- รายงานการทดลองระดับปริญญาตรีเชิงเสียดสีที่ปฏิเสธ ความเชื่อกระแสหลักที่ว่าความต้านทานของเจอร์เมเนียมเปลี่ยนแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลตามอุณหภูมิ อย่างตรงไปตรงมา โดยยืมรูปแบบของการทดลองฟิสิกส์จริงมาเพื่อถ่ายทอดความสิ้นหวังและความประชดประชันออกมาตรงๆ
- ในบทคัดย่อ ผู้เขียนนิยามความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลระหว่างความต้านทานกับอุณหภูมิว่าเป็น "คำโกหกโต้งๆ" และสรุปอย่างหนักแน่นว่าประเด็นสำคัญคืออุปกรณ์มีปัญหา ตำราไม่ได้เรื่อง และทุกอย่างนี้เป็นการเสียเวลา
- ระหว่างการทดลอง ข้อจำกัดด้านสภาพแวดล้อมสะสมขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็น ความยากในการบัดกรีเจอร์เมเนียม, อุปกรณ์ที่ใช้งานไม่ได้, และกระติกไนโตรเจนเหลวที่รั่ว
- แม้ในข้อมูลที่วัดได้จะ ไม่พบการพึ่งพาแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลเลยแม้แต่น้อย ก็ยังฝืนวาดเส้นโค้งเอ็กซ์โปเนนเชียลทับลงบนสัญญาณรบกวนเพื่อให้ดูน่าเชื่อถือ
- ปิดท้ายด้วยการบ่นประชดตัวเองว่าการเรียนเอกฟิสิกส์คือ ความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดในชีวิต และควรเลือกเรียน CS (วิทยาการคอมพิวเตอร์) แทน
บทคัดย่อ (Abstract)
- นิยามความเชื่อกระแสหลักที่ว่าความต้านทานของเจอร์เมเนียมขึ้นกับอุณหภูมิแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลว่าเป็น "คำโกหกโต้งๆ"
- หลังจากการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีและการทดลองอันทรหด ได้ข้อสรุป 2 ข้อ: ① อุปกรณ์ห่วยแตก และตำราที่เกี่ยวข้องก็แย่ไม่แพ้กัน ② การทดลองทั้งหมดนี้เป็น การเสียเวลาโดยสิ้นเชิง
บทนำ (Introduction)
- อิเล็กตรอนในเจอร์เมเนียมถูกกักอยู่ในแถบพลังงานที่แยกจากกันอย่างชัดเจน โดยมี "บริเวณต้องห้าม (forbidden regions)" ซึ่งมีความหนาแน่นของตัวพาประจุเป็น 0 คั่นอยู่
- เมื่อให้ความร้อนกับตัวอย่าง อิเล็กตรอนจะ กระโดดจากแถบไม่นำไฟฟ้าไปยังแถบนำไฟฟ้า ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานที่วัดได้
- ความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลระหว่างอุณหภูมิกับความต้านทานใช้ได้ในช่วงอุณหภูมิบางช่วง แต่สมการที่อนุมานออกมากลับอาศัยการพูดกลบเกลื่อนด้วยคำว่า "to first order"
- ผู้เขียนวิจารณ์ว่าตำราที่เกี่ยวข้อง เข้าใจยากและเยิ่นเย้อ เช่น การพิจารณาศักย์ของออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกที่ไม่จับคู่จำนวนตามอำเภอใจแล้วค่อยหาลิมิต
ขั้นตอนการทดลอง (Experiment procedure)
- เลือก ผลึกที่ดูเหมือนมีรอยร้าวน้อยที่สุด จากกล่องผลึกเจอร์เมเนียม
- บัดกรีสายไฟในตำแหน่งที่ระบุไว้ใน figure 2b ของ Lab Handout 32 แต่พบว่า การบัดกรีเจอร์เมเนียมยากอย่างสุดขีด
