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我在大二寒假的时候计划的大二下选课本来是 不包括近代物理实验的；然而，由于我原本的选课计划中的计算物理和数理下时间冲突了，我不得不放弃计算物理而选择近代物理实验。

近代物理实验一共有7个实验，在学校的选课的补退选第二阶段截止之后会发通知在实验中心网站上选择实验。一共有三十多个实验可供选择，在时间选择上也比较自由，不过一般来说都是隔周做一次实验，避免连着两周做实验造成过大的实验报告书写压力。

• 核磁共振
• 穆斯堡尔效应
• 透射电子显微镜

这是我的批判性思维与学术写作课程的课程论文，这门课和我最初想象中的学术写作有一定的距离，这门课更加面向人文社科类的学术写作，而不是我更加希望的科学写作。这门课上的时候给我带来了不少的痛苦，但是整个课程上下来也就与之和解了，平心而论还是有一些收获的。

我的论文的pdf版可以在这里看到，下面是原文：

In previous studies, the challenges of this new technology have been examined, indicating the huge impact BCIs might exert on human society (Maiseli et al., 2023). This article first presents a brief review of the development and applications of BCIs, followed by a detailed discussion on potential ethical and legal issues which might arise along with the BCI technology. To address these challenges, the article proposes a range of solutions.

Brain-computer interfaces, as the name suggests, are the technology that facilitate the interaction between human brain and the machines. Early attempts to collect and analyze human brain signals began in the last quarter of the 19th century (Stone & Hughes, 2013), but it is only in the past decade that the field has been flooded with breakthroughs. Moreover, combined with deep brain stimulation (DBS) technology, BCIs are not limited to merely analyzing brain signals; they can also influence and directly stimulate them. Complex brain activities concerning emotions and cognitive process are essential aspects of human existence (UNESCO, 2023). Being able to capture and manipulate the human brain, BCIs are capable of achieving what beyond our imagination. The medical function is undoubtedly a priority in the application of the BCIs. BCIs can enable individuals with disabilities to control artificial limbs or to communicate through thought. In the world of entertainment, BCIs hold great promises to provide each consumer with unique experiences based on their neural signals (Steffen & Orsolya, 2020). With sufficient funding and high research enthusiasm, BCIs are expected to reach commercialization in the near future, extending their application across various domains.

All technologies have their pros and cons, and BCIs are no exception. With the rapidly advancing development of this technology, which is intimately connected to the human mind, we are obliged to fully investigate the implications of this brand-new technology on human society. Similar to other bio-technologies, BCIs are having a profound impact on what it means to be a human, thereby challenging the moral and ethical compass of human society, as well as the legal frame which can only set restraints on existing technologies.

When it comes to monitoring our neural activity, the privacy problem stands a prior concern. Imagine how it feels to have your diary read by someone else, being monitored by a BCI is thousands of times worse. BCIs may potentially deprive us of our mental privacy, collect our neural data without our permission. Neural data, or personal brain data, are data containing information about the brain structure and working pattern. According to UNESCO (2021), a great amount of neural data are generated by our brain unconsciously, which can be collected by BCI devices without our knowledge, implying the fact that we are losing our mental privacy without even realizing it. This leakage of neural information may cause discriminatory practices. Like hepatitis B patients, people who are subconsciously depressed or violent can also be discriminated against in the workplace, making it harder for them to find work. The current legal system is inadequate in preventing large companies from infringing on citizens’ privacy (Sampson, 2021). The inexplicable nature of the human mind makes it even harder to clarify and therefore regulate the practice of intruding individual’s mental privacy.

The acquisition of detailed information about one’s thoughts also means a more profound understanding of behavior patterns and deep desires. Take a comparison between the recommendations on your social media with those of your friends, you will be amazed at the power of big data. Yet the current recommendations are merely based on your past behaviors. Presume that your brain activities, including subconscious feelings, are at full exposure to the BCIs, and these data are transmitted to third-party companies, then you will be trapped in the information cocoon woven by big companies for good. Under such circumstances, no decision can be free from influence of BCIs, which significantly undermines human autonomy, which refers to the ability to perform self-directed action without suffering from exterior interference (Beauchamp & Childress, 2001, p. 101). Another term closely related to autonomy is informed consent. The article 6 of the Universal Declaration on Bioethics and Human Rights by UNESCO (2006) states that “Any preventive, diagnostic and therapeutic medical intervention is only to be carried out with the prior, free and informed consent of the person concerned, based on adequate information.” Due to the entangled nature between human mind and BCIs, there are challenges applying the principle of informed consent to the BCI technology as the risks and benefits of this newborn technology are still in assessment.

