清晨的滬上,還是陰雨綿綿。
實(shí)驗(yàn)樓厚重的防火門“咔噠”一聲彈開。
一股老舊金屬的味道,如同一只冰冷的手,瞬間扼住了所有人的呼吸。
這里是全國(guó)決賽的實(shí)驗(yàn)考場(chǎng),是天才與天才之間,最后的對(duì)決。
墻上,冰冷的紅色LED計(jì)時(shí)牌,從“180:00”開始無(wú)聲倒數(shù)。
每一個(gè)數(shù)字的跳動(dòng),都像一把小錘,不輕不重地敲在所有人的神經(jīng)上。
試卷袋被撕開,實(shí)驗(yàn)臺(tái)卡上,題目只有一行半,簡(jiǎn)潔得像一封戰(zhàn)書:
【實(shí)驗(yàn)題目:用白光反射法測(cè)定“玻璃/SiO?/空氣”樣品中SiO?薄膜的厚度d。】
【器材見臺(tái)卡;請(qǐng)給出方法、數(shù)據(jù)與不確定度分析。】
臺(tái)卡旁邊,列著一排冰冷的器材清單:
光纖光譜儀(內(nèi)置標(biāo)定)、鹵鎢燈、汞燈(校準(zhǔn)用)、He-Ne對(duì)準(zhǔn)器、裸玻璃參考樣,以及一個(gè)標(biāo)注著“5°±1°”的樣品架。
“看起來(lái)……挺常規(guī)的啊?”
后排,許嘉誠(chéng)盯著光譜儀屏幕上那幽綠色的開機(jī)界面,下意識(shí)地松了口氣。
坐在他對(duì)面的周衍推了推鏡框,沒(méi)有接話。
他很清楚——在全國(guó)決賽的考場(chǎng)上,越“常規(guī)”的實(shí)驗(yàn),陷阱越多。
第一排,衛(wèi)驍已經(jīng)進(jìn)入了戰(zhàn)斗狀態(tài)。
她戴上白手套,每一個(gè)動(dòng)作都如同教科書般標(biāo)準(zhǔn)、流暢,沒(méi)有絲毫的多余。
點(diǎn)亮鹵鎢燈預(yù)熱。
調(diào)節(jié)光路。
將He-Ne激光的紅色光斑精準(zhǔn)地打在樣品中心……
她的手腕穩(wěn)得像陀螺儀,每一個(gè)動(dòng)作都極簡(jiǎn)、精準(zhǔn),充滿了近乎冷酷的效率。
她嚴(yán)格遵循著標(biāo)準(zhǔn)流程:
先采一張有薄膜樣品的反射譜,再采一張裸玻璃參考樣;
然后,她拿出鉛筆和直尺,開始在打印出的光譜圖上,耐心地、逐個(gè)地尋找干涉條紋的極小值點(diǎn),用相鄰極小值間隔公式來(lái)估算厚度。
甚至,她還注意到了那個(gè)“5°”的標(biāo)注,一絲不茍地將5°的入射角引入折射定律,做了角度修正。
每一步,都無(wú)懈可擊。
而許嘉誠(chéng),則很快陷入了苦戰(zhàn)。
屏幕上,那本該平滑的反射光譜,因?yàn)楣庠醋陨淼墓庾V起伏和探測(cè)器的非線性響應(yīng),布滿了密密麻麻的“鋸齒”,像一張失真的心電圖。
他死命地用光標(biāo)在屏幕上尋找著峰谷,寫下一個(gè)波長(zhǎng),又煩躁地劃掉,再寫下一個(gè)。
20度的恒溫房中,他已經(jīng)開始額角冒汗。
二十分鐘過(guò)去了。
只有林允寧,還是老神在在,沒(méi)有動(dòng)樣品。
他甚至沒(méi)有打開那盞作為主光源的鹵鎢燈。
他像一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的偵探,在審問(wèn)犯人前,從不急于開口,而是先將對(duì)方的底細(xì)查個(gè)一清二楚。
沉默了一會(huì)兒,他拿起一根光纖跳線,沒(méi)有連接鹵鎢燈,而是直接插到了旁邊那支靜靜發(fā)光的汞燈上。
“同學(xué),你干嘛呢……”
負(fù)責(zé)巡場(chǎng)的年輕助教孔宣看到他這反常的舉動(dòng),忍不住開口提醒。
“先摸一下底,”
林允寧指了指嗡嗡作響的光譜儀,聲音懶洋洋地,卻異常篤定,“我得先看看它,今天老不老實(shí)。”
話音未落,電腦屏幕上,一排排藍(lán)綠色的明亮譜線“唰”地亮起,如同被檢閱的士兵,整齊地站了出來(lái):
404.7nm、435.8nm、546.1nm……
這是汞原子光譜的“指紋”,是刻在物理規(guī)律里的、絕對(duì)不會(huì)說(shuō)謊的標(biāo)尺。