- ตะกั่วบัดกรีไม่ติด และแม้แต่นักศึกษาปริญญาโทจากห้องแล็บ solid state ก็ช่วยไม่ได้
- เพราะ อุปกรณ์เกรดรอง (second-rate equipment) ที่เก็บมาจากด้านหลังใช้งานไม่ได้ทั้งหมด จึงแอบเอาชิ้นส่วนจากห้องแล็บที่พร้อมกว่ามาเปลี่ยน
- ผู้เขียนบ่นว่ามอบเครื่องมือเสียให้กับนักศึกษาปริญญาตรี แล้วกลับสงสัยว่าทำไมจึงไม่ออกผล
- เพื่อควบคุมอุณหภูมิ จึงติดผลึกเข้ากับ แท่งทองแดง (copper rod) โดยด้านบนต่อกับขดลวดให้ความร้อน และด้านล่างจุ่มลงใน กระติกไนโตรเจนเหลว
- กลางโครงการกระติกเริ่มรั่ว — ผู้เขียนชี้ให้เห็นสภาพที่ต้องจ่ายเงินไตรมาสละ 10,000 ดอลลาร์ แต่กลับไม่ได้แม้แต่กระติกดีๆ ราคา 5 ดอลลาร์
ผลลัพธ์ (Results)
- นำเสนอ "ข้อมูลจริงแท้ 100%" ที่วัดเองตลอด 2 สัปดาห์ (Fig. 1) แต่ ไม่เห็นการพึ่งพาแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลตามที่คาดไว้เลย
- เรียกข้อมูลนี้ว่าเป็น "กองขยะ" และคร่ำครวญว่าเป็นการเสียเวลา
- ด้วยความหวังว่าคนตรวจจะดูแค่รูป จึง วาดเส้นโค้งเอ็กซ์โปเนนเชียลทับลงบนสัญญาณรบกวนตามอำเภอใจ
- พร้อมประชดว่าใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ซับซ้อนมาฟิตข้อมูลให้ดูสมจริง ซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกับที่ใช้ในการ ค้นพบ top quark
บทสรุป (Conclusion)
- ระบุว่าการเรียนเอกฟิสิกส์คือ ความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดในชีวิต
- ปิดท้ายด้วยการประชดตัวเองว่าควรเลือกเรียน CS (วิทยาการคอมพิวเตอร์) แทน เพราะถึงตอนนั้นก็คงยังไม่มีแฟนอยู่ดี แต่อย่างน้อยก็น่าจะหาเงินได้มากกว่านี้
2 ความคิดเห็น
ก้นเหรอเนี่ย...
ความคิดเห็นบน Hacker News
บังเอิญแปลกดี แต่ผมเองก็เคยทำการทดลองเดียวกันด้วย งบประมาณที่จำกัด และอุปกรณ์ห่วย ๆ แล้วใช้ algorithm คอมพิวเตอร์ที่ดูเข้าท่าเพื่อหาค่า fit ที่เหมาะที่สุด
แต่ผลลัพธ์ของผมได้เลขนัยสำคัญถึงสี่หลัก และยังเป็นผลลัพธ์ที่ดีกว่าตำราเก่า ๆ ด้วย
น่าสนใจที่สำหรับผู้เขียนที่เดือดดาล ความผิดหวังอย่างหนักหน่วงกลายเป็นประสบการณ์ที่กำหนดชีวิต แต่สถานการณ์เดียวกันกลับเป็นประสบการณ์เชิงบวกที่กำหนดชีวิตสำหรับผม
แม้อยู่ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ก็เดาได้ยากจริง ๆ ว่าเรื่องจะออกมาอย่างไร
วิชาเรียนเน้นทฤษฎีมากเกินไป พอทำต้นแบบจริง ๆ ก็ไม่มีอะไรทำงาน และแม้แต่ช่างเทคนิคในแล็บก็ไม่รู้สาเหตุ
ผมเลยใช้เวลาส่วนใหญ่เดินไปมาเพื่อช่วยซ่อมโปรเจกต์จบที่โซซัดโซเซของนักศึกษาคนอื่น ๆ ชีวิตขึ้นอยู่กับว่าเราดึงอะไรออกมาจากมันได้ :)
ผมชอบวิชาแล็บมาก และเริ่มสนใจเป็นครั้งแรกเมื่อได้เห็นคำทำนายตรงกับสิ่งที่เกิดขึ้นต่อหน้า
