林允宁靠在椅背上,感觉太阳穴一阵阵地发胀。
Aether是他亲手打造的强大工具,他曾以为它能剖开一切数据的表象。
但现在,这个工具却指向了一个他无法理解的错误。
是工具出了问题,还是这条反演算法的路,本身就错了?
思索片刻后,他立刻打开了电脑,开始检查Aether的源代码。
从基线扣除模块,到MCMC采样器,一直到谱函数反演的核心算法,林允宁逐行审视,没有放过任何一个逻辑节点。
结果是肯定的:Aether的代码没有逻辑漏洞。
紧跟着,他又尝试将那份原始数据进行各种预处理:平滑、切趾,甚至直接丢弃信号极弱的区域。
然后重新运行反演。
无论怎么处理,结果都大同小异。
那份怪异的不对称性,就像一个幽灵,死死地附着在物理模型上,拒绝被任何数值方法驱逐。
无奈之下,林允宁打开了数据文件夹,调出了这组低温拉曼实验的详细记录。
那是几张实验记录的扫描图,上面是博士生李默在一年前手写的记录。
林允宁快速浏览了一遍,发现记录得很详细,不仅有样品编号,甚至还记录了液氮消耗量。
看得出来,李默对这个课题很用心,做了很多表征工作,但卡在了最后的低温拉曼光谱上。
最后只留下一句:
“信号噪比极差,无法拟合。缺少关键性证据。”
到此为止,他排查错误的常规手段全部失效。
然而,林允宁没有放弃,他关闭了Aether,深吸一口气,闭上眼睛,沉入意识深处。
既然常规逻辑走不通,那就用最笨的办法。
“系统,启动模拟科研,穷举所有可能的高阶相互作用模型!”
【模拟开始......】
【第36小时,你尝试了十种不同的正则化参数,结果表明,只要坚持K-K约束,反演结果便呈现出一致的空间不对称性,该特性并非数值影。】
【第90小时:你构建了八种不同的理论模型,试图用已知的物理效应(如表面电荷积累、局域电场不均匀)来解释这种不对称性。但均以失败告终。】
【第187小时:你不得不承认,所有已知模型均无法解释观测到的不对称行为。现有的逻辑,只能指向数据本身的问题,或者是反演算法存在某些未知的缺陷。】
【模拟结束。】
【剩余模拟时长:1244小时00分钟】
林允宁睁开眼,疲惫地揉了揉眉心。
自从参加科研以来,这是他第一次陷入了长久的困境。
他知道,这已经超出了常规的实验或计算错误范畴。
要么是样品本身有极端的物理缺陷,要么是实验中存在某种他无法理解的系统误差。
就在这时,屏幕右下角的邮件提示灯亮了。
【发件人: Elsevier Editorial Manager / ScienceDirect】
[: CPC Manuscript XXXXX-- Decision: Accepted]
《计算机物理通讯》的论文,在成功接受之后,终于上线发表了。
同时,系统提示也跳了出来。
【你在《计算机物理通讯》发表的论文已经上线】
【综合评估中........
【难度系数:7.0】
【完成度:85%】
【思维创新:B+】
【综合评定:B+】
【结算奖励:模拟时长500小时00分钟】
【模拟时长剩余:1744小时00分钟】
看着系统奖励的时长,林允宁却一点也高兴不起来。
他喜欢荣誉,但并不会沉溺其中。
论文的价值,在于它是否能解决问题。
而眼前的这个“废弃数据”所揭示的,却是一个比PRL更让他困惑的难题。
第二天是星期六,集训队放假。
林允宁婉拒了宿舍其他三人同游中山陵的邀请,一大早就来到了唐仲英楼,找到了那个名叫李默的博士生。
李默的实验台比上次更乱了,桌上堆着半桶吃剩的康师傅红烧牛肉面,几本翻开的文献上还沾着油点。
他正对着一台老旧的CRT显示器,调试着一段Fortran代码,嘴里念念有词。
“李师兄。’
林允宁喊了他一声。
“哦,林师弟啊,”
李默回头,看到是林允宁,微微有些意外,“怎么了,找我有事?”
“是啊,我想跟你打听一下,关于那份Si/Ge异质结的低温拉曼数据。”
林允宁开门见山,将打印出来的反演结果图递了过去,“你还记得当时做实验的具体细节吗?”
李默接过图,看到那两个被完美分离的声子峰,先是一愣,随即又看到那个被红笔圈出的,代表不对称性的参数,挠了挠头:
“这组数据你居然给救活了?厉害啊......我想想,这都是去年的活儿了。样品是我在分子束外延实验室长的,质量没问题。
“仪器也是刚校准过的,除了中途温控器跳了一下,好像......没什么特别的。”
他努力回忆着,最终也只能摇了摇头,“抱歉啊林师弟,时间太久了,实在想不起来有什么异常。”
线索,再次中断。
林允宁有点失望,但还是礼貌地道了声谢,没有再打扰他,转身离开了实验室。
既然所有线索都断了,那唯一的办法,就是自己亲手重复一遍实验。
他拿出手机,拨通了孙婧的电话:
“孙师姐,能帮我预约低温拉曼的时间么………………”
接下来的日子,林允宁几乎是在阶梯教室、实验室和宿舍之间三点一线。
白天,他按时去集训队上课,参加理论和实验考试。
晚上,他要么是在分子束外延实验室重新制备样品,要么就是在孙婧的帮助下,搭建光路,从零开始重复那次低温拉曼光谱的采集。
夜里,他回到宿舍,将得到的数据导入Aether,进行交叉验证。
很快,一周时间过去了。
这天一大早,陈正平就激动地冲到实验室,手里还攥着一张打印出的邮件。
“接受了,接受了!”
