Germanyumun elektron bant yapısı mı, güldürmeyin (2000)

 (archive.md)
1 puan yazan GN⁺ 2023-08-07 | 2 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • Germanyum direncinin sıcaklığa bağlı olarak üstel biçimde değiştiği yönündeki yaygın kabulü doğrudan reddeden hicivli bir lisans deney raporu; gerçek bir fizik deneyinin formatını ödünç alarak hayal kırıklığını ve alaycılığı olduğu gibi ortaya koyuyor
  • Özette direnç-sıcaklık arasındaki üstel ilişkiyi "apaçık bir yalan" olarak nitelendiriyor; ekipman arızalarını, ders materyallerinin yetersizliğini ve zaman kaybını temel sonuçlar olarak kesin dille ifade ediyor
  • Deney sürecinde germanyumu lehimlemenin zorluğu, çalışmayan ekipmanlar ve sızıntı yapan sıvı azot termosu gibi çevresel sınırlamalar birikiyor
  • Ölçüm verilerinde hiçbir üstel bağımlılık gözlemlenmemesine rağmen, gürültünün üzerine zorla üstel bir eğri çizerek makul görünmesi sağlanıyor
  • Fizik bölümünü hayatının en büyük hatası olarak nitelendirip CS (bilgisayar bilimi) bölümünü seçmesi gerektiğine dair kendini küçümseyen bir ifadeyle bitiriyor

Özet (Abstract)

  • Germanyumda direncin sıcaklığa üstel olarak bağlı olduğu yönündeki yaygın kabulü "apaçık bir yalan" olarak nitelendiriyor
  • Teorik modelleme ve zahmetli deneylerin ardından ulaşılan iki sonuç: ① ekipman berbat ve ilgili ders materyalleri de aynı derecede yetersiz, ② bu deneyin tamamı tam bir zaman kaybı

Giriş (Introduction)

  • Germanyumdaki elektronlar, yük taşıyıcı yoğunluğu 0 olan "yasak bölgeler (forbidden regions)" ile ayrılmış belirgin enerji bantlarına hapsolmuş durumda
  • Numune ısıtıldığında elektronlar iletken olmayan banttan iletken banda sıçrar, ölçülebilir bir direnç değişimi oluşur
  • Sıcaklık-direnç arasındaki üstel ilişki belirli bir sıcaklık aralığında geçerli olsa da, "birinci dereceden yaklaşım (to first order)" ifadesiyle geçiştirilen bir formülle türetilir
  • İlgili ders materyallerini, rastgele sayıda bağlaşmamış harmonik osilatör potansiyelini ele alıp limit almak gibi anlaşılması güç ve lafı uzatan yaklaşımlar nedeniyle eleştiriyor

Deney süreci (Experiment procedure)

  • Germanyum kristalleri kutusundan en az çatlaklı görünen kristal seçildi
  • Lab Handout 32'nin figure 2b'sinde gösterilen konumlara teller lehimlendi, ancak germanyumu lehimlemek son derece zordu
    • Lehim tutmadı ve solid state laboratuvarındaki yüksek lisans/doktora öğrencilerinden de yardım alınamadı
  • Arkadan toplanıp getirilen ikinci sınıf ekipmanların (second-rate equipment) hiçbiri çalışmadığı için, iyi donanımlı laboratuvardan parçalar gizlice alınıp değiştirildi
    • Lisans öğrencilerine bozuk araçlar verilip sonuç çıkmamasının nedenini bilmediklerinden şikâyet ediliyor
  • Sıcaklık kontrolü için kristal bir bakır çubuğa (copper rod) tutturuldu; üst ucu ısıtma bobinine, alt ucu ise sıvı azot termosuna daldırıldı
    • Projenin ortalarında termos sızdırmaya başladı — dönem başına 10 bin dolar ödenirken 5 dolarlık düzgün bir termos bile verilmemesi eleştiriliyor

Sonuçlar (Results)