Equity and justice are the eternal pursuit of human society (Li, 2011). The disparity in wealth leads to differences in BCI accessibility, thus posing additional challenges to social justice (UNESCO, 2021, p. 61). This issue grows even more serious if the original medical-oriented BCIs are used for cognitive enhancement. For example, transcranial direct-current stimulation (tDCS) is a technology used to restore cognitive function in people with Alzheimer’s disease and depression (Majdi et al., 2022). Combined with tDCS, BCIs are potentially capable of reinforcing the cognitive function of healthy people. As Mirza and colleagues (2019) pointed out, the rich will undoubtedly have the advantage in obtaining such service, while the poor hardly have chance to do so. This may result in differences in academic and career success and exacerbate the situation of class solidification. Therefore, ensuring equitable access to BCIs is crucial to prevent the exacerbation of social inequalities.

New technologies give rise to new modes of production and generally lead to the development of productivity forces. We should always embrace new technologies which can bring progress to humankind. However, before we release new technology from the laboratory, we must fully assess its possible impact on the society and adequately respond to it. Consequently, measures must be taken in the application of new technologies to promote social equity and justice, so as to maximize the overall well-being of human race. In response to the problems mentioned above, we propose some feasible solutions here. Currently the development of BCIs is still in the early stage and no unified standard for the industry is established. Therefore, the first task is to set up special regulatory agencies in order to implement effective supervision and unified management. Secondly, a core element to ensure the healthy development of BCI technology is transparency (UNESCO, 2021, p.74). These data are deeply related to the mental privacy and thus should in no circumstance be transmitted to a third-party corporation or organization without the fully awareness and consent of the user. Another important measure to take is to confine the function of BCIs. While BCIs possess the capacity to influence an individual’s neural activity, it is imperative to prohibit their application in this manner due to the inadequately researched nature of the potential consequences. The use of BCIs should be restricted exclusively to therapeutic applications, analogous to the regulatory approach adopted for gene-editing technologies, thereby prohibiting their utilization for enhancement purposes. By imposing such functional limitations, the issue of unequal accessibility to BCIs would be mitigated, as cognitive enhancement would not be permitted.

In the previous discussion, we have explored the rapid development and broad applications of the BCI technology. The ethical and legal issues related to BCIs are carefully examined, including invasion of mental privacy, violation of autonomy and informed consent, as well as the equitable accessibility. In order to respond to these concerns, we proposed several solutions. By establishing special regulation agencies, ensuring transparency in BCI operation and limiting the enhancement function of the BCI devices, we can minimize the potential problems that might result from the BCI technology and promote social equity and justice. The development of BCI technology marks great progress in human’s knowledge of our neural system. It is foreseeable that this technology will profoundly change our way to engage with the real and digital world. It is our common hope that such new technology can bring benefits to humanity. In this entanglement between human mind and the machine, we must preserve our mental integrity and independence. Let’s embrace this future, steering technology towards progress of human society.

References

An interface connects. (2023). Nature Electronics, 6(2), 89–89. doi:10.1038/s41928-023-00938-8

Beauchamp, T. L., & Childress, J. F. (2013). Principles of biomedical ethics (7th ed.). Oxford University Press.

Li, Q. (2011). On equity, justice and the construction of a harmonious society. In Hu, Q. (Eds.), Proceedings of 2011 International Conference on Education Science and Management Engineering (ESME 2011) ( VOLS 1-5, pp. 147–149*)*. Beijing.

Maiseli, B., Abdalla, A. T., Massawe, L. V., Mbise, M., Mkocha, K., Nassor, N. A., Ismail, M., Michael, J., & Kimambo, S. (2023). Brain–computer interface: Trend, challenges, and threats. Brain Informatics, 10(1), 20. https://doi.org/10.1186/s40708-023-00199-3

Majdi, A., van Boekholdt, L., Sadigh-Eteghad, S. & Mc Laughlin, M. (2022). A systematic review and meta-analysis of transcranial direct-current stimulation effects on cognitive function in patients with Alzheimer’s disease. Mol Psychiatry 27, 2000–2009. https://doi.org/10.1038/s41380-022-01444-7

Mirza, M. U., Richter, A., Van Nes, E. H., & Scheffer, M. (2019). Technology driven inequality leads to poverty and resource depletion. Ecological Economics, 160, 215–226. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2019.02.015

Sampson, F. (2021). Data privacy and security: Some legal and ethical challenges. In: Jahankhani, H., Kendzierskyj, S., & Akhgar, B. (Eds.) Information security technologies for controlling pandemics (pp. 109-134). A. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-72120-6_4

Steinert, S. & Friedrich, O. (2020). Wired emotions: Ethical issues of affective Brain–Computer Interfaces. Science and Engineering Ethics, 26(1), 351–367. https://doi.org/10.1007/s11948-019-00087-2

Stone, J. L., & Hughes, J. R. (2013). Early history of electroencephalography and establishment of the American clinical neurophysiology society. Journal of Clinical Neurophysiology, 30(1), 28–44. https://doi.org/10.1097/WNP.0b013e31827edb2d

