視頻通話結束,屏幕暗了下去。
陳正平還沉浸在韓至淵那番話帶來的震撼與激動中。
他緊緊攥着拳頭,感覺渾身充滿了幹勁兒。
一場幾乎讓他博士生涯蒙上污點的危機,轉眼間,竟成了一次向整個領域宣告新標準的機遇。
這大起大落,好像是一場夢。
他看向身旁的林允寧。
只見這位真正的“破壁人”,此刻卻一如既往地平靜,正在慢悠悠地將白板擦拭乾淨。
“林師弟,我……………”
陳正平張了張嘴,想要感謝林允寧,但想到的所有詞語,都感覺那麼虛僞。
最終,他只說了一句:
“我先去寫郵件,然後立刻開始搭CPA的計算框架。”
“好。”
林允寧點了點頭,沒有在實驗室多做停留,而是背起那個塞滿了大部頭教材的單肩包,一頭扎進了金陵大學圖書館。
石墨烯的危機,對他而言,更像是一個高強度的解謎遊戲。
如今理論框架已經有了,剩下的都是細節的實現,以陳正平的能力足以完成。
而他自己,則需要繼續面對未完成的“雅努斯計劃”。
橫亙在面前的那堵高牆,他纔剛剛找到攀爬的繩索。
金陵大學圖書館,三樓的期刊閱覽區。
這裏不像樓下自習室那般人滿爲患,高大的書架間瀰漫着舊紙張和灰塵混合的獨特氣味。
陽光透過積了灰的玻璃高窗,在空氣中拉出一條條清晰的光路,光路裏,細小的塵埃正做着無規則的布朗運動。
林允寧的座位靠窗,桌上攤着一本Guyon的《流體物理學》和幾張寫滿了推導的草稿紙,以及從宿舍帶來的大號保溫杯。
裏面泡的速溶咖啡,早已涼透。
他決定用聲子流體力學的框架,去定量描述那個在實驗中觀測到的“飽和”現象。
思路很清晰,但在將物理圖像轉化爲嚴謹的數學模型時,他卻一次又一次地撞上了南牆。
【模擬科研啓動......
【注入模擬時長:50小時】
【課題:基於聲子流體力學的界面熱輸運模型】
【第8小時:你嘗試引入Navier-Stokes方程的聲子類比形式,但模型在界面處出現奇異性,發散。失敗。】
【第26小時:你轉向更唯象的Guyer-Krumhansl方程,考慮了聲子的粘滯效應。模型可以定性描述飽和,但與實驗數據的定量偏差超過50%。失敗。】
【第49小時:你意識到,問題出在邊界條件上。所有宏觀流體模型,都無法精確描述原子尺度的界面散射。路徑錯誤。】
【模擬結束。】
林允寧睜開眼,揉了揉發脹的太陽穴,將面前那本厚重的《流體物理學》推到一邊,又去借閱區找到了朗道的《流體力學》。
幾個小時後,他開始在模擬器中,嘗試對朗道的理論做一個局部修正。
三十個小時的模擬後,他導出的熱導率在高溫極限下與實驗數據出現了嚴重的偏離。
朗道的理論是爲近平衡態系統建立的,而他面對的,是一個遠離平衡的強驅動體系!
接下來的三天,他瘋狂地吸收着所有與流體力學和非平衡態輸運相關的知識。
從《流體力學》,到Ziman的《電子與聲子》,再到“聲子流體力學”的前沿文獻.......
一本本大部頭的英文專著在他手中快速翻動。
他時而眉頭緊鎖,在草稿紙上寫下大段的推導,又在下一秒毫不猶豫地劃掉;
時而又會盯着窗外某一片落葉發呆,一坐就是半個小時。
每次偶有靈感,他就注入大量時長,用模擬器進行推演。
但不是路徑錯誤,就是結果發散...………
失敗,驗證,再失敗。
每一次模擬器的推演,都走進了一條死衚衕。
聲子畢竟不是真正的流體,經典的納維-斯託克斯方程,在這裏並不完全適用。
直到第四天深夜。
當林允寧在模擬空間中,一共嘗試了十七種不同的理論路徑,耗費了近千小時之後。
他終於意識到,想指望對前人的理論小修小補,就能完美描述聲子“擁堵”的狀態,根本是不現實的。
他需要一個全新的理論。
他再次閉上眼,沒有啓動模擬器,而是強迫自己回到最原始的物理圖像。
流體力學......到底是什麼?
是粒子集體行爲的宏觀體現。
聲子“擁堵”的本質,是強烈的相互作用。
這種相互作用,在微觀上,由聲子與聲子間的非諧散射決定。
之前的模型,都試圖用一個統一的宏觀方程去描述整個系統。
但如果...………
在界面附近,存在一個局域的、由高溫驅動的、高度非平衡的“聲-聲散射”區域呢?
【天?:靈感洞察LV.1已激活!】
一個念頭,如同火花般在腦中進發。
他不再糾結於尋找一個普適的流體力學方程,而是決定另闢蹊徑????
直接爲那個最關鍵的“碰撞項”建模!
