面的研究展示目前暗物质和暗能量的研究成果，而将重心放在暗物质的研究上面。

全书由12章和尾声以及附注组成。第一章介绍了宇宙的组成和宇宙的历史；第二章和第三章介绍爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论以及宇宙的膨胀；第四章介绍引力透镜即爱因斯坦望远镜，包括一些奇特的引力透镜现象：一个球状物通过引力透镜成像为一个环状物，物体的拉伸和变形，甚至一个目标会形成数个像，形成引力透镜的质量越大、分布越大，则引力透镜的效应越明显；第五章介绍了在暗物质研究历史中最为流行的两类暗物质候选者，勇士和懦夫。这里勇士即MACHO，是英文“大质量致密晕物体”的缩写，这些大质量致密物体可能是黑洞，可能是昏暗的星体，而微引力透镜效应的研究的确证实了这些物体的存在，但占宇宙物质的比重不足以解释所有的暗物质。其次，懦夫即WIMP，是英文“弱相互作用重粒子”的缩写，这些粒子非常可能是暗物质的主要组成部分。

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1、Is cosmology about to become boring?

Steinn Sigurðsson在这篇博文中讨论了李惕碚老师等人的新文章Improved CMB Map from WMAP Data 。

他注意到在李老师等人的文章中，四极矩和八级矩不再有WMAP组所说的调准效应，所以他说宇宙学也许因此变得没有意思了。但他没有注意到，在李老师等人的工作中，四极矩彻底消失了，这是另一种奇怪的现象。如果李老师等人的结果是正确的，我们还需要理解这个现象。

2、Romantic Science

Sean Carroll看来也是一个文青。在这篇博文中，他指出西方的浪漫时期（1770-1830），诗歌比科学更为特出，出现了济慈，雪莱，拜伦，柯勒律治，布莱克，华兹华斯，歌德，席勒，普希金，等人。那个时期，诗人和科学家对彼此的工作都感兴趣。Sean Carroll写道

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策兰是我喜欢的西方诗人之一。

北岛《时间的玫瑰》策兰篇的题目是《策兰-是石头要开花的时候了》，选自策兰的诗《卡罗那》，此诗的最后一段：

我们在窗口拥抱，人们从街上张望：
是让他们知道的时候了!
是石头要开花的时候了，
时间动荡有颗跳动的心。
是过去成为此刻的时候了。

是时候了。

是策兰诗歌里少有的乐观的一段。这是写给女诗人巴赫曼的，我不知道为何北岛要选这一句作为策兰的题目。也许不同的人对一个诗人的感受不同，如果是我，我会选《白杨树》中的一句“我母亲的头发从没有变白”作为题目，因为策兰一生生活在母亲死于集中营和欧洲犹太人走进空中坟墓的阴影中，最后自沉于塞纳河。那一年，策兰50岁，从网上可以看到的照片判断，策兰的头发也从没有变白。

上面一段的英文翻译是

We stand by the window embracing, and people
look up from the street:
it is time they knew!
It is time the stone made an effort to flower,
time unrest had a beating heart.
It is time it were time.

It is time.

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