第34章 上帝的坐標系(求收藏求追讀求月票!)
顛簸的依維柯,像一隻勤勤懇懇的鐵皮甲蟲,載著春江七中物競小組的希望,再次駛向金陵。
車廂里的氣氛,比上次來時更加凝重。
梁立峰等人正襟危坐,翻閱著自己積累的習題本,連窗外的風景都無心去看。
林允寧依舊靠著窗戶,戴著耳機,閉目養神。
他無意識地用指尖摩挲著手腕上那個洗得有些發白的運動護腕,看似在聽歌,實則意識早已沉入那片無人可見的幽藍光幕。
【學霸模擬器】
【當前知識模塊】
【數學】:
高中數學:LV.3直覺洞察
高中數學奧林匹克:LV.2範式掌握
高等數學:LV.2範式掌握
【物理】:
高中物理:LV.3直覺洞察
高中物理奧林匹克:LV.3直覺洞察
普通物理學:LV.2範式掌握
理論力學:LV.2範式掌握
實驗物理學基礎:LV.2範式掌握
量子力學導論:LV.1概念認知
【天賦】:深度專注(LV.1)、抽象建模(LV.1)、心靈手巧(LV.1)
【模擬時長剩餘:285小時15分鐘】
「理論力學」已經達到LV.2。
這意味著,他已經初步掌握了那套被稱作「上帝語言」的分析力學工具。
……
考場外,人頭攢動。
當林允寧一行人出現時,金陵外國語學校的隊伍中,兩道銳利的目光立刻投了過來。
許嘉誠依舊是一副冷峻的表情,但眼神中已經沒了初見時的鄙夷。
而他身旁的周衍,則推了推金絲眼鏡,主動走了過來,臉上帶著溫和的笑容。
「林允寧同學,」
他開口,聲音不大,卻清晰地壓過了周圍的嘈雜,「一周不見。看你胸有成竹的樣子,應該準備得很充分吧。」
「還行吧,隨便看了看。」
林允寧打了個哈欠。
對於這種寒暄,他真是半點興趣也無,甚至連眼前這人的名字,他都記不起來了。
「實驗玩的是技巧,但理論,玩的是思想。」
周衍的笑容依舊,話語裡卻暗藏機鋒,「希望今天的卷子,能讓我們看到一些……超越了『技巧』的東西。」
這番話,說得客氣,卻字字誅心,直接把戰火點燃。
林允寧聞言,只是笑了笑,懶得多說一個字,徑直走向了考場。
那副渾不在意的姿態,讓周衍準備好的一肚子說辭,都堵在了喉嚨里,不上不下。
「這傢伙……」許嘉誠走到他身邊,低聲道,「你看他的眼神,好像根本沒把我們放在眼裡。」
「不是沒放在眼裡,」
周衍的鏡片後閃過一絲凝重,「他的思維方式,也許跟咱們都不一樣。走吧,考場上見真章。」
……
2005年中學生物理競賽,複賽理論考試的鈴聲,準時響起。
牆上掛鍾秒針「咔噠、咔噠」的聲響,像一把小錘,不輕不重地敲在每個人的神經上。
七道大題,如同一座座陡峭的山峰,橫亘在所有考生面前。
時間過半,整個階梯教室里,汗水浸濕衣物的味道,混合著油墨香,氣氛壓抑得讓人窒息。
前六道題,林允寧做得不緊不慢。
憑藉著LV.3的奧賽物理直覺,和LV.2的高等數學工具,這些看似複雜的題目在他眼中,都被迅速地拆解、建模,然後用最簡潔的路徑解決。
而當他翻到最後一頁,看到那道壓軸題時,連他都不由得挑了挑眉。
【在豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中。一根長度為L、質量為m、電阻不可忽略的均勻導體棒,其一端通過光滑鉸鏈固定在O點。鉸鏈導電,棒的自由端與同軸圓環滑觸形成閉合迴路;迴路總電阻為R。導體棒可繞O點在空間內自由轉動。現使其以角速度ω繞豎直軸在水平面內勻速轉動,導體棒與豎直方向的夾角θ在穩定後不再變化。空氣阻力不計,設角速度範圍內離心力矩相對重力與磁力矩可忽略,求:(1)穩定後的夾角θ;(2)系統產生的熱功率P。】
「嘖,有點意思。」
……
與此同時,許嘉誠和周衍也攻克到了這最後的關隘。
兩人看到題目的瞬間,臉色不約而同,都變得無比凝重。
「動態平衡……」
許嘉誠深吸一口氣,立刻在草稿紙上建立起坐標系。
他的思路清晰而穩健:受力分析!
