Germanium की Electron Band Structure पर विवाद

 (pages.cs.wisc.edu)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-04-02 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

जर्मन-निर्मित इलेक्ट्रॉनों की band structure

  • सार: यह दावा गलत है कि जर्मन-निर्मित इलेक्ट्रॉनों की resistivity तापमान के अनुसार घातांकीय रूप से बदलती है। सैद्धांतिक मॉडलिंग और प्रयोगों के माध्यम से यह पाया गया कि उपकरण और संबंधित दस्तावेज़ दोनों ही बेहद घटिया थे।

परिचय

  • जर्मन-निर्मित इलेक्ट्रॉन स्पष्ट energy bands में फँसे होते हैं, और इन bands के बीच एक "forbidden region" मौजूद होता है जहाँ कोई charge carrier नहीं होता। तापमान बढ़ने पर इलेक्ट्रॉन non-conductive energy band से conductive band में जाते हैं, जिससे resistivity में बदलाव आता है। यह संबंध एक निश्चित तापमान सीमा में घातांकीय रूप में दिखाई देता है।

प्रयोग प्रक्रिया

  • जर्मन-निर्मित crystals में से सबसे कम क्षतिग्रस्त crystal चुना गया, और उस crystal पर तार solder किए गए। solder करना बहुत कठिन था, और प्रयोगशाला का उपकरण ठीक से काम नहीं कर रहा था। अंततः दूसरी लैब से बेहतर उपकरण लाकर इस्तेमाल किए गए। तापमान नियंत्रित करने के लिए crystal को एक copper rod से जोड़ा गया; rod के एक सिरे को heating coil से और दूसरे सिरे को liquid nitrogen भरे thermos में रखा गया। बीच में thermos लीक होने लगा।

परिणाम

  • यह 2 हफ्तों तक सीधे इकट्ठा किया गया डेटा था। डेटा में घातांकीय निर्भरता नहीं मिल सकी। डेटा पर एक exponential curve खींचकर डाली गई, और एक जटिल computer program का उपयोग करके fitting बेहतर बनाई गई।

निष्कर्ष

  • Physics में major करना जीवन की सबसे बड़ी गलती थी। Computer Science में major करना चाहिए था।

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-04-02
Hacker News की रायें

  • विज्ञान शिक्षा से जुड़ी मेरी सबसे गहरी यादों में से एक हाई स्कूल भौतिकी की गुरुत्वीय त्वरण मापने वाली प्रयोगशाला है
    क्लासरूम की मेज से एक गेंद लुढ़काकर गिरानी थी, और 1990 के दशक की कलाई घड़ी वाले स्टॉपवॉच से गेंद गिरने के क्षण शुरू करके फर्श छूने के क्षण रोकना था; ऐसे घड़ी-बटन से सेकंड से कम की precision की उम्मीद करना मुश्किल था
    जाहिर है, डेटा बुरी तरह गड़बड़ था, और error bars ठीक से लगाते तो 0 या negative values तक आ जातीं, लेकिन calculation में करीब 6.8m/s^2 आया, वही जमा किया और fail grade मिला
    आखिरकार elementary school से ही हम यह सीख लेते हैं कि मूल्यांकन इस पर नहीं होता कि “क्या आपने अपनी पूरी कोशिश से देखा हुआ ईमानदारी से report किया”, बल्कि इस पर होता है कि क्या आपने grader को चाहिए वाला result निकाला; और मुझे लगता है यह ढांचा professorship तक भी आसानी से गायब नहीं होता
    बेशक ऐसे शानदार शिक्षक भी होते हैं जो ईमानदार गलत जवाब को बहुत महत्व देते हैं, लेकिन वह idealism अगले कुछ वर्षों तक कितना टिकता है, यह अलग बात है

