我真的只想当一个学神啊

第七百六十章 诺贝尔物理学奖的关键以及发现的异常数据

字体:16+-

之前也说过了,瑞典皇家科学院颁发诺贝尔物理学奖的理由,往往分为两个方向,第一个方向是通过实验发现了什么新的物理现象、新的物理粒子,或者通过实验对某个重要的方向产生了巨大的积极影响;第二个方向是在理论方面作出了杰出的贡献,最终使得某某粒子或者某某物理现象被发现。

而据统计,第一个方向获奖的概率是第二个方向的8倍。

秦克和宁青筠的“青柠拓扑超导涡旋态理论模型体系”,属于第二个方向上属于“对拓扑量子计算理论的贡献”。

而费米实验室通过对缪子(μ子)反常磁矩的反复研究和实验,最终揭开缪子反常磁矩之谜,就明显属于第一个方向,只要确实有实质性的成果,竞争力将会更强于秦克和宁青筠。

诺贝尔物理学奖每年的名额一般为1到3人,今年这届若是秦克、宁青筠再加上科佩特教授能拿奖,正好占满三个名额,共同分享诺贝尔物理学奖。

但如果费米实验室拿了奖,那就没秦克三人什么事了,明年是否还有机会也不好说。

结束了聚会后,秦克和宁青筠回到星光铭缘的家里,开始详细了解一下费米实验室的研究成果。

这次的成果虽然是费米实验室和布鲁克海文国家实验室联合宣布的,但从公布的内容来看,费米实验室的负责人米洛拉德·马丁斯教授及其团队,无疑才是起到关键作用、作出最大贡献的。

费米实验室,全称是“费米国家加速器实验室”,由1938年诺贝尔物理学奖得主恩利克·费米创建,后来以其姓氏命名,目前是米国最重要的物理学研究中心之一,它同时隶属于国家能源部以及芝加哥大学、大学研究协会,第6夸克——顶夸克,就是费米实验室于1995年发现的,后来戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克就是凭着这项发现及对粒子物理的强相互作用理论中的“渐近自由”现象进行的深入研究,获得了诺贝尔物理学奖。

米洛拉德·马丁斯教授是芝加哥大学的著名物理教授,是粒子物理方面的权威专家之一,最擅长的方向是量子色动力学及粒子物理学标准模型。

他带队对缪子的旋进现象进行深入研究,目标正是直指“新物理”。

很多人对“新物理”并不了解,所谓的新物理,是指超越当前物理学中的基本粒子标准模型的全新物理学。

现代物理学对粒子的研究,从元素周期表开始不断深入,不同元素及其同位素因原子核中质子数和中子数的不同而产生差异,中子和质子则由更小的称为“夸克”的基本粒子组成——这就是当前物理学中的基本粒子标准模型。

目前基本粒子标准模型包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克以及底夸克,电子、电子型中微子、缪子、缪子型中微子、陶子和陶子型中微子,除此之外,还包含传递电磁相互作用的光子、传递弱相互作用的中间玻色子以及传递强相互作用的胶子。最后还包含2012年才发现的希格斯玻色子,就是媒体上通常称谓的“上帝粒子”。

但希格斯玻色子已是这个基本粒子标准模型的极限,包括欧洲核子研究中心在内,但凡有大型强子对撞机设备的研究机构都在寻找新的粒子理论突破,以解决暗物质、暗能量以及如何把万有引力纳入量子力学框架的问题,并进一步探索宇宙的奥秘、了解未知的基本相互作用的性质。

这些都需要突破标准模型的全新物理学,即“新物理”,以便将人类几乎止步不前的基础物理向前推进一大步。

目前国际物理界普遍渴望缪子反常磁矩能够带来关于标准模型以外新物理的启示,现在米洛拉德·马丁斯教授的团队,已在最近的实验中进一步证明了缪子的磁矩测量值与理论预测不符,而且将实验与理论间的差异推进到了4.2σ,这已经小于有效发现要求的5σ了,只要这个实验结果能在后续的多数不同方法实验中得到检验,那就证明不同于基本粒子标准模型的“新物理”已经被发现。

哪怕米洛拉德·马丁斯教授无法完全破解缪子反常磁矩之谜,但只要揭开冰山一角,推开了“新物理”的大门,那就是划时代的伟大发现,足以让他捧回诺贝尔物理学奖。

秦克和宁青筠将费米实验室的宣布内容仔细地看了几遍,宁青筠虽然也为物理学有可能迈入新的世界而感到兴奋,但毕竟这样的成果是竞争对手取得的,她的秀眉还是轻蹙起来:“我不熟悉这个粒子物理方向,秦小克,你认为米洛拉德·马丁斯教授在今年内能再取得重大突破吗?”

