金陵大學,唐仲英樓。
韓至淵辦公室的窗戶半開著,雨后桂花的甜香被風卷了進來。
混著西湖龍井氤氳的霧氣,以及從隔壁計算間隱約傳來的服務器低沉嗡鳴,在空氣中釀成獨屬于頂尖實驗室的安寧氛圍。。
“先說好消息?!?/p>
韓至淵剛從蘇黎世的學術會議回來,時差還沒倒利索,心情卻相當不錯。
他下意識地推了推眼鏡,鏡片后的目光在林允寧那張年輕得過分的臉上停留了片刻,嘴角那絲笑意,怎么也藏不?。?/p>
“APS編輯部來信,文章接收,并且你的那張合成圖被選為了封面。圖做得干凈,物理圖像很清晰,編輯很喜歡?!?/p>
他拍了拍那沓還帶著打印機余溫的校樣(Proof),“你檢查一下,最后確認一次內容,沒有問題的話,就可以回信讓他們發表了。”
他頓了頓,又看了一眼旁邊正襟危坐的孫婧和陳正平:
“孫老師的低溫實驗和正平的數據復核,也都做得很好。這篇工作,對我們課題組意義很大。”
“韓教授太客氣了,”
孫婧拍了拍林允寧的肩膀,“全是這小家伙的功勞,我其實就是幫著開了個門?!?/p>
陳正平雖然沒說話,但那微微泛紅的耳根,還是暴露了他內心的激動——一篇PRB,即使是三作,對他的博士生涯,也是濃墨重彩的一筆。
林允寧只是平靜地點了點頭,沒有客套,他的視線,早已經落在了辦公室那塊巨大的白板上。
躍躍欲試。
“下面說說新問題?!?/p>
茶香還未散盡,韓至淵的語氣陡然一變,辦公室里輕松的氣氛瞬間凝固,轉為嚴肅的學術研討。
“到此為止,我們還只是看見了現象?!?/p>
他拿起一支白板筆,在筆帽上輕輕敲了兩下,發出清脆的“咔噠”聲,“但物理學的終點,是理解規律?!?/p>
他走到白板前,寫下兩個詞:【線寬】、【頻移】。
“之前的工作,我們把‘如何測得干凈’這個實驗問題,做到了極致。但我們對結果的解釋,依舊沿用了前人文獻里的老路子——用三聲子散射模型解釋峰的展寬,用準諧近似模型解釋晶格熱脹冷縮導致的頻移?!?/p>
他畫了兩條平行線,代表這兩套獨立的理論。
“各說各話,物理圖像是割裂的。”
他轉過身,鏡片后的目光,如同一把鋒利的手術刀,直刺問題的核心:
“林允寧,你昨晚給我發郵件,說有了計算聲子自能和譜函數,解釋線寬和頻移的統一理論框架,具體講講吧。”
“噗——咳咳咳!”
陳正平聽到“統一理論框架”這幾個字,剛喝進去的一口龍井瞬間嗆在喉嚨里,引發一陣驚天動地的咳嗽。
他顧不上擦拭嘴角的水漬,滿臉通紅,難以置信地看著林允寧。
什么?
這才幾天?
他已經有統一“線寬”和“頻移”的理論框架了?!
這怎么可能?
這段時間,陳正平也一直在思考統一線寬和頻移的問題,但是越想越覺得計算量驚人,最后會變成一個難度很高的數學問題。
就算能通過物理先驗不斷優化,整個框架也將相當復雜。
這已經是博士畢業課題級別的難度了。
林允寧這才來多久?
再說。
他不是正在滬上參加全國物理競賽的決賽嗎?
難道他在考場上,還有閑心思考這么復雜的相空間積分問題?
孫婧趕緊遞過一張紙巾,想笑又不好意思,一張俏臉早憋得通紅。
林允寧倒沒注意到這些,他已經開啟了【深度專注】,眼中只剩下那塊巨大的白板。
他徑直走過去,拿起一支黑色馬克筆:
“韓老師,我覺得,我們從一開始就看錯了地方?!?/p>
他開口,第一句話就讓在場的所有人愣了一下。
“只盯著譜線,將頻移和線寬當成了兩個獨立的問題分別解決,就想用兩把鑰匙去開同一扇門,太麻煩了。”
他沒有寫任何公式,而是在白板中央,畫了一個山峰般的洛倫茲曲線,“它們根本不是兩件事,而是同一個物理量——聲子自能Σ(ω,T)——在實部和虛部上的不同體現?!?/p>
這個符號一出現,陳正平的呼吸下意識地頓了一下。
林允寧沒有理會,他用一種極其生動的比喻,將這個凝聚態物理中的核心概念,翻譯成了大白話:
“我們測到的所有光譜,本質上都是譜函數A(ω,T)在現實世界里的投影。
“而譜函數,完全由一個更底層的物理量決定——格林函數G?(ω)。
“它的形式很簡單,在單模和弱阻尼近似下——”
他寫下一行簡潔的表達式:
G?(ω)= 1 /[ω-ω?-Σ(ω,T)]。
他用筆尖,重重地點了點那個希臘字母“Σ”。
“這,就是那把總鑰匙。我們看到的峰位移動,是自能實部Re(Σ)的杰作;
“我們看到的峰展寬,是自能虛部Im(Σ)的貢獻。
“它們不是兩件事,而是同一個物理實體在頻域的兩種表現。”
……
“直接算Σ(ω,T)?”
陳正平忍不住插話,眼中閃爍著興奮與困惑。
從格林函數出發,這是理論物理的“正道”。
但他立刻提出了最致命的問題,“但這在數學上幾乎不可能!Σ的計算需要對整個布里淵區的聲子態進行積分,計算量是天文數字?!?/p>
“而且,非諧項怎么辦?這不是死路一條嗎?”
“誰說要正向算了?”
林允寧搖頭,一雙桃花眼中閃爍著狡黠的精光,“我們反過來,進行反演!”
這個詞一出,陳正平的臉色瞬間變了:
“反演?林師弟,這太理想化了!
“這種反演,在數值問題上是個典型的‘病態問題’(ill-posed problem)!解不唯一,微小的實驗噪聲,都可能導致解的劇烈振蕩,在數學上根本不穩定!”
孫婧想了想,也從實驗角度補充道:
“沒錯,數值計算我是外行,但我們的儀器響應函數(IRF),本身就不是一個完美的δ函數,反卷積過程會引入更大的誤差,你怎么保證結果的可靠性?”
面對兩位專業人士的聯合“圍剿”,林允寧點了點頭。
他早已料到兩人會有如此反應。
“師兄師姐說得都對,單純的數學反演,是走不通的。
“但是——”
他看了一眼雙目微微含笑的韓至淵,終于放出了大招,“誰說我們手里只有這一張牌了?”
……