第531章 物理學短板 四 徐辰面前，眾生平等
接下來的幾個小時裡，徐辰在實驗室里查看了大量的測試數據和STM圖像。他還快速翻閱了幾篇最近關於Mn3Sn薄膜生長的頂刊文獻。
看著那些顯示著表面重構後雜亂無章原子排列的數據，徐辰陷入了深思。
「這表面重構導致的晶格畸變，恐怕不僅僅是簡單的熱力學弛豫那麼簡單。」徐辰盯著屏幕上那些扭曲的原子相，突然開口，「如果我沒看錯的話，由於空間反演對稱性破缺，界面處產生了極強的DMI（德亞洛辛斯基-守谷）相互作用，再加上強自旋軌道耦合（SOC）的干擾，直接導致了磁基態的失穩。」
此話一出，張樂陽倒吸了一口涼氣，周圍幾個原本還在低頭幹活的博士生也猛地抬起了頭，像看怪物一樣看著徐辰。
尤其是組裡幾個做理論計算的博後，表情最為精彩。
他們原本以為，徐辰這次過來，仍然是作為數學外援幫忙指導或者處理數學模型的。說白了，就是物理圖像由他們解釋，徐辰負責把那些亂麻一樣的方程捋順。
可剛才這幾句話，已經完全不是單純的數學語言了。
DMI相互作用、強自旋軌道耦合、磁基態失穩……這些都是凝聚態物理里相當核心的概念。更關鍵的是，徐辰不是在背名詞，而是直接從STM圖像和薄膜畸變里，把背後的物理機制給拎了出來。
要知道，DMI這種微觀的反對稱交換相互作用，通常極難直接從表面的形貌圖中推斷出來。物理學家往往需要依靠極化中子散射或者複雜的洛倫茲透射電鏡才能確認它的存在。而徐辰，居然僅憑肉眼看圖，就敢下這種定論？
這就很離譜。
張樂陽怔怔地看著徐辰，心裡忽然生出一種強烈的不真實感。
一年前那次合作時，徐辰對物理其實還帶著明顯的外行感。那時候很多凝聚態里的基礎概念，甚至還得張樂陽給他補兩句背景。
可現在不一樣了。
徐辰甚至比他們更早看出了其中的物理問題。
到底誰才是物理系的？
這才過去一年，一個數學家順手把凝聚態物理也學到這種程度了？
幾位博後互相對視了一眼，眼神里都寫著同一句話：這特麼還是人嗎？
當然，他們不知道的是，徐辰的物理學等級早就不是當初那個剛入門的狀態了。當時他的物理學水平最多只能算LV.1，差不多是一流大學優秀博士後的層次；而現在，經過連續幾次跨學科項目的經驗積累，他的物理學等級已經來到了LV.2。
所以嚴格來說，在場的除了李丁平院士，徐辰確實是這裡物理水平最高的人了。
雖然他不是專門研究凝聚態物理的，但是這些基礎概念還是熟悉的。
當然對一般人來說，可能也並不基礎就是了。
……
徐辰思考著。
物理學家們的破局思路在邏輯上是完全合理的。既然表面原子容易亂跑，那就想辦法把它們釘死。這段時間，張樂陽他們嘗試了極其繁瑣的元素摻雜，試圖通過引入重原子來增加晶格的剛性；同時還在瘋狂測試各種不同生長溫度的排列組合。
但這種傳統的材料學路線，本質上是一種粗放的窮舉試錯。就像是在蒙著眼睛配鎖，不僅耗時耗力，而且成功率極低。
歷史上，愛迪生發明燈泡時試了上千種燈絲材料，這就是典型的物理窮舉法；而麥克斯韋只是在紙上寫下四個優美的方程組，就預言了電磁波的存在，直接開啟了無線電時代。這就是數學降維打擊的魅力。
徐辰走到白板前，拿起一支馬克筆。「物理上的問題找准了，接下來就是用數學把它關進籠子裡。」
這句話一出，實驗室里下意識安靜了一瞬。
張樂陽莫名有種很微妙的既視感。
一年前，也是差不多這個味兒。 那時候徐辰還沒現在這麼誇張，但每次一旦露出這種「行吧，我大概知道你們卡哪了」的表情，後面往往就會發生一些不太講道理的事情。
張樂陽甚至在心裡冒出一個念頭：壞了，這次該不會又要現場表演現場手撕吧？
……
話音剛落，徐辰拿起黑色的馬克筆在白板上推演。
從非阿貝爾規範場的張量推導，到纖維叢上的陳數積分，再到用同調代數強行構建應力補償矩陣……一個個極其高深的數學符號如同狂風驟雨般傾瀉在白板上。
太快了！
張樂陽一開始還想努力跟上徐辰的思路，但僅僅看了三行，他的腦子就發出了一陣超載的嗡鳴。不僅是他，旁邊幾個負責理論計算的博後也是一臉呆滯。