เพียงแต่ต้องรู้ว่ากำลังกระโจนเข้าไปสู่อะไร การทดลองกินเวลามหาศาลและต้องเตรียมตัวมาก
ค่อนข้างฮา
ในฐานะคนที่เคยสอน การทดลองสสารควบแน่นอุณหภูมิต่ำ คะแนนส่วนใหญ่คือการค้นหาว่าอะไรผิดพลาด แล้วแก้ชดเชยมัน หรืออย่างน้อยก็ยอมรับว่ามันผิด
นักศึกษาควรให้ข้อมูลเกี่ยวกับการจัดชุดทดลองมากกว่านี้ เช่น ใช้อุปกรณ์อะไร เป็นการวัดความต้านทานแบบ 4 ขั้วหรือ 2 ขั้ว เป็นสภาพต้านทานไฟฟ้าหรือความต้านทาน R_0 คืออะไร และทำไมถึงคิดว่าการทดลองไม่สำเร็จ
ในสายตาผม ดูเหมือนเขาจะต่อสายผิดแล้ว วัดได้แต่ noise
“ภาคปฏิบัติการฟิสิกส์ขั้นสูง” ที่เคยเป็นวิชาบังคับเมื่อก่อนก็เป็นแบบนี้เป๊ะ ตลอดหนึ่งเทอมต้องทำการทดลองที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงในระดับเดียวกับบทความนั้นราว 14 การทดลอง อุปกรณ์ก็เก่าจนเสียระหว่างทดลอง และผู้ช่วยสอนก็เป็นนักศึกษาปริญญาเอกหรือ postdoc ที่ไม่ค่อยมีแรงจูงใจ
ใน 14 การทดลอง มีแค่สองอันที่ทำงานได้ถูกต้องและให้ผลตามที่คาด
ประสบการณ์นี้ทำให้ผมตรงไปหา ฟิสิกส์ทฤษฎี และการจำลองคอมพิวเตอร์เกี่ยวกับพลวัตของอิเล็กตรอนกับปฏิสัมพันธ์แสง-สสารในสารกึ่งตัวนำแบบจำกัดมิติทันที เป็นพวก quantum dot, graphene อะไรแบบนั้น และมันก็สนุก
ตอนนี้เลี้ยงชีพด้วยงานแบบนั้นไม่ได้แล้ว เลยทำ พัฒนาซอฟต์แวร์อุปกรณ์การแพทย์ อยู่
ถ้าแล็บไม่ได้มีเงินเหลือเฟือ สิ่งเหล่านี้คือทักษะล้ำค่าสำหรับนักทดลอง
ต่อให้มีเงินเหลือเฟือ การซื้ออุปกรณ์ใหม่เอี่ยมสุดเท่ก็ใช้เวลาอย่างน้อย 8 สัปดาห์ แต่การแอบหยิบจากชั้นวางที่เหมาะสมสุดทางเดินใช้เวลา 5 นาที และได้ผลลัพธ์ก่อนมื้อเที่ยง
“ผู้ช่วยสอนที่เป็นนักศึกษาปริญญาเอกหรือ postdoc ที่ไม่ค่อยมีแรงจูงใจ” เป็นความจริงอันน่าเศร้าในทุกที่ที่ผมเคยสอน
การสอนเนื้อหาเดียวกัน 14 ครั้งในหนึ่งเทอมไม่สนุก และคนที่ชอบสอนและสอนเก่งก็รู้เรื่องนี้ จึงไปจับงานสอน lecture, seminar, tutorial, exercise class อะไรก็ตามที่ทำได้ คือเลือกงานที่ได้สอนเรื่องใหม่ทุกสัปดาห์และได้อยู่กับนักศึกษากลุ่มเดิมนานกว่า
ถ้าจะทำอะไรจริงจัง 4 ปีไม่พอ สำหรับเรียนคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่จำเป็น แม้จะไม่นับเรื่องสำคัญอื่น ๆ อย่างการเขียนภาษาอังกฤษ ปาร์ตี้ และอกหักก็ตาม
ผมเคยเจอนักวิทยาศาสตร์ NASA ที่เก็บตัวอย่างบรรยากาศจากเครื่องบิน พวกเขาต้องขึ้นเครื่องไปกับอุปกรณ์เพื่อรับมือเองหากมีปัญหาระหว่างกระบวนการเก็บตัวอย่างราคาแพง
ถ้าจำไม่ผิด เป็น 747 ที่ดัดแปลง บินจากฮาวายไปนิวซีแลนด์
ผมเข้าใจประโยค “ประสบการณ์นี้ทำให้ตรงไปหาฟิสิกส์ทฤษฎีทันที” ด้วย นักศึกษาภาคฤดูร้อนที่รับผิดชอบการทดลองวิทยานิพนธ์ของผมซึ่งแทบจัดการไม่ได้ เปลี่ยนไปสายทฤษฎีทันที
อยากรู้ว่าคุณได้ทำปริญญาเอกไหม ถ้าทำ ตอนนี้มองว่ามันคุ้มค่าหรือเปล่า?
