学霸的模拟器系统 第107节

　　他看了看杜德彪呲牙咧嘴的样子，暂时放下了自己的烦恼，拿起笔，开始耐心地为他讲解起来。

　　“你看，在长波极限下，声子就像普通的声波，群速度和相速度几乎相等。但是，随着波矢k增大，接近布里渊区边界时，晶格的离散效应就体现出来了。”

　　他一边讲，一边在草稿纸上画着声子色散曲线，“你看这条声学支，它的斜率，也就是群速度，在边界处是零。这意味着，能量……也就是热量，在那个点是无法传播的。为什么？因为发生了布拉格反射，形成了驻波。”

　　“哦……哦！”

　　杜德彪点着头，“所以这一切的根源，都在于原子间的相互作用，不是简谐的，而是非谐的？”

　　“对……”

　　林允宁的笔尖在“非谐散射”四个字上重重一点，“正是这种非谐性，导致了声子与声子之间的碰撞、散射，也导致了声子色散曲线的非线性……”

　　讲到这里，他的声音，忽然停住了。

　　笔尖也悬在了纸上。

　　“非谐散射……非线性……”

　　林允宁不断嘀咕着这两个词。

　　他看着草稿纸上那条弯曲的声子色散曲线，一瞬间，实验室里那条同样发生了“拐弯”的实验数据曲线，与眼前这条理论曲线，在他脑海中重叠在了一起！

　　他感觉自己似乎悟到了什么，却又一时抓不住。

　　“大……大神？”

　　杜德彪看着突然石化的林允宁，有点莫名其妙。

　　可下一秒，只听林允宁喃喃自语道：

　　“我明白了……是散射！是强非谐散射导致了声子平均自由程的饱和……我之前的模型里，只考虑了弹性散射，却忽略了高阶非谐项！

　　“那个非线性曲线不是实验的错误，它是热整流效应在强驱动下的必然结果！”

　　他猛地站起身，直接拨通了孙婧的电话。

　　“孙师姐，我知道怎么回事了。我们需要设计一个实验来证明它！”

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第99章 学术声誉的危机（求收藏求追读求月票）

　　“孙师姐，我知道怎么回事了。我们需要设计一个实验来证明它！”

　　“啊……”

　　电话那头，孙婧应该是刚补了一觉，拉着长音，声音中带着慵懒。

　　听到林允宁这没头没脑的一句话，她有些哭笑不得：

　　“年轻就是好啊，你不睡觉也这么精神嘛？”

　　“孙师姐你听我说，”

　　林允宁顾不上和她贫嘴，“我之前的模型，默认了声子的平均自由程是个常数，这在弱驱动下没问题。

　　“但当温差ΔT增大，界面附近的热声子密度急剧升高，它们碰撞几率大幅增加，散射率必然会增强。

　　“所以，我们需要加入一个局域声子占据数n(ω)成正比的非线性散射项……”

　　“停，停，打住！”

　　孙婧打了个哈欠，懒洋洋地打断了林允宁的推理，“我说林大物理学家，师姐我也不怕你笑话，我毕业这几年，那点数学早就还给老师了。陪你熬夜做实验肯定没问题，但你长篇大论的数学推导，我可听不懂。”

　　林允宁这才反应过来，不好意思地笑了一下，“抱歉师姐，我刚刚有了点灵感，需要重新构建一个理论模型，等我把模型跑通了，再跟你说详细的实验验证方案。”

　　“没问题，我说你也别太拼命了，都发了那么多文章了，急什么？”

