- Ein satirischer Laborbericht aus einem Physikpraktikum, der die gängige Annahme, dass sich der Widerstand von Germanium mit der Temperatur exponentiell verändert, frontal zurückweist und im Gewand eines echten Physikexperiments Frust und Zynismus unverstellt zeigt
- Bereits im Abstract wird die exponentielle Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur als „glatte Lüge“ bezeichnet, und als zentrale Schlussfolgerungen werden Gerätefehler, mangelhafte Lehrmaterialien und Zeitverschwendung festgehalten
- Im Verlauf des Experiments summieren sich Umgebungsprobleme wie die Schwierigkeit, Germanium zu verlöten, nicht funktionierende Geräte und eine undichte Thermoskanne für flüssigen Stickstoff
- Obwohl in den Messdaten überhaupt keine exponentielle Abhängigkeit zu erkennen ist, wird über das Rauschen gewaltsam eine Exponentialkurve gelegt, damit es glaubwürdig aussieht
- Zum Schluss folgt die selbstironische Feststellung, dass ein Physikstudium der größte Fehler des Lebens gewesen sei und man lieber CS (Informatik) hätte studieren sollen
Abstract
- Die gängige Annahme, dass der Widerstand in Germanium exponentiell von der Temperatur abhängt, wird als „glatte Lüge“ bezeichnet
- Zwei Schlussfolgerungen nach theoretischer Modellierung und mühsamer Experimentarbeit: ① Die Geräte sind miserabel, und die zugehörigen Lehrbücher sind ebenso schlecht, ② das gesamte Experiment ist eine völlige Zeitverschwendung
Einleitung
- Elektronen in Germanium sind in klaren Energiebändern eingeschlossen, die durch „verbotene Bereiche (forbidden regions)“ mit einer Ladungsträgerdichte von 0 getrennt sind
- Wird die Probe erhitzt, springen Elektronen vom nichtleitenden Band in das Leitungsband, was eine messbare Änderung des Widerstands verursacht
- Die exponentielle Temperatur-Widerstands-Beziehung gilt in bestimmten Temperaturbereichen, wird aber mit der Formulierung „1. Näherung (to first order)“ eher kaschiert als sauber hergeleitet
- Die einschlägigen Lehrbücher werden dafür kritisiert, dass sie beliebig viele Potentiale ungekoppelter harmonischer Oszillatoren betrachten und Grenzübergänge bilden und dabei schwer verständlich und weitschweifig sind
Versuchsablauf
- Aus einer Kiste mit Germaniumkristallen wird der Kristall ausgewählt, der am wenigsten rissig aussieht
- Drähte wurden an den in figure 2b von Lab Handout 32 markierten Stellen angelötet, doch das Löten von Germanium ist extrem schwierig
- Das Lot haftet nicht, und selbst die Doktoranden im Solid-State-Labor waren keine Hilfe
- Da die zweitklassigen Geräte (second-rate equipment), die man hinten aufgetrieben hatte, sämtlich nicht funktionierten, wurden heimlich Teile aus einem gut ausgestatteten Labor geholt und ersetzt
- Man gibt Studierenden kaputte Werkzeuge und beschwert sich dann, dass sie nicht verstehen, warum keine Ergebnisse herauskommen
- Zur Temperaturkontrolle wurde der Kristall an einem Kupferstab (copper rod) befestigt, dessen oberes Ende an eine Heizspule und dessen unteres Ende in eine Thermoskanne mit flüssigem Stickstoff getaucht wurde
- Mitten im Projekt begann die Thermoskanne zu lecken — obwohl man pro Quartal 10.000 Dollar zahlt, bekommt man nicht einmal eine intakte 5-Dollar-Thermoskanne
Ergebnisse
- Vorgestellt werden „100 % echte Daten“ (Fig. 1), die über zwei Wochen hinweg selbst gemessen wurden, doch die erwartete exponentielle Abhängigkeit ist überhaupt nicht zu sehen
- Die Daten werden als „Müllhaufen“ bezeichnet und als reine Zeitverschwendung beklagt
- In der Hoffnung, dass die bewertende Person ohnehin nur die Abbildung anschaut, wird willkürlich eine Exponentialkurve über das Rauschen gezeichnet
- Mit einem komplizierten Computerprogramm wird eine Anpassung vorgenommen, damit alles plausibler wirkt; spöttisch heißt es, genau so sei auch die Entdeckung des top quark zustande gekommen
Fazit
- Das Physikstudium wird als größter Fehler des Lebens bezeichnet
- Abschließend folgt die selbstironische Klage, man hätte lieber CS (Informatik) studieren sollen; dann hätte man zwar wahrscheinlich immer noch keine Freundin, aber wenigstens viel Geld verdient
2 Kommentare
Mein Hintern ...