重力、洛倫茲力、安培力、支持力……
導體棒上每一個微元都在做圓周運動,受到的安培力方向和大小都與半徑有關,必須積分!
而安培力產生的力矩,又要與重力力矩平衡……
「刷刷刷……」
許嘉誠的筆尖在草稿紙上飛舞,一行行複雜的積分方程和三角函數變換迅速占滿了紙面。
一滴汗水從他的額角滑落,順著鼻樑滴下,正好暈開了一個寫到一半的積分符號,如同戰場上無聲的遺蹟。
他煩躁地用袖口擦去,留下一道淡淡的黑色墨痕。
另一邊,周衍則看穿了硬算的陷阱。
「不能直接分析力,太複雜了。從能量入手!」
他試圖建立功率平衡方程:重力不做功,安培力的功率等於系統產生的熱功率。
但安培力是變力,其功率的計算,同樣需要進行複雜的積分。
並且,這涉及到速度與力的點乘,引入了更複雜的角度關係。
這是另一片更深的泥潭。
兩位金陵王牌,用盡渾身解數,在各自選擇的戰場裡奮力搏殺。
而林允寧,在短暫的審視後,卻放下了筆。
他靠在椅背上,閉上了眼睛。
「太亂了……」
他有些嫌棄地撇了撇嘴,好像看見了一件設計拙劣的藝術品。
「問題出在參考繫上。在地面上看,棒子在轉,洛倫茲力無時無刻不在變化,分析起來當然一團亂麻。」
【抽象建模】的天賦,讓他在腦海中瞬間構建了一個全新的世界。
「如果……我跟著棒子一起轉呢?」
一個大膽的念頭閃過,整個物理圖像瞬間被重構!
在與導體棒一同旋轉的非慣性參考系裡,棒是靜止的!
一個動態問題,瞬間就變成了靜態平衡問題!
他的思維豁然開朗。
「在這個參考系裡,除了重力和支持力,還需要引入兩個『虛擬』的力——離心力和科里奧利力。而原本的洛倫茲力,則因為電荷的相對運動,可以被等效為一個從轉軸指向棒末端的、恆定的等效電場!
