12月25日,圣诞节。芝加哥的雪停了,但林允宁的公寓里却像个冰窖。为了保持清醒,他把暖气关小了,身上裹着那件厚卫衣,桌边的黑咖啡已经换了三轮。电脑屏幕上,依旧是赵振华发来的电阻率曲线图。在逼近绝对零度的20mK温区,那条本该乖乖归零的蓝色曲线,像是一头倔强的驴,猛地翘起头,形成了一个刺眼的绝缘峰。这不合理。在超导的世界里,电子配对后应该是“零电阻”的超流体,怎么会突然变成绝缘体?林允宁揉了揉发胀的太阳穴,再次闭上眼。意识沉入系统空间。【学霸模拟器启动。】【课题:魔角石墨烯低温绝缘峰的成因分析。】【注入模拟时长:50小时。】意识沉入那个纯白的空间,现实的时间仿佛静止。【第10小时:你首先怀疑是冯德光院士提到的“无序杂质散射”。你在模型中撒入了一把随机的电荷杂质。结果:整体电阻率确实抬升了,但曲线是平缓的,根本无法复现那个像针尖一样锐利的峰值。排除。】【第35小时:你开始仔细思考赵振华院士提到的‘竞争相’,首先尝试引入电荷密度波(Cdw)。这是一种常见的竞争相。模拟结果显示,Cdw确实能打开能隙导致绝缘。但是,当你施加磁场时,Cdw应该被抑制,绝缘性应该减弱。而赵院士发来的数据显示,磁场越强,这个峰反而越顽固。路走不通。】【第48小时:你尝试了更复杂的自旋玻璃态(Spin Glass)。热力学熵的计算结果与实验数据完全对不上。死胡同。】【模拟结束。未找到匹配模型。】林允宁睁开眼,摇了摇头。多次的模拟,让他有些疲惫。他看着满屏红色的报错代码,长长地吐出一口浊气。那个“幽灵”依然盘踞在相图中,嘲笑着现有的理论框架。常规的路子都走不通,要么是实验数据本身出了大问题,要么就是那个温区里藏着一种全新的,从未被物理学界定义过的东西。“嘿,林!你还要对着那块屏幕发呆到什么时候?”宿舍门被推开,布兰登?科恩穿着一件印着驯鹿图案的丑毛衣,满身酒气地靠在门框上。“隔壁兄弟会的圣诞派对已经开始了,那里的蛋酒可是加了料的,还有几个来自西北大学的拉拉队长。作为你的室友,我有义务把你从这堆枯燥的数据里拯救出来。”“你自己去吧。”林允宁头也没回,手指在键盘上敲下一行新的参数,“我还有个问题没想出来。”“Nerd(书呆子),今天是圣诞节,连耶稣都得休息………………”布兰登翻了个白眼,夸张地摊开手,“你这样会注孤生的。放心,我不会告诉夏天的,我的嘴最严了。难道那些破数据比穿着超短裤的金发辣妹还好看?”“嗯,好看多了。”林允宁挥了挥手,“帮我把门带上,谢了。”门关上了。走廊里传来布兰登吹口哨的声音。林允宁重新坐回椅子上,看着窗外灰白色的天空,眼神阴沉。既然常规的路走不通,那就说明,这个“竞争相”根本就不是常规的电荷或者自旋有序。它藏得更深。第二天,12月26日,节礼日(Boxing day)。持续了三十六个小时的研究无果,林允宁决定换个脑子。在公寓里憋了一天一夜毫无进展的林允宁,终于决定出门透透气。他把那个依然显示报错的笔记本合上,抓起外套,把还在沙发上宿醉未醒的布兰登踹起来。“别睡了,跟我去趟西郊。”“干嘛?去那儿的奥特莱斯抢打折内裤?”布兰登迷迷糊糊地擦着口水。“去那里的汽车城买车。”林允宁换上棉靴,“雪若姐说得对,我是该买辆车了。而且要在年底前买,为了帮公司省税。”上午十一点,芝加哥西郊的Auto mall(汽车城)。寒风凛冽,但这并没有阻挡美国人趁着节礼日促销买车的热情。“dude,你确定我们要进这家店?”布兰登戴着墨镜,一脸嫌弃地看着眼前的凯迪拉克展厅,“这可是老头子才开的车。既然你有钱了,哪怕不买法拉利,至少也得整辆保时捷911吧?”“都说了,我是买来干活的,不是去夜店炸街的。”