个“数学神童”
的头衔有些不服气,觉得物理研究自有其范式,数学好未必能直接转化为物理洞察力。
张诚遇到的第一个困难,是知识与经验的壁垒。
他系统学习物理才刚开始,很多凝聚态物理的专业概念,如“拓扑序”
、“贝里曲率”
、“自旋-轨道耦合”
、“量子振荡”
等,对他而言还非常陌生。
实验室里那些昂贵的设备——分子束外延系统(用于生长高质量薄膜)、综合物性测量系统(pps,可提供极低温和强磁场环境)、扫描隧道显微镜(st)等,其工作原理和操作复杂性,更是远他之前的想象。
他感觉自己像个局外人,只能在外围打转,根本无法触及项目的核心,更别提挥什么“关键作用”
了。
他并没有气馁。
系统任务带来的压力转化为了强大的动力。
他更加拼命地学习。
白天,他在实验室里仔细观察师兄师姐的操作,不厌其烦地询问各种仪器的原理和注意事项(尽管有时会遭到王思远略带不耐烦的白眼),认真记录每一个实验细节。
晚上,他回到北大书房,疯狂地恶补凝聚态物理的知识,阅读陈教授课题组表的既往论文,查阅拓扑绝缘体相关的综述和专着,试图理解他们正在追寻的科学目标。
第二个困难,是信任的建立。
一个九岁的孩子,想要赢得一群顶尖高校博士生的真正认可,谈何容易。
尽管他学习态度认真,但最初他提出的问题,在孙薇和李健看来,往往显得有些“初级”
甚至“不得要领”
。
王思远更是偶尔会抛出一些涉及更深层物理图像的问题,隐隐有考校之意。
张诚深知,空有数学之名无用,他必须展现出实实在在的价值。
转机出现在一次组会之后。
课题组在分析一批新合成的薄膜样品在pps中测得的磁电阻数据时,遇到了一个令人困惑的现象:在某个特定的温度区间和磁场方向下,材料的霍尔电阻出现了一种非单调的、带有轻微振荡的异常行为。
这无法用简单的经典输运模型解释。
王思远尝试用已有的拓扑表面态模型进行拟合,但总是差强人意,无法完美重现实验曲线的细节,尤其是那个振荡的尾巴。
组会上,大家讨论了很久,提出了几种可能性,如可能存在多种载流子贡献、磁无序的影响、或者测量中的某种未知artifacts(假象),但都缺乏决定性的证据。
张诚坐在会议室的角落,认真地听着大家的争论,目光紧紧盯着投影屏幕上那幅看似“丑陋”
、不符合常规理论的实验曲线。
他的大脑在飞运转,将听到的物理讨论与他近期恶补的知识,以及他那强大的数学直觉进行关联。
“振荡……非单调……特定温度和磁场……”
他喃喃自语。
忽然,他脑海中闪过在数学领域处理过的、关于非均匀介质中波动传播和特定边界条件下本征值问题的某些技巧。
一个念头如同火花般闪现:这种振荡,会不会不是噪声,而是某种内在的、由