第108章 原來科研可以這麼容易
第108章 原來科研可以這麼容易
徐瑞也沒有想到，還沒等實驗正式開始，自己就遇到了這樣的問題。
這樣看來，還是做數學課題更容易一些，至少不需要去處理這些瑣碎的問題。
不過既然課題已經申請了下來，徐瑞肯定是不能知難而退的，還是會努力去尋找一些解決方法。
「徐瑞，其實我們多等一段時間也沒什麼關係，反正你應該也不著急發論文吧。只要這個費用不會超出你的科研經費上限，這應該也不算是什麼問題。」
雷晨覺得徐瑞現在才上大一，又不像他們這種面臨畢業壓力的研究生，應該不至於那麼急著爭分奪秒去發論文才對。
徐瑞心裡自然不會這麼想，如果可以的話，肯定還是要儘量開始實驗，至少不能一等就是幾個月的時間。
在大腦中快速的進行思考，徐瑞想到了另外一種可行性比較高的加工工藝。
「雷師兄，我們改用商用3D印表機的工藝怎麼樣？」
相比於微加工工藝，商用3D印表機的加工成本要低出很多，成本也只有微加工工藝的幾十分之一。
更重要的是，如果使用商用3D印表機進行加工的話，加工周期也會短出很多，慢的話幾天，快的話幾個小時就可以完成生產了。
可是聽到徐瑞的這個提議，雷晨馬上搖了搖頭。
「我覺得應該不太行，商用3D印表機的精度比微加工工藝低出太多了，恐怕會對我們的實驗測量造成很大的影響。」
雷晨的擔憂不無道理，因為微加工工藝的精度可以達到納米級，但即使是比較高端的商用3D印表機，加工精度也只有微米級而已。
這兩種加工工藝的精度足足差出了三個數量級，這樣巨大的精度差距，的確很難去進行工藝上的平替。
不過徐瑞也是了解它們之間的工藝差別的，在提出這個想法之前，便已經在大腦中快速的計算過了。
「我倒覺得這並不算是什麼問題，在KHz—MHz這個頻率範圍之內，波長是毫米級的。只要商用3D印表機的精度遠小于波長，其實主要的聲學性質就不會受到本質性的影響。」
徐瑞的這番分析，一下子讓雷晨反應了過來，知道他說的確實很有道理。
一直以來，他們在進行模型加工的時候，都會默認選擇使用微加工工藝，這也是為了儘量讓模型有更高的精度和性能。
但其實在很多時候，太高的精度是沒有什麼必要的，就比如說在測量一個人的身高的時候，精度最多達到毫米就足夠了，繼續提升精度並不會有太大的意義。
王峻也聽明白了其中的關鍵所在，對徐瑞的觀點表示著認同。
「我也覺得使用商用3D印表機應該就足夠了。雖然我們研究的是聲子晶體，但測量的數據還是屬於宏觀聲學的範疇，那一點兒精度誤差確實是可以基本忽略的。」
雷晨同樣已經轉變了自己的觀點，知道這確實是目前他們更好的選擇。
「好，那我們就先使用商用3D印表機的工藝好了。反正這項工藝的成本比較低，加工速度也很快，就算前期都失敗幾次也是沒關係的。實在不行的話，我們再考慮使用微加工工藝的方式，也不會多耽誤幾天的時間。」
「雷師兄，我們還是兩種加工方式都同時進行好了。這樣的話，我們的測量數據也會更有說服力一些。」
「好，那我就答應微加工工藝產商那邊，先生產一批聲子晶體，然後馬上聯繫商用3D印表機的廠商。」
商用3D印表機的生產速度確實非常快，兩天後便完成了第一批聲子晶體的生產，將模型寄到了實驗室。
收到模型之後，徐瑞仔細檢查了一番，沒有發現什麼太大的問題。
既然選擇了這種精度稍差一些的加工工藝，徐瑞自然不會對模型的加工精度有過於苛刻的要求，只要達到對應工藝的標準就可以了。
而在親眼看到徐瑞設計出來的模型後，雷晨和王峻都有一種很新奇的感覺。
「徐瑞，你設計的這個模型，怎麼看起來像啞鈴一樣？」
「沒錯，因為我在其中加入了兩個諧振腔單元，只要調節兩頭的尺寸，就可以精確的控制參數δ了————」
一邊說著，徐瑞一邊對模型進行著調節和組裝，演示它在實際測試時的使用方法。
徐瑞的設計還是包含了很多的小心思的，在每個諧振腔單元旁邊，都設計了精密的卡扣接口，可以確保連接時的聲學阻抗是匹配的。