她对秦克总有着盲目的信心,秦克也没令她失望,原本有些严肃的脸上已恢复了往常的笑容,他笑嘻嘻道:“看完这份公开报道的全部内容,我倒是松了口气。”

他伸手揉揉宁青筠的秀发,详细地将一些粒子物理的基础知识给宁青筠讲解了一遍,最后笑着道:

“就像我们的N-S方程问题,目前只是证明了通解的存在,但想要完全破解N-S方程的奥秘,必须求出具体的通解。米洛拉德·马丁斯教授面临的情况和我们类似,他们团队的缪介子g-2实验,虽然得出亚原子粒子的摆动远超过理论预测,已证明了缪子的磁矩测量确实存在基本粒子标准模型无法解释、解决的问题,但距离真正推开‘新物理’的大门,还有三分之一的路要走。”

宁青筠已大概听明白了,问道:“他们是不是要先解决称量出缪介子质量的问题?”

“聪明,缪介子质量是无法用目前理论预测的基本参数,只有通过新的实验理论方法,称量出缪介子的质量,他们才算是取得了初步的成功。”秦克眼中燃起了战意:“所以说,争夺这届诺贝尔物理学奖胜负的关键在于,是他们先完善了这个新的实验理论,还是我们先求出N-S方程的具体通解。”

哪怕米洛拉德·马丁斯教授推开了新物理的大门,但也只是推开大门而已,门后有怎样的风景,会对现代的粒子物理学产生怎样巨大的影响,一切都是未知之数,还需要很多人前仆后继地投身进去研究。

但若是完全破解了N-S方程的奥秘,那对流体力学的影响无疑是翻天覆地的,人类的整个文明都会因而受益,一切与流体力学相关的学科、研究、实验,都会迎来崭新的机遇与突破!

如果说秦克两人光是凭着“对拓扑量子计算理论的贡献”与“推开了新物理大门”的米洛拉德·马丁斯教授争诺贝尔奖,只有五分之一不到的胜率,但若是秦克两人再加上“对流体力学的贡献”,那结果将会完全逆转过来,秦克两人的胜率高达九成以上。

——剩下的一成失败概率,是本届瑞典皇家科学院评委们集体脑残了,或者对秦克二人极度反感,有几个强硬分子坚决不肯投票给他俩。

但以秦克两人与瑞典皇家科学院的良好关系,以及两人身为瑞典皇家科学院外籍院士的身份,这个10%的概率本身就几乎不可能发生。

“接下来,我们要全力以赴,争取在五月底前彻底解决N-S方程的通解问题了!”秦克斗志满满,宁青筠的眸子里同样燃起了强大的战意。

“加油!”

一大一小的两只手掌一如既往地用力击了下,两人相视而笑,然后一起坐到了书房的书桌前,开始继续已进行了近两年的N-S方程研究。

……

夜色降临,两人一起甜蜜地做完晚饭吃罢,在小区里散过步,又继续回书房研究N-S方程。

正当两人全神贯注地写写算算时,忽然接到了流体力学实验室打来的电话,是匡松林用办公电话打来的。

匡松林原本隶属于国家气象科学研究院下属的灾害天气国家重点实验室,曾预测今年夏国的夏天会出现严重厄尔尼诺现象,虽然因为他的数学水平不够、所在的灾害天气国家重点实验室也未能提供足够的支持,而使得他的这份预测报告在数据分析处理上有不少问题,导致最终的概率数值有较大的偏差,但他本人在气象学,尤其是厄尔尼诺现象的研究方面,在国内都算是顶级的水准。

于是秦克将他请到了清木在学的流体力学实验室,并安排了七个精通数学与流体力学的技术骨干,一起组成了一个“厄尔尼诺现象研究”团队,继续深入研究厄尔尼诺现象。

匡松林的研究很用心也很专心,平时每周也会与秦克、宁青筠开一次碰头会,汇报研究进度,提出研究中遇到的瓶颈问题,并一起商量解决的法子。

但像这样在周六的晚上十点多,还打电话来“打扰”秦克二人的事,还是第一次发生。

秦克微微一怔,心里也有些紧张起来,马上接通电话:“匡博士,我是秦克,有什么事吗?”