他們以前也和不少數學學者合作過，但那些人推導時都還有思考的時間，想一會寫一會；而徐辰，簡直就像是在默寫標準答案！他根本不需要思考停頓，那種狂暴的推導速度，他們看都看不過來。
這還怎麼跟？
這已經不是「聽不懂」了，這是連「自己到底哪一步開始聽不懂的」都說不清楚。
不過其實這群人也不用妄自菲薄，因為就算菲爾茲獎大佬來了，也未必能跟得上徐辰的思路。
徐辰面前，眾生平等。
……
「好了。」徐辰畫下最後一個積分符號，轉過身來，「李老師，大概框架就是這樣。但我現在推導的只是一般解，要得到針對Mn3Sn的特解，我需要一些更詳細的數據。」
「第一，這些不同摻雜條件下的薄膜，它們各自的完整拓撲能帶結構。能給我ARPES的原始數據嗎？我不要處理過的，要原始的掃描文件，因為我需要自己驗證譜峰的線寬和強度。」
李丁平點了點頭，示意張樂陽去調取文件。
「第二，你們在生長這些薄膜時用的所有襯底材料——晶格常數、晶向、表面粗糙度。生長時的溫度、壓力、生長速率、蒸發源的通量這些參數，我需要一份完整的工藝條件表。還有，不同厚度的樣品各自的生長時間。「
「第三，最關鍵的——那些失敗的樣品，特別是對稱性破缺最嚴重的那幾個，它們的表面應力分布有沒有測過？或者說，有沒有做過原子尺度的應變張量計算？」
張樂陽撓了撓頭，有些尷尬地回答：「應變張量計算？徐神，那個……我們組主要是實驗導向的，沒有人特別擅長計算。之前都是從理論上知道有重構，但具體的應力場分布……」
「那就是沒有。這很正常。你們是物理學家，不是計算材料學家。但這恰好是問題所在。」
徐辰在白板上畫出了一個二維晶格的示意圖，標註出了襯底和薄膜的界面。
「表面重構不是憑空發生的，它遵循最小表面能原理。而表面能的計算，涉及到原子間的相互作用勢能、晶格失配產生的彈性應力、以及表面原子的化學勢。這些東西加在一起，就形成了一個極其複雜的多維非線性優化問題。」
「單純用摻雜或溫度去調控，就像是在高維空間裡瞎摸索。但如果我們能精確地計算出應變張量的分布，就能提前預測——在什麼樣的外加應力條件下，系統會發生什麼樣的相變，拓撲相會如何演化。」
……
看著那些顯示著表面重構後雜亂無章原子排列的數據，徐辰陷入了深思。
「這表面重構導致的晶格畸變，恐怕不僅僅是簡單的熱力學弛豫那麼簡單。」徐辰盯著屏幕上那些扭曲的原子相，突然開口，「如果我沒看錯的話，由於空間反演對稱性破缺，界面處產生了極強的DMI（德亞洛辛斯基-守谷）相互作用，再加上強自旋軌道耦合（SOC）的干擾，直接導致了磁基態的失穩。」
此話一出，張樂陽倒吸了一口涼氣，周圍幾個原本還在低頭幹活的博士生也猛地抬起了頭，像看怪物一樣看著徐辰。
尤其是組裡幾個做理論計算的博後，表情最為精彩。
他們原本以為，徐辰這次過來，仍然是作為數學外援幫忙指導或者處理數學模型的。說白了，就是物理圖像由他們解釋，徐辰負責把那些亂麻一樣的方程捋順。
可剛才這幾句話，已經完全不是單純的數學語言了。
DMI相互作用、強自旋軌道耦合、磁基態失穩……這些都是凝聚態物理里相當核心的概念。更關鍵的是，徐辰不是在背名詞，而是直接從STM圖像和薄膜畸變里，把背後的物理機制給拎了出來。
要知道，DMI這種微觀的反對稱交換相互作用，通常極難直接從表面的形貌圖中推斷出來。物理學家往往需要依靠極化中子散射或者複雜的洛倫茲透射電鏡才能確認它的存在。而徐辰，居然僅憑肉眼看圖，就敢下這種定論？
這就很離譜。
張樂陽怔怔地看著徐辰，心裡忽然生出一種強烈的不真實感。
一年前那次合作時，徐辰對物理其實還帶著明顯的外行感。那時候很多凝聚態里的基礎概念，甚至還得張樂陽給他補兩句背景。
可現在不一樣了。
徐辰甚至比他們更早看出了其中的物理問題。
到底誰才是物理系的？
這才過去一年，一個數學家順手把凝聚態物理也學到這種程度了？
幾位博後互相對視了一眼，眼神里都寫著同一句話：這特麼還是人嗎？
當然，他們不知道的是，徐辰的物理學等級早就不是當初那個剛入門的狀態了。當時他的物理學水平最多只能算LV.1，差不多是一流大學優秀博士後的層次；而現在，經過連續幾次跨學科項目的經驗積累，他的物理學等級已經來到了LV.2。
