#話都給我講就好系列-44-20190515
特別篇！錢嘉陵院士返校演講！這可是物理學的大事！
前情提要：錢嘉陵教授為東海大學物理系第七屆系友，畢業後在Carnegie-Mellon大學取得物理碩士與博士學位，現任美國約翰霍普金斯大學物理系教授。錢教授為凝態物理與磁學研究權威，獲獎無數，包括2004年美國物理學會的David Adler獎、2012年或亞洲磁學學會獎，2015年獲國際物理與應用物理學聯盟每三年才頒發一次之磁學獎與Néel獎章，此為磁學領域之最高榮譽。
錢教授是美國物理學會會士以及美國科學促進會會士，並於2018年當選中央研究院院士。
今天錢院士返校演講，這次演講的主題是：
Pure Spin Current Phenomena（純自旋流現象）
聽起來超專業的，怕了嗎？由於我是先跟錢老師說，聽講的主要是我們物理系大學部的學生，錢老師因此把投影片全部重做，將超級專業的新研究，作了深入淺出的介紹，相信同學都獲益許多。
一開場，就用一張投影片，講完了所有古典電磁學的內容（相當於832頁Jackson古典電動力學整本書），可謂究極的懶人包。物理系的老師都知道這就是「Maxwell Equation」的驚人之處，不過最驚人的是這是個方程式基本上是庫侖、高斯、法拉第等人的貢獻，Maxwell只在最後一個方程式中加了一項（圖二中的紅色圈圈），結果「收割」了整個電磁學加光學，因為那一項把「電」與「磁」整合起來，還給出了「光速」，在這之前的物理學，「電」、「磁」、「光」是不相干的三種領域，在這之後成了同一種東西。
不過那不是今天的重點，重點是在於今天要講的是「Beyond the Classical Electromagnetic Theory」（超越古典電磁學），也就是自旋。
為什麼要作「自旋流」的研究，因為今天的電腦科技已經接近摩爾定律的極限，台積電的製程已經準備下到三奈米，傳統的矽基半導體工業是否還能持續下去？其實除了已經「小」到快碰到極限了以外，錢老師也提出，「熱」是另外一個大問題。
過去在大學裡面，電吃最凶的都是實驗室，有的要用高溫爐燒製樣品，有的要冷卻到超低溫進行超導、高磁場實驗，都需要消耗大功率的儀器。但是現在，做理論的比做實驗的用掉更多的電：來自於高效能的計算與儲存。據估計，目前全世界電腦吃了電在運算過程中散發出來的廢熱，已經達到全世界發電量的5%，預估再過幾年就會高達10%，實在是徹頭徹尾的浪費。就算我們能把電子元件做得更小，算得更快，但是散發出來的熱也會大到難以處理。
如果能夠以純自旋流來傳輸資訊進行運算的話，由於沒有電荷的流動，就不會發熱，因此自旋流也被視為「後摩爾定律時代」，新一代的電子元件的熱門材質。
除了專業內容之外，錢老師也以自身經驗分享，經過反覆測試，才能正確解讀實驗結果，最近因為自旋流是磁學研究的顯學，許多研究團隊（不乏名門大派知名學者）急著發表成果，把Anomalous Nernst Effect（熱電效應）的結果誤以為是 spin current 的結果，究其原因，就是沒有仔細的檢驗實驗數據，排除此結果可能來自於其他效應（做實驗永遠有這種可能），就急著用「現在最熱門的理論」來解釋數據，因為這樣才容易發表。
由這些經驗，歸納為以下幾個作為一個科學家，需要注意的點：
1. 數學是建立在證明之上，但科學不是
2. 物理是建立在（為了解釋觀察到的自然界現象而提出的）「神猜測」以及實驗之上
3. 科學有其極限，我們拼命要去測試那個極限
4. 科學事實必須能經得起考驗
5. 對「眾所周知的事實」保持懷疑
所以每次學生跟他報告實驗結果，他必定問三個問題：
Are you sure?（你確定嗎？）
How sure?（有多確定？）
Are you willing to bet your life?（你肯賭命保證你的結果是正確的嗎？）
嗚喔喔喔喔喔！！！！！一時之間，我看到溫文儒雅的錢院士後方出現了集中效果線，瞬間變身成「隨處可見的熱血漫畫家」炎尾燃！！！
什麼？這只是你們東海應用物理系的大事，不關別人的事？我們可是要征服世界的欸，我們系的大事當然就是大家的大事啦！哈哈哈！（依然意味不明）
#超中二物理系主任雜記
#錢嘉陵院士
#PureSpinCurrent
#等我征服世界就把自旋電子學列為全人類必修
#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
#話都給我講就好其之44
#EVA體數字好像沒帥多少改回來好了
圖一：錢嘉陵院士實驗室 meeting 現場想像圖，但其實應該沒有變身成炎尾燃
圖二：一張圖講完古典電磁學
特別篇！錢嘉陵院士返校演講！這可是物理學的大事！...