电话那头传来匡松林凝重的声音:“秦院士,我们小组在最近搜集到的数据中发现了一些特别诡异的数值,团队里的研究人员都无法判断是不是‘噪音’,如果不是噪音,我们以这些数值代入到最新的数学模型中,就推导出七月时会在夏国的东部海域,出现厄尔尼诺指数大于2.1的超强厄尔尼诺现象,而且概率高达57%!这样的结果我们都不敢忽视,便只好打电话来打扰您和宁院士的休息……您看看是不是明天早上回来……”

“我和青筠马上过来,你们在实验大楼?”

匡松林一怔,他可没想到秦克居然会马上就过来,忙点头道:“是的,因为下午发现了这些诡异数值,我们一直在分析,还没离开……”

“好,麻烦你们再等等我俩,大概十五分钟左右就能到。”

秦克挂断电话,宁青筠也跟着起身去飞快换衣服了,刚才秦克开的是免提,她将对话已全听得清清楚楚。

两人以最快的速度换好衣服,宁青筠只是简单地扎起单马尾,便一起驱车返回清木大学。

……

匡松林看到秦克和宁青筠真的出现在眼前,心里不由充满了感慨。

他以前在国家气象科学研究院下属的灾害天气国家重点实验室里做研究,觉得那里的负责人还算是有点责任心的,起码没拦着他将自己原本预测会严重厄尔尼诺现象的报告递交到上级,但这时与秦克二人一比,简直是连提鞋都不配。

秦克两人可是连夜就跑回来协助分析数据了,仅仅因为他的一个电话汇报!

这样雷厉风行、重视验室里的领导们几条街!

匡松林再次为自己的选择而庆幸,他在灾害天气国家重点实验室里孤立无援,那里人浮于事、争名夺利更胜于对科研的热爱,但在这个流体力学实验室里,从姜为先、郭维阳到秦克宁青筠,乃至于绝大多数研究人员,都是真心喜欢做研究,也想成就一番事业的,安排来加入他团队的七个研究人员也丝毫没因为他是新入职的就有所怠慢,这时全都陪着他加班到深夜就是最好的证明。

若是在这样的实验室里都做不出优秀的科研成果,那又要到哪里才可能做得出来?

匡松林再次坚定了自己永远留在这里的决心。

秦克来到实验室,倒没急着问要数据,而是先一一个匡松林及几个研究人员握手,表示对他们专注投身研究的认可与鼓励,才进入正题。

别小看这么几分钟的寒暄,这足以让匡松林等人心生温暖,感受到一份关心与尊重,起码他们在秦克这个领导的眼里,首先是人,是同伴,是朋友,然后才是下属,而不是只负责给流体力学实验室带来成果的“工具人”。

匡松林再次在秦克身上感受到不一样的人格魅力,这是能让人甘心为之效命、甘心为之加班加点而毫无怨言的好老板。

匡松林接过伙伴递来的资料,展示给秦克二人看:

“秦院士,宁院士,伱们看,就是这里的数据,小宋他们将数据图表化了,能明显看出这些数据节点出现了极大的异常,根据我的经验,同时出现这么多异常数据的可能性很小,要么是气象卫星在数据采集时出现了BUG,要么就是真的出现了个别特殊区域的气候异变!”

月底继续求月票推荐票!

