格致

微米电机械(MEMS)系统广泛用于各种传感器和电路系统。随着技术的发展，系统进一步缩小，现在人们已经开始研究纳米电机械（NEMS）系统了。
　　
　　为什么要研究发展NEMS系统？因为人们希望对微小的力和位移进行测量。超导器件约瑟夫森结中电流的震荡，迈克耳逊干涉仪等都可以归结为对微小位移的测量。集成化的NEMS系统能够对10^-21克的质量和10^-21牛顿的力进行测量。这么灵敏的探测器可以帮助我们测量单个核子的核自旋，进而对大分子的三维结构能够进行实时测量。
　　
　　NEMS系统中的振子频率一般高达几十兆赫兹，最高的频率达到10^9赫兹。振子的震动是与电场耦合着的，可以受电场控制。纳米光机械系统（NOMS）也与此类似，不过与机械振子耦合的不是电场，而是光场。与NEMS不同，NOMS也可以用作光学器件，完成一些非线性光学的实验，或者作为一些特殊的光源。
　　
　　目前大家最关心的问题是如何冷却这个振子，希望能够能却到能量的基态。对于不同震动频率的振子，基态对应的温度不同。对10^9赫兹的振子来说，温度也在50毫开尔文。随着振动频率的降低，临界温度也随之降低。因此对于一般的NEMS系统来说，是无法通过降低环境温度使得它处于基态的。只能主动的冷却它。最近2年来，这方面的实验进展比较大，但是并没有一个里程碑式的实验表明可以把振子冷却到了基态。
　　

Nature报道的一个有意思的实验：叶绿素的光合反应有可能伴随着量子相干演化，或者说有一个子搜索算法在里面。

PhysicsWeb新闻上是这么说的：光照射一个叶绿素分子，分子上的电子被激发。一般人们都认为，激发的分子会随机的把能量传递到最近的能量比较低的分子上，这个过程就是所谓的“downhill”。能量会不断的沿着下坡路往下跑，直到达到发生光合反应的中心。

问题在于，这个能量随机传递的模型无法解释光合作用效率为什么这么高：95%以上。在这个实验中，人们发现，能量的传递并不是这种经典的随机过程，而是一个量子运动过程。他们发现叶绿素分子被激发后，震荡信号维持了几百飞秒，这被认为是出现了量子拍(quantum beats)，也就是说所有的能级同时相干的被联系到一起了。换句话说，激发态同时感觉到了所有的这些能态，但并没有真的访问这些能态，于是它可以通过最优的路径达到反应中心，而不损失能量。

这个过程，实际上就与1997年发明的Grover量子搜索算法思想上很类似。“在这个光合反应中，能量搜索它需要追随的路径，到达它发挥效用的地方。”密歇根大学的Roseanne Sension解释说。

争议仍旧存在，因为实验是在77K的低温下进行的，所以对处于300K的常温下的树叶来说，是否也会出现这个效应，人们不能肯定。

相应号召，我也写一篇短文吧。

我觉得自己选择物理是很自然的。小学时我就对自然这门课很感兴趣，还参加了自然兴趣小组，我记得当时的一个活动是记录天气情况，我天天用一个小本子做记录。小时候我的问题也很多，喜欢看《十万个为什么》等科普书籍。

上初中时，开始学物理。当时我的成绩是全班最好的。老师上课所讲的东西我理解得很快，考试也是第一个完成。我记得老师给我们推荐了一个初中物理的演示实验器材，可以在家中做物理实验的。我让父母给邮购了一套。那段时间对这套仪器我很着迷，把里面的力学，光学和电学实验都做了一遍。跟其他物理成绩好的人一样，我也参加过物理竞赛。初三时在老师的辅导下做了不少竞赛题，顺利的通过了初试，然后去武汉参加复试。不过竞赛的成绩并不好，拿了个安慰人的三等奖。但不管怎么样，这些经历激发了我学习物理的兴趣和信心。

这是我今天从arxiv上看到的一篇论文的题目：A quantum-theoretical approach to the phenomenon of directed mutations in bacteria

摘要：

The Darwinian paradigm of biological evolution is based on the separabilityof the variation and selection processes. As a result, the population thinkinghad always been an integral part of the Darwinian approach. I propose analternative scheme of biological adaptation. It is based on appreciation oflimits of what we can observe considering an individual biological object. Thisleads to a possibility for the adaptation process to occur on the level of asingle object, as a 'selection among virtual states of the organism'. I discussthe application of this idea to the phenomenon of adaptive mutations inbacteria.