王峻雖然還無法完全理解徐瑞的設計思路，但也能夠感覺到其中的精妙之處O
「這次的模型，跟我們之前做的課題真是完全不同啊，模型就像樂高積木一樣，可以靈活的組裝，即使沒有使用特別複雜的加工工藝，看上去也還是很精緻的。」
「現在我們就開始搭建系統吧。這次我們需要進行的實驗工作量還是比較大的，需要多次調節不同的尺寸進行測量。」
隨後，在徐瑞的帶領之下，三人開始了系統的搭建工作。
按照徐瑞的計劃，他們需要先組裝一條由20個單元組成的鏈。
這其中，前10個是平庸相，後10個則是非平庸相。
他們需要對鏈上的每個單元進行測量，觀察頻率的相應情況。
完成了系統的的搭建之後，徐瑞又仔細檢查了一下每一個單元，確認搭建的沒有問題，這才開始進行了測量。
對於第一次的實驗，徐瑞並沒有抱太大的希望，畢竟很多東西都可能跟模擬驗證的情況存在偏差，做不出理想的結果也是非常正常的情況。
但隨著掃描頻率的圖像出現在屏幕中，徐瑞卻的心情卻是有些興奮了起來。
因為在平庸鏈和非平庸鏈的接口處，聲強信號出現了一個非常尖銳的峰值。
而在鏈的其他位置，這個信號強度是幾乎為零的。
這意味著之前他在理論計算中預言的邊界態，真的在實驗中復現了出來！
雷晨的反應要比徐瑞慢一些，不過也同樣很快便想明白了這一點。
「臥槽————第一次實驗，就把邊界態做出來了？」
這是雷晨完全想不到的結果，在平時自己做實驗的時候，一上來先失敗個幾十上百次，也是非常正常的情況。
就算是那些歷史上最偉大的科學家，在實驗中也難免會經歷無數次的失敗，在不斷的分析、總結、改進之後，最終才可以成功的完成實驗。
但對於徐瑞來說，似乎並不需要經歷什麼失敗的過程，就可以非常輕鬆的得到理想中的結果。
雷晨不知道的是，早在當初徐瑞準備課題研究計劃的時候，就已經進行了無數次的思考，並通過模擬驗證，預言了拓撲相變的存在。
正因為如此，徐瑞才可以在實驗中儘可能的少走彎路，不至於經歷太多無謂的失敗。
一旁的王峻則是感到有點兒恍，原來有的時候，科研工作竟然可以這麼容易。
本來他還想在這次的課題中多做些什麼的，現在看來，好像也沒有什麼需要他去發揮的了。
徐瑞倒是很快的冷靜了下來，這第一次的實驗，最多只能說明他之前的理論是正確的，但這也只是一個定性的驗證而已。
接下來的定量驗證工作，才是工作量更大的部分。
他們需要不斷的對系統進行組裝、拆卸，調整平庸相和非平庸項之間的組合方式，完成大量的實驗測量工作，從而進一步測量該模式的空間衰減情況。
經過幾天的連續實驗，徐瑞分析著已經測出來的這些數據，總體上的趨勢還是比較理想的。
這些數據顯示，聲強信號從界面處向兩邊鏈內部呈現指數式的衰減，這跟徐瑞最初的預測情況是比較相似的。
當然，想要得出更加準確的結論，未來還需要繼續進行更多的實驗才行。
不知不覺，時間已經來到了五月底。
邱賽半決賽即將開始前的幾天，徐瑞跟雷晨和王峻說了自己要準備邱賽的事情。
「雷師兄，王峻，邱賽半決賽筆試馬上就開始了，這幾天我就先不來實驗室，等半決賽結束我再繼續回來做實驗。」
聽徐瑞提起這件事情，王峻也想起了，徐瑞可是這屆燕大邱賽的團體賽成員呢。
「你不說的話，我都差點兒忘了這件事兒了。不過徐瑞你還真是有信心啊，這些天你主要的精力都放在科研上面了，是不是對邱賽的事情早就胸有成竹了？
」
如果換做是自己的話，王峻在這種時候肯定是沒有心思再搞什麼科研的了，說不定連上課都會準備邱賽的複習，根本不敢有任何的鬆懈。
「還好吧，但這幾天還是得專心準備一下了。」
說起來，徐瑞對邱賽確實信心很足，之前沒太怎麼複習，都能輕鬆進入燕大校隊，這競賽確實沒有自己想像中的那麼難。
只是他也不會真的太過掉以輕心，畢竟自己可是要代表燕大參賽的，要是因為太過大意而出現什麼岔子，丟的可就不只是自己的臉了。
另外，想要衝擊個人全能獎的話，徐瑞的每個單項的分數都要比較高才行，這樣才能保證自己能夠進入到決賽。
