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学期报告

1) 项目摘要

每一个学习 8.06 的学生都要研究,撰写和“发表” 一篇主题关于 8.05 或者 8.06内容的简短论文。论文可以解释一种物理现象,也可以深入分析课上讲到的概念或者习题。论文主要基于同学们自己的计算或者到图书馆的查询。论文应该依据刊物上文章的风格和格式,其读者对象为8.06的学生。

撰写,编辑,修改和“发表”等工作的技巧是这个项目不可缺少的部分。你们每个人都要找到另外一个同学,帮助校对你们的草稿,然后根据“校对同伴”的建议,准备一份修改稿。我们将提供针对LATEX的Revtex样式的模板 (被 Physical Review采用),这样你们就能完成一份形式完整的,可发表的论文。我们也将安排一个 LATEX 指南。

你们提交的第一份草稿上面必须标有你们校对同伴反馈的评注。这份草稿接着将由一个写作助教批阅,然后返还给你们。在第一次草稿截至日期的两周后,你们将上交你们的最终稿。论文的等级将由你们工作的努力水平,表达效果和论文风格来决定。另外,你作为校对人员,对校对工作的认真程度以及是否提出建设性意见,也会成为等级评定参照的一部分。论文最后的分数将占8.06最终成绩的20% 。等级B-或者更好才能满足麻省理工学院第II 阶段的写作要求。

当一位物理学者在写一篇论文时,他(或她)经常邀请一些同事来对他(或她)的初稿进行评论。在被像Physical Review这样的刊物接收前,最终稿还将被一个或者几个相同水平的人员进行匿名形式的重新评论。这种正式和非正式的评论过程是为了促进作者与其他同事进行更深入的交流。你们的目标就是写一篇关于量子力学现象或者习题的论文,你们应该和学习8.06的同学们进行有效的交流,他们也就是你们的同事。不要与老师交流,尽管他们非常愿意听取你的意见。一定要与你的同事交流。如果你的同事不能理解论文的内容,这篇论文就是不成功的。注意你是为你的同事写的,这比为教授写的标准还要高。准备的题目应该是足够清晰和有逻辑性的,它对于你们同事来说是陌生的,他们必须经过认真的思考和学习才能理解。这些是写一篇好论文的必备条件。

将会有四个写作助教帮助你们撰写,编辑和准备你们的论文。在学期的第8周,你们每个人都要通过电子邮件与一个写作助教联系,并尽快安排时间见面。如果有问题要及时向他们寻求帮助。他们将审核你们的提案和论文的概要。校对后的第一份草稿,也必须经过他们的批改。把写作助教当作你们的老师。他们是为你们服务的,并且对这方面很精通。

到你上交最终的论文时,它已经被你的同伴校对过,你也要有足够的时间来补充写作助教的建议。以前的学生发现,通过这个过程可以使论文水平得到极大的提高。根据以前的经验,你们提交最终的论文后,绝大多数同学的物理写作水平会有很大的提高。如果这样的论文没有被发表会是很遗憾的。我们将以自己的标准出版一本刊物,收录你们的论文。其中有两点要求:(1)使用LATEX模板的电子版论文。(2)等级为B以上的论文。依据这些要求,我们希望创建一本属于你们自己的论文集。这本刊物将会发给你们,这样你们不仅可以看到自己的,还可以看到其他同伴的工作成果。

2) 论文的进度和期限

你们应该利用学期开始的时间考虑可能的题目和选择校对同伴。你的校对同伴必须是学习 8.06 的学生,并且他(或她)的论文题目不能和你的相同。下面给出了推荐题目的目录,你也可以选择其它题目,但必须先得到 Rajagopal 教授的认可。 到春季假期结束的时候,你应该有一个很好的想法,决定写什么主题,并且正在进行相关知识的学习。如果需要计算,你也应该正在做一些计算。到期中时完成所写物理内容的构思,并且完成相应的计算。接下来就要撰写提案:

