“任务很重,时间很紧。”
温卿看着团队成员。
“但我们有最好的计算机,有初步验证的理论方向,更重要的是——我们有一个必须回答的科学问题:
极端条件下物质究竟如何行为?”
组员们眼神坚定。
能进入这个课题组的,都是对科学探索有真正热情的人。
课题组正式运作的第三天晚上,温卿在实验室整理文献,敲门声响起。
林烨站在门外,手里提着两个沉甸甸的公文包。
“听说你开了新课题,给你送点‘弹药’。”
他走进来,把公文包放在桌上。
温卿打开一看,倒吸一口凉气。
第一个包里是俄文资料,封面印着“苏国科学院高温研究所内部报告”。
有关于激波管实验的技术总结,有关于非平衡态辐射的测量数据,甚至有几份手写的理论推导笔记。
第二个包里是英文资料,主要来自nasa和麻省理工学院的内部研究报告。
虽然都是五六十年代的资料,有些已经过时,但对国内来说依然是宝贵的第一手信息。
“这些……你怎么弄到的?”
温卿的声音有些发颤。
这些资料的价值,不亚于一座小型图书馆。
林烨没有直接回答,而是说:
“‘铸剑’项目组有一些特殊渠道。李老师说,你在做的研究对我们也有重要意义——核爆瞬间的物理环境,比再入过程更极端。
你的非平衡态理论如果能完善,可以帮我们理解很多现象。”
温卿明白了。
这是交换,也是投资。
“替我谢谢李老师。”她郑重地说,“我会认真研究这些资料。”
“还有件事。”
林烨的表情变得严肃。
“李老师让我提醒你:
理论要完善,但实验验证更要扎实。特别是你预测的‘热流突变’现象,如果真有,那是颠覆性的。
颠覆性的发现,需要颠覆性的证据。”
温卿点头:
“我明白。科学发现需要可重复的实验证据。我们设计的实验方案,会特别注意这一点。”
林烨离开后,温卿迫不及待地开始翻阅那些资料。
俄文资料虽然语言不通,但大量的图表和公式是国际通用的。
她看到苏国科学家在六十年代就观测到了非平衡态辐射的异常增强现象,但当时的理论无法解释,只能归为“实验误差”。
一份1970年的报告提到,在某种特定条件下,激波后区域的辐射强度比平衡态理论预测高出两个数量级。
报告作者写道:“这可能是某种集体效应,但机理不明。”
英文资料更加系统。
nasa的一份报告详细总结了六十年代以来的高超声速研究,明确指出“传统平衡态模型在极端条件下失效”。
麻省理工学院的一份博士论文,尝试用非平衡态动力学理论解释异常现象,但因为计算能力不足,只能做极度简化的分析。
温卿越看越兴奋。
这些资料证明,她的研究方向是对的,而且已经接近国际前沿。
她通宵达旦地阅读,在笔记本上记下关键信息,与自己已有的理论框架对照、补充、修正。
有了这些新资料,理论完善工作进展神速。
温卿发现,自己的非平衡态模型与国外最新研究有很多相似之处,但有一个关键区别:
她更强调“多种非平衡效应的耦合”。
大多数国外研究把速度非平衡、温度非平衡、化学非平衡、辐射非平衡分开处理,认为它们可以叠加。
但温卿的理论框架中,这些效应是强耦合的——一个效应的变化会影响其他效应,形成复杂的反馈回路。
这解释了为什么在特定条件下会出现“突变”现象:
当多个非平衡参数同时超过某个临界值时,系统会从一种相对稳定的状态,跃迁到另一种完全不同的状态。
但高超声速流动中的“相变”更复杂,涉及多种物理过程的协同转变。
为了描述这种耦合,温卿引入了一个新概念:“非平衡态相空间”。
在这个抽象空间中,系统的状态由多个非平衡参数共同决定。
当状态点移动到某个“临界曲面”附近时,微小的扰动就可能引发状态突变。
这个理论很优美,但验证起来极其困难。
需要同时测量多个非平衡参数,而现有的实验手段根本做不到。
“这就是我们的挑战。”
在组内讨论会上,温卿说。
“我们需要发展新的测量技术。比如,同时测量电子温度、离子温度、振动温度、转动温度……”
老王苦笑:“这太难了。现在能测个平均温度就不错了。”
“那就从最简单的开始。”
温卿没有退缩。
“我们先集中测量两个参数:电子密度和辐射强度。这两个参数相对容易测,而且根据理论,它们是非平衡效应的敏感指标。”
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她调出设计图:
“我设计了一种新型双通道光谱诊断系统。
一个通道测量连续辐射,反映电子温度;
一个通道测量特征谱线,反映激发态粒子密度。
两个信号对比,就能判断系统偏离平衡的程度。”
材料专家老陈问:“光学元件呢?高精度透镜和光栅,国内造不出来吧?”
“用替代方案。”
温卿早有准备。
“我查了资料,上海光机所最近研制出了第一代国产光栅,虽然精度不如进口的,但勉强能用。
透镜可以用组合透镜系统,虽然笨重,但能达到要求。”
“那数据采集系统呢?”
负责数值模拟的小张问。
“要同时采集两个通道的高速信号,现在的设备跟不上。”
温卿笑了:
“这就是为什么要等‘曙光-2’。我们可以用计算机直接控制实验,实时采集和处理数据。
我写了一个专用程序,能在实验过程中实时计算非平衡参数,根据结果动态调整实验条件。”
这个想法太超前了。
在那个年代,大多数实验还是“开环”的——设定好条件,运行实验,记录数据,事后分析。
温卿要的是“闭环”实验,让计算机根据实时数据智能调整实验参数。
“这需要很复杂的控制逻辑。”老王说。
“逻辑我已经设计好了。”
温卿展示控制流程图。
“核心是一个简单的反馈算法:如果监测到系统接近临界状态,就微调某个参数,观察系统响应。
通过这种‘试探’,我们可以绘制出状态空间的边界。”
组员们面面相觑。
这个实验方案的复杂程度,远超以往任何项目。
“干不干?”温卿问。
沉默了几秒。
“干!”老王第一个表态,“反正跟着你,干的都是别人没干过的事。”
其他人陆续点头。