  • 2 hafta boyunca bizzat ölçülen "%100 gerçek veri" (Fig. 1) sunuluyor, ancak beklenen üstel bağımlılık hiç görünmüyor
  • Veriler "çöp yığını" olarak tanımlanıyor ve bunun zaman kaybı olduğu söyleniyor
  • Not veren kişinin yalnızca şekle bakacağı beklentisine dayanarak gürültünün üzerine keyfi biçimde üstel bir eğri çiziliyor
    • Karmaşık bir bilgisayar programıyla fit edilerek inandırıcılığı artırılıyor; bu yöntemin top quark'ın keşfinde kullanılan süreçle aynı olduğu söylenerek alay ediliyor

Sonuç (Conclusion)

  • Fizik bölümünü hayatının en büyük hatası olarak nitelendiriyor
  • CS (bilgisayar bilimi) bölümünü seçmesi gerektiğini söyleyerek kendisiyle alay ediyor; öyle yapsaydı hâlâ kız arkadaşı olmayacağını ama en azından çok para kazanacağını belirterek bitiriyor

İlgili okumalar

2 yorum

 
joyfui 2023-08-07

Popo da ne...
 
GN⁺ 2023-08-07
Hacker News yorumları

  • Tuhaf bir tesadüf ama ben de aynı deneyi kısıtlı bir bütçe ve berbat ekipmanla yaptım; makul görünen bir bilgisayar algoritmasıyla en iyi uyum değerini buldum.
    Ancak sonuçlarda dört anlamlı basamağa kadar değer elde ettim ve bu, eski ders kitabından bile daha iyi bir sonuçtu.
    Öfkeli yazar için ezici bir hayal kırıklığı hayatını tanımlayan bir deneyime dönüşmüşken, aynı durumun benim için olumlu biçimde hayatımı tanımlayan bir deneyim olması ilginç.
    Aynı koşullarda bile işlerin nasıl gelişeceğini tahmin etmek gerçekten zor.

    • Kısıtlı bütçe bazen iyi bir şeydir. Elektrik-elektronik mühendisliğini, lisans derslerinden çok bozuk ölçüm cihazlarını tamir ederek daha işe yarar biçimde öğrendim.
      Dersler teoriye fazla ağırlık veriyordu; gerçek prototipler yaparken hiçbir şey çalışmıyordu ve laboratuvar teknisyenleri bile nedenini bilmiyordu.
      Bu yüzden zamanımın çoğunu ortalıkta dolaşıp diğer öğrencilerin tökezleyen bitirme projelerini düzeltmekle geçirdim. Hayat, ondan ne çıkardığınıza bağlı :)
    • Yine de bir şekilde hepimiz aynı yere, yani HN’ye varıyoruz :)
      Ben laboratuvar derslerini gerçekten severdim; öngörülerin gözümün önünde tuttuğunu görmek ilk kez ilgimi çekmişti.
      Ama neye atladığını bilmek gerekiyor. Deneyler inanılmaz derecede zaman alır ve hazırlık ister.

  • Epey komik.
    Düşük sıcaklık yoğun madde deneyleri öğretmiş biri olarak, notun büyük bir kısmı neyin yanlış gittiğini bulmak ve bunu düzeltmek ya da en azından yanlış olduğunu kabul etmekle ilgilidir.
    Öğrenci deney düzeneği hakkında daha fazla bilgi vermeliydi: hangi ekipmanın kullanıldığı, bunun 4 uçlu direnç ölçümü mü yoksa 2 uçlu ölçüm mü olduğu, özdirenç mi direnç mi ölçüldüğü, R_0’ın ne olduğu, deneyin neden çalışmadığını düşündüğü gibi şeyler.
    Bana kalırsa kablolamayı yanlış yapmış ve sadece gürültü ölçmüş gibi görünüyor.

    • Lisans laboratuvarlarının amacının sonuç elde etmek değil, laboratuvarda nasıl çalışılacağını öğrenmek olduğunu anlıyorum.