Hacker-News-Kommentare
Seltsamer Zufall, aber ich habe dasselbe Experiment ebenfalls mit knappem Budget und miserabler Ausrüstung gemacht und mit einem plausiblen Computeralgorithmus die beste Anpassung bestimmt.
Allerdings bekam ich in den Ergebnissen vier signifikante Stellen heraus, und sie waren sogar besser als die aus dem alten Lehrbuch.
Interessant ist, dass die überwältigende Frustration für den wütenden Autor zu einer prägenden Lebenserfahrung wurde, während dieselbe Situation für mich zu einer positiv prägenden Lebenserfahrung wurde.
Es ist wirklich schwer vorherzusagen, wie sich Dinge unter denselben Bedingungen entwickeln.
Der Unterricht war so theorielastig, dass beim Bau echter Prototypen nichts funktionierte, und nicht einmal die Labortechniker wussten warum.
Also verbrachte ich die meiste Zeit damit, herumzulaufen und die wackeligen Abschlussprojekte anderer Studierender zu reparieren. Es kommt darauf an, was man aus dem Leben herausholt :)
Ich mochte die Laborpraktika wirklich sehr, und mein Interesse wurde erstmals geweckt, als ich sah, wie Vorhersagen vor meinen Augen eintrafen.
Man muss aber wissen, worauf man sich einlässt. Experimente kosten enorm viel Zeit und brauchen Vorbereitung.
Ziemlich lustig.
Aus meiner Erfahrung mit dem Unterrichten von Tieftemperatur-Experimenten in der kondensierten Materie besteht ein großer Teil der Note darin, herauszufinden, was schiefgelaufen ist, es zu korrigieren oder zumindest anzuerkennen, dass es schiefgelaufen ist.
Der Student hätte mehr Informationen zum Versuchsaufbau geben sollen: welche Geräte verwendet wurden, ob es eine Vierleiter- oder Zweileiter-Widerstandsmessung war, ob es um spezifischen Widerstand oder Widerstand ging, was R_0 ist und warum er glaubt, dass das Experiment nicht funktioniert hat.
Für mich sieht es so aus, als sei die Verdrahtung falsch gewesen und er habe nur Rauschen gemessen.
Das früher verpflichtende „Fortgeschrittenenpraktikum Experimentalphysik“ war genau so. Während eines Semesters musste man etwa 14 völlig unterschiedliche Experimente auf dem Niveau des Artikels machen; die Geräte waren alt und gingen während des Experiments kaputt, und die Assistenten waren wenig motivierte Doktoranden oder Postdocs.
Von den 14 Experimenten funktionierten nur zwei richtig und lieferten die erwarteten Ergebnisse.
Diese Erfahrung brachte mich direkt zur theoretischen Physik und zu Computersimulationen der Elektronendynamik sowie der Licht-Materie-Wechselwirkung in begrenzten Halbleitern. Es ging um Dinge wie Quantenpunkte und Graphen, und es machte Spaß.
Heute kann man damit nicht seinen Lebensunterhalt verdienen, also arbeite ich in der Softwareentwicklung für Medizinprodukte.
Wenn ein Labor nicht im Geld schwimmt, sind das für Experimentalphysiker wertvolle Fähigkeiten.
Selbst wenn Geld im Überfluss vorhanden ist, dauert es mindestens acht Wochen, ein schickes neues Gerät zu kaufen; das passende Teil heimlich aus dem richtigen Regal am Ende des Flurs zu holen dauert fünf Minuten, und man kann noch vor dem Mittagessen Ergebnisse bekommen.
„Wenig motivierte Doktoranden oder Postdocs als Assistenten“ waren überall, wo ich unterrichtet habe, leider Realität.
Dasselbe 14-mal in einem Semester zu unterrichten macht keinen Spaß, und wer gern und gut unterrichtet, weiß das und übernimmt deshalb möglichst Vorlesungen, Seminare, Tutorien oder Übungsstunden. Man wählt das, bei dem man jede Woche etwas Neues unterrichtet und länger mit denselben Studierenden zusammenarbeitet.