林允宁推门走进温暖如春的展厅。销售是个精明的白人胖子,看到两个年轻人进来,本来没太在意。但当林允宁直接指着展厅正中央那辆黑色的庞然大物时,他的眼睛亮了。"Escalade ESV(凯雷德加长版)。现车有吗?”林允宁问。“好眼光!先生!”销售经理慧眼识人,看到布兰登那副样子,就知道两人是花钱不眨眼的富二代,当即笑得合不拢嘴,“这可是陆地头等舱!内饰全是半苯胺真皮,还有BoSE音响……………”“音响无所谓。”林允宁打断了他,递过去一张名片,“以公司名义购买。另外,我要你们售后的改装部门帮我加装一个大功率的逆变器,还有卫星通讯模块的接口。”旁边正在喝免费咖啡的布兰登差点喷出来:“林,你是有多怕死?还是打算开着这玩意儿去伊拉克?这是凯雷德,不是坦克!”“埃琳娜有些设备需要移动测试,这车够大,能装仪器,有逆变器测试仪器什么的也方便些。”林允宁签单的动作行云流水,一边签字一边随口解释,“而且,这辆车的整备质量超过了6000磅。”“所以呢?”布兰登不解。“根据IRS(美国国税局)的Section 179条款,超过6000磅的重型车辆,可以作为公司生产工具,在当年进行全额税务抵扣。”林允宁把笔扔回给目瞪口呆的销售,“买了这辆车,我今年能少交几万美金的税。相当于车是半价买的。”布兰登张大了嘴巴,半天才憋出一句:“Shit......这就是你成为亿万富翁,而我还在啃信托基金的原因吗?”搞定了公司的“货车”,两人溜达到了隔壁的沃尔沃展厅。相比于凯迪拉克的奢华,这里显得冷清不少。林允宁径直走向二手车区,在一辆深蓝色的沃尔沃XC90面前停了下来。这是一辆Certified Pre-owned(官方认证二手车),里程数两万英里,车况极佳,还附赠三年保修。“这辆不错,我可以自用。”林允宁拍了拍引擎盖,朝着销售打了个招呼。布兰登这次是真的崩溃了:“宁!你有几亿身家!你刚买了一辆凯雷德!结果你自己开一辆二手的瑞典坦克?这是Soccer mom(足球妈妈)去超市买菜开的车!你开这车去学校,会被人以为你是送孩子上学的家长!”“这车A柱用了1600兆帕的硼钢。”林允宁拉开车门,感受了一下那种厚重的阻尼感,“在翻滚测试里,它的车顶能承受自身重量的五倍。在芝加哥这种满地黑冰的地方,安全比拉风重要。活着才能继续赚钱,不是吗?”他在刷卡机上输完密码,这一趟“购物”总共花了不到两小时。等待销售办理过户手续的空档,两人站在展厅巨大的落地窗前,喝着免费的速溶咖啡。窗外,一辆亮黄色的除雪车正轰隆隆地驶过停车场。巨大的金属铲斗推着厚厚的积雪前行。原本松软、流动的雪花,在铲斗的巨大压力下,被挤压、堆叠,最后变成了一块块坚硬、致密的冰坨子,堆在路边。“你看那雪。”林允宁看着除雪车,眼神有些放空,“本来是软的,一挤就硬了。”“废话,压实了当然硬。”布兰登百无聊赖地玩着手机,“堵得严严实实的,连路都封死了。就像我现在脑子里的宏观经济学模型一样,一团浆糊。”"......"林允宁喃喃自语,目光死死盯着那堆被压实的雪块。雪花也是水分子。在液态时,它们是流动的。但在某种特定的压力和温度下,它们会迅速结晶,变成固态的冰,不仅自己不流动,反而成了路障,阻碍了交通。那一瞬间,一道闪电划过林允宁的脑海。电子!在那个极低温的二维平面里,那些本该配对形成库伦对,然后像超流体一样“丝滑流动”的电子,是不是也遇到了这种情况?它们配对了,就像雪花堆在了一起。但是!它们并没有流动(超导),而是因为某种特殊的相互作用,被强行“锁”在了晶格的某个位置上。它们像冰块一样,在空间上形成了一种有序的排列??结晶!“不是杂质.......不是无序......”