你的 提案 必须在 学期的第 8 周前 完成。 它要包括题目,一段描述内容的短文,论文的概要,一份参考书目清单,校对同伴的名字,以及你的名字和电子邮件。

接下来将有一个写作助教与你联系。 他们可能同意你的意见,也可能要求你进行修改。你要尽可能多的与他们接触 (即使他们接受了你的意见)。 无论是谁,如果在递交第一份草稿前,没有与写作助教的交流过,都将会受到惩罚。

你的 第一份校对草稿 截至于 第10周 . 这意味着你必须在 第10周以前, 把第一份草稿交给校对同伴,这是为了给校对同伴足够的时间去修改。每个人都应该在第11周去见写作助教,这样可以得到关于你们第一份草稿的修改意见。在实际进程中,如果 A 为 B 编辑,而且 B 为 A 编辑,我将保证 A 和 B 有相同的写作助教,并且建议你们一块儿去见他(或她),一块儿听取反馈建议。

你们最终的论文提交日期将截至于本学期第12周。可以想象成把你的论文提交给 8.06 Physical Review。如果编辑(Rajagopal教授) 给你的是一个肯定的回复 (例如,等级为B或者更好) ,你就可以提交电子版的论文,同时也可以得到一份 2003年的 Physical Review。

3) 论文的性质

本论文的目的是对于量子力学中某一个“习题” 或者“现象”给出一个详细的介绍。

  • 主题为“习题”的论文,可以与习题集中出现的问题相类似,但必须是经过精心准备的。例如,在8.05的谐振子内容中简要介绍到的 相干态 。同学们可以深入钻研相干态的更深内容,描述相干态,解释相干态的有关问题,并且给出一些应用的例子。 这样的论文应该类似于8.05课本中的一些章节。写论文时首要选择的参考书目,应该是现有的量子力学教材以及可以找到的有关原著。
  • 主题为“现象” 的论文应该依据8.06的知识来介绍现象并解释产生的原因。例如,当我们在8.05的最后部分学习全同粒子时,简单提到了“氢的同素异形体”为 正氢 和 仲氢。学生必须知道它们是什么,根据费米-狄拉克统计了解它们的性质,描述它们在早期量子力学的历史中扮演的有趣角色。再次重申, 首要的参考书目是课本,也可能是关于这方面的现代物理教材,量子物理学史,以及相关原著。

以“习题”为主题的论文必须有一部分是你自己的计算。以“现象” 为主题的论文可以包含一些图书馆的查询。 对于其它任何材料,都必须给出参考书目。不要剽窃。无论是谁如果企图从主流刊物上直接引用材料,都会发现要找到一本与8.06水平相当的量子物理学刊物是非常困难的。

我们鼓励同学们写论文时,对8.05或8.06课上所介绍的一个习题或者一种现象进行扩展 。如果这样做,你们将在现有的基础上进行更深一步的学习。同学们也可以选择课堂上没有讲到的内容作为主题,但是关于量子力学方面的说明,学习过8.05 和 8.06的学生应该可以理解。

请不要尝试选择一些偏僻的,困难的或者有争议的主题。如果想通过这种选题得到教授的赏识,必将适得其反。在量子力学中有很多深奥的,有趣的,具有挑战性的题目。

论文的长度应限制在 8-15 页(如提供的 LATEX 模板) 。这些限制是严格的。

鼓励同学们运用方程和图像,这些可以帮助你表达,这与在刊物和教科书中的运用是一样的。

4) 可选择的主题

欢迎同学们提出自己的主题。但你应该给 Rajagopal 教授发一封简短的电子邮件,概括介绍一下你所写的主题。没有什么必须的期限,但要注意应该在学期的第8周完成主题提案。上交提案的以前,应该得到 Rajagopal 教授对主题的许可。 (注意:你们的写作助教可能要求你们修改提案。)