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). (2006). Universal Declaration on Bioethics and Human Rights. Jahrbuch für Wissenschaft und Ethik, 11(1), 377-385. https://doi.org/10.1515/9783110186406.377

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). (2021). Ethical issues of neurotechnology. IBC Report series. UNESCO. https://doi.org/10.54678/QNKB6229

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). (2023). Unveiling the neurotechnology landscape. Scientific advancements innovations and major trends. UNESCO. https://doi.org/10.54678/OCBM4164

大一下学期的普物实验课的模式和大一上学期的时候一样，只是课堂实验从原来的六个单周实验改成了两个双周实验加上两个单周实验。

课堂实验：

• 基于虚拟仪器技术的综合电路实验
• 光信息处理
• 弦上驻波实验
• 真空镀膜实验

自主实验：

• 用示波器观测动态磁滞回线
• RLC 串联电路的暂态过程
• 动态法测定良导体的热导率
• 复摆实验
• 观察光的偏振现象
• 光栅特性及测定光波波长

开放实验：

开放实验的题目来源依然是IYPT2023，我继续和秦子衡搭档进行开放实验。我们抽到的题目是第11题——铁氧体棒上的球，最开始我们抽到这道题的时候我还挺高兴，因为在六道题目里面这道题看上去是相对简单的一道。然而后来当我们真正开始着手进行这个实验的时候就傻眼了——我们根本无法做出实验现象。经过了许多波折，我们最终呈现出来了了一个几乎是纯理论的“实验报告”，好在老师们也理解题目的难处，没有在给分上为难我们。

• 铁氧体棒上的球

2023.9.19更新：学完统计回头来看，这只不过是一点非常fundamental的技术，似乎不值得专门挂一篇blog，但毕竟这小东西还挺别致，当时也让我着迷了一晚上，所以这篇就保留着吧。

今天看了《Statistical Data Analysis》一书中关于Monte Carlo方法的介绍，觉得非常有趣，遂动手用C将其实现，源代码在本篇blog的结尾处。

程序整体由三个部分组成，分别是生成单位随机数、Transformation method和Acceptance Rejection method^[1]。

生成单位随机数所使用的是Linear congruential generator算法，由于取的modulus比较大，所以能够实现比rand()函数更加精细的生成结果。最初的种子来自系统时间，这就保证了每次生成的结果是不同的。生成的随机数必然是整数，所以要将其单位化，之后还要根据实际需要将其进行平移和伸缩。

Transformation方法的概述如下：设$F(x)$为随机变量$x$的累积分布函数，如果我们取$y=F(x),F(x)\in [0,1]$作为一个新的随机变量，那么$\frac{\text{d}y}{\text{d}x}=F’(x)=f(x)$，所以随机变量$y$所满足的pdf(probability density function)函数为

$$g(y)=f(x)|\frac{\text{d}x}{\text{d}y}|=1$$

也就是$y$实际上服从$[0,1]$上的均匀分布。根据这一点，我们可以反向生成目标分布，因为均匀分布是非常容易实现的。现在我们将$x$视为$y$的函数，那么我们有

$$F(x(y))=\int_{-\infty}^{x(y)}f(t)\text{d}t=y$$

将这个式子积分就得到了$x(y)$和$y$的函数，从中可以（对于比较简单的函数）将$x(y)$反解出来。利用这个关系和已经生成好的$y$，就可以生成服从目标分布的$x$。

Transformation的概念非常清晰，但缺点也是显而易见的：当函数比较复杂的时候反解$x(y)$的工作几乎是不可能的。这时我们可以利用另一种方法——Acceptance Rejection method。

这种方法的步骤如下：（1）生成位于$[x_{min},x_{max}]$的均匀分布的$x$序列；（2）生成位于$[0,f_{max}]$的均匀分布的$u$序列；（3）如果$u<f(x)$，则接受$x$，否则就拒绝$x$。由于在$x$处，$x$被接受的概率正比于$f(x)$，所以得到的分布也是服从$f(x)$的。

然而这种方法也有其缺点：当$f(x)$有尖峰和长尾的时候，效率很低下，往往发生的情况是生成了20个$x$，也不一定有一个能被接受。所以我们可以对这种方法进行进一步的改进：将初始的矩形域修改为小一点的域。也就是首先寻找一个能将$f(x)$包括进去的曲线$g(x)$，然后（1）生成一个服从$\frac{g(x)}{\int g(t)\text{d}t}$的$x$；（2）生成一个服从$[0,g(x)]$均匀分布的$u$；（3）如果$u<f(x)$，则接受$x$，重复以上步骤。但是由于目前缺少关于这种方法的实例，我也没有迫切的改进效率的需求，我暂时没有在程序中包括这种改进后的方法。

以下是程序的源代码：

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#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
#include<time.h>

/*定义multiplier和modulus*/
#define M 4294967296 // 2^32
#define A 1664525
#define C 1013904223
#define PI 3.14159265358979323846