　　林允宁嗯啊两声挂断电话，然后直接抓起背包，对还躺在床上的杜德彪扔下一句“彪子，你先休息，晚饭我给你带”，便冲出了宿舍。

　　杜德彪看着他那神出鬼没的背影，又看了看自己打着石膏的脚，只能无奈地叹了口气，继续抱着MP4看《武林外传》。

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　　林允宁没有再去实验室，而是一头扎进了图书馆。

　　那个诡异的“饱和”现象，像一扇紧锁的大门，阻挡了他前进的道路。

　　而就在刚才，杜德彪无意中递给了他一把钥匙——非谐散射。

　　他意识到，对于这个新的物理现象，他不能简单套用原有的物理模型。

　　原本，他将声子视为独立的、自由飞行的粒子，就像在空旷的公路上行驶的汽车，可以无限加速。

　　但现实是，当温度梯度足够强时，界面附近的声子流，更像晚高峰时水泄不通的城市主干道。

　　声子流密集，相互影响，发生了集体性的拥堵！

　　他需要一个能描述这种“拥堵”的非平衡态理论。

　　在金大的图书馆中，林允宁将自己沉入了非平衡态统计物理的深海。

　　玻尔兹曼输运方程、格林函数、涨落-耗散定理……

　　这些足以让物理系研究生都头皮发麻的概念，在他眼中，却是一块块构建新模型的基石。

　　好在和陈正平合作的石墨烯文章，已经在PRL上线，林允宁一次性获得了850小时的模拟时长，足够他进行提升了。

　　【注入模拟时长：400小时！】

　　【知识模块‘非平衡态统计物理’等级提升：LV.1 -> LV.2范式掌握】

　　【知识模块‘非平衡态格林函数’等级提升：LV.1 -> LV.2范式掌握】

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　　海量的知识，在模拟空间中被快速吸收。

　　很快，林允宁就尝试在玻尔兹曼方程的碰撞项中，加入一个与局域声子占据数（即温度）相关的非线性散射率。

　　这个简单的唯象模型，很快就在Aether中被实现。

　　当他将实验数据导入时，屏幕上那条拟合曲线，在温差增大的区域，同样出现了“拐头”的饱和趋势！

　　虽然定量上偏差巨大，但定性上，完全一致！

　　“至少方向是对的……”

　　林允宁看着屏幕，眼中闪过一丝光芒。

　　但他也清楚，这只是一个粗糙的草图。

　　它画出了大致的轮廓，却无法描绘精确的细节。

　　简单的线性修正，无法描述声子在界面附近那种复杂的、集体性的非谐散射行为。

　　这种程度的模型，是不可能被挑剔的物理学家们认可的。

　　他需要一个更强大、更底层的理论工具。

　　而这个工具，就像是藏在了迷雾中。

　　他能感觉到它的存在，却始终无法抓住。

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　　几天后，集训队迎来了第四轮理论考试。

　　林允宁推着坐在轮椅上的杜德彪，早早地来到了阶梯教室。

　　“大……大神，辛苦你了。”

　　杜德彪有些不好意思。

　　“没事，举手之劳。”

　　林允宁把他安顿在第一排的特殊考生位置，自己则依旧走到了最后一排的风景区专座。

　　考试的铃声响起，整个教室瞬间陷入了笔尖划过纸张的沙沙声中。

　　题目依旧是地狱难度，每一道都像是从大学高年级期末考试里直接抽出来的。

　　林允宁暂时抛开了“雅努斯计划”的困扰，将全部注意力投入到考试中。

　　前几道关于量子统计和电动力学的题目，对他而言已经没有太大挑战。

　　当他翻到最后一页，看到那道压轴题时，连他都不由得挑了挑眉。

　　压轴题极其复杂，题干只有短短两行：

　　【考虑一个一维非谐原子链，两端分别连接温度为T_H和T_L的高温和低温热浴。在强驱动（T_H >> T_L）的非平衡稳态下，推导其热流J的表达式，并讨论其与傅里叶热传导定律的偏离。】

　　“我靠……”

　　后排，许嘉诚看到题目的瞬间，心态就崩了。

　　这种非平衡态的问题，向来都是数学难点，绕不开大量的积分，计算极其复杂。

　　他硬着头皮开始构建玻尔兹曼方程，但复杂的碰撞积分项像一道无法逾越的鸿沟，让他算了半天，依旧是一团乱麻。

　　考场上不断响起叹气的声音。

　　林允宁盯着那道题，也陷入了沉思。

　　他知道，这道题的考点，绝不是让人去硬解那个该死的碰撞积分。

　　出题人一定留下了一条更巧妙的“捷径”。

　　他看着题目，脑海中那个困扰了他一周的“声子拥堵”模型，与眼前这道题，产生了共鸣。

　　他想起了在文献中曾经读到过的一个概念——

　　声子流体力学。

　　一个念头，如同闪电划破黑暗，瞬间照亮了他混沌的思维！

　　【天赋：灵感洞察 LV.1已激活！】

　　对啊，在强驱动下，为什么不能将声子视为流体呢？

　　在强散射极限下，声子不再孤立。

　　它们的集体行为，更像是一种粘稠的流体！

　　如果把声子看作流体，那么热输运问题，就从一个复杂的微观粒子碰撞问题，转化成了一个宏观的流体力学问题！