下面是列出的 40 个主题。对于其中的大部分,Rajagopal 教授将谈到如何开始研究和准备这些主题。然而,不会针对全部。

  1. 相干态。
  2. 氢的同素异形体。
  3. 核磁共振。举例,你可以从8.05中我们没有讲到的地方开始,解释核磁共振如何应用到文中所涉及到的特殊实验。
  4. 磁单极子,规范不变性,以及磁单极子中的磁核的狄拉克量子化条件。
  5. 磁单极子的散射。
  6. 磁通管的散射。
  7. Bell 定理— 经典力学可以模仿量子力学吗?
  8. 真空中的中微子的振荡,超出我们所学的8.05。
  9. K介子和 B 介子的振荡现象。
  10. 太阳中微子难题。
  11. Levinson 定理— 散射的相移是如何与势阱中的束缚态联系起来的。
  12. 原子结构的壳模型。
  13. 氘核的性质。
  14. 238U的衰变。.
  15. 双原子分子的转动光谱和振动光谱。
  16. 氢原子的 SO(3) × SO(3) 动力学对称性。
  17. n-维谐振子的 SU(n) 动力学对称性。
  18. 超对称量子力学,超出我们所学的8.05。
  19. 弱磁场,中等强度磁场 和 强磁场中的塞曼效应。
  20. 氢原子的兰姆位移— 相对论量子力学必须被量子场论代替的依据。
  21. 质子,中子和相关粒子的非相对论夸克模型。
  22. 同位旋— 基本粒子的量子对称。
  23. 氢原子的 21 cm结构以及在天体物理学中的地位。
  24. 卡西米尔效应。
  25. 量子力学中Feynman路径积分的提出,你可以应用它去解决几道我们以前用其他方法分析的问题。
  26. 处于激发态原子之间的范德瓦尔斯力。
  27. 量子计算? (有几个同学已经问了如何去写这个主题。 如果你只是为了写“量子计算”,那我的回答是“不可以”。如果你有自己的兴趣点,包含对量子计算在执行过程中的一些见解,量子力学在其中的如何运用,以及遇到的困难等等。注意我不赞成以Grover或者Shor算法作为唯一的主题,在课堂上你们已经有所了解)
  28. 量子隐形传送。
  29. 量子密码术。
  30. 玻色-爱因斯坦凝聚。
  31. 整数量子的霍尔效应 (你可以利用许多我们课堂上未讲到的方法。)
  32. 空间系统中的郎道传导率。
  33. 光子学 Crstals。
  34. 量子点。
  35. 应用 deHaas van Alphen 效应作为测量金属费米子表面外形的工具。
  36. 周期势和能带结构。
  37. 关于黑体光量子和光谱的量子统计力学的入门。 (你的阐述也应该包括普朗克如何在前期发现量子力学,或者黑体在宇宙背景辐射中是如何呈现出来的。)
  38. 量子力学的密度矩阵形式,以及量子统计力学。
  39. 光泵激,微波激射器,激光。
  40. 半经典近似的有趣应用。

5) 写作技巧

下面是一些你觉得可能有用的技巧。

5.1 构成

  • 尽可能早的确定一个主题范围。改变主题也可以,但你会发现为了使叙述有条理性,将会有大量的修改。
  • 在充分学习和理解要写的物理知识后再动笔。 你应该在春季假期时做这些事情。这将保证你在开始写之前,有一个非常明确的主题。你会发现这样写论文比较容易。
  • 清晰地表达论文的主要内容。 这对于科学写作是非常重要的,因为读者很容易陷入细节中而找不到主题。主题思想在论文的格式中应该是突出的,也可在导言或摘要中提到。
  • 要写摘要,若有可能,也要写结尾总结。
  • 做完摘要后,准备前面部分的同时也要起草后面的部分。如果你对后面部分的理解比前面的部分更深入,也可以从后半部分写起。这些可以帮助你从整体上把握和说明前半部分。