/*定义整数和浮点数两种顺序表*/
struct intseq {
	int MAXNUM;
	unsigned int* element;
}; typedef struct intseq* Pintseq;
struct floatseq {
	int MAXNUM;
	float* element;
}; typedef struct floatseq* Pfloatseq;

/*建立空表*/
Pintseq createintseq(int m) {
	Pintseq pis = (Pintseq)malloc(sizeof(struct intseq));
	if (pis != NULL) {
		pis->element = (unsigned int*)malloc(sizeof(unsigned int) * m);
		if (pis->element) {
			pis->MAXNUM = m;
			return pis;
		}
		else free(pis);
	}
	printf("Out of space!"); return NULL;
}
Pfloatseq createfloatseq(int m) {
	Pfloatseq pfs = (Pfloatseq)malloc(sizeof(struct floatseq));
	if (pfs != NULL) {
		pfs->element = (float*)malloc(sizeof(float) * m);
		if (pfs->element) {
			pfs->MAXNUM = m;
			return pfs;
		}
		else free(pfs);
	}
	printf("Out of space!"); return NULL;
}

/*新建随机数（原始整数）顺序表，并返回指针*/
Pintseq Random(int size, unsigned see) {
	int i;
	unsigned int seed;
	if (see == 0) { seed = (unsigned)time(NULL); }
	else { seed = (unsigned)time(NULL); seed = seed * see; }
	Pintseq pis = createintseq(size);
	pis->element[0] = (A * seed + C) % M;
	for (i = 1; i < pis->MAXNUM; i++) {
		pis->element[i] = (A * pis->element[i - 1] + C) % M;
	}
	return pis;
}

/*输出（打印至屏幕）*/
void printintseq(Pintseq pis) {
	int i;
	for (i = 0; i < pis->MAXNUM; i++) {
		printf("%d\n", pis->element[i]);
	}
	return;
}
void printfloatseq(Pfloatseq pfs) {
	int i;
	for (i = 0; i < pfs->MAXNUM; i++) {
		printf("%f\n", pfs->element[i]);
	}
	return;
}

/*单位化原始随机数*/
Pfloatseq unifying(Pintseq pis) {
	Pfloatseq pfs = createfloatseq(pis->MAXNUM);
	int i;
	for (i = 0; i < pfs->MAXNUM; i++) {
		pfs->element[i] = (float)pis->element[i] / M;
	}
	return pfs;
}

/*对随机数进行transform*/
void transform(Pfloatseq pfs) {
	int i;
	for (i = 0; i < pfs->MAXNUM; i++) {
		pfs->element[i] = -log(pfs->element[i]);
	}
	return;
}

/*对随机数进行区间的平移和伸缩变换*/
void moveandscale(Pfloatseq pfs, float xmin, float xmax) {
	int i;
	for (i = 0; i < pfs->MAXNUM; i++) {
		pfs->element[i] = xmin + pfs->element[i] * (xmax - xmin);
	}
	return;
}

/*进行acceptance-rejection筛选，并输出结果*/
void acceptance_rejection(Pfloatseq pxs, Pfloatseq pus) {
	int i; float x, fxi;
	for (i = 0; i < pxs->MAXNUM; i++) {
		/*在这里指定f(x)的具体形式*/
		x = pxs->element[i];
		fxi = 4 / sqrt(PI) * exp(-pow(x, 2)) * pow(x, 2);

		if (pus->element[i] < fxi) {
			printf("%f\n", pxs->element[i]);
		}
	}
	return;
}

int main() {
	/*数据规模*/
	printf("Please type the numbers of the random numbers you want:\n");
	int size; scanf("%d", &size);

	/*生成标准化的x和u数列*/
	Pintseq pis = Random(size, 2);
	Pfloatseq pxs = unifying(pis);
	pis = Random(pxs->MAXNUM, 7);
	Pfloatseq pus = unifying(pis);

	/*伸缩变换*/
	moveandscale(pxs, 0, 5);
	moveandscale(pus, 0, 4 / sqrt(PI) * exp(-1));

	/*acceptance-rejection*/
	acceptance_rejection(pxs, pus);
}

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做这个CUPT实验的过程还是蛮有趣的，过程一波三折，在进行过程中遇到了很多困难，在一一思考解决方案的时候，还是有不少收获的。在我们最终看似差强人意的结果背后，有着很多令人破防的瞬间。

我的搭档是QZH，抽到这个实验之后，我就从网上找了几篇文献。然而不幸的是，这几篇文章自从下载之后就一直在我的文件夹里吃灰。如果能早点读完这些文献，理论分析环节就不会遇到问题了，所以阅读文献还是很重要的。

在前半学期，实验的进度保持在0附近，偶尔提及这个实验也只会感到头大，而根本没有下手的欲望。然而，10月29日有一次期中汇报，汇报的时候总不能说自己还没有开始，所以，从期中考试的前一周起我们开始着手开始这个实验。

