欧阳峰的博客

记得当年出国时，对彼国一无所知，举目无亲。凭着年轻人的无知无畏，就上了飞机。到了新大陆，中转暂住，到校接机，找房子，找家具等等事宜，都是靠素昧平生的人帮助。

几年前有个朋友生了病需要每天到医院去治疗，可是他自己不会开车，家人要上班也无法送他。结果联系了有关机构，每天有车来接送他去治疗。一直以为是政府的救助，后来才知道是一个义工组织。

是啊，我们作为新移民来到这片土地打拼，哪一步不是受益于社会的帮助，受益于许许多多的好心人呢？如今我们事业有成，生活安定，是不是应该参与公益，回馈社会呢？

美国是个贫富差别很大的国度。虽然总体富裕，但还是有各种困难的人群。政府的作用有限，民间公益是这个社会的支柱之一，为社会的安定与和谐作出重大的贡献。我们每个国民不论是否直接受益，都应该感谢那些默默奉献的自愿者和捐助人。作为世界超强，美国关注世界福祉的人也为数不少。从投入巨款解决艾滋病，环境保护等“大问题”，到背井离乡去非洲加入医疗救助团体，公益，关爱是这个文化的一根道德纤维。

但是我必须惭愧地承认，虽然我在观念上赞同公益事业，但身体力行是很少，很少的。原因当然有很多：工作，生活的压力，对环境氛围的不了解和怕受骗上当，对志愿者文化难以融入，等等等等。其实，更重要的一条原因，就是我们在一个没有“公益”，政府包办一切的社会中长大。不论是时间或财务的预算中，都没有“公益”这一项。参加或赞助公益活动，只是偶尔为之的“好事”，而不是生活的一部分。这种观念要改变，的确需要一个长时间的努力。

但是有一点我们可以做的，就是帮助我们的孩子从小就树立公益观念，培养关爱，助人的美德。这方面对我们新移民来说也不是自然而然的。我们自己和家庭缺乏这方面的传统，我们对文化才艺的强调，往往把公益活动挤进了“可有可无”的归类。其实，公益活动在孩子成长过程中，是不可或缺的一课。

大家都知道公益活动对大学申请的重要性。不仅大学申请，高中时的很多奖项（如总统奖，国会奖等）都很重视公益活动。虽然这些评判只计入高中时的活动，但从小就参与公益服务，进入这个圈子和积累经验，就有利于高中时选择最适合自己和收获最大的活动。

公益活动也是孩子培养领导能力的好机会。我们都知道“领导能力”是大学录取的重要标准之一。传统上，学生会主席，校报编辑，学校俱乐部头头等都是显示领导能力的机会。但这些位置是有限的，竞争激烈。我们华人的孩子，往往不喜欢这样的“零和”游戏。而公益活动的机会是无限的。只要有号召力和踏实肯干，谁都可以另辟蹊径，自立山头。一个朋友的小孩十三岁时，就受了一个讲演的启发而自己成立了一个义工组织，两年之内发展到二十多人。她的领导能力，还会有疑问吗？

以上是从功利方面而言。但是公益活动的作用远远不止如此。它对孩子一生都会有影响。我的孩子初中，高中时参加了好几种公益活动。她最投入的是紧急医疗救护。通过一个夏天一百多小时的训练课程和考试，她取得了跟随救护车出勤的资格。轮到她值班时，夜里任何时候有任务，她就需要起床赶到救护站，随车出勤。她参加这个工作两年多，不仅积累了社工点数，还接触到了社会的方方面面，从交通事故到孤身老人，从长期瘫痪的病人到精神病患者，大大开阔了她的生活经历。虽然基于职业道德她不能和我们多谈，但看得出这些经历让她思考了很多，也让她体会到助人的乐趣。后来被大学录取后，虽然没有功利的需要了，她还是一如既往地完成职责，现在大学里她一有空也参加各种公益活动。在工作中她也培养了自己的负责态度，因为她认识到自己的行为会影响整个团队，甚至带来不可逆转的后果。如果因故不能值班，一定要找好替代者。工作时更是要遵循规范，马虎不得。这些训练，都对她的成长起到不可替代的作用。所以我们做家长的，不论为公，为私，都应该积极支持，引导孩子参加公益，社区服务，而不只是应付大学要求。

对于年龄更小的孩子，直接参与公益活动的机会要少得多，特别是对接送有困难的双职工家庭来说。但是我们还是可以利用种种机会向孩子灌输回馈社会的概念，鼓励他们帮助同学，参与学校的种种活动，关注社会问题，而不是局限在课堂，书本之中。作为这个社会的一个部分，公益的概念对孩子的全面发展是至关重要的。

现在，就有一个这样的机会。大华府爱心基金会将在四月六日举办“童心童音慈善音乐会”，有八岁华裔钢琴神童Marc Yu (余峻承) 担纲演出，并邀请本地中美艺术表演团体友情参演。余小朋友已经是颇有名气的钢琴家，举办过独立演奏会，还与郎朗同台演出。我觉得他的父母支持他爱心演出，给我们做出了好榜样。我们也应该积极响应，带着孩子们去捧场。在欣赏一场优美音乐会的同时，给孩子一次爱心的教育。详情请见：http://www.tea4soul.org/concert/