「沿棒方向做一次一維線積分即可得到動生電動勢,從而得到恆定迴路電流,進而與重力矩平衡給出θ。」
複雜的電磁感應,被簡化成了簡單的靜電場。
繁瑣的圓周運動,被轉化成了幾個恆力的平衡。
他睜開眼,那雙總是帶著幾分懶散的眸子裡,精光湛然。
他拿起筆,草稿紙上異常乾淨。
他只畫了一個簡潔的、帶有旋轉坐標軸的受力分析圖,隨即開始在答題卡上書寫。
解:取與導體棒固連的非慣性參考系,在該系中,導體棒靜止。
取棒上距離O點r處的微元dr,其受力平衡……
無需繁瑣的多重積分與三角代換,只做一次關於杆長的∫s ds的一維積分,方程便迎刃而解。
……
考試結束的鈴聲響起。
許嘉誠和周衍幾乎是同時放下了筆,兩人對視一眼,都從對方眼中看到了精疲力竭後的如釋重負。
「最後那題,簡直不是人做的。」
許嘉誠低聲道,「那個倒霉的安培力太難算了,方向和大小都跟著半徑變,積分積到一半,我就感覺要掉進三角函數的坑裡出不來了。」
許嘉誠低聲道。
「你是少除了一次正弦。」
「我也是,」
周衍揉了揉眉心,「我是從能量守恆入手,結果功率的計算更複雜。我整張草稿紙都畫滿了。」
兩人出了考場,激烈地討論著,最終確認是許嘉誠算錯了一步,但核心思路一致。
周衍看著不遠處那個依舊打著哈欠,一臉輕鬆的身影,終究還是沒忍住。
他上前一步,用一種純粹探討學術的語氣問道:
「林同學,最後一道題,安培力矩的積分,你是怎麼處理後續的三角代換的?那裡的計算量太大了。」
這是一個充滿了驕傲與試探的問題。
林允寧被問得一愣,他眨了眨眼,似乎在努力回憶自己用的是哪種方法。
幾秒後,他才恍然大悟,撓了撓頭,有些不好意思地回答:
「啊?力矩?我沒算……那個得用多重積分和三角變換,太麻煩了。」
他看著兩人困惑的眼神,努力用他們能聽懂的語言解釋道:
「我以棒子為參考物,建立了一個非慣性系。在那個參考系裡,棒子就是靜止的。只需要沿杆做一次一維積分求動生電動勢,電流恆定;再與重力矩作平衡,得到一個封閉的代數方程,再求解就行了,只用算一元積分。」
這句話,如同晴天霹靂,瞬間劈在了周衍和許嘉誠的頭頂!
非……非慣性系?!
他們不是沒聽說過這個概念,但真正敢在決定命運的考場上,用這種教科書上只在附錄里提了一嘴的技巧,而且用得如此行雲流水的人……
他們是第一次見到!
這一刻,他們才真正明白,自己與眼前這個少年之間的差距,不在於計算的快慢,而在於看待物理世界的方式!
周衍的眼中,閃過一絲難以言說的震撼與失落,但那火焰,瞬間被更強烈的戰意所取代。
他推了推眼鏡,鏡片後的目光,銳利如劍。
他看著林允寧,一字一頓地說道:
「下午的實驗,我們再一決高下。」
車廂里的氣氛,比上次來時更加凝重。
梁立峰等人正襟危坐,翻閱著自己積累的習題本,連窗外的風景都無心去看。
林允寧依舊靠著窗戶,戴著耳機,閉目養神。
他無意識地用指尖摩挲著手腕上那個洗得有些發白的運動護腕,看似在聽歌,實則意識早已沉入那片無人可見的幽藍光幕。
【學霸模擬器】
【當前知識模塊】
【數學】:
高中數學:LV.3直覺洞察
高中數學奧林匹克:LV.2範式掌握
高等數學:LV.2範式掌握
【物理】:
高中物理:LV.3直覺洞察
高中物理奧林匹克:LV.3直覺洞察
普通物理學:LV.2範式掌握
理論力學:LV.2範式掌握
實驗物理學基礎:LV.2範式掌握
量子力學導論:LV.1概念認知
【天賦】:深度專注(LV.1)、抽象建模(LV.1)、心靈手巧(LV.1)
【模擬時長剩餘:285小時15分鐘】
「理論力學」已經達到LV.2。
這意味著,他已經初步掌握了那套被稱作「上帝語言」的分析力學工具。
……
考場外,人頭攢動。
當林允寧一行人出現時,金陵外國語學校的隊伍中,兩道銳利的目光立刻投了過來。
許嘉誠依舊是一副冷峻的表情,但眼神中已經沒了初見時的鄙夷。