由于事先没有进行一定的理论分析和论证，也因为我的疏忽，在购买实验用金属球壳的时候仅仅关注了尺寸（事实上尺寸也买大了），而没有关注材料。我买的是不锈钢球壳，起初我以为最大的问题在于不锈钢的电导率太小，实验效果可能不明显，然而到货之后我们才意识到，不锈钢是有铁磁性的，做实验的时候会被磁铁吸引。

但没办法，离期中汇报还有两三天，只能硬着头皮做一个预实验看看效果了。我们做的第一组预实验可以说相当“成功”，在考虑上不锈钢与铝的电导率的比值之后实验结果恰好能与文献中对上。然而进行完第二组预实验之后就被光速打脸了：第二组中加上磁场衰减的反而比没有磁场要慢。

10月29号，我和QZH向李智老师进行了期中汇报。汇报的氛围非常轻松，想来老师应该也料到大家都没什么成果了（。Anyway，我们谈到这个实验最大的难点在于材料的选购，李老师给了我们一个建议，可以试试导电漆。后来事实证明，这条建议相当的有用，但可能和设想中的用处不大一样。

期中汇报之后，我就买了导电漆和乒乓球 ，想要试一试行不行。但是导电漆的导电性能实在是一言难尽，喷完一层之后球的直径两端的电阻达到了惊人的$2\times 10^4\Omega$，即使是重复喷涂了三四层之后电阻依然有$3000\Omega$。这也直接导致了实验的失败，加不加磁场对于乒乓球转动的衰减根本没有任何可观测的影响。

11月16号，北大出现了第一例阳性，全校都停止了线下授课，我们每天都待在寝室里上网课（摸大鱼），自由的时间和可以进行讨论的时间变多，我们的实验也就得以向前推进。我们仔细研究了前人的理论分析文献之后，发现最后的结果异常地简洁优美，尽管计算过程非常繁琐，但是随后力矩的表达式相当简单：

$$\stackrel{\rightarrow}{\tau}=-\pi\sigma a^4\omega h\int_0^\pi B_r^2\sin{\theta} \text{d} \theta\hat{x}$$

理论问题完全解决了，而在实验器材方面 我们也取得了一定的进展：我们购买了黄铜H62球壳和钕铁硼磁铁。

购置了新的实验器材，我们立刻进行了粗测，发现在磁铁距离较近的时候，实验现象非常的明显。我们很高兴总算解决了第一个重大的问题，我们还不知道的是，还有好多问题在等着我们。

能够做出实验现象之后，就是要采集实验数据。然而由于黄铜表面的高反射性，两个黑点在铜球的表面根本不显眼，这使得追迹工作难以完成。

这时，之前买的导电漆就发挥它的作用了，只不过发挥的是“漆”的作用而非“导电”的作用。将铜球喷黑之后再用修正液在黑球上点两个白点，对比度就高多了。然而用tracker还是难以追迹，一方面是因为画面中黑球的背景不黑，另一方面是因为导电漆还不够黑，这就导致追迹的时候经常会偏离想要追的点。为了解决这个问题，我们在球的下面放上了黑色底板（其实是我的iPad壳），并且将手机相机的曝光度调到最低，这样一来，画面中清晰可见两个白点，追迹工作可以正常进行。

得到了转角与时间的关系之后，接下来就是数据的拟合。我们开始提出的拟合公式是$\theta(t)=C+D\exp{-bt}\cos{\omega t}$。经过了一番学习，用origin拟出来了参数。但是我对于拟合的效果不太满意，并错误地以为是拟合模型的问题，所以我又学习了Particle Swarm Optimization，并且用python写了个程序来进行拟合。但是利用这个模型拟合出来的参数和之前用origin拟合出来的没有差别，后来是QZH意识到了应该在拟合公式中添加初始相位这一参量，因为尽管是由静止释放的，但并不能保证初相位严格为0。

到这里实验部分就基本完成了，我们乘胜追击，想要继续进行实验和理论的定量检验。这就需要我们通过理论模型和磁铁的参数进行数值计算，并和实验结果进行对照。作为一个简单而较为合理的近似，我们认为圆柱形钕铁硼磁铁是均匀磁化的。尽管已经取了这样一个简单的模型，实际的计算过程还是令人破防：电脑用mathematica跑了一晚上都没有跑出来磁场的一个部分的积分，而我们实际要完成的计算量是磁场的四部分的和的平方的积分，并且要改变参量进行10次左右的计算。

这个问题显然是由于高维积分的维数灾难，所以我提出自己用python写积分程序，并将步长在不太影响结果精度的前提下取大一点，这样果然能算出结果来。QZH进一步将程序改进为梯形法，这就增加了程序运行的效率和结果的精度。