    • यूनिवर्सिटी के Electronics I में भी लगभग यही हुआ था
      एक experiment खत्म किए बिना अगले पर नहीं जा सकते थे, और अगर experiment pass नहीं किया तो grades से अलग, course fail हो जाता था
      दूसरे या तीसरे experiment में दिए गए DIP-8 package transistor की response measure करनी थी, लेकिन चाहे जो करूँ linear output नहीं आ रहा था, और lab assistant बस यही कहता रहा कि wiring या schematic की समस्या होगी, equipment की समस्या तो हो ही नहीं सकती
      10-week course में 8 हफ्ते बीत जाने के बाद ही पता चला कि वह DIP transistor नहीं, गलती से मिला हुआ 555 timer था; नया component मिला, लेकिन बचे हुए 2 हफ्तों में 8 हफ्तों के experiments पूरा करना लगभग असंभव था
      professor ने course withdraw करके दोबारा लेने की सलाह दी, लेकिन graduation schedule पर असर पड़ता, इसलिए आखिरकार बेहद खराब पर passable lab score के साथ C- लेकर बात को वहीं दबा दिया
    • हाई स्कूल science exam में textbook definition जस की तस लिखी और page number तक दिया, फिर external science material से यह भी जोड़ा कि वह definition अधूरी क्यों है
      answer space कम पड़ गया तो margin में आगे लिखा, लेकिन teacher ने पहले उसे wrong, फिर correct, फिर फिर से wrong कर दिया; parent-teacher meeting में माना कि definition खुद सही थी, लेकिन extra explanation की वजह से वे “नाराज हो गए” और answer wrong mark कर दिया
    • “professorship तक भी science ऐसे ही चलती है” वाली बात Feynman के Cargo Cult Science essay की याद दिलाती है
      उसमें Millikan के oil drop experiment के बाद electron charge की measurements का उदाहरण आता है: शुरू में values Millikan के value के आसपास रहीं और फिर धीरे-धीरे actual value की ओर बढ़ीं, क्योंकि अगर Millikan से बहुत बड़ा value आता तो लोग मानते कि कुछ गलत है और कारण खोजते, जबकि पास वाला value आने पर कम शक करते
      Feynman ने कहा था कि अब हमने ऐसे तरीकों को सीख लिया है, इसलिए वह बीमारी नहीं है, लेकिन मुझे लगता है उस आखिरी वाक्य से 100% सहमत होना मुश्किल है
      https://calteches.library.caltech.edu/51/2/CargoCult.htm
    • elementary school science class में एक experiment मिला था जिसमें कहा गया कि दिए गए solution के बजाय अपना तरीका भी बना सकते हैं; class में सिर्फ मैंने खुद तरीका बनाया, लेकिन घर और classroom के environmental difference को account में नहीं लिया, इसलिए fail हुआ और fail grade मिला
      उस घटना ने लंबे समय तक physics में मेरी रुचि तोड़ दी और university तक मैं biology पर focused रहा
      समस्या यह थी कि teacher ने साफ नहीं किया था कि evaluation criteria experimental method या precision नहीं, सिर्फ accuracy है; मेरा method precise था लेकिन inaccurate, और standard method accurate था लेकिन imprecise
      शायद transfer के पहले साल में मुझे यह भी नहीं पता था कि उस school culture में creativity का मूल्यांकन उस तरह नहीं होता जैसा मैं जानता था
    • एक physics professor से उनके student days का experiment सुना था
      experiment हवा का adiabatic gas constant measure करने का था, लेकिन उस समय assignments इतने ज्यादा थे कि कई students ने बस report लिखकर textbook value जमा कर दी और उसे wrong mark किया गया
      पता चला कि TA ने dark glass measuring bottle के bottom में alcohol डालकर experiment बिगाड़ रखा था; सच में experiment करने पर “काफी alcohol vapor मिली हुई हवा” का constant मिलता और value textbook से अलग आती
      वही “गलत” value experiment सचमुच करने का इकलौता सबूत थी

  • 1999 में university में प्रवेश करते समय मैंने यह article पढ़ा था, और यह ताजा लगा कि एक student दिखा रहा था कि globally famous institution में undergraduate life असल ground पर कैसी होती है
    आखिरी वाक्य भी prediction की तरह सच निकला, और author अंततः computer science में switch करके University of Wisconsin at Madison से PhD तक पूरा कर गया
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/

    • LinkedIn पर वे Google में Staff Software Engineer बताए गए हैं: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/
    • मैंने भी लगभग उसी समय यह पढ़ा था, और उन दोस्तों के साथ आंसू निकलते-निकलते हंसा था जिन्होंने physics major declare किया था लेकिन ज्यादातर graduation से पहले दूसरे majors में चले गए
      उस समय पढ़ी चीजों में यह सबसे मजेदार था, और अच्छा है कि अब वे ठीक-ठाक लगते हैं
    • लगता है अब पूरा page गायब हो गया है