年轻时有句口号：“从我做起，从现在做起”。爱心公益，不正是这样吗？

2007年诺贝尔物理奖授予法国的费尔（AlbertFert）和德国的格林贝格尔（ Peter Grunberg），表彰他们发现巨磁阻现象。这个在1988年和1989年发表的发现，是科学和技术结合的完美范例：巨磁阻在发现后不到十年，就应用到商业产品中，带来硬盘性能的革命。巨磁阻的发现本身，也依赖于纳米技术的进展。而且巨磁阻技术在商业上的成功吸引了更多科研和开发，开创了自旋电子学（spintronics）这一具有巨大科学意义和应用前景的新领域。

磁阻现象是指材料的电阻在磁场存在时会变化。磁阻现象早在1850年代就被发现了。而巨磁阻现象是基于完全不同的原理，而且电阻变化程度大得多。它只在人工制造的纳米材料中才能显示。磁阻现象是感应磁场的工具之一，在1991就被用来制作硬盘的读取磁头。1997年开始，巨磁阻现象也被用在读取磁头中，使得硬盘的储存密度大大提高。

演示巨磁阻现象的基本器件是两层或多层铁磁体，由非磁性材料分开。每一层的厚度都在纳米数量级。巨磁阻是基于两个基本的物理过程。

首先，在被极化的铁磁材料中，不同自旋方向的电子（相对于材料本身极化方向）表现的电阻是不同的。这主要是因为电子能态密度的分布与自旋有关。当这些电子穿过一个非磁材料薄层而进入另一层铁磁材料时，它们能保持自己的自旋方向。这样，如果这两层铁磁材料极化方向相同，那么有一种自旋的电子在两层都经历低电阻，就会显示总体低电阻（中间的非磁材料因为很薄，对电阻影响很小）。而如果两层铁磁材料极化方向相反，那么每种自旋的电子都会经历高电阻，总体电阻也就高。这个现象费尔在1970年代就发现了。但是如何控制两层材料的相对极化方向？当时没有好的方法。

第二个物理过程是格林贝格尔在1986年报道的。被非磁材料分割的两层磁性材料之间存在着耦合。这种耦合是由渗入非磁材料的“自旋波”造成的。由于是“波”，就有某种周期性。也就是说，当间隔的厚度变化时，这两层磁性材料的极化可以在相同和相反之间变化。如果选择合适的厚度使得两者极化相反，就得到高电阻。但是有外磁场时，磁场会强迫两者取同样的极化，而电阻就变低。这就形成了巨磁阻现象。在格林贝格尔报道这个发现后，在1988和1989年，费尔和格林贝格尔分别制作出了能演示巨磁阻现象的夹层材料。

以上的叙述听起来简单，但其中涉及很多前沿的物理问题。特别是磁性和多体作用的结合，目前还没有完整的理论，必须借助实验和理论相辅才能了解。而且，巨磁阻现象的演示也依赖于纳米技术。不仅需要（在分子水平上）精确控制每层材料的厚度，而且材料间的界面必须光滑以减少电子散射。这些要求需要由八十年代才广泛使用的分子束外延（MBE）与光学监控自旋波的技术结合起来才能满足。所以，巨磁阻的发现是科学和技术的结晶。

基于半导体的电子学在过去半个世纪给人类社会带来了翻天覆地的变化。随着我们对自旋的了解深入，“自旋电子学”应运而生。利用电子自旋的变化来处理信息，开辟了电子学的新天地。自旋的响应速度快，能耗低，可以保持和加速目前电子器件小型化，高速化的势头，也可以制造全新功能的器件。

但是目前，自旋电子学还在起步阶段。它所需的基础技术：自旋极化的电子群（简称自旋电子）的产生，控制和探测，都还在研究阶段。虽然已经取得很大进展，但离实际应用还很远。但是，目前除了巨磁阻磁头外，也已经有了一些很有应用希望的技术。

比较成熟的一个是磁内存（MRAM）。它的基本结构是两层铁磁体，中间隔一层非磁体。一层铁磁体的极化方向是固定的。而另一层则随储存的数位（0或1）而变化（与固定层相同或相反）。这种器件的读取是利用以上介绍的巨磁阻效应，即垂直通过这些界面的电阻在同向极化时小而反向极化时大。而最新的存写技术，则是利用“自旋矩转移”（spintorque transfer）的原理。当自旋电子进入铁磁材料时，它与当地的磁矩作用而改变铁磁材料的极化方向。这种磁内存已经商业化。它和目前广泛使用的闪存（flashmemory）一样，在断电后仍能保存数据。但它的速度，功耗和寿命均远远优于闪存。有人预期，它还有望取代目前的动态内存（DRAM），而大大减少设备的功耗。

以上提到的自旋距转移会造成“负电阻”的非线性现象，即随着电流加大，两端的电压反而降低。这个特性可以用作微波震荡器。这种纳米尺度的震荡器可以由外磁场或偏置电流来控制频率，也有很大的应用前景。

另一个诱人的潜在应用是量子计算机。量子计算机的基本组成部分是“量子位”（qbit）。每个量子位以其量子态来代表一个单元的信息。它们相互作用来完成计算。自旋态因为其相对稳定性，是量子位的很好候选者。当然量子计算机本身还在非常初级的阶段，自旋量子位也还只是一个研究课题。

巨磁阻的发现迄今不到二十年，而自旋电子学已经得到了广泛的重视。展望未来，自旋电子学有可能与半导体，激光一样成为物理学给予人类文明的又一大贡献。