  • Eskiden zorunlu olan “ileri deneysel fizik laboratuvarı dönemi” tam olarak böyleydi. Bir dönem boyunca o yazıdaki düzeyde, birbirinden tamamen farklı yaklaşık 14 deney yapmak gerekiyordu; ekipman eskiydi ve deney sırasında bozuluyordu, asistanlar da pek hevesli olmayan doktora öğrencileri ya da postdoc’lardı.
    14 deneyden yalnızca ikisi doğru düzgün çalışıp beklenen sonucu verdi.
    Bu deneyim sayesinde doğrudan teorik fiziğe ve sınırlı yarı iletkenlerde elektron dinamiği ile ışık-madde etkileşiminin bilgisayar simülasyonlarına yöneldim. Kuantum noktaları, grafen gibi şeylerdi; eğlenceliydi.
    Şimdi bu işlerden geçinilemediği için tıbbi cihaz yazılımı geliştirme yapıyorum.

    • “Deney sırasında bozulan eski ekipmanı” bir öğrenme fırsatı olarak gördüm. Hangi yapıştırıcının kriyojenik sıcaklıklara dayandığını, bir amplifikatör sigortasının nasıl değiştirileceğini, daha karmaşık elektronik cihazlara geçici tamirlerin nasıl yapılacağını ve ödünç alınacak ekipmanı olan birini tanımanın ne kadar önemli olduğunu öğrendim.
      Laboratuvarın paraya boğulmadığı durumlarda bunlar bir deneyci için çok değerli beceriler.
      Paraya boğulsanız bile havalı yeni bir ekipman almak en az 8 hafta sürer; koridorun sonundaki doğru raftan gizlice almak ise 5 dakika sürer ve öğle yemeğinden önce sonuç alabilirsiniz.
      “Pek hevesli olmayan doktora öğrencisi ya da postdoc asistanlar” ders verdiğim her yerde üzücü bir gerçekti.
      Aynı şeyi bir dönemde 14 kez öğretmek eğlenceli değildir; öğretmeyi seven ve iyi yapan insanlar bunu bildikleri için mümkün olduğunca ders, seminer, tutorial, alıştırma dersi gibi şeyleri üstlenir. Her hafta yeni bir şey öğretebildikleri ve aynı öğrencilerle daha uzun süre birlikte olabildikleri tarafı seçerler.
    • Fizik müfredatının nasıl belirlendiğini pek anlayamıyorum. Zaman geçtikçe keşfedilen fizik giderek artıyor ama çalışmaya ayrılan süre aynı kalıyor.
      Gerçekten bir şeyler yapmak için gereken matematik ve fiziği öğrenmeye 4 yıl yetmiyor. İngilizce kompozisyon, partiler, aşk acıları gibi diğer önemli şeyleri saymasak bile.
    • “Deney sırasında bozulan eski ekipman” aslında gerçek araştırma laboratuvarı koşullarına daha yakın değil mi?
      Uçaktan atmosfer örneklemesi yapan NASA bilim insanlarıyla tanışmıştım; pahalı örnekleme süreci sırasında ekipman sorunu çıkarsa bizzat müdahale edebilmek için ekipmanla birlikte uçmaları gerekiyordu.
      Yanlış hatırlamıyorsam Hawaii’den Yeni Zelanda’ya giden modifiye edilmiş bir 747 idi.
    • “Bir dönem boyunca o yazıdaki düzeyde, birbirinden tamamen farklı 14 deney” mi; hâlâ gördüğüm mezun olamama kâbusları o dersi bitirememiş olmamla ilgili. Üstelik ben deneyciydim.
      “Bu deneyim sayesinde doğrudan teorik fiziğe gittim” kısmını da anlıyorum. Neredeyse başa çıkılması imkânsız tez deneyimi üstlenen yaz öğrencim hemen teoriye geçti.
    • Vay canına, lisansüstü başvurularına bir yıldan az kaldı ve lisans araştırma deneyimim neredeyse aynı alanda; bana teori tarafı daha uygun geliyor.
      Doktora yapıp yapmadığını merak ediyorum. Yaptıysan, şimdi buna değdiğini düşünüyor musun?