他沒(méi)有調(diào)用任何外部軟件,只用直尺與鉛筆,手工畫出“像素—波長(zhǎng)”的標(biāo)定曲線:先做線性近似,再微調(diào)一個(gè)輕微的二次項(xiàng)。
很快,一條平滑的曲線躍然紙上,將所有的點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)。
他把每個(gè)點(diǎn)到擬合曲線的“垂距”逐個(gè)標(biāo)在下方,手工畫出了一條殘差帶——點(diǎn)基本貼著零線散開,最大偏差遠(yuǎn)小于峰谷間距。
他將這張“像素—波長(zhǎng)”標(biāo)定與殘差,工整地畫在了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第一頁(yè),標(biāo)題寫得十分干脆:
【儀器自證:波長(zhǎng)軸校準(zhǔn)】。
“同學(xué),我們儀器的內(nèi)置標(biāo)定是沒(méi)問(wèn)題的,誤差在允許范圍內(nèi)。”
孔宣感覺(jué)自己的專業(yè)性受到了挑戰(zhàn),下意識(shí)地辯解了一句。
“當(dāng)年是好的,”
林允寧頭也不抬,淡淡地說(shuō)道,“今天是不是,得問(wèn)它自己。”
他指了指殘差圖,補(bǔ)了一句:
“現(xiàn)在,它才說(shuō)了實(shí)話。”
孔宣的唇線抿緊,正想說(shuō)他多此一舉。
卻見林允寧已經(jīng)換回鹵鎢燈,將光纖對(duì)準(zhǔn)了那塊裸玻璃參考樣,采集了一條參考光譜R_ref。
然后,才不緊不慢地?fù)Q上真正的樣品,采集了樣品光譜R_sample。
兩條曲線在屏幕上犬牙交錯(cuò),充滿了各種起伏。
他沒(méi)有急著去數(shù)峰,開始調(diào)用光譜儀自帶的 A/B功能,處理數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)單的除法:
R_sample / R_ref。
瞬間,奇跡發(fā)生了!
重新校正過(guò)的數(shù)據(jù)圖上,那布滿噪聲、劇烈起伏的原始光譜,瞬間平服!
光源和儀器響應(yīng)帶來(lái)的系統(tǒng)性起伏被完美抵消。
只留下一條平滑、干凈、純粹由薄膜干涉產(chǎn)生的信號(hào)!”
許嘉誠(chéng)瞥見這一幕,嘴巴微微張開。
他還在跟那些該死的“毛刺”肉搏,對(duì)方已經(jīng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)技巧,把整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)都給清理干凈了!
林允寧沒(méi)有停頓。
他沒(méi)有像衛(wèi)驍那樣去“數(shù)”峰值點(diǎn),他甚至連筆都沒(méi)怎么動(dòng)。
【抽象建模】的天賦,讓他在腦海中瞬間構(gòu)建了整個(gè)物理過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。
他把干涉極小逐一編號(hào) m,把m—(1/λ)畫在方格紙上。
考慮到臺(tái)卡給出的 5°入射,他把膜內(nèi)折射角cos?θ寫進(jìn)相位條件里,并調(diào)用教參中的 SiO? Cauchy色散近似。
一切就緒后,他用直尺做線性回歸:
一條幾乎完美的直線,穩(wěn)穩(wěn)地臥在紙上。
斜率一出,厚度 d自然也就跟著出來(lái)。
隨后,他把實(shí)測(cè)極小與理論極小的位置差逐點(diǎn)算出,畫成第二張圖——?dú)埐顖D。
零線兩側(cè),所有點(diǎn)均勻、隨機(jī)地分布,像一片寧?kù)o的星空,沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)性的起伏。
“同學(xué),你的方法和參考流程不符。”