另外，关于这个题目这位作者还写了一篇论文：arXiv:0704.0034,看起来他本来是准备投Nature的。我仔细的检索之后才发现，这篇论文早在10年前就发表了：Biosystems 43, 83 (1997),相关的文献还有：BioSystems 50, 203 (1999); BioSystems 78, 69 (2004)。面对这样的论文，我还能说什么呢？做理论研究关键就是敢想敢干。

Dave Bacon刚刚公布了一个新的科学网站：SciRate.com。这是一个基于digg.com，arxiv，以及开放获取的网站。

据Bacon说，他之所以建这个网站，是因为arxiv中的论文越来越多，但是质量并不都那么好。从中找好的论文，是很费工夫的。比如通过关键字搜索，并不全面。通过引用率来找好的论文，又实在太慢了。利于SciRate中的投票系统，得票高的论文将排在前面，就象digg.com网站中的新闻排序规则一样。他相信，依靠这种人工的过滤系统，最后能够把好的论文给留下来。现在SciRate只覆盖了arxiv中的quant-ph部分，因为Bacon自己只读这部分的论文。他希望以后能够扩展到其它方向。

据《自然》以及《科学时报》报道，西北工业大学的科学家在试验中用声波将鱼、蚂蚁等活着的小动物悬浮起来,而且不对它们造成明显的伤害。这项技术可以用来研究和制备新材料，也可能用于广告：“当你将一只青蛙或一个草莓漂在空中，你就能感觉到这件事情带来的爆炸性影响。”Christianen说。这个工作发表在《应用物理快报》上：Appl. Phys. Lett. 89, 214102 (2006)。

这一期的Nature Physics中有两篇文章《Quantum phase transitions of light》和《Strongly interacting polaritons in coupled arrays of cavities》，提出可以在光学系统中模拟强关联模型，看到量子相变。具体来说，就是看到系统从Mott绝缘态到超流态的相变。Nature Physics对这个进展也做了展望。

1998年D. Jaksch等人提出用光学晶格中的冷原子系统模拟强关联模型，2002年人们已经在冷原子系统中看到了这个相变。因此激发了人们用冷原子模拟强关联系统的热情。但是光学晶格系统中的晶格常数只有光波长的1/2,因此单独控制一个原子是非常困难的。而用光学系统来模拟强关联模型，晶格常数可以远远大于光波长。我们可以很容易的控制其中一个粒子的状态，以及与相邻粒子的耦合强度。因此这开辟了研究强关联系统的新天地。此外，由于可以对单个粒子进行控制，这个方案也可能用来实现可扩展的量子计算。

今天网志圈里的一个爆炸性新闻是，Cosmic Variance的作者之一Sean Carroll通过写blog与另外一位科学blog作者Jennifer Ouellette认识。他们在今年4月的APS会议上见面，并恋爱了。现在他们宣布将要结婚，祝福他们！

两年前我在北京听文小刚教授讲量子多体理论课时，文小刚教授向我们介绍了他所研究的弦-网凝聚(string-net condensation)模型，在那个模型中，光子是任意大小的闭合弦的振动，电子是开弦的端点。文教授的主页上简要的描述了这个模型：

Q: What are light and fermions?
A: Light is a fluctuation of closed strings of arbitrary sizes. Fermions are ends of open strings.
Q: Where do light and fermions come from?
A: Light and fermions come from the collective motions of string-like objects that form nets and fill our vacuum.

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最近检查邮件，发现来自自然出版集团的一封邮件，上面说《自然纳米技术》已经创刊，详细内容包括“在原子、分子和大分子尺度上控制材料和现象的结构、装置和系统的设计、定性和生产的研究成果“。

第一期里面有”从金属和半导体碳纳米管的分离到由烟草花叶病毒制成的潜在记忆装置等各种不同的主题。其中的几篇论文报告了用纳米管所做的新颖的研究工作，包括第一个基于纳米管的SQUID。另外还有关于一个新型分子“标尺”的论文、关于硅纳米线中的新奇效应的论文、以及关于用没有连接器的方法制造高性能装置的论文等”。