经过一通计算，最后的结果令我们喜出望外：相关系数达到了惊人的99.7%。事情到了这里似乎就已经结束，然而我们发现两种方法得到的斜率对不上。我们坚信这是个小问题，毕竟线性那么好，得到的关系肯定是正确的，斜率不一样的原因大概率是某些参数的大小不准确，然而我们在国内的网站上找到的数据带进去之后死活都落不到不确定度区间内。这个问题最后的解答也是非常令人无语，我在网上查到了一个各国黄铜牌号的对照表，发现黄铜H62在美国的标准里是C2800，之后我在美国铜金属发展联合会的网站上找到了C2800的数据，将这个数据带进去之后，实验的斜率和数值计算的斜率就完美地落入了对方的$\pm 1\sigma$区间里。

实验到这里就做完了，当然，在之后的报告书写中我们也没少被论文的格式和word所折磨，但是最终我也写出了一份自认为还算满意的论文磁场对导电球壳的转动的影响。总之，这学期的CUPT实验我认为还是很有意义的，事实上是本学期实验课最有意义的部分。做的过程中有许多令人破防的瞬间，但是在思考并探索解决方案的时候，还是收获了许多解决实际问题的能力的。事实上，很多问题在前期的思考和论证中是很难发现的，只有动手去做才会发现，而在试图去回应这些问题的时候，我们收获了宝贵的经验。

一般来说，物院学生是大二开始做普物实验；卓越班今年从大一就开始了，并且对教学模式进行了一定的改革：从原本的十几个课堂实验，改变成为6个课堂实验+6个自主实验+1个开放实验。其中自主实验的内容依旧是来自《新编基础物理实验》，但是可以自己选择是否去实验室进行动手实验；而开放实验则是从6个CUPT实验中抽取一个，最终提交的是完整的实验论文。

课堂实验：

• 测定介质中的声速
• 测定金属的杨氏模量
• 全息照相
• 光源的时间相干性
• RLC电路的谐振
• 平衡和非平衡电桥

自主实验：

• 迈克尔逊干涉仪
• 霍尔效应
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开放实验：

开放实验的题目来源是IYPT2023，老师从中选定了6个实验作为我们本学期开放实验的题目，分别是：2、4、6、9、10、12。卓越班60个人每两人组成一组，一共30个组，每个实验由5个小组独立进行。我的搭档是QZH，我们抽取到的题目是第二题Oscillating Sphere。经过了大半学期的摸鱼和DDL快到的一段时间爆肝，我们做出了还算满意的结果。

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一、引言

明朝是我非常喜欢的朝代，明太祖白手起家的勇武和永乐大帝治下的繁荣气象无不使我心潮澎湃。然而我们所熟知的这些历史无一不是在为帝王将相歌功颂德。正如罗新老师说：“今天的历史学家应该为所有那些被遗忘的、失去了声音的人发出声音，去探究现有的在竞争中胜出的历史叙述是如何形成的。”^[1] ，而《活在洪武时代》恰好为我们提供了这样一种观点，促使我们重新去审视朱元璋的统治、去关注朱元璋治下普通百姓的生活。

《活在洪武时代》以朱元璋四编《大诰》为素材，通过对《大诰》中十几桩案子的剖析，管窥洪武时代的政治、经济、社会的真实面貌。朱元璋以他的政令所试图擘画的一个阶级固化、高度集权、思想禁锢的社会，使我联想到了赫胥黎在他的小说中设想的美丽新世界。

二、收获思考

（一）人人自危的政治生活

洪武时代一个显著的特征便是没有人是安全的，任何与朱元璋的期望有出入的人和行为都会被朱元璋粗暴地划为刁民和罪行。朝廷大员如刑部尚书，会因为按照规章办事被朱元璋斥为“持权妄为”^[2] ；地方官员遇到灾荒无论是上报与否都会成为罪过；百姓也不由分说地成了朱元璋口中的“奸夫愚妇”。

让形势更加雪上加霜的是举报之风的盛行，这股举报之风可以说是由朱元璋一手刮起的：在朱元璋刚开始鼓励举报行为的时候，举报成本极小、收益极高，于是举报行为便迅速地扩大化。无独有偶，在朱元璋的标准下，没有一个人敢担保自己没有任何罪过。于是仇家之间、甚至邻里之间都陷入深深的猜疑链中，一时间人人自危，甚至有父母押送儿子至官的极端情形 ^[3]。

维系社会稳定的重要纽带便是人与人之间的信任，而在这场由朱元璋掀起的举报浪潮中，没有一个人是绝对安全的，连父母与子女的亲情都可以因之扭曲，可见其对人性的摧残之深。这样反人性的制度连朱元璋自己都无法维系，洪武三十一年，朱元璋在《教民榜文》中明确禁止百姓进京举报^[2]，实际上宣告了这样一场扭曲人性的群众运动的终结。