旁邊的小孔助教終于忍不住了,他皺著眉,語(yǔ)氣里帶著明顯的不贊同,“指導(dǎo)書明確推薦使用相鄰極小值法,你這樣操作,就算結(jié)果對(duì)了,我也只能在方法步驟上給你扣分。”
林允寧將筆帽“咔噠”一聲按上,抬起眼,那雙總是帶著幾分懶散的眸子里,此刻平靜得像一潭深不見底的湖水。
“都說(shuō)了只是‘推薦使用’和‘參考流程’了。而且流程是手段,物理才是目的。”
他的聲音不大,卻異常清晰。
“指導(dǎo)書默認(rèn)了三個(gè)前提:波長(zhǎng)軸絕對(duì)可靠,儀器響應(yīng)函數(shù)絕對(duì)平坦,入射角為嚴(yán)格的正入射。我只是把這三個(gè)理想化的假設(shè),逐一驗(yàn)證了一遍,然后順手……剔除了那些可能有錯(cuò)的部分。”
“可你用的是一條線性回歸,”
孔宣皺眉,“這會(huì)掩蓋很多潛在的錯(cuò)誤。”
“掩蓋錯(cuò)誤的,”
林允寧點(diǎn)了點(diǎn)那張用相鄰極小粗算出的、與回歸值存在系統(tǒng)性偏差的小表,又指向那張干凈得令人發(fā)毛的殘差圖,“是模板化的流程。而發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的,是殘差。”
孔宣的唇線抿成了一條僵硬的直線,臉頰微微漲紅,正要反駁。
一個(gè)沉穩(wěn)的腳步聲,靜靜地停在了他身后。
是總監(jiān)考官鄧志強(qiáng)。
他不知何時(shí)已經(jīng)走到了他們后面,目光從首頁(yè)那張“汞燈校準(zhǔn)曲線”開始,一路向下,掃過(guò)“R_sample / R_ref”的歸一化步驟。
最終,落在了那張干凈得像一片星空的殘差圖上。
他沒(méi)有看林允寧,而是先對(duì)孔宣說(shuō)道:
“小孔,把扣分項(xiàng)劃掉。”
他指著那張殘差圖,用一種不容置疑的語(yǔ)氣,一字一頓地說(shuō)道:
“記一下評(píng)語(yǔ):‘方法學(xué)創(chuàng)新。先行校準(zhǔn)并剔除系統(tǒng)誤差,物理圖像清晰,數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn)。’”
孔宣的臉,“轟”的一下,紅透了。
鄧志強(qiáng)這才抬起眼,看向林允寧,目光平靜,卻帶著一絲不易察覺(jué)的欣賞。
“實(shí)驗(yàn)做完了?”
“還沒(méi)。”
林允寧搖了搖頭。
“我看你做得差不多了啊,還差什么?”
“不確定度。”
林允寧指著殘差圖,“全局?jǐn)M合給出的只是d的標(biāo)準(zhǔn)差。我還需要把角度5°±1°的不確定度,通過(guò)誤差傳播公式加進(jìn)去。再把波長(zhǎng)標(biāo)定殘差、極小定位讀數(shù)精度、材料參數(shù)不確定度這些系統(tǒng)項(xiàng)寫完整。”
“好。”
鄧志強(qiáng)離開,林允寧重新落筆。
幾行簡(jiǎn)潔的誤差傳播公式,一個(gè)最終的數(shù)值區(qū)間,干凈利落。
考試結(jié)束的鈴聲響起。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)室像從深水下浮出水面,集體換了一口長(zhǎng)氣。
助教孔宣收走報(bào)告,走到門口,又回頭深深地看了林允寧一眼,嘴唇動(dòng)了動(dòng),最終只低聲說(shuō)了句:
“你這個(gè)方法……很漂亮,我回去好好學(xué)學(xué)你這套。”
走廊里,光線比室內(nèi)更冷。
人群像退潮的海水,涌出考場(chǎng),等待著明天最終的“宣判”。
衛(wèi)驍從林允寧身邊走過(guò),沒(méi)有說(shuō)話,只是側(cè)過(guò)臉,看了他一眼。
那目光里沒(méi)有敵意,只有頂級(jí)劍客棋逢對(duì)手時(shí)的認(rèn)可,和一絲……更加熾熱的戰(zhàn)意。
林允寧重新打開那臺(tái)老舊的諾基亞1110,又有消息傳來(lái)。
他拿出手機(jī)。
屏幕上,跳出一行被截?cái)嗟摹芭袥Q書”:
From: aps
Subject: Decision on your PRB Manuscript……