(本章完)

第七百六十一章 从这一刻起世界的流体力学乃至人类都将进入新的历史

秦克与宁青筠细看图示,果然看到有几十个数据突兀地游离在图形曲线之上。

这样的数据都是大气环流里的数据,看着有点像是采集器错误引起的数据异常,也就是数据采集中常见的“噪声”,但如果将之连接起来,又似乎与图形曲线有类似“共鸣”的效应,这就给判断是否为“噪声”增加了很大的难度,难怪“厄尔尼诺现象研究”团队里的几个擅长流体力学与数学建模的研究人员也无法判定。

匡松林又取出将这些数据代入到数学模型后的推演结果,确实显示有高达57%的概率会出现厄尔尼诺指数大于2.1的超强厄尔尼诺现象。

超强厄尔尼诺现象带来的后果是灾难性的,尤其是夏国南方极容易出现大范围洪涝灾害,也会刺激原本就有些极端的异常气象变得更加严重。

秦克与宁青筠对这个推演结果极为重视,两人分别将所有相关的数据全看了一遍,又将数学模型本身分析了一遍。

时间一点一滴地流逝,原本秦克让匡松林等人先休息,但匡松林等七人哪里会留下两位老板在这里挑灯夜战,他们独自去睡觉?所以也在旁边跟着复核数据,比对最近两期数据的差异。

秦克翻看了近两个小时,已隐隐有些头绪了。

他和宁青筠交换了一下意见,然后由宁青筠重新优化目前的数学模型。

秦克自己则拿过纸和笔,开始写出一行行的数学算式。

此时他的物理已达到真正的大师级,而且是所有子科目、包括物理气象学。

所谓物理气象学,是指研究大气中的声、光、电、辐射、蒸发、凝结、云、雾等物理现象及其产生原因、演变过程和规律的一门分支学科,隶属于大气物理学。

秦克最擅长的就是流体力学,此时将大气环流的数据让微光进行整理后,他直接运用“瀑布无限流循环算法”先求出特解,再根据特解应用N-S方程,找出在当前数据下大气环流里最符合流体力学的数据分布。

而在这期间,宁青筠已基本上完成了数学模型的优化,再与秦克推导出来的结果一结合,很快就重新推演出最正确的图形曲线。

当天边微现曙光时,秦克与宁青筠已完成了整个过程。

微光控制着打印机,将最后的结果打印出来。

秦克揉揉有些酸涩的眼角,松了口气,指着打印出来的结果道:“看,找到问题了,确实是气象卫星的数据采集器有问题,它的第198号数据采集器定位仪出现了故障,这些数据的经纬度出错了,如果将经纬度各平移9.7%、12.1%,那这几十个数据就是正确的,正好落在图形曲线上。”

说到这里,秦克露出了笑容:“这是个好消息,意味着今年出现超强厄尔尼诺现象的概率并没有57%那么高,正确的概率应该只有7.2%左右。出现普通厄尔尼诺现象的概率高些,约11.2%。”

匡松林等人几乎目睹了全过程,在数学建模与进行N-S运算时,秦克二人也没藏私,几乎是手把手地教导着他们,让他们看得又敬又服。

确定了只是虚惊一场,匡松林在松了口气之余,看着眼前这年轻男女疲惫的神色,又觉得歉然不安,他惭愧道:“都是我们的过错与能力不足,才让两位院士辛苦熬了一个通宵,真是……”

秦克摆摆手,笑道:“不要说这些,这次的数据异常确实很隐蔽,你们原本的成果都很出色,缺的只是些经验技巧。我和青筠对此是很满意的,起码你们在对待研究的认真负责态度,就很值得称道。好了,估计你们也饿了,我已通知助理去买早餐回来了,咱们一起吃,吃完后回去好好休息,陪陪家人,我给大伙儿一个建议,周末尽量少加班,用来休息,只要周一到周五尽量提高效率,取得的成果比连续熬七天要强。”

匡松林等人此时对秦克已是彻底的心服口服,齐声应是。

很快工作助理陈雅就送来了早餐,秦克拉着宁青筠,就在这研究室收拾出一张桌子,与匡松林等七个研究人员边吃边聊。

有个研究人员不好意思道:“对了,秦院士,刚才在看你进行N-S方程推导时,有几个地方我还是没想明白……”

能当面请教菲奖大佬,尤其是在N-S方程方面闻名于世的秦克院士,这名研究人员还是很懂得把握机会的。

秦克笑笑:“你这是存心不想让我和老婆去约会。行,待会吃完早餐,我俩分别给你们答疑一个小时。”

