金陵的四月,春意已浓。
梧桐新叶舒展,织就一片嫩绿的穹顶,阳光透过叶隙,在古老的校园小径上洒下斑驳晃动的光点。
空气中弥漫着草木的清新气息与淡淡的花香,处处洋溢着生机。
然而,在南大那间静谧的学者公寓书房内,季节的流转仿佛被按下了静音键。
这里的时间,是以草稿纸的消耗、白板上符号的演进、以及脑海中思维风暴的强度来计量的。
张诚为自己设定的“摩尔晶格体系强关联物理的非交换几何与高阶拓扑理论框架”
研究,已然进行了一个多月。
这一个月,他几乎处于一种半封闭的“科研潜行”
状态。
除了必要的课程交流和与南大相关领域教授(主要是凝聚态物理和数学物理方向的学者)进行过几次深度讨论外,他将所有精力都投入到了这片他自己开辟的、充满未知与挑战的学术疆域。
进程并非一帆风顺,甚至可以说是举步维艰。
初始的兴奋过后,现实的复杂性便如同冰水般浇下。
摩尔晶格,尤其是像扭曲双层石墨烯这样的体系,其电子结构对旋转角度的敏感性堪称魔鬼般的细节。
传统的紧束缚模型在处理小角度(所谓“魔角”
)时,由于摩尔势的长程性和能带的极度平坦化,变得极其笨拙且不够精确。
而基于连续模型的微扰理论,在强关联区域几乎完全失效。
张诚尝试的第一步,是为摩尔体系构建一个合适的“非交换几何”
描述。
他借鉴了非交换几何中处理离散结构的思路,尝试将摩尔晶格的双层结构、层间跳跃以及摩尔势,用某种卷积代数(a1bra)或者与摩尔对称性相关的群代数(groupa1bra)来表示。
这相当于将实空间的晶格点,提升为某个抽象代数中的元素,其“乘积”
规则由跳跃积分和摩尔势决定。
然而,如何具体定义这个代数,使其既能准确反映物理,又能在数学上易于处理?最初的定义要么过于简化,丢失了关键物理(如层间耦合的空间依赖性),要么过于复杂,导致后续的数学分析无法进行。
他仿佛在试图用一套全新的、尚未完全成型的语言,去翻译一个极其复杂的物理故事,寻找合适的“语法”
成了最大的障碍。
白板上写满了各种代数的定义、关系式,又被他一次次擦去。
旁边堆叠的草稿纸上,记录着无数次失败的尝试和零星的灵感碎片。
高阶拓扑分类方面也遇到了麻烦。
他试图利用更精细的空间群表示论和k理论,对魔角石墨烯体系在考虑电子-电子相互作用后可能稳定的拓扑态进行系统性分类。
但强关联的介入,使得传统的基于单粒子能带的拓扑不变量(如陈数)定义变得模糊,甚至可能失效。
如何定义强关联体系中的拓扑序?这是一个悬而未决的国际难题。
他感觉自己仿佛被困在了一座由复杂性和未知性构筑的迷宫里,虽然手握“非交换几何”
和“高阶拓扑”
这两盏理论上强大的探照灯,却一时找不到照亮核心路径的正确角度。