（二）被压制的社会经济

经历了元末的战乱，明朝建立之初本应该是与民休养生息、恢复发展经济的时机，然而朱元璋在很大程度上阻碍了经济的恢复发展，这主要体现在两个方面。

一、削弱社会活力。朱元璋本人作为元末的流民的一员，深知流民是威胁社会稳定的巨大隐患。为了消除这种隐患，他创立了知丁法和路引制度，要求百姓必须从事古代先贤推崇的“四业”，并且严禁没有路引的百姓离开自己的居住地。这两条铁律，极大地削减了明代社会的多元性、抑制了社会活力。

同时，朱元璋为了防止民间势力坐强，还有意识地借各种机会对富户实行事实上的消灭政策。政治大案如郭桓案，竟能牵连至近十万百姓被处死、被流放的更是不可胜数；富户被选取为征收粮食的粮长，一旦所缴纳的粮食达不到朱元璋定下的苛刻要求，便要拿自己的家产甚至人头来相抵。经历了朱元璋二十余年的清剿，洪武末年全国上下拥田七百亩以上的人家只有不到一万五千户^[2]。对富户的针对性政策进一步打击了社会生产的积极性，也在客观上阻碍了资本主义萌芽的发展，朱元璋以削减社会活力的代价强化自己的统治。

二、过度汲取民力。洪武年间对民财民力的汲取的力度是相当大的，这主要体现在三方面。一是征税的力度大，纳粮的总额大且弹性小；二是滥印纸钞，忽视客观经济规律，变相从民间刮取财富；三是徭役负担重，并且人口多的大户承担的徭役也重，这同时也进一步导致了家庭的小型化。洪武二十五年，周敬心上疏朱元璋说：“力役过烦，赋敛过厚”^[4] ，这也在一定程度上反映了朱元璋压在百姓身上的负担之重，以至于周敬心冒着必死的风险也要向朱元璋进言。

（三）人为制造的阶级鸿沟

元朝社会的一个重要矛盾就是由于统治者推行的民族压迫政策导致的民族矛盾和阶级矛盾，朱元璋认识到了这一点，于是在他统一全国的过程中施行“恩威兼施”^[5] ，注意运用怀柔手段，争取元朝的宗戚、官吏和蒙古百姓 ^[6]。

然而我们应该看到，朱元璋仅仅是为了巩固自己的统治才推行对北方少数民族如此平和的政策。事实上，朱元璋又亲手制造了另一种巨大的阶级鸿沟，也就是建立了军户制度。朱元璋为了保证明帝国的士兵来源，将全国将近20%的户口划定为军户^[2]。军户中的壮丁被征为基层士兵，这些士兵在军中饱受来自军官的盘剥，甚至于连人身自由和身家性命也被卫所军官所控制。同时，军户这种被压迫阶级的身份还会一直传承下去，世世代代失去翻身的可能。

这些军户命运悲惨，地位卑贱，而他们的子子孙孙也还要走他们的老路，毫不夸张地说，这些军户就是为了满足明帝国军事机器运转需要的军事农奴。朱元璋制造的这一巨大的阶级鸿沟，将数百万人的命运推向了深渊。

（四）狭隘的思想管制

为了维护自己的统治，朱元璋实行了严酷的思想统治，既包括对百姓的洗脑式教化，也包括对于士人的思想禁锢。

为了确保百姓的思想符合自己的统治需求，朱元璋建立了社学制度，不同于前朝社学以教导百姓从事农业生产活动，明太祖的社学却是以他自己编制的《大诰》为教材，向百姓灌输封建正统思想，来钳制百姓的思想，从而维护稳定的封建社会秩序。

对于士人，朱元璋实行了更加残酷的思想统治。虽然国子学名义上是国家的最高教育机构，然而国子监所培养的不是长于学术的儒士，而是屈从于朝廷政令的奴才。国子监生员的言论和行为都受到严密的管控，不得向师长提出疑难这样看似荒诞的要求也赫然出现在了国子监的条例上^[7] 。对于胆敢违反禁律的生员，等待着他们的可能不仅是学规上的严厉处罚，还有可能被朱元璋处以法外极刑。

朱元璋的教育专制收到了他所希望的效果，中国士人的思想在封建专制的道路上一去不返，终于在成化年间形成了八股文这一科举僵化的巅峰。中国封建社会的教育，也从此深刻地烙上了明太祖的专制印记。

（五）君主的专断

读洪武朝的历史，我们会发现一个有趣的现象：朱元璋的政令朝令夕改，反反复复。譬如社学制度，洪武八年，他第一次下诏要求地方遍设社学；然而这一行动很快就由于扰民而被取缔了；接着在洪武十六年，明太祖再次下诏重新开展社学；洪武十八年社学再次被按下暂停键；紧接着的洪武十九年，朱元璋第三次下令兴办社学。再比如关于举报之事，朱元璋从一开始的鼓励百姓举报到最后的严禁百姓随意进京举报，态度来了个一百八十度大转弯。