几个研究人员都齐声欢呼,虽然他们也觉得疲惫,但有这样难得的机会都精神大振。

秦克拉过两块大白板,他和宁青筠一人一块,分别解答几个研究人员的疑问。

“这里以特解代入N-S方程,主要是为了衍生出更多适合这种大气环流条件下的偏微分和常微分方程组。你看我这里可以展开为这几条方程组……”秦克正在回答着一个戴眼镜的研究人员的提问。

眼镜研究人员指着一条式子,有些困惑地问:“秦院士,刚才你在前面使用在瀑布无限流循环算法时,用到了希尔伯特空间的向量函数组,我还是不太明白与眼前这些推导过程之间的关联。”说到这里他不好意思道:“抱歉,我一直很努力地研究偏微分方程了,但对于希尔伯特空间还不是很熟悉……”

“希尔伯特空间是欧几里德空间的一个推广,我在前面的(17)式子里引用它,主要是为了后面第(22)式子里的双变量厄米多项式,你再细看(23)-(27)式子,都是基于正规乘积和反正规乘积性质与双变量厄米多项式的母函数形式,利用相干态表象完备性的高斯积分形式,最终建立起双变量厄米多项式递推关系与偏微分方程之间的桥梁。”

眼镜研究人员听罢秦克的详细讲解,终于恍然了:“我明白了,最终的目的就是为了通过偏微分方程求到欧氏空间的标量积吧?您们之前发现的经纬度偏差问题就是以此作为基础的。太神奇了,没想到偏微分方程与空间坐标的关系还能这样建立起来,简直像是无中生有的魔术一样神奇!”

秦克笑道:“哪有这么夸张,无中生有是不可能的,数学只是基于一切已知条件然后不断假设——”他说到一半,声音忽然收住了,脑海里灵光闪动,无数的灵感喷薄而出。

“无中生有……无中生有……对啊,为什么自己在求通解时,为什么一定要执着于找到初始条件与边界条件,不干脆构建一个原本并不存在,但实际上可以求得出精确数值的可变函数来作为初始变量和边界条件?”秦克喃喃自语着,脑海里电火花溅射,双眼却越来越明亮,智慧的光芒闪耀其中。

已可以媲美拉马努金的数学直觉在这一刻发挥到了淋漓尽致,从高二起就一直钻研着的所有与N-S方程有关的知识积累、所思所想,都随着灵感而产生了华丽的厚积薄发效果。

就像嫩绿的小草顶开了石头,就像清澈的水滴在岩石上飞溅,秦克的脑海变得前所未有的清晰,随即卷起了灵感风暴!他第一次就这样毫无征兆地进入到了“灵感增幅状态”!

秦克喃喃自语着,一手将白板里的内容擦掉,然后便飞快地写了起来。

“秦院士……”眼镜研究人员见秦克忽然像是魔怔了般不断喃喃自语,随即不再理他,只顾着在白板上写出一行行复杂艰涩难懂的算式,顿时有点不知所措。

这边的异常很快就引起了旁边众人的注意,宁青筠与秦克相处最久,一看到秦克着了魔般的神色,就明白过来了,小声急道:“不要打扰他!”

她掏出自己的手机,飞快打开录像模式,然后交给旁边的助理陈雅:“帮忙将白板的内容全录下来!”

然后她拿起纸和笔,站到秦克旁边,一边盯着秦克飞快书写的算式,一边记录着要点,琢磨着秦克的思路。

秦克站在大白板前,写满了一整板便将之擦掉,继续写下去,他的神色专注无比,笔尖舞动间仿佛绽放着耀眼的光芒。

匡松林等人面面相觑,生出一种连大气都不敢透的压迫感来。

这……这就是世界最顶尖的大数学家全力出手时的气势吗?

匡松林等人原本以为武侠里的什么杀气只是家的胡扯,但此时看着秦克的样子,却分明感受到这股无法描述却又能清晰感受到的强大气势,让人连手指都不敢动下!

秦克身上散发着一种绝顶高手正在舞剑的神圣与虔诚,以及慑人心魄的凛然气势,写出来的数学式子明明已深奥得让人看不懂了,却又仿佛带着某种奇异的魅力,充满着难以言喻的数学美感!

哪怕不擅长数学的匡松林与助理陈雅都有种奇妙的被这些式子打动之感。

宁青筠定定地看着秦克以及他写出来的算式,漂亮的眸子也越来越亮了。

“这是……完全构建起一个自成体系的函数系统来作为通解的初始条件和边限条件!对哦,怎么以前就没想到可以用这样的法子?厉害,太厉害了,太精妙了!”