而他身旁的周衍,則推了推金絲眼鏡,主動走了過來,臉上帶著溫和的笑容。
「林允寧同學,」
他開口,聲音不大,卻清晰地壓過了周圍的嘈雜,「一周不見。看你胸有成竹的樣子,應該準備得很充分吧。」
「還行吧,隨便看了看。」
林允寧打了個哈欠。
對於這種寒暄,他真是半點興趣也無,甚至連眼前這人的名字,他都記不起來了。
「實驗玩的是技巧,但理論,玩的是思想。」
周衍的笑容依舊,話語裡卻暗藏機鋒,「希望今天的卷子,能讓我們看到一些……超越了『技巧』的東西。」
這番話,說得客氣,卻字字誅心,直接把戰火點燃。
林允寧聞言,只是笑了笑,懶得多說一個字,徑直走向了考場。
那副渾不在意的姿態,讓周衍準備好的一肚子說辭,都堵在了喉嚨里,不上不下。
「這傢伙……」許嘉誠走到他身邊,低聲道,「你看他的眼神,好像根本沒把我們放在眼裡。」
「不是沒放在眼裡,」
周衍的鏡片後閃過一絲凝重,「他的思維方式,也許跟咱們都不一樣。走吧,考場上見真章。」
……
2005年中學生物理競賽,複賽理論考試的鈴聲,準時響起。
牆上掛鍾秒針「咔噠、咔噠」的聲響,像一把小錘,不輕不重地敲在每個人的神經上。
七道大題,如同一座座陡峭的山峰,橫亘在所有考生面前。
時間過半,整個階梯教室里,汗水浸濕衣物的味道,混合著油墨香,氣氛壓抑得讓人窒息。
前六道題,林允寧做得不緊不慢。
憑藉著LV.3的奧賽物理直覺,和LV.2的高等數學工具,這些看似複雜的題目在他眼中,都被迅速地拆解、建模,然後用最簡潔的路徑解決。
而當他翻到最後一頁,看到那道壓軸題時,連他都不由得挑了挑眉。
【在豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中。一根長度為L、質量為m、電阻不可忽略的均勻導體棒,其一端通過光滑鉸鏈固定在O點。鉸鏈導電,棒的自由端與同軸圓環滑觸形成閉合迴路;迴路總電阻為R。導體棒可繞O點在空間內自由轉動。現使其以角速度ω繞豎直軸在水平面內勻速轉動,導體棒與豎直方向的夾角θ在穩定後不再變化。空氣阻力不計,設角速度範圍內離心力矩相對重力與磁力矩可忽略,求:(1)穩定後的夾角θ;(2)系統產生的熱功率P。】
「嘖,有點意思。」
……
與此同時,許嘉誠和周衍也攻克到了這最後的關隘。
兩人看到題目的瞬間,臉色不約而同,都變得無比凝重。
「動態平衡……」
許嘉誠深吸一口氣,立刻在草稿紙上建立起坐標系。
他的思路清晰而穩健:受力分析!
重力、洛倫茲力、安培力、支持力……
導體棒上每一個微元都在做圓周運動,受到的安培力方向和大小都與半徑有關,必須積分!
而安培力產生的力矩,又要與重力力矩平衡……
「刷刷刷……」
許嘉誠的筆尖在草稿紙上飛舞,一行行複雜的積分方程和三角函數變換迅速占滿了紙面。
一滴汗水從他的額角滑落,順著鼻樑滴下,正好暈開了一個寫到一半的積分符號,如同戰場上無聲的遺蹟。
他煩躁地用袖口擦去,留下一道淡淡的黑色墨痕。
另一邊,周衍則看穿了硬算的陷阱。
「不能直接分析力,太複雜了。從能量入手!」
他試圖建立功率平衡方程:重力不做功,安培力的功率等於系統產生的熱功率。
但安培力是變力,其功率的計算,同樣需要進行複雜的積分。
並且,這涉及到速度與力的點乘,引入了更複雜的角度關係。
這是另一片更深的泥潭。
兩位金陵王牌,用盡渾身解數,在各自選擇的戰場裡奮力搏殺。
而林允寧,在短暫的審視後,卻放下了筆。
他靠在椅背上,閉上了眼睛。
「太亂了……」
他有些嫌棄地撇了撇嘴,好像看見了一件設計拙劣的藝術品。
「問題出在參考繫上。在地面上看,棒子在轉,洛倫茲力無時無刻不在變化,分析起來當然一團亂麻。」
【抽象建模】的天賦,讓他在腦海中瞬間構建了一個全新的世界。
「如果……我跟著棒子一起轉呢?」
一個大膽的念頭閃過,整個物理圖像瞬間被重構!
