爱看美文网 > 都市言情 > 我只想当一个安静的学霸 > 337章 复杂性
    普林斯顿高等研究所如往常一样平静。

    沈奇来拜访他的物理学导师威腾,并谈了谈他的想法:“纳维和斯托克斯实际上是采用微积分的方式来解释流体运动,纳维-斯托克斯方程虽然尚未找到数学解,但纳维的名字被刻在埃菲尔铁塔上,斯托克斯则是剑桥的卢卡斯教授。”

    威腾说到:“相比而言,斯托克斯的数学能力更强,n-s方程中的大部分数学处理来自斯托克斯,他获得了一种更为伟大的纪念,在月球和火星上都有以斯托克斯名字命名的环形山。”

    “微分,积分,偏微分,这些我拿手,然而关于流体运动我是个门外汉,最近我在研究流体运动。”沈奇汇报了近期在物理上的学习进度。

    威腾问到:“所以你想要找到n-s方程的数学解?”

    “很困难,但我尽力,这需要花费大量的时间,以及一点点恰到好处的灵感。那么爱德华,我们接着聊聊杨-米尔斯方程吧,跟n-s方程相比,杨-米尔斯方程所涉及的领域要复杂许多。”“经典力学、量子力学、量子场论、能量链波和宇宙学,以及你的弦理论,仅仅一个qft就让我头疼不已,gut看上去似乎是个传说。”沈奇显的苦恼,qtf是量子场论的缩写,gut则是所有物理学家梦寐以求的大一统理论。

    “所以你想同时解决n-s方程和杨-米尔斯方程?”爱德华-威腾表示惊奇。

    沈奇摇摇头说到:“这太困难了,我想听听你的看法。”

    威腾:“我暂时给不出任何观点,等你拿到物理博士学位再说吧。”

    “哦,对了,爱德华,我是带着问题来的,我们都知道凝聚态物理更像是一道桥梁,它连接量子力学与经典物理,我们在凝聚态物理中能找到杨-米尔斯方程相关的研究报告,也能发现n-s方程的边缘化交叉点,那么关于凝聚态物理学中提及的复杂性,你是怎么看的?”沈奇问到。

    复杂性这个概念其实是由p.w.安德森最先提出,威腾用他自己的语言进行了阐述:“在物理界,复杂性仍是一个未有定论的问题,从自旋晶格的图像到人们熟知的图灵机,从热力学第二定律到魔鬼阶梯,从米堆实验到混沌理论,从湍流到地震,看似无关的事情联系在一起并遵循某种规律,这就是复杂性。”

    “然而目前大多数复杂性规律主要依靠物理学家的直觉来判断,比如p.w.安德森,我们缺少必要的定量化解释。嘿,孩子,那我问你,从你天天研究的石墨相碳化氮中,依据复杂性原理,你能联想到什么?”威腾借题发挥,聊的很开心。

    沈奇立即回答:“摩擦。”

    威腾感到好奇:“摩擦?非常新颖的答案,可以具体说说你的摩擦吗?”

    沈奇搓了搓手:“物质存在缺陷,我用基于同伦群的拓扑学方式定义物质缺陷,哈克曼教授根据我发表在prl上的论文,采取掺杂、剪裁等物理化学手段改进、重组石墨相碳化氮的分子结构,这是微观中的摩擦。”

    沈奇不停搓手,越搓越快,搓到手心发烫:“摩擦摩擦,魔鬼的步伐,将石墨相碳化氮中的碳原子放大约10的17次方倍,它就变成了地球般大小。摩擦摩擦,地球的缺陷是否能通过摩擦来优化?这就是我能联想到的复杂性,很遗憾,我给不出定量化的支撑,一种毫无凭证的直觉而已。”

    “那就找到凭证。”威腾结束了今天的谈话。

    沈奇一路搓着手回到了他的办公室,根本停不下来。

    凝聚态物理学中的复杂性理论是个很玄乎的东西,不研究则已,一旦深入研究,沈奇便沉迷了。

    “摩擦,摩擦。”

    沈奇摩擦了整整一下午,反复念叨这两字。

    看似没有什么目的性,沈奇随手点开了电脑中的adf软件,找到gan晶体的模拟分子结构图,它像是一张墙纸,严格遵守对称性排列规则,白球代表钙原子,黑球代表氮原子,纵横交错,无限延伸。