他拿起筆,在從最底層的玻爾茲曼輸運方程出發,開始推導。
但這一次,他沒有用任何現成的近似。
而是在碰撞積分項中,創造性地引入了一個依賴於“局域聲子佔據數”的自洽散射率。
這個散射率,就像一個智能的交通信號燈。
當聲子流稀疏時(低溫差),它幾乎不起作用,理論自動迴歸到標準的線性模型。
而當聲子流擁堵時(高溫差),它會指數級地增強散射,形成一個強大的阻尼,從而完美地再現了實驗中觀測到的“飽和”現象。
這是一個從未在任何教科書上出現過的想法。
接下來的幾個小時,林允寧進入了【深度專注】狀態。
他完全沉浸在這種純粹的創造中,大腦高速運轉。
很快,這個理論便有了雛形。
緊接着,林允寧耗費了三百小時的模擬時長,反覆打磨着這個理論模型的每一個細節,確保它在數學上自洽,在物理上合理。
【模擬結束。】
【你已成功推導出全新的非線性聲子輸運理論。】
當系統的提示音在腦海中響起時,林允寧猛地睜開了眼睛。
窗外,天色已經矇矇亮。
他沒有絲毫疲憊,眼中反而閃爍着光芒。
他立刻打開筆記本電腦,將這個全新的理論模型,用C++代碼,植入了Aether的核心算法庫。
編譯,運行。
他將那份困擾了他許久的Si/Ge界面實驗數據,導入了升級版的Aether,移動鼠標,點擊了“開始擬合”。
進度條開始穩步推進。
十五分鐘後,計算收斂,屏幕上彈出了一張結果圖。
圖上,有兩條曲線。
一條,是代表實驗數據的藍色散點。
另一條,是根據他的新理論計算出的紅色理論曲線。
在所有溫差區間,兩條曲線,在誤差範圍內高度近似。
林允寧靠在椅背上,長長地吐出了一口氣。
一種滿足感從胸口蔓延至四肢百骸。
整個宇宙的邏輯,在這一刻,彷彿都變得清晰和諧。
這種感覺,遠比在任何競賽中拿到金牌,或是在任何遊戲中登頂,都來得更加純粹,更加深刻。
這是屬於創造者的喜悅。
早上七點半,韓至淵剛從滬上開會回來,風塵僕僕,連辦公室的茶還沒泡上,林允寧就敲門進來了。
“韓老師。’
“允寧啊,坐。”
韓至淵笑着指了指沙發,心情相當不錯,“找我什麼事?看你這表情,是又有新想法了?”
“我是想跟你彙報一下關於界面聲子譜的熱整流效應”課題的進展......”
林允寧沒有坐,而是直接走到韓至淵身邊,將自己的筆記本電腦放在桌上,打開了做好的PPT,將這段時間的工作飛快地講述了一遍。
隨着PPT一頁頁地翻開,韓至淵臉上輕鬆的笑容逐漸凝固,變得凝重起來,那雙總是帶着溫和笑意的眼睛裏,第一次露出了難以掩飾的震驚。
自己才走這麼幾天,這小傢伙居然搞出了這麼大動靜?
他怎麼做到的?
韓至淵摘下眼鏡,用絨布慢慢地擦拭着鏡片,這個從他導師潘建林那裏繼承而來的習慣性動作,是他用來平復內心波瀾的方式。
他當然知道這個結果意味着什麼。
這意味着林允寧僅僅憑着一份廢棄的數據,就發現了一個新現象。
不僅如此,他還爲這個現象,獨立構建了一套全新的、自治的理論體系。
這種事,足以令任何一位成名的物理學教授感到驕傲。
而現在,它發生在一個高中生身上。
良久,韓至淵重新戴上眼鏡,臉上的震驚已經褪去。
取而代之的,是一種林允寧從未見過的嚴肅表情。
作爲頂尖的學者,即使在這種時候,他依舊保持了科學家的冷靜和謹慎。
他用指關節輕輕敲了敲桌面,聲音沉穩。
“允寧,做得真漂亮!作爲物理學的同行,我必須得誇誇你,這個想法天馬行空,又邏輯自洽,讓人賞心悅目!”
緊跟着,他話鋒一轉,“但是,作爲你的導師,我必須告訴你,這個理論雖然好看,但它更像一個精巧的‘數學遊戲”,而不是物理。
林允寧臉上的笑容,微微一僵。
“你只是用一個更精巧的數學模型,‘事後解釋'了我們已經觀測到的結果。”
韓至淵的目光銳利如刀,直刺問題的核心,“嚴格來講,這有‘過擬合”的嫌疑。任何人只要引入足夠多的可調參數,都能畫出一條看起來很完美的曲線。”
“我沒有引入任何可調參數!”
林允寧下意識地反駁,“所有的散射參數都是從第一性原理計算的。”
“我知道。”
韓至淵點了點頭,語氣緩和了一些,但態度依舊堅決,“但你無法否認,你的理論是在看到了實驗結果之後,才被‘構造出來的。不論它再優美,也必須經過驗證。”
這次,林允寧沒有反駁。
韓至淵靠在椅背上,看着眼前這個自己最欣賞的學生,緩緩說道:
“你如果想將這個工作作爲一個猜想發表,我是不會有異議的,而且《物理評論快報》的編輯們一定會非常喜歡這個創造力十足,又極其優雅的數學模型的。
“但是,僅僅是發一篇文章,提出一個猜想,對於這麼優秀的工作,實在有點可惜。
“如果你能設計出一個全新的實驗,驗證你的理論,用它來預測一箇舊理論無法解釋的新現象。那麼你的理論,將會是顛覆性的,對物理學的意義,遠非一篇論文,一個猜想可比。
“我知道這相當困難,也知道你現在很忙,既要準備國家集訓隊的考試,又要幫着正平他們完成課題,所以我將這個問題的選擇權交給你。
“前者,能讓你再收穫一篇頂刊,輕鬆實現你的計劃,進入國外的頂尖大學;
“後者,有可能耗費你大量精力卻一無所獲。但一旦走通,你的名字,將有機會進入固體物理的教科書,和那些你耳熟能詳的名字印在一起。”
“允寧,你的選擇是什麼?”