所以嚴格來說，在場的除了李丁平院士，徐辰確實是這裡物理水平最高的人了。
雖然他不是專門研究凝聚態物理的，但是這些基礎概念還是熟悉的。
當然對一般人來說，可能也並不基礎就是了。
……
徐辰思考著。
物理學家們的破局思路在邏輯上是完全合理的。既然表面原子容易亂跑，那就想辦法把它們釘死。這段時間，張樂陽他們嘗試了極其繁瑣的元素摻雜，試圖通過引入重原子來增加晶格的剛性；同時還在瘋狂測試各種不同生長溫度的排列組合。
但這種傳統的材料學路線，本質上是一種粗放的窮舉試錯。就像是在蒙著眼睛配鎖，不僅耗時耗力，而且成功率極低。
歷史上，愛迪生發明燈泡時試了上千種燈絲材料，這就是典型的物理窮舉法；而麥克斯韋只是在紙上寫下四個優美的方程組，就預言了電磁波的存在，直接開啟了無線電時代。這就是數學降維打擊的魅力。
徐辰走到白板前，拿起一支馬克筆。「物理上的問題找准了，接下來就是用數學把它關進籠子裡。」
這句話一出，實驗室里下意識安靜了一瞬。
張樂陽莫名有種很微妙的既視感。
一年前，也是差不多這個味兒。 那時候徐辰還沒現在這麼誇張，但每次一旦露出這種「行吧，我大概知道你們卡哪了」的表情，後面往往就會發生一些不太講道理的事情。
張樂陽甚至在心裡冒出一個念頭：壞了，這次該不會又要現場表演現場手撕吧？
……
話音剛落，徐辰拿起黑色的馬克筆在白板上推演。
從非阿貝爾規範場的張量推導，到纖維叢上的陳數積分，再到用同調代數強行構建應力補償矩陣……一個個極其高深的數學符號如同狂風驟雨般傾瀉在白板上。
太快了！
張樂陽一開始還想努力跟上徐辰的思路，但僅僅看了三行，他的腦子就發出了一陣超載的嗡鳴。不僅是他，旁邊幾個負責理論計算的博後也是一臉呆滯。
他們以前也和不少數學學者合作過，但那些人推導時都還有思考的時間，想一會寫一會；而徐辰，簡直就像是在默寫標準答案！他根本不需要思考停頓，那種狂暴的推導速度，他們看都看不過來。
這還怎麼跟？
這已經不是「聽不懂」了，這是連「自己到底哪一步開始聽不懂的」都說不清楚。
不過其實這群人也不用妄自菲薄，因為就算菲爾茲獎大佬來了，也未必能跟得上徐辰的思路。
徐辰面前，眾生平等。
……
「好了。」徐辰畫下最後一個積分符號，轉過身來，「李老師，大概框架就是這樣。但我現在推導的只是一般解，要得到針對Mn3Sn的特解，我需要一些更詳細的數據。」
「第一，這些不同摻雜條件下的薄膜，它們各自的完整拓撲能帶結構。能給我ARPES的原始數據嗎？我不要處理過的，要原始的掃描文件，因為我需要自己驗證譜峰的線寬和強度。」
李丁平點了點頭，示意張樂陽去調取文件。
「第二，你們在生長這些薄膜時用的所有襯底材料——晶格常數、晶向、表面粗糙度。生長時的溫度、壓力、生長速率、蒸發源的通量這些參數，我需要一份完整的工藝條件表。還有，不同厚度的樣品各自的生長時間。「
「第三，最關鍵的——那些失敗的樣品，特別是對稱性破缺最嚴重的那幾個，它們的表面應力分布有沒有測過？或者說，有沒有做過原子尺度的應變張量計算？」
張樂陽撓了撓頭，有些尷尬地回答：「應變張量計算？徐神，那個……我們組主要是實驗導向的，沒有人特別擅長計算。之前都是從理論上知道有重構，但具體的應力場分布……」
「那就是沒有。這很正常。你們是物理學家，不是計算材料學家。但這恰好是問題所在。」
徐辰在白板上畫出了一個二維晶格的示意圖，標註出了襯底和薄膜的界面。
「表面重構不是憑空發生的，它遵循最小表面能原理。而表面能的計算，涉及到原子間的相互作用勢能、晶格失配產生的彈性應力、以及表面原子的化學勢。這些東西加在一起，就形成了一個極其複雜的多維非線性優化問題。」
「單純用摻雜或溫度去調控，就像是在高維空間裡瞎摸索。但如果我們能精確地計算出應變張量的分布，就能提前預測——在什麼樣的外加應力條件下，系統會發生什麼樣的相變，拓撲相會如何演化。」
……