  • Asıl kaynak Kovar, L. “Electron Band Structure In Germanium, My Ass.” Annals of Improbable Research, vol. 7, no. 3, May/June 2001, p. 4, https://web.archive.org/web/20010620051228/http://www.improb... olmalı.

  • Bu yazı muhtemelen 1999 civarında çıkmış gibi. Sonrasında yazar bilgisayar bilimlerinde yüksek lisans ve doktora dereceleri aldı.
    Ben de üniversite hayatımın sonlarına doğru benzer sıkıntı ve hayal kırıklıkları yaşadım; sonunda deneycilere ve teknik personele en büyük saygıyı duyarak ayrıldım.
    [0]https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html

  • Okuldayken fizik bölümünde dolaşan en komik yazılardan biriydi. 2007’den daha eski olduğu kesin; hatırladığım kadarıyla 1998 ya da 1999 civarıydı.

  • İlgili yazılar:
    Electron Band Structure in Germanium, My Ass - https://news.ycombinator.com/item?id=30690075 - Mart 2022, 1 yorum
    Electron Band Structure in Germanium, My Ass (2001) - https://news.ycombinator.com/item?id=16360479 - Şubat 2018, 38 yorum
    Electron Band Structure In Germanium, My Ass - https://news.ycombinator.com/item?id=2513293 - Mayıs 2011, 97 yorum

  • Epey komik ama tüyler ürpertici derecede gerçek gelen kısım şuydu:
    “Fiziği seçmek hayatımın en büyük hatasıydı. Bilgisayar bilimi okumalıydım. Yine de kız arkadaşım olmazdı belki ama en azından para akardı.”
    Akademideki maaşların daha iyi olmasını isterdim

    • Sorun sadece maaş değil. Lisansüstü öğrencilere ve henüz kadro güvencesi almamış öğretim üyelerine bindirilen baskı da muazzam
      “Prof. Hardass Slavedriver” tarafından yazıldığı söylenen kara mizah ürünü “A (de)motivational letter” bunu iyi özetliyor: https://lifesciencephdadventures.wordpress.com/2013/01/04/a-...

  • Eğer bu gerçekse, oldukça yüksek kaliteli bir gürültü ölçmüş gibi görünüyor
    Özdirencin 5 derece içinde iki katına çıkıp sabit bir sıcaklıkta öyle kalması mümkün değil. Kendi itirafına göre bile en şüpheli nokta bu
    Doğru yapıldığında böyle bir grafik ortaya çıkar
    https://pdfs.semanticscholar.org/3753/2b8a21825d66633f33684a...

  • 1990'larda ve 2000'lerin başında, komik web sitesi bağlantıları ya da kopyala-yapıştır şakalarla dolu Word belgeleri e-postayla birbirimize gönderip dururduk
    Uygulamalı fizik bölümünü yarıda bırakmış biri olarak bu yazı sevdiğim yazılardan biriydi. Çünkü devam etme isteğimi kıran “son darbe” gibi bir optik deneyi anım vardı
    Ekipman berbattı ve dünyadaki en beceriksiz partnerle eşleştirilmiştim. Üçüncü sınıftaki saha uygulaması döneminde, işvereninden tamamen olumsuz değerlendirme alan tek öğrenciydi; özet de “istihdam edilemez”di. Sanırım bir yangın da çıkarmıştı
    Fiber optik kabloyu soyup lazerin önüne sabitlemeye her çalıştığımda, bütün evren güçlerini birleştirip kolay kırılan cam çekirdeği parçalamaya çalışıyormuş gibi geliyordu
    Sonunda her şeyi hizalayıp sevinçle ölçüm yaptığımda, benim sonucum da gürültünün arasına çizgi çekmek oldu. Aslında bu yazıyı hâlâ yeniden okumadım bile; 15 yıldan uzun süredir görmemiş olsam da o cümleye kahkahalarla güldüğümü hâlâ hatırlıyorum