徐瑞也沒有想到，還沒等實驗正式開始，自己就遇到了這樣的問題。
這樣看來，還是做數學課題更容易一些，至少不需要去處理這些瑣碎的問題。
不過既然課題已經申請了下來，徐瑞肯定是不能知難而退的，還是會努力去尋找一些解決方法。
「徐瑞，其實我們多等一段時間也沒什麼關係，反正你應該也不著急發論文吧。只要這個費用不會超出你的科研經費上限，這應該也不算是什麼問題。」
雷晨覺得徐瑞現在才上大一，又不像他們這種面臨畢業壓力的研究生，應該不至於那麼急著爭分奪秒去發論文才對。
徐瑞心裡自然不會這麼想，如果可以的話，肯定還是要儘量開始實驗，至少不能一等就是幾個月的時間。
在大腦中快速的進行思考，徐瑞想到了另外一種可行性比較高的加工工藝。
「雷師兄，我們改用商用3D印表機的工藝怎麼樣？」
相比於微加工工藝，商用3D印表機的加工成本要低出很多，成本也只有微加工工藝的幾十分之一。
更重要的是，如果使用商用3D印表機進行加工的話，加工周期也會短出很多，慢的話幾天，快的話幾個小時就可以完成生產了。
可是聽到徐瑞的這個提議，雷晨馬上搖了搖頭。
「我覺得應該不太行，商用3D印表機的精度比微加工工藝低出太多了，恐怕會對我們的實驗測量造成很大的影響。」
雷晨的擔憂不無道理，因為微加工工藝的精度可以達到納米級，但即使是比較高端的商用3D印表機，加工精度也只有微米級而已。
這兩種加工工藝的精度足足差出了三個數量級，這樣巨大的精度差距，的確很難去進行工藝上的平替。
不過徐瑞也是了解它們之間的工藝差別的，在提出這個想法之前，便已經在大腦中快速的計算過了。
「我倒覺得這並不算是什麼問題，在KHz—MHz這個頻率範圍之內，波長是毫米級的。只要商用3D印表機的精度遠小于波長，其實主要的聲學性質就不會受到本質性的影響。」
徐瑞的這番分析，一下子讓雷晨反應了過來，知道他說的確實很有道理。
一直以來，他們在進行模型加工的時候，都會默認選擇使用微加工工藝，這也是為了儘量讓模型有更高的精度和性能。
但其實在很多時候，太高的精度是沒有什麼必要的，就比如說在測量一個人的身高的時候，精度最多達到毫米就足夠了，繼續提升精度並不會有太大的意義。
王峻也聽明白了其中的關鍵所在，對徐瑞的觀點表示著認同。
「我也覺得使用商用3D印表機應該就足夠了。雖然我們研究的是聲子晶體，但測量的數據還是屬於宏觀聲學的範疇，那一點兒精度誤差確實是可以基本忽略的。」
雷晨同樣已經轉變了自己的觀點，知道這確實是目前他們更好的選擇。
「好，那我們就先使用商用3D印表機的工藝好了。反正這項工藝的成本比較低，加工速度也很快，就算前期都失敗幾次也是沒關係的。實在不行的話，我們再考慮使用微加工工藝的方式，也不會多耽誤幾天的時間。」
「雷師兄，我們還是兩種加工方式都同時進行好了。這樣的話，我們的測量數據也會更有說服力一些。」
「好，那我就答應微加工工藝產商那邊，先生產一批聲子晶體，然後馬上聯繫商用3D印表機的廠商。」
商用3D印表機的生產速度確實非常快，兩天後便完成了第一批聲子晶體的生產，將模型寄到了實驗室。
收到模型之後，徐瑞仔細檢查了一番，沒有發現什麼太大的問題。
既然選擇了這種精度稍差一些的加工工藝，徐瑞自然不會對模型的加工精度有過於苛刻的要求，只要達到對應工藝的標準就可以了。
而在親眼看到徐瑞設計出來的模型後，雷晨和王峻都有一種很新奇的感覺。
「徐瑞，你設計的這個模型，怎麼看起來像啞鈴一樣？」
「沒錯，因為我在其中加入了兩個諧振腔單元，只要調節兩頭的尺寸，就可以精確的控制參數δ了————」
一邊說著，徐瑞一邊對模型進行著調節和組裝，演示它在實際測試時的使用方法。
徐瑞的設計還是包含了很多的小心思的，在每個諧振腔單元旁邊，都設計了精密的卡扣接口，可以確保連接時的聲學阻抗是匹配的。