Wenn man wirklich etwas machen will, sind vier Jahre zu wenig, um die nötige Mathematik und Physik zu lernen. Und das schon ohne andere wichtige Dinge wie englisches Schreiben, Partys und Liebeskummer.
Ich habe einmal NASA-Wissenschaftler getroffen, die von Flugzeugen aus Luftproben nahmen; wenn während des teuren Probenahmeflugs Geräteprobleme auftraten, mussten sie zusammen mit der Ausrüstung an Bord sein, um selbst darauf reagieren zu können.
Wenn ich mich richtig erinnere, war es eine umgebaute 747 von Hawaii nach Neuseeland.
„Diese Erfahrung brachte mich direkt zur theoretischen Physik“ verstehe ich ebenfalls. Der Sommerstudent, der mein nahezu unbeherrschbares Experiment für die Abschlussarbeit übernahm, wechselte sofort zur Theorie.
Ich frage mich, ob du promoviert hast. Falls ja: Findest du heute, dass es sich gelohnt hat?
Die ursprüngliche Quelle ist Kovar, L. „Electron Band Structure In Germanium, My Ass.“ Annals of Improbable Research, vol. 7, no. 3, Mai/Juni 2001, S. 4, https://web.archive.org/web/20010620051228/http://www.improb....
https://improbable.com/publications/classics/
Dieser Text stammt wahrscheinlich ungefähr von 1999. Danach erwarb der Autor einen Master und einen PhD in Informatik.
Ich habe gegen Ende meines Studiums ähnliche Mühen und Frustrationen erlebt und ging letztlich mit dem größten Respekt vor Experimentalphysikern und technischem Personal.
[0]https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
Das war einer der lustigsten Texte, die damals in der Physikfakultät an meiner Uni herumgingen. Er ist definitiv älter als 2007, und meiner Erinnerung nach stammt er etwa von 1998 oder 1999.
https://web.archive.org/web/20001031193257/http://www.cs.wis...
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Ziemlich lustig, aber der Teil, der sich erschreckend wahr anfühlte, war dieser:
„Physik zu wählen war der größte Fehler meines Lebens. Ich hätte Informatik studieren sollen. Frauen hätte es zwar trotzdem keine gegeben, aber wenigstens wäre das Geld hereingerollt.“
Ich wünschte, die Bezahlung in der Wissenschaft wäre besser
Der düstere Humor von „A (de)motivational letter“, angeblich verfasst von „Prof. Hardass Slavedriver“, fasst das gut zusammen: https://lifesciencephdadventures.wordpress.com/2013/01/04/a-...
Wenn das echt ist, scheint er ziemlich hochwertiges Rauschen gemessen zu haben
Es kann nicht sein, dass der spezifische Widerstand innerhalb von 5 Grad um den Faktor 2 springt und dann bei konstanter Temperatur so bleibt. Nach seinem eigenen Eingeständnis ist genau das am verdächtigsten
Wenn man es richtig macht, sieht das so aus
https://pdfs.semanticscholar.org/3753/2b8a21825d66633f33684a...
In den 1990ern und frühen 2000ern schickte man sich per E-Mail Word-Dokumente voller Links zu lustigen Websites oder kopierter Witze herum
Als jemand, der ein Studium der Angewandten Physik abgebrochen hat, gehörte dieser Text zu meinen Favoriten. Ich hatte nämlich die Erinnerung an ein Optik-Experiment, das wie der „letzte Schlag“ war, der mir den Willen zum Weitermachen nahm
Die Ausrüstung war schrecklich, und ich wurde mit dem ungeschicktesten Partner der Welt zusammengetan. In seinem Praxissemester im dritten Jahr war er der einzige Student, der von seinem Arbeitgeber eine durchweg negative Bewertung bekam; die Zusammenfassung lautete „nicht einstellbar“. Ich glaube, er hat vielleicht auch ein Feuer verursacht
Jedes Mal, wenn wir ein Glasfaserkabel abisolierten und vor dem Laser befestigten, schien das ganze Universum zusammenzuarbeiten, um den zerbrechlichen Glaskern zu zerstören
Als wir schließlich alles ausgerichtet hatten und voller Freude maßen, bekam auch ich ein Ergebnis, bei dem man eine Linie durch Rauschen zeichnete. Eigentlich habe ich den Text noch gar nicht wieder gelesen, aber obwohl ich ihn seit über 15 Jahren nicht gesehen habe, erinnere ich mich noch daran, wie ich über diesen Satz laut gelacht habe