我只想當一個安靜的學霸 337章 複雜性
普林斯頓高等研究所如往常一樣平靜。
沈奇來拜訪他的物理學導師威騰,並談了談他的想法:「納維和斯托克斯實際上是採用微積分的方式來解釋流體運動,納維-斯托克斯方程雖然尚未找到數學解,但納維的名字被刻在埃菲爾鐵塔上,斯托克斯則是劍橋的盧卡斯教授。」
威騰說到:「相比而言,斯托克斯的數學能力更強,n-s方程中的大部分數學處理來自斯托克斯,他獲得了一種更為偉大的紀念,在月球和火星上都有以斯托克斯名字命名的環形山。」
「微分,積分,偏微分,這些我拿手,然而關於流體運動我是個門外漢,最近我在研究流體運動。」沈奇匯報了近期在物理上的學習進度。
威騰問到:「所以你想要找到n-s方程的數學解?」
「很困難,但我盡力,這需要花費大量的時間,以及一點點恰到好處的靈感。那麼愛德華,我們接着聊聊楊-米爾斯方程吧,跟n-s方程相比,楊-米爾斯方程所涉及的領域要複雜許多。經典力學、量子力學、量子場論、能量鏈波和宇宙學,以及你的弦理論,僅僅一個qft就讓我頭疼不已,gut看上去似乎是個傳說。」沈奇顯的苦惱,qtf是量子場論的縮寫,gut則是所有物理學家夢寐以求的大一統理論。
「所以你想同時解決n-s方程和楊-米爾斯方程?」愛德華-威騰表示驚奇。
沈奇搖搖頭說到:「這太困難了,我想聽聽你的看法。」
威騰:「我暫時給不出任何觀點,等你拿到物理博士學位再說吧。」
「哦,對了,愛德華,我是帶着問題來的,我們都知道凝聚態物理更像是一道橋樑,它連接量子力學與經典物理,我們在凝聚態物理中能找到楊-米爾斯方程相關的研究報告,也能發現n-s方程的邊緣化交叉點,那麼關於凝聚態物理學中提及的複雜性,你是怎麼看的?」沈奇問到.
安德森最先提出,威騰用他自己的語言進行了闡述:「在物理界,複雜性仍是一個未有定論的問題,從自旋晶格的圖像到人們熟知的圖靈機,從熱力學第二定律到魔鬼階梯,從米堆實驗到混沌理論,從湍流到地震,看似無關的事情聯繫在一起並遵循某種規律,這就是複雜性。」
「然而目前大多數複雜性規律主要依靠物理學家的直覺來判斷,.安德森,我們缺少必要的定量化解釋。嘿,孩子,那我問你,從你天天研究的石墨相碳化氮中,依據複雜性原理,你能聯想到什麼?」威騰借題發揮,聊的很開心。
沈奇立即回答:「摩擦。」
威騰感到好奇:「摩擦?非常新穎的答案,可以具體說說你的摩擦嗎?」
沈奇搓了搓手:「物質存在缺陷,我用基於同倫群的拓撲學方式定義物質缺陷,哈克曼教授根據我發表在prl上的論文,採取摻雜、剪裁等物理化學手段改進、重組石墨相碳化氮的分子結構,這是微觀中的摩擦。」
沈奇不停搓手,越搓越快,搓到手心發燙:「摩擦摩擦,魔鬼的步伐,將石墨相碳化氮中的碳原子放大約10的17次方倍,它就變成了地球般大小。摩擦摩擦,地球的缺陷是否能通過摩擦來優化?這就是我能聯想到的複雜性,很遺憾,我給不出定量化的支撐,一種毫無憑證的直覺而已。」
「那就找到憑證。」威騰結束了今天的談話。
沈奇一路搓着手回到了他的辦公室,根本停不下來。
凝聚態物理學中的複雜性理論是個很玄乎的東西,不研究則已,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,反覆念叨這兩字。
看似沒有什麼目的性,沈奇隨手點開了電腦中的adf軟件,找到gan晶體的模擬分子結構圖,它像是一張牆紙,嚴格遵守對稱性排列規則,白球代表鈣原子,黑球代表氮原子,縱橫交錯,無限延伸。
沈奇操作鼠標,鼠標在鼠標墊上摩擦。
對gan的量子點進行tddft計算,可以得到gan量子點的紫外-可見吸收光譜。
光譜曲線非常明顯,gan在300-1500nm之間有五個不同吸收強度的吸收峰,其中心位於401nm處的最強吸收峰主要來自homo-1