他扬着手中的A4打印纸,脸上写满了兴奋与狂喜。
在林允宁的帮助下,并行计算的效率极高。
过去的一周,他不仅复现了石墨烯的结果,更是在短短几天内,就跑完了硅烯、锗烯和二硫化钼三种全新材料体系的对比计算。
结果证明,模型具有很好的普适性。
不出意外,三位审稿人都给出了极高的评价,在收到补充材料之后,文章被立即接受。
陈正平激动得像个孩子,手舞足蹈地跑来,想第一时间把这个消息发给林允宁。
可当他推开实验室门的时候,看到的,却是另一番景象。
林允宁头发凌乱,眼窝深陷,正对着一排显示器发呆。
屏幕上,十几条不同位置的光谱曲线并排陈列,每一条都信噪比极高。
但他面前的草稿纸上,却画满了各种叉号和问号,像一个找不到出口的迷宫。
“林师弟,你这......魔怔了啊?”
陈正平从没见过林允宁这幅样子,被他的状态吓了一跳。
林允宁回头,眼睛里布满血丝。
他指着屏幕,声音沙哑:
“陈师兄,你看。这个低温拉曼的实验我重复了三遍,样品换了两个批次,光路也重新校准过。数据质量甚至比李默师兄那份还要好得多。”
他顿了顿,将一张反演数据放大,“但你看这里,反演出的声子自能,依旧存在一个无法忽略的空间不对称性。我用了所有已知模型,都解释不了。
陈正平看着被红笔圈出的数据,也皱起了眉。
半晌,他拍了拍林允宁的肩膀,安慰道:
“师弟,别钻牛角尖。实验这东西,本来就充满了未知。有时候,它就只是个我们目前还无法理解的系统误差。
“韩老师常说,做科研最忌讳的就是陷入思维定式。你把自己逼得太紧了,就跳不出来了,先放一放,出去走走,想点别的问题,换换脑子吧。”
林允宁何尝不知道自己陷在了泥潭里面,叹了口气,也只能作罢。
他将数据备份好,关掉电脑,背着那个重重的双肩包,晃晃悠悠地走出了实验室。
陈正平看着他的背影,心里的喜悦早被?到了一边,眼中流露出了深深的担忧。
这天上午。
国家集训队的阶梯教室里,主讲的是金陵大学物理系的老教授杨文海,内容是非平衡态统计物理。
林允宁在最后一排的“风景座”坐好。
刚拿出笔记本,杜德彪就凑了过来,大脸盘子上写满了关切。
“林......林大神,你没......没吃早饭吧。”
他从口袋里掏出一个干净的饭盒,里面是两根用锡纸包得严严实实的哈市红肠,“我给……………给你带的,还热乎着,你快......快吃吧!
“我......我看你脸色不太好,是......是不是遇到什么困.......困难了?跟兄.......兄弟讲讲,我可以帮忙!”
“谢谢彪子。”
林允宁接过那根还热乎的红肠,心中一暖。
他知道杜德彪是个热心肠,这份朴实的关心,比任何客套话都来得真切。
他叹了口气,简单地跟杜德彪说了自己最近在为一个“无法解释的不对称性”而苦恼。
杜德彪听得云里雾里,但还是拍了拍胸脯:
“大......大神,你放心,我......我虽然不懂你那......那啥课题,但你专......专心搞你的,有啥跑腿的活儿,尽管叫我!”
林允宁笑着点了点头,拍了拍他肩膀,心中的烦闷也消解了不少。
杨教授的课,内容高深,晦涩难懂。
他正在用朗道的那一套语言,推导着非平衡态下的输运方程。
林允宁却有点心不在焉,无意识地在草稿纸上随意写着一些声子自能函数的哈密顿量,试图从中找到某种规律。
“......在热电效应中,我们知道存在一个基本的对称性,也就是昂萨格倒易关系(Onager Reciprocity Relations)。
杨教授用粉笔在黑板上画下两个方框,中间用一条双向箭头连接。
“它告诉我们,在某些条件下,热流对电势梯度的响应,必须等于电势对温度梯度的响应。
“这是一种微观可逆性在宏观上的体现,是时间反演对称性对输运系数的宏观约束。”
林允宁的笔尖一顿。
“但是......”
杨教授话锋一转,语气突然变得凝重起来,他的粉笔在黑板上重重一顿,画出了一个不再对称的势阱示意图。
“......当系统满足时间反演对称性,但在空间反演对称性上存在破缺时,输运系数张量就会发生非对称修正......”
空间反演......对称性......破缺?
这几个字,像一道闪电,瞬间劈开了林允宁脑中的迷雾!
他猛地坐直了身体,睡意全无!
“不对称性......本来就是存在的啊!”
林允宁握紧了手中的笔,这几天来苦思冥想的问题,忽然好像抓住了一条线索!
他一直在试图用各种方法去“修正”和“消除”那个不对称性,把它当成一个错误。
但如果......
这个不对称性本身,就是真实的物理呢?