林允宁猛地把手里的咖啡杯捏扁了,滚烫的咖啡酒在手上他也浑然不觉,“是有序!是结晶!它们自己把自己堵死了!”“林?你没事吧?”布兰登凑了过来。“那是配对密度波(Pair-density wave,Pdw)!”林允宁的眼睛亮得吓人,喃喃自语,语速飞快,“电子配对后没有超导,反而结晶成了绝缘体!它是超导的孪生兄弟,也是死敌!那个绝缘峰不是噪声,那是电子结晶的信号!”“哈哈!找到了!”林允宁猛地一拍玻璃,吓了布兰登一跳。“怎么了?是不是觉得这车太丑想反悔了?”布兰登问。“不,这车买得太值了!”林允宁说着,已经转身冲向了销售柜台:“钥匙给我!手续没办完也不要紧,给我临牌!我现在就要走!”回到公寓时,已经是下午四点。林允宁连外套都没脱,直接扑到电脑前。【学霸模拟器启动!】【课题:配对密度波(Pdw)在魔角石墨烯中的竞争机制。】【注入模拟时长:100小时。】意识空间里,他不再盲目试错。他在哈密顿量中,直接加入了一个Pdw的序参量项:H_Pdw = Sum( delta_Q * c_dagger(k+Q)*c_dagger(-k))这意味着电子虽然配对了,但它们的质心动量不为零(Q≠0),这导致它们在实空间中形成了一种周期性的密度波调制。就像是高速公路上的车,原本应该飞驰(超导),但因为某种调度指令,它们虽然两两结伴,却在路上排成了整齐的方阵,直接把路堵死了(绝缘)。【第20小时:你引入Pdw序参量。你发现,当库伦排斥力强到一定程度时,库珀对为了降低能量,会自发地在空间上形成周期性调制,而不是均匀分布。】【第60小时:模拟结果显示,Pdw态确实会在费米面上打开一个能隙,导致系统表现为绝缘体。】【第95小时:关键验证。你计算了Pdw态对磁场的响应。结果发现,Pdw态比均匀超导态更耐磁场。这完美解释了为什么在赵院士的实验中,加了磁场后绝缘峰依然存在!】【模拟结束。理论吻合度:99.8%。】“就是你了。”林允宁运指如飞,在电脑上编写了一个简单的模拟程序,很快进行了与模拟器中一模一样的运算。一个小时后,他看着屏幕上那条终于和实验数据重合的模拟曲线,长长地出了一口气。与赵振华发来的实验数据,重合度高达98%!!这不是什么“杂质效应”,这是一种全新的量子物态。电子像水结冰一样,在微观世界里冻结成了“电子冰”。他立刻打开邮箱,新建邮件。收件人:赵振华。【赵老:那个“幽灵”找到了。不是杂质,不是Cdw,也不是Sdw。那是配对密度波(Pdw)。电子在那个温区“结晶”了。Pdw态和超导态(SC)在能量上非常接近,它们是竞争关系。在零场下,Pdw稍微占了上风,锁住了电子,导致了绝缘峰。如果不打破这个结晶,我们永远看不到超导。解决方案很简单:引入一个微扰打破平衡。请实验组在垂直方向施加一个强磁场(建议5 Tesla)。磁场会破坏Pdw的空间平移对称性,“融化”这些电子冰。一旦Pdw被抑制,被释放出来的库珀对就会接管系统。那时候,电阻会瞬间归零。附:Pdw模型计算数据和模拟结果。】点击发送。看着进度条走完,林允宁瘫坐在椅子上,感觉整个人像是刚跑完一场马拉松。窗外,天色已暗。“终于搞定了……………”他活动了一下僵硬的脖子,正准备关掉电脑去补个觉。“叮咚。”一声清脆的邮件提示音在寂静的房间里响起。林允宁下意识地扫了一眼屏幕右下角。发件人一栏的名字,让他原本放松的神经瞬间崩紧,甚至连呼吸都停滞了半拍。From: Edward witten (ias.edu)爱德华?威滕。普林斯顿高等研究院教授,菲尔兹奖得主,弦理论的领军人物,被誉为活着的爱因斯坦。如果说陶哲轩是数学界的莫扎特,那威媵就是物理学界的教皇。他发邮件来干什么?