林允寧靠在椅背上,感覺太陽穴一陣陣地發脹。
Aether是他親手打造的強大工具,他曾以爲它能剖開一切數據的表象。
但現在,這個工具卻指向了一個他無法理解的錯誤。
是工具出了問題,還是這條反演算法的路,本身就錯了?
思索片刻後,他立刻打開了電腦,開始檢查Aether的源代碼。
從基線扣除模塊,到MCMC採樣器,一直到譜函數反演的核心算法,林允寧逐行審視,沒有放過任何一個邏輯節點。
結果是肯定的:Aether的代碼沒有邏輯漏洞。
緊跟着,他又嘗試將那份原始數據進行各種預處理:平滑、切趾,甚至直接丟棄信號極弱的區域。
然後重新運行反演。
無論怎麼處理,結果都大同小異。
那份怪異的不對稱性,就像一個幽靈,死死地附着在物理模型上,拒絕被任何數值方法驅逐。
無奈之下,林允寧打開了數據文件夾,調出了這組低溫拉曼實驗的詳細記錄。
那是幾張實驗記錄的掃描圖,上面是博士生李默在一年前手寫的記錄。
林允寧快速瀏覽了一遍,發現記錄得很詳細,不僅有樣品編號,甚至還記錄了液氮消耗量。
看得出來,李默對這個課題很用心,做了很多表徵工作,但卡在了最後的低溫拉曼光譜上。
最後只留下一句:
“信號噪比極差,無法擬合。缺少關鍵性證據。”
到此爲止,他排查錯誤的常規手段全部失效。
然而,林允寧沒有放棄,他關閉了Aether,深吸一口氣,閉上眼睛,沉入意識深處。
既然常規邏輯走不通,那就用最笨的辦法。
“系統,啓動模擬科研,窮舉所有可能的高階相互作用模型!”
【模擬開始......】
【第36小時,你嘗試了十種不同的正則化參數,結果表明,只要堅持K-K約束,反演結果便呈現出一致的空間不對稱性,該特性並非數值影。】
【第90小時:你構建了八種不同的理論模型,試圖用已知的物理效應(如表面電荷積累、局域電場不均勻)來解釋這種不對稱性。但均以失敗告終。】
【第187小時:你不得不承認,所有已知模型均無法解釋觀測到的不對稱行爲。現有的邏輯,只能指向數據本身的問題,或者是反演算法存在某些未知的缺陷。】
【模擬結束。】
【剩餘模擬時長:1244小時00分鐘】
林允寧睜開眼,疲憊地揉了揉眉心。
自從參加科研以來,這是他第一次陷入了長久的困境。
他知道,這已經超出了常規的實驗或計算錯誤範疇。
要麼是樣品本身有極端的物理缺陷,要麼是實驗中存在某種他無法理解的系統誤差。
就在這時,屏幕右下角的郵件提示燈亮了。
【發件人: Elsevier Editorial Manager / ScienceDirect】
[: CPC Manuscript XXXXX-- Decision: Accepted]
《計算機物理通訊》的論文,在成功接受之後,終於上線發表了。
同時,系統提示也跳了出來。
【你在《計算機物理通訊》發表的論文已經上線】
【綜合評估中........
【難度係數:7.0】
【完成度:85%】
【思維創新:B+】
【綜合評定:B+】
【結算獎勵:模擬時長500小時00分鐘】
【模擬時長剩餘:1744小時00分鐘】
看着系統獎勵的時長,林允寧卻一點也高興不起來。
他喜歡榮譽,但並不會沉溺其中。
論文的價值,在於它是否能解決問題。
而眼前的這個“廢棄數據”所揭示的,卻是一個比PRL更讓他困惑的難題。
第二天是星期六,集訓隊放假。
林允寧婉拒了宿舍其他三人同遊中山陵的邀請,一大早就來到了唐仲英樓,找到了那個名叫李默的博士生。
李默的實驗臺比上次更亂了,桌上堆着半桶喫剩的康師傅紅燒牛肉麪,幾本翻開的文獻上還沾着油點。
他正對着一臺老舊的CRT顯示器,調試着一段Fortran代碼,嘴裏唸唸有詞。
“李師兄。’
林允寧喊了他一聲。
“哦,林師弟啊,”
李默回頭,看到是林允寧,微微有些意外,“怎麼了,找我有事?”
“是啊,我想跟你打聽一下,關於那份Si/Ge異質結的低溫拉曼數據。”
林允寧開門見山,將打印出來的反演結果圖遞了過去,“你還記得當時做實驗的具體細節嗎?”
李默接過圖,看到那兩個被完美分離的聲子峯,先是一愣,隨即又看到那個被紅筆圈出的,代表不對稱性的參數,撓了撓頭:
“這組數據你居然給救活了?厲害啊......我想想,這都是去年的活兒了。樣品是我在分子束外延實驗室長的,質量沒問題。
“儀器也是剛校準過的,除了中途溫控器跳了一下,好像......沒什麼特別的。”
他努力回憶着,最終也只能搖了搖頭,“抱歉啊林師弟,時間太久了,實在想不起來有什麼異常。”
線索,再次中斷。
林允寧有點失望,但還是禮貌地道了聲謝,沒有再打擾他,轉身離開了實驗室。
既然所有線索都斷了,那唯一的辦法,就是自己親手重複一遍實驗。
他拿出手機,撥通了孫婧的電話:
“孫師姐,能幫我預約低溫拉曼的時間麼………………”
接下來的日子,林允寧幾乎是在階梯教室、實驗室和宿舍之間三點一線。
白天,他按時去集訓隊上課,參加理論和實驗考試。
晚上,他要麼是在分子束外延實驗室重新製備樣品,要麼就是在孫婧的幫助下,搭建光路,從零開始重複那次低溫拉曼光譜的採集。
夜裏,他回到宿舍,將得到的數據導入Aether,進行交叉驗證。
很快,一週時間過去了。
這天一大早,陳正平就激動地衝到實驗室,手裏還攥着一張打印出的郵件。
“接受了,接受了!”