除了政策的反复性以外，朱元璋还喜欢利用自己身为皇帝的“特权”搞法律之外的审判，对不合自己心意的人判法外之刑。例如在史灵芝一案中，并没有任何证据指向刑部尚书王旹，然而朱元璋却以他故意扰民为由治以重罪^[2]。这看似是英明伟大的明太祖做出了正确的审判，然而仔细推敲却不合情理。朝廷二品大员尚能被臆断的罪名置于死地，可想朱元璋的随意独断到了何等程度，这无疑极大地降低了朱元璋的公信力，使得士人们逐渐地不愿与他合作。

朱元璋能够如此随意专断，而他身边的官员却没有人敢于讲出真话，少数有胆识的官员进谏也大概率被朱元璋流放甚至处决，这反映了洪武时代的君臣地位相差之悬殊。在汉代，霍光拥有废立天子的权力；唐宋年间，大臣被君主视为治天下的臂膀；然而在明太祖这里，我们看到官员们在他眼里只是奴隶，只要办事不合心意就可以同刈草般割下他们的脑袋。 这反映了封建君主专制不断地增强，在洪武朝达到了高峰。

（六）高压统治背后的历史规律

明初对君主专制的加强有着朱元璋个人性格的原因：朱元璋从草莽起身而居于天子，内心里同时存在着极度的自尊和自卑，这使得他的支配欲极其强烈，任何不合他的心意的行为都会被视为对他的权威的挑衅；同时，朱元璋还有着旺盛的猜忌欲和残忍的本性，杀戮是他实行统治的常用手段。

虽然朱元璋的个人因素在君主专制加强的过程中起了一部分作用，然而我们不应该将一个历史现象仅仅归因于某个历史人物，我们更应该看到这种现象背后蕴含的历史规律。

中国历史发展到了明代，封建的生产关系就越来越不能适应生产力的发展，农民和腐朽的地主阶级的矛盾在明初非常尖锐^[8] 。经历了元末的动荡，社会经济被严重破坏，朱元璋于是进一步强化封建专制主义的统治，来巩固朱明王朝的政权。在这个过程中，皇权的地位提高到了前所未有程度，大臣彻底成为实行君主意志的工具和附庸，百姓受到的压迫以及人身和思想的控制也都得到了强化。

明初这种君主专制强化的趋势，在一定程度上也源自对前朝的因袭。君权的强化事实上在元朝就已经开始，体现包括中央的一省制、怯薛制度等。主奴观念也在元朝逐渐渗入君臣关系中，并被朱元璋所继承，这无疑是一种历史的倒退。

在历史上看来，明初的极端专制主义皇权制度的发展，是逐渐没落的地主阶级为了维护自身利益所采取的行动的必然结果。这种专制主义的发展，阻碍了生产力的发展和新的生产关系的建立，并最终导致了我国在近代化过程中落后于世界。

三、感想启发

读完《活在洪武时代》，不得不为作者的思维折服。我们都知道看待历史问题要拥有批判性思维，而作者可谓是将这一精神发挥到了极致，他在书的开篇就指出《大诰》的本质是朱元璋为了维护自身形象并实行思想控制的宣传品。对于书中所列的每一个案件，作者都会旁征博引，一层层地剥开宣传品的外壳，推理光鲜表面下的隐情。除此之外，作者还善于寻找事件之间的联系，在分析不同案件时可以相互印证，这使得他的推理更加可信。

在读这本书之前，朱元璋在我的脑海中始终是个爱民的好皇帝。我怀有这种印象的理由也很简单，毕竟他出身草莽，应该懂得民间疾苦。然而这本书在很大程度上颠覆了我原有的认知，正如作者在第七章中所说：“朱元璋虽然口称爱民，但他所爱的只是抽象意义上的百姓，而非那一个个鲜活的底层民众”^[2]。

这本书中所揭露出的这一面的朱元璋，使我联想到了赫胥黎在20世纪创作的小说《美丽新世界》。二者有着太多的相似之处：朱元璋将百姓分为不同的户籍从事不同的职业，《美丽新世界》中的人民出生前就被划好了等级，决定了地位和职业；二者都对治下的人民实行严密的思想统治；二者都希望自己的人民无欲无求，当好维持帝国运转的螺丝钉。在这种极端专制的社会中，人的天性被完全忽视，形成了一种扭曲的社会氛围。以史为鉴，可以知得失，我们在任何时候，都不应该以扭曲人性为代价来实现任何目的。

在这本书中，我们听到了不同于传统历史叙述的声音、听到了在统治者治下被辗转腾挪的被统治者的声音，我们从他们的经历中看到了我们共有的人性。最后，以罗新老师的一句话结束这篇读书报告：“历史会影响我们的未来，但真正决定未来的，是我们的显示，是我们当前的立场、意志和选择，以及我们的行动。”^[1]。

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