  • 20 साल से ज्यादा पहले semiconductor fabrication lab class में TA था
    काम मुख्य रूप से students के मन में यह डर बैठाना था कि HF handle करते समय कभी भी बेपरवाह नहीं होना चाहिए, लेकिन अंत में सचमुच voltage sweep करके transistor characteristics measure करने का step भी था
    बेशक यह तभी जब उन्होंने transistor बनाया हो; कुछ मामलों में तो practically बेवजह complicated resistor ही बना था
    दूसरे TAs के साथ यह article share करके पढ़ा और सच में बहुत हंसी आई

    • इस बीच Etsy moms frosted shot glasses बना रही हैं

  • “क्योंकि fitting एक complex computer program से की गई है, इसलिए इसकी apparent legitimacy बढ़ जाती है। मेरी समझ में top quark भी इसी process से discover हुआ था” वाला हिस्सा मजेदार भी है और उम्मीद से ज्यादा common भी
    मेरे field, ultrafast condensed matter physics, में भी noise से भरे data को “curve fitting” से rationalize करने की चीज अक्सर होती थी, और residuals या goodness-of-fit tests अक्सर नहीं दिखाए जाते थे

  • मैंने अपनी रिसर्च रुचि को कंप्यूटर विज़न से क्वांटम केमिस्ट्री की DFT calculations की ओर मोड़ने की काफी कोशिश की, लेकिन अब इस क्षेत्र में इतना non-public काम देखकर झुंझलाहट होती है
    पेपर अक्सर ऐसा लगता है जैसे न्यूनतम मेहनत में reproduce करने का तरीका छोड़कर बाकी सब बता देते हैं, मानो कुछ छिपा रहे हों
    ग्राफ़ Origin में बनाए जाते हैं और पेपर MS Word में लिखे जाते हैं, ऐसे मामले भी बहुत हैं; दोनों ही free license वाले नहीं हैं, जिससे collaboration और reproducibility और कठिन हो जाती है

    • सच में वे चीज़ें छिपा ही रहे होते हैं
      मैंने पास के क्षेत्र में काम किया है, और लोग खुलेआम ऐसा करते थे; research funding के लिए competition के कारण वे डरते थे कि अगर tricks सार्वजनिक कर दीं तो दूसरा group ज़्यादा तेज़ी से आगे निकल जाएगा
      यह लिखना आसान है कि DFT calculation की गई, लेकिन जिसने ऐसी simulations या calculations की हों, वह जानता है कि implementation बहुत पेचीदा होती है और उसमें coding व numerical tricks काफी लगती हैं
      algorithm तक detailed access के बिना इसे reproduce करना बेहद मुश्किल है, ऐसा मेरा मानना है
    • मैंने कभी non-adiabatic molecular dynamics simulation pipeline पूरी करने के लिए दूसरे लोगों के code को जोड़ने वाला code लिखा था
      lab के लोगों को सिखाने के लिए documentation की जिम्मेदारी भी मेरे पास थी, लेकिन निर्देश मिला कि इसे public न करें, क्योंकि कोई दूसरा group यह तरीका लेकर ज़्यादा पैसे और compute resources के साथ तेज़ी से आगे बढ़ सकता है
    • यह मुद्दा मुझे भी कुछ समय तक परेशान करता रहा
      यह cultural problem के ज़्यादा करीब है, और मेरे अनुभव में जितना पुराना research group होता है, उसके research software को public करने की संभावना उतनी ही कम होती है
      deep learning-based simulation की तरफ netket public software का अच्छा example है, और वह researcher GitHub/GitLab/Hugging Face ecosystem में भी काफी active है
    • undergrad के समय campus license से इस्तेमाल किया गया OriginPro याद आता है, और data visualization को matplotlib पर ले जाने के बाद, खासकर publication-quality figures बनाते समय, निराशा होती है
      हाल ही में भी physical sciences की बुनियादी जरूरतों में से एक, broken x-axis वाला graph बनाने की कोशिश की, लेकिन matplotlib में इसके लिए काफी hacking करनी पड़ी
      tool open source है या नहीं, इससे मुझे बिल्कुल फर्क नहीं पड़ता, बशर्ते science सही निकले
      samples संभालना ही काफी थका देने वाला है, इसलिए graph बनाने वाले software में stress कम से कम रखना चाहता/चाहती हूँ