王峻雖然還無法完全理解徐瑞的設計思路，但也能夠感覺到其中的精妙之處O
「這次的模型，跟我們之前做的課題真是完全不同啊，模型就像樂高積木一樣，可以靈活的組裝，即使沒有使用特別複雜的加工工藝，看上去也還是很精緻的。」
「現在我們就開始搭建系統吧。這次我們需要進行的實驗工作量還是比較大的，需要多次調節不同的尺寸進行測量。」
隨後，在徐瑞的帶領之下，三人開始了系統的搭建工作。
按照徐瑞的計劃，他們需要先組裝一條由20個單元組成的鏈。
這其中，前10個是平庸相，後10個則是非平庸相。
他們需要對鏈上的每個單元進行測量，觀察頻率的相應情況。
完成了系統的的搭建之後，徐瑞又仔細檢查了一下每一個單元，確認搭建的沒有問題，這才開始進行了測量。
對於第一次的實驗，徐瑞並沒有抱太大的希望，畢竟很多東西都可能跟模擬驗證的情況存在偏差，做不出理想的結果也是非常正常的情況。
但隨著掃描頻率的圖像出現在屏幕中，徐瑞卻的心情卻是有些興奮了起來。
因為在平庸鏈和非平庸鏈的接口處，聲強信號出現了一個非常尖銳的峰值。
而在鏈的其他位置，這個信號強度是幾乎為零的。
這意味著之前他在理論計算中預言的邊界態，真的在實驗中復現了出來！
雷晨的反應要比徐瑞慢一些，不過也同樣很快便想明白了這一點。
「臥槽————第一次實驗，就把邊界態做出來了？」
這是雷晨完全想不到的結果，在平時自己做實驗的時候，一上來先失敗個幾十上百次，也是非常正常的情況。
就算是那些歷史上最偉大的科學家，在實驗中也難免會經歷無數次的失敗，在不斷的分析、總結、改進之後，最終才可以成功的完成實驗。
但對於徐瑞來說，似乎並不需要經歷什麼失敗的過程，就可以非常輕鬆的得到理想中的結果。
雷晨不知道的是，早在當初徐瑞準備課題研究計劃的時候，就已經進行了無數次的思考，並通過模擬驗證，預言了拓撲相變的存在。
正因為如此，徐瑞才可以在實驗中儘可能的少走彎路，不至於經歷太多無謂的失敗。
一旁的王峻則是感到有點兒恍，原來有的時候，科研工作竟然可以這麼容易。
本來他還想在這次的課題中多做些什麼的，現在看來，好像也沒有什麼需要他去發揮的了。
徐瑞倒是很快的冷靜了下來，這第一次的實驗，最多只能說明他之前的理論是正確的，但這也只是一個定性的驗證而已。
接下來的定量驗證工作，才是工作量更大的部分。
他們需要不斷的對系統進行組裝、拆卸，調整平庸相和非平庸項之間的組合方式，完成大量的實驗測量工作，從而進一步測量該模式的空間衰減情況。
經過幾天的連續實驗，徐瑞分析著已經測出來的這些數據，總體上的趨勢還是比較理想的。
這些數據顯示，聲強信號從界面處向兩邊鏈內部呈現指數式的衰減，這跟徐瑞最初的預測情況是比較相似的。
當然，想要得出更加準確的結論，未來還需要繼續進行更多的實驗才行。
不知不覺，時間已經來到了五月底。
邱賽半決賽即將開始前的幾天，徐瑞跟雷晨和王峻說了自己要準備邱賽的事情。
「雷師兄，王峻，邱賽半決賽筆試馬上就開始了，這幾天我就先不來實驗室，等半決賽結束我再繼續回來做實驗。」
聽徐瑞提起這件事情，王峻也想起了，徐瑞可是這屆燕大邱賽的團體賽成員呢。
「你不說的話，我都差點兒忘了這件事兒了。不過徐瑞你還真是有信心啊，這些天你主要的精力都放在科研上面了，是不是對邱賽的事情早就胸有成竹了？
」
如果換做是自己的話，王峻在這種時候肯定是沒有心思再搞什麼科研的了，說不定連上課都會準備邱賽的複習，根本不敢有任何的鬆懈。
「還好吧，但這幾天還是得專心準備一下了。」
說起來，徐瑞對邱賽確實信心很足，之前沒太怎麼複習，都能輕鬆進入燕大校隊，這競賽確實沒有自己想像中的那麼難。
只是他也不會真的太過掉以輕心，畢竟自己可是要代表燕大參賽的，要是因為太過大意而出現什麼岔子，丟的可就不只是自己的臉了。
另外，想要衝擊個人全能獎的話，徐瑞的每個單項的分數都要比較高才行，這樣才能保證自己能夠進入到決賽。