宁青筠下意识地低声说了出来,看向秦克的目光满是掩饰不住的崇拜与爱意。

正是因为她与秦克一起研究N-S方程已有一年多近两年了,才比任何人都清楚秦克此刻闪现出来的灵感有多了不起!

这是前人从没想过的新奇法子,光是构建起这样一个“无中生有”的函数系统,就足以让此前震惊世界的“瀑布无限流循环算法”相形见绌,三维空间中N-S方程的一切如压强、速度、密度、温度、体积等初始条件、边界条件都尽数包涵在里面!

最让宁青筠又惊又喜又觉得不可思议的是,原本已觉得很完美的“瀑布无限流循环算法”,秦克居然在后续的推导中又再次将之进一步优化升华!

如果说瀑布无限流循环算法就像一条从百丈瀑布里落下,然后奔流不息、循环不止的江河,那此刻秦克不断追求N-S方程在“无中生有”函数系统前提下具体通解时用到的更优秀数学处理方法,就是直接在无边无际的大海,掀起了足以席卷一切的大风大浪!他的笔锋所至,一切的N-S方程衍生变化,一切的可压缩变粘度的粘性流体的运动,乃至于一切可微的流动过程、一切动量守恒,一切能量转化,所有的近似解、特解、精确解、瞬态解……全部被融入到这场铺天盖地、无处不在的巨浪之中,成为了其中密不可分的一部分!

宁青筠看得心驰神动,激动不已。

宁青筠不知道历史上高斯、欧拉、黎曼之类的数学之神到底有多厉害,但在她的心里,古往今来,天上地下,都没有任何数学家能闪耀出比此刻的秦克更耀眼的数学之光!

研究室里安静至极,只有秦克笔尖划动的声音以及宁青筠偶尔翻页的声音。

时间在此刻仿佛失去了衡量的尺度,没人知道秦克到底写了多久,大白板上的算式擦了又写,一共写了多少遍,陈雅举着手机的手已有些发酸发麻,宁青筠飞快写下的要点笔记已连续翻了二三十页。

终于,秦克握着笔的手慢慢停了下来,在大白板上,出现了一组复杂至极的数学算式。

“vt+Vij*[Vijxj *(g -1*ρ/+ p/Xi)]^t+p*ρF*(μΔv+μ*ρ/2)^(Xv*i-j2)……”

秦克回头,额上全是虚汗,脸色也苍白得有些吓人,但他的神色振奋,微笑道:“通解求出来了。不过我发现目前N-S方程及它的所有衍生变体都还不够完美,老婆,最后还有一小部分,要将N-S方程加上两个参数,使之可以适用于特殊条件下的极稀薄气体动力学、非牛顿流体运动中……这就交给你了。我相信你能做得到。我先睡一会……”

他脚步踉跄地走到研究室里摆着的不知道是谁的午休**,倒下便睡,只过了几秒,便呼呼地陷入了沉睡。

宁青筠并不知道秦克每次进入“灵感增幅状态”都会耗尽所有的精神,但知道他是累睡着了,便让助理陈雅关掉手机的录像功能,替秦克拿条毛毯过来。

给秦克盖好被子后,宁青筠怔怔地看着大白板里的最后通解,沉思了好久,才拿起秦克放下的可擦写笔,在后面加了两条算式。

直到宁青筠放下笔,一直僵立在旁边的匡松林才小心翼翼地问了句:“宁院士,您们刚才这是……”

宁青筠嫣然一笑:“我老公刚才已完全破解了N-S方程的奥秘,而且还给了我指示,对N-S方程进行了补完。”

这是她第一次在外人面前将“我老公”三个字说得如此清晰而骄傲。

那眼镜研究人员失声道:“您是指,刚才您两位已破解了千禧年数学难题之一的‘三维空间中的N-S方程组光滑解的存在性问题’?”

宁青筠语带自豪,声音轻柔而坚定:“是的,不过主要是我老公的功劳。从这一刻起,世界的流体力学乃至人类,都将进入新的历史!”

研究室里安静了片刻,然后轰然炸开了。

继续求月票!目标一千张月票!

(本章完)