  • इस छोटे से लेख को fiction नहीं, बल्कि सच और physics के पूरे क्षेत्र पर एक तेज-तर्रार मज़ाक मानकर समझने के लिए काफी खास संवेदना चाहिए

    • इसी तरह के और jokes https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html और पूरे https://pages.cs.wisc.edu/~kovar पर हैं
    • समझ नहीं आ रहा कि यह physics पर चुभता हुआ मज़ाक क्यों है
      यह ईमानदार और खूबसूरत है, और experimental frontier का अनुभव सच में शायद ऐसा ही होता होगा
      आधुनिक उपकरणों से पुरानी खोज को reproduce करना आसान है, लेकिन germanium की इस property को पहली बार खोजने वालों के लिए कैसा रहा होगा, इसकी कल्पना करनी चाहिए
      tools और probes संबंधित field की समझ से कहीं तेज़ी से आगे नहीं बढ़ सकते, और हम लगातार cutting-edge scientific knowledge का उपयोग करके tools invent और improvise करते रहते हैं
    • industry physicist के तौर पर इसे पढ़कर हंसी आई, और सच में यह fiction नहीं है
      ऐसे दौर से गुजरना ही पड़ता है
      पिछले कुछ हफ्तों से एक चिड़चिड़े experiment से जूझ रहा/रही हूँ; reproducible results आते हैं, लेकिन उनका कोई मतलब नहीं बनता, और यह ऐसा field भी नहीं है जहाँ गलती से नई physics खोज लेने की संभावना हो
    • समझ आया और मज़ेदार लगा, लेकिन मैं कोई खास नहीं हूँ
    • HN और XKCD काफी पढ़ना ही इसे enjoy करने के लिए पर्याप्त था

  • मज़ेदार बात यह है कि अंततः वे computer science में चले गए
    CV के अनुसार, नवंबर 2004 में University of Wisconsin, Madison से computer science में PhD, मई 2001 में master’s, और जून 1999 में Stanford University से physics में bachelor’s मिला
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
    उसके बाद वे IL&M में 5 साल काम कर चुके हैं और Google में 14वें साल में काम करते दिखते हैं
    यानी आखिरकार उन्होंने सच में खूब पैसा कमा लिया: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/

  • यह लेख 2000 का लगता है
    कम से कम Wayback Machine में यह https://web.archive.org/web/20001031193257/http://www.cs.wisc.edu/~kovar/hall.html पर मौजूद है

    • https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      अंततः उन्होंने computer science में PhD ली और अब LinkedIn के हिसाब से Google में Staff SWE लगते हैं
      लगता है आखिरकार वे सचमुच पैसों की गद्दी पर बैठ गए
    • वास्तविक लिखे जाने का समय शायद जून 1999 से पहले का है
      क्योंकि author ने उसी समय Stanford से physics में bachelor’s लिया था: https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      इस लेख की backstory जानने की उत्सुकता है
      जानना चाहता/चाहती हूँ कि उन्हें क्या grade मिला, या फिर course से पूरी तरह बाहर निकलने के बाद उन्होंने निजी तौर पर गुस्सा निकालते हुए यह लेख webpage पर डाल दिया, और क्या सच में यही project computer science में जाने का निर्णायक trigger बना
      https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html

  • महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन page के HTTP headers में काफी प्रभावशाली Last-Modified value थी
    Sun, 26 May 2002 22:33:04 GMT
    HTML code structure भी उस दौर से पूरी तरह मेल खाता है

    • अब शायद ऐसा नहीं है

  • लेख मज़ेदार है, लेकिन किसी को तो कहना होगा
    band structure और solid-state theory physics के सबसे सुंदर क्षेत्रों में से हैं, और इसने जिस समाज को हम जानते हैं उसे पूरी तरह बदल दिया—यह बात तो बल्कि secondary है :)