在與導體棒一同旋轉的非慣性參考系裡,棒是靜止的!
一個動態問題,瞬間就變成了靜態平衡問題!
他的思維豁然開朗。
「在這個參考系裡,除了重力和支持力,還需要引入兩個『虛擬』的力——離心力和科里奧利力。而原本的洛倫茲力,則因為電荷的相對運動,可以被等效為一個從轉軸指向棒末端的、恆定的等效電場!
「沿棒方向做一次一維線積分即可得到動生電動勢,從而得到恆定迴路電流,進而與重力矩平衡給出θ。」
複雜的電磁感應,被簡化成了簡單的靜電場。
繁瑣的圓周運動,被轉化成了幾個恆力的平衡。
他睜開眼,那雙總是帶著幾分懶散的眸子裡,精光湛然。
他拿起筆,草稿紙上異常乾淨。
他只畫了一個簡潔的、帶有旋轉坐標軸的受力分析圖,隨即開始在答題卡上書寫。
解:取與導體棒固連的非慣性參考系,在該系中,導體棒靜止。
取棒上距離O點r處的微元dr,其受力平衡……
無需繁瑣的多重積分與三角代換,只做一次關於杆長的∫s ds的一維積分,方程便迎刃而解。
……
考試結束的鈴聲響起。
許嘉誠和周衍幾乎是同時放下了筆,兩人對視一眼,都從對方眼中看到了精疲力竭後的如釋重負。
「最後那題,簡直不是人做的。」
許嘉誠低聲道,「那個倒霉的安培力太難算了,方向和大小都跟著半徑變,積分積到一半,我就感覺要掉進三角函數的坑裡出不來了。」
許嘉誠低聲道。
「你是少除了一次正弦。」
「我也是,」
周衍揉了揉眉心,「我是從能量守恆入手,結果功率的計算更複雜。我整張草稿紙都畫滿了。」
兩人出了考場,激烈地討論著,最終確認是許嘉誠算錯了一步,但核心思路一致。
周衍看著不遠處那個依舊打著哈欠,一臉輕鬆的身影,終究還是沒忍住。
他上前一步,用一種純粹探討學術的語氣問道:
「林同學,最後一道題,安培力矩的積分,你是怎麼處理後續的三角代換的?那裡的計算量太大了。」
這是一個充滿了驕傲與試探的問題。
林允寧被問得一愣,他眨了眨眼,似乎在努力回憶自己用的是哪種方法。
幾秒後,他才恍然大悟,撓了撓頭,有些不好意思地回答:
「啊?力矩?我沒算……那個得用多重積分和三角變換,太麻煩了。」
他看著兩人困惑的眼神,努力用他們能聽懂的語言解釋道:
「我以棒子為參考物,建立了一個非慣性系。在那個參考系裡,棒子就是靜止的。只需要沿杆做一次一維積分求動生電動勢,電流恆定;再與重力矩作平衡,得到一個封閉的代數方程,再求解就行了,只用算一元積分。」
這句話,如同晴天霹靂,瞬間劈在了周衍和許嘉誠的頭頂!
非……非慣性系?!
他們不是沒聽說過這個概念,但真正敢在決定命運的考場上,用這種教科書上只在附錄里提了一嘴的技巧,而且用得如此行雲流水的人……
他們是第一次見到!
這一刻,他們才真正明白,自己與眼前這個少年之間的差距,不在於計算的快慢,而在於看待物理世界的方式!
周衍的眼中,閃過一絲難以言說的震撼與失落,但那火焰,瞬間被更強烈的戰意所取代。
他推了推眼鏡,鏡片後的目光,銳利如劍。
他看著林允寧,一字一頓地說道:
「下午的實驗,我們再一決高下。」