5.2 风格

  • 在思考风格和构成时,要记住你写的是一篇科学论文而不是一篇文学作品。有代表性的伟大文学作品都有很多含义,不同水平的人可以从不同的角度了解,不同时期和不同背景的读者也有不同的理解。它会经常提及到其它伟大的作品。许多年后,人们理解这些伟大作品的含义时,已经超出了作者自身的意图。相反,科学论文的主要意图是把你的思想清晰地传达给读者,不能模棱两可,不能有歧义。你的目的是保证每一个读者都能准确理解你的意思,虽然他们可能有不同的知识背景。这意味着清楚和精确是很重要的。你应该保证,你所写的每一个句子,都不会使读者产生误解。甚至当读者企图曲解你的意思。
  • 运用你最熟悉的表达语态。“我将证明”,“我们将证明”,“它将被证明”都是可以的。由于一些不确定的原因,有些学生认为人称代词应该被禁用,而被动语态是必须的。没有任何知识比事实还重要。优秀的科学著作应该是活生生的和引人注目的。你的论文应该“讲述一个物理故事”。我认为过度使用被动语态就会失去活力,变得单调乏味。清晰和准确是首要的,但不要落入这样的思想陷阱,认为只有感动了读者,才能达到好的效果。
  • 尽量去引导你的读者,激发他们的兴趣。如果有些知识需要他们理解,还要加强他们的物理知识背景。把他们吸引到你所讲的故事中,并得到一个引人注目的结论。
  • 在以后的生活中,当你们准备一次演讲或者研讨会时,你们就会觉得我的所有建议是非常重要的。

5.3 一些细节

  • 严格保证符号的一致性,尽管有时冒着重复的嫌疑。
  • 详细说明你用到的每一个量。
  • 避免不明确的阐述,比如“这说明”,要用“Eq. 4.1 说明”代替。 这儿的LATEX 命令 \label 和 \ref 是有用的。

6) 关于校对的更多事项

正如项目摘要中所要求的,每一个人都要作为一个同伴的校对 (注意:如果你找不到一个合适的同学作为你的校对,咨询Rajagopal教授。他收到请求后,会及时为你安排。 在学期的第8周内,你必须给出校对同伴的名字,这是提案中的一部分。) 完成你的第一份草稿后,交给你的校对同伴进行校对。为了能在学期的第10周提交第一份校对过的草稿,你必须给校对同伴留下足够的时间校对。

当你校对搭档的草稿时,首先应该夸赞这篇文章的优点。如果作者有具体的要求(例如:请仔细查看对你有用的某些理论知识),就应该去认真的研究这部分内容。除非作者要求,不要把校对重点放在文章的撰写细节上。(当然,也要记下偶然遇到的这些问题,但记住这不是你的主要目的。而且对于这方面的复查,作者也不应该依赖你)。你应该集中精力帮助作者校对论文的内容,结构和逻辑性。不要只注重批评。对于所遇到的问题,要提出一些可以解决的建议。

在校对搭档的论文时,应该考虑下面的一些问题:

  • 论文的主要论点是什么?
  • 论文是如何吸引人的?主题的重要性是否能被清楚的阐述?
  • 论点的细节是怎样处理的?是系统性越高越好;还是越具体越好。
  • 为了使论文的逻辑突出,是不是应该把文章分成几个部分?每一部分意思是否跟前一部分联系紧密?段落是否衔接得当?
  • 在文章的开头,是否可以展现出整篇文章的清晰脉络?
  • 是否所有的引用材料都注有出处? 如果论文的观点并不是作者计算的结果,也不是在课上遇到过的,你能看出作者是如何收集这些观点的吗?
  • 对于所有的新术语,是否给出了准确的定义,并且前后一致。
  • 如果论文提到了问题的解决办法,那么它所依据的理论是什么?是否真正理解每一个观点以及整体的解决方案?是不是理论的每一部分都能被证实(或通过文章中提到的计算方法,或通过8.05及8.06的文献资料,找到论点的证明)。是否漏掉了一些可以使论证更充分的东西?
  • 如果论文描述了一种现象,你是否理解它的描述?现象的本质是否被清楚的表达出来?这个现象能被成功表达的优点在哪儿?是否清楚作者提到的对于现象的量子力学解释?为了能够更好的理解这一现象,你希望作者还要做些什么?



 
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