    沈奇操作鼠标,鼠标在鼠标垫上摩擦。

    对gan的量子点进行tddft计算,可以得到gan量子点的紫外-可见吸收光谱。

    光谱曲线非常明显,gan在300-1500n间有五个不同吸收强度的吸收峰,其中心位于401n的最强吸收峰主要来自ho-11→lu(95%)的电子跃迁。

    “摩擦摩擦,膨胀坍塌。”

    沈奇切回gan晶体的平面分子结构示意图,模拟实验计算结果验证了gan中的混合位错。

    位错的滑移沿着位错线和伯格斯矢量所构成的平面运动,位错的攀移由位错的边缘半原子平面作膨胀或收缩来实现。

    顺着这个思路进行发散,基于二维晶格ofc模型在0≤α≤1/4情况下的动力学,沈奇本能的做出一个数学计算。

    计算的依据来自具有狄利克雷边界条件的定常纳维-斯托克斯方程。

    目前只能假定n-s方程成立,上百年来,科学家们皆是假定n-s方程成立,得出了大量的理论研究成果,并运用到实际中。

    如果n-s方程不成立,那么飞机怎能翱翔天空?

    n-s方程在大自然中时刻演绎,只不过人们无法求得它的数学解。

    沈奇的思维一直在跳跃,从半导体照明中蓝光发光二极管的核心材料氮化镓,跳跃到n-s方程。

    两种看似毫无关联的存在,在凝聚态物理复杂性原理的穿插下,摩擦,摩擦。

    因为毫无关联,所以计算量极其巨大。

    沈奇计算到深夜,忘记了吃饭,忘记了回家。

    独守空闺的欧叶一个电话打过来:“几点回家?”

    “哦,回家,12点了。”沈奇抱着一堆草稿纸,回到教职工宿舍。

    “很忙呢?”欧叶将7点就煲好的鸡汤热一热,搁在餐桌上。

    “我先喝汤,你帮我算一组数据,不用知道前因后果,通过低次等阶有限元方法,把这个方程解出来就ok了。”沈奇交代给欧叶一个计算任务,他喝起了鸡汤,味道不错,就是盐搁多了。

    “这是……狄利克雷边界条件,n-s方程?”欧叶读本科时学过数学物理方法,考了99分,剩下一分不给,是因为那个数学物理方法的女老师说欧叶长的太美。

    “数学物理方法忘光了没有?”沈奇笑问。

    “小瞧我?”欧叶白了沈奇一眼,少女时代的计算姬之心熊熊燃烧。

    仅仅一碗鸡汤的时间,欧叶在不知道来龙去脉的情况下,通过纯粹的数学计算方法,做出了最高效的计算。

    “厉害了我的叶,温汤斩n-s。”沈奇复核了一遍计算结果。

    这个计算结果让沈奇、欧叶均有些摸不着头脑。

    u1(x1,x2)=(x1δ(i+j)+x2γ(i-j-1))(x1δ(i+j+1)^2+x2γ(i+j-1)^2)……

    u2(x1,x2)=(x1δ(i+k)+x2γ(i-k+1))(x1δ(i+k-1)^2+x2γ(i-k+1)^2)……

    ……

    “我不知道这组计算结果代表着什么,有何具体意义?仅仅从数学计算原理上来说,它们是正确的结果。”沈奇只能这么解释,他摇摇头:“我今早去了威腾那里,得到一些启迪,然后冥思苦想一整天,什么晶体缺陷啊、动力学啊、n-s方程啊,思维跳跃到飞起,自嗨到不行,就得出这么个无意义的数学结果。”

    “并不是每一个数学计算结果,都有实际意义。”欧叶说到。

    “哟呵,觉悟渐高啊小叶子。”沈奇打开电视,准备看会儿电视睡觉。

    cnn正在播报一条新闻消息:“昨日圣迭戈西南部的太平洋海底发生里氏6.0级地震,地震引发的海啸袭击了圣迭戈,所幸未造成人员伤亡。”

    沈奇一个激灵跳了起来,摩擦,摩擦!

    地震是地球内部的摩擦。

    电视画面中显示,震源位于太平洋海底,坐标是北纬32度30分、西经117度19分。