แหล่งต้นทางคือ 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...
https://improbable.com/publications/classics/
บทความนี้น่าจะออกมาราวปี 1999 หลังจากนั้นผู้เขียนได้รับ ปริญญาโทและปริญญาเอกด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์
ช่วงท้ายชีวิตมหาวิทยาลัย ผมก็เจอความยากลำบากและความผิดหวังคล้าย ๆ กัน และสุดท้ายก็จากมาพร้อมความเคารพอย่างสูงสุดต่อนักทดลองและเจ้าหน้าที่เทคนิค
[0]https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
นี่เป็นหนึ่งในบทความที่ตลกที่สุดที่เคยวนอยู่ในภาควิชาฟิสิกส์ตอนผมเรียนอยู่ แน่ ๆ ว่าเก่ากว่าปี 2007 และเท่าที่จำได้น่าจะราว ปี 1998 หรือ 1999
https://web.archive.org/web/20001031193257/http://www.cs.wis...
บทความที่เกี่ยวข้อง:
Electron Band Structure in Germanium, My Ass - https://news.ycombinator.com/item?id=30690075 - มีนาคม 2022, 1 ความเห็น
Electron Band Structure in Germanium, My Ass (2001) - https://news.ycombinator.com/item?id=16360479 - กุมภาพันธ์ 2018, 38 ความเห็น
Electron Band Structure In Germanium, My Ass - https://news.ycombinator.com/item?id=2513293 - พฤษภาคม 2011, 97 ความเห็น
มันค่อนข้างตลก แต่ส่วนที่รู้สึกจริงจนขนลุกคืออันนี้:
“การเลือกเรียนฟิสิกส์คือความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดในชีวิตผม ผมน่าจะเรียนวิทยาการคอมพิวเตอร์แทน ถึงอย่างนั้นก็คงไม่มีผู้หญิงเหมือนเดิม แต่อย่างน้อยเงินก็น่าจะไหลเข้ามาเอง”
อยากให้ค่าตอบแทนในแวดวงวิชาการดีกว่านี้
“A (de)motivational letter” อารมณ์ขันมืดที่ว่ากันว่าเขียนโดย “Prof. Hardass Slavedriver” สรุปเรื่องนั้นได้ดี: https://lifesciencephdadventures.wordpress.com/2013/01/04/a-...
ถ้านี่เป็นเรื่องจริง ดูเหมือนว่าเขาจะวัดสัญญาณรบกวนคุณภาพค่อนข้างสูงได้
ไม่มีทางที่สภาพต้านทานไฟฟ้าจะกระโดดขึ้น 2 เท่าในช่วง 5 องศา แล้วคงที่อยู่ที่อุณหภูมิคงที่ได้ ตามคำสารภาพของเจ้าตัวเอง นั่นแหละคือส่วนที่น่าสงสัยที่สุด
ถ้าทำให้ถูกต้องจะได้ภาพแบบนี้
https://pdfs.semanticscholar.org/3753/2b8a21825d66633f33684a...
ในช่วงทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 เราเคยส่งต่อเอกสาร Word ทางอีเมลที่เต็มไปด้วยลิงก์เว็บสนุก ๆ หรือมุกตลกที่คัดลอกแปะมา
ในฐานะคนที่เลิกเรียนปริญญาฟิสิกส์ประยุกต์กลางคัน บทความนี้เป็นหนึ่งในบทความที่ผมชอบ เพราะผมมีความทรงจำเกี่ยวกับการทดลองด้านทัศนศาสตร์ที่เหมือนเป็น “หมัดสุดท้าย” ที่ทำให้หมดใจจะเรียนต่อ
อุปกรณ์แย่มาก และผมก็ถูกจับคู่กับพาร์ตเนอร์ที่ซุ่มซ่ามที่สุดในโลก ตอนเทอมฝึกงานปี 3 เขาเป็นนักศึกษาคนเดียวที่ได้รับการประเมินจากนายจ้างเป็นลบล้วน ๆ และสรุปว่า “จ้างไม่ได้” อาจจะถึงขั้นเคยทำให้เกิดไฟไหม้ด้วย
ทุกครั้งที่เราลอกสายไฟเบอร์ออปติกแล้วตรึงมันไว้หน้าเลเซอร์ ราวกับว่าทั้งจักรวาลร่วมแรงกันพยายามทำให้แก้วแกนกลางที่เปราะบางแตก
ในที่สุดเมื่อจัดทุกอย่างให้ตรงแนวได้แล้ววัดอย่างดีใจ ผลลัพธ์ของผมก็ออกมาเป็นการลากเส้นท่ามกลางสัญญาณรบกวนเหมือนกัน จริง ๆ แล้วยังไม่ได้กลับไปอ่านบทความนี้ใหม่ด้วยซ้ำ แต่แม้จะไม่ได้เห็นมานานกว่า 15 ปี ผมก็ยังจำได้ว่าตอนอ่านประโยคนั้นแล้วหัวเราะลั่น