他揚着手中的A4打印紙,臉上寫滿了興奮與狂喜。
在林允寧的幫助下,並行計算的效率極高。
過去的一週,他不僅復現了石墨烯的結果,更是在短短幾天內,就跑完了硅烯、鍺烯和二硫化鉬三種全新材料體系的對比計算。
結果證明,模型具有很好的普適性。
不出意外,三位審稿人都給出了極高的評價,在收到補充材料之後,文章被立即接受。
陳正平激動得像個孩子,手舞足蹈地跑來,想第一時間把這個消息發給林允寧。
可當他推開實驗室門的時候,看到的,卻是另一番景象。
林允寧頭髮凌亂,眼窩深陷,正對着一排顯示器發呆。
屏幕上,十幾條不同位置的光譜曲線並排陳列,每一條都信噪比極高。
但他面前的草稿紙上,卻畫滿了各種叉號和問號,像一個找不到出口的迷宮。
“林師弟,你這......魔怔了啊?”
陳正平從沒見過林允寧這幅樣子,被他的狀態嚇了一跳。
林允寧回頭,眼睛裏佈滿血絲。
他指着屏幕,聲音沙啞:
“陳師兄,你看。這個低溫拉曼的實驗我重複了三遍,樣品換了兩個批次,光路也重新校準過。數據質量甚至比李默師兄那份還要好得多。”
他頓了頓,將一張反演數據放大,“但你看這裏,反演出的聲子自能,依舊存在一個無法忽略的空間不對稱性。我用了所有已知模型,都解釋不了。
陳正平看着被紅筆圈出的數據,也皺起了眉。
半晌,他拍了拍林允寧的肩膀,安慰道:
“師弟,別鑽牛角尖。實驗這東西,本來就充滿了未知。有時候,它就只是個我們目前還無法理解的系統誤差。
“韓老師常說,做科研最忌諱的就是陷入思維定式。你把自己逼得太緊了,就跳不出來了,先放一放,出去走走,想點別的問題,換換腦子吧。”
林允寧何嘗不知道自己陷在了泥潭裏面,嘆了口氣,也只能作罷。
他將數據備份好,關掉電腦,揹着那個重重的雙肩包,晃晃悠悠地走出了實驗室。
陳正平看着他的背影,心裏的喜悅早被?到了一邊,眼中流露出了深深的擔憂。
這天上午。
國家集訓隊的階梯教室裏,主講的是金陵大學物理系的老教授楊文海,內容是非平衡態統計物理。
林允寧在最後一排的“風景座”坐好。
剛拿出筆記本,杜德彪就湊了過來,大臉盤子上寫滿了關切。
“林......林大神,你沒......沒喫早飯吧。”
他從口袋裏掏出一個乾淨的飯盒,裏面是兩根用錫紙包得嚴嚴實實的哈市紅腸,“我給……………給你帶的,還熱乎着,你快......快喫吧!
“我......我看你臉色不太好,是......是不是遇到什麼困.......困難了?跟兄.......兄弟講講,我可以幫忙!”
“謝謝彪子。”
林允寧接過那根還熱乎的紅腸,心中一暖。
他知道杜德彪是個熱心腸,這份樸實的關心,比任何客套話都來得真切。
他嘆了口氣,簡單地跟杜德彪說了自己最近在爲一個“無法解釋的不對稱性”而苦惱。
杜德彪聽得雲裏霧裏,但還是拍了拍胸脯:
“大......大神,你放心,我......我雖然不懂你那......那啥課題,但你專......專心搞你的,有啥跑腿的活兒,儘管叫我!”
林允寧笑着點了點頭,拍了拍他肩膀,心中的煩悶也消解了不少。
楊教授的課,內容高深,晦澀難懂。
他正在用朗道的那一套語言,推導着非平衡態下的輸運方程。
林允寧卻有點心不在焉,無意識地在草稿紙上隨意寫着一些聲子自能函數的哈密頓量,試圖從中找到某種規律。
“......在熱電效應中,我們知道存在一個基本的對稱性,也就是昂薩格倒易關係(Onager Reciprocity Relations)。
楊教授用粉筆在黑板上畫下兩個方框,中間用一條雙向箭頭連接。
“它告訴我們,在某些條件下,熱流對電勢梯度的響應,必須等於電勢對溫度梯度的響應。
“這是一種微觀可逆性在宏觀上的體現,是時間反演對稱性對輸運係數的宏觀約束。”
林允寧的筆尖一頓。
“但是......”
楊教授話鋒一轉,語氣突然變得凝重起來,他的粉筆在黑板上重重一頓,畫出了一個不再對稱的勢阱示意圖。
“......當系統滿足時間反演對稱性,但在空間反演對稱性上存在破缺時,輸運係數張量就會發生非對稱修正......”
空間反演......對稱性......破缺?
這幾個字,像一道閃電,瞬間劈開了林允寧腦中的迷霧!
他猛地坐直了身體,睡意全無!
“不對稱性......本來就是存在的啊!”
林允寧握緊了手中的筆,這幾天來苦思冥想的問題,忽然好像抓住了一條線索!
他一直在試圖用各種方法去“修正”和“消除”那個不對稱性,把它當成一個錯誤。
但如果......
這個不對稱性本身,就是真實的物理呢?