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尺迹(第1页)

省物理竞赛复赛的考场设在师范大学的阶梯教室里。清晨七点半,初夏的阳光已经颇有热度,穿过高大的梧桐树叶,在灰白的水泥地上投下晃动摇曳的光斑。考场外拉起了警戒线,穿着各色校服的学生们聚集在线外,有的还在低头翻看笔记,嘴唇无声翕动;有的三五成群,低声交流着最后的问题;更多的人则是沉默地站着,目光放空,或紧张地望向考场入口。

林良友背着书包,站在一棵梧桐树的阴影下。她没有看笔记,也没有和任何人交谈。手指无意识地摩挲着书包侧袋里一个硬质的、长方形的物体——那是今早出门前,她最后一次检查考试用品时,在笔袋深处发现的。

一支黑色的、金属材质的绘图尺。

尺子很普通,是学校小卖部最常见的那种,三十厘米长,边缘印着清晰的刻度。但尺身一侧,用极细的银色油漆笔,写了一行小到几乎看不清的字:

“LtoL。xxxx。5。尺有所短,寸有所长。但方向一致。——X”

字迹是她再熟悉不过的,清峻,工整,力透背面的那种。是谢榆的字。

LtoL。林(良友)to林(良友)?还是……林to尺?xxxx年5月。就是这个月。尺有所短,寸有所长。但方向一致。

她的心脏在胸腔里重重地跳了一下,随即又被一股温热的、沉甸甸的东西填满。她不知道谢榆是什么时候把这把尺子放进她的笔袋的。也许是离开前那晚,在图书馆?也许更早?她完全没有察觉。

但这行字的意思,她懂。谢榆在告诉她:每个人都有自己的优势和局限(尺有所短,寸有所长),但只要前进的方向是一致的,就无需焦虑于一时一刻的长短比较。而这把尺子本身,既是测量工具,也是方向的象征——笔直,明确,永不弯曲。

她将尺子握在掌心,金属被体温焐热,那行小字抵着指腹,带来一种奇异而坚实的触感。仿佛谢榆就站在她身边,用她特有的、简洁而有力的方式,在她踏入最终战场前,留下了最后一句叮咛,和一件无声的、却比任何言语都更具分量的“武器”。

“请考生入场——”监考老师的声音通过扩音器传来,打断了她的思绪。

林良友深吸一口气,将尺子小心地放回笔袋,拉好拉链。然后,她背好书包,随着人流,走向考场入口。验准考证,过安检,找到自己的座位。教室很大,座位稀疏,前后左右都隔得很开。她将笔袋、准考证、水杯一一放在桌角指定位置。坐下时,木制的椅子发出轻微的吱呀声。

卷子和答题卡在八点整准时发放。教室里瞬间安静下来,只有纸张摩擦的沙沙声,以及偶尔抑制不住的、轻微的抽气声。

林良友没有急着动笔。她按照谢榆和郑老师都强调过的“黄金三分钟”,快速浏览了一遍整张试卷。八道大题,涵盖力学、电磁学、光学、热学、近代物理初步。题型传统,但题干描述往往暗藏机锋,计算量肉眼可见地巨大。最后两道大题尤其扎眼,一道涉及相对论动力学与电磁场的复杂耦合,另一道则是关于固体物理中能带理论的简化模型应用——这已经明显超出了高中课本的范围。

心跳不可避免地加快,但握过尺子的掌心似乎还残留着那份坚定的触感。她闭上眼,极快地做了两次深呼吸,将那些“好难”、“没见过”、“做不完”的杂念强行压下去。然后,她睁开眼,目光重新变得清明专注。

从第一题开始。一道看似常规的刚体转动结合能量守恒的题目,但加入了变力矩和阻尼项。她读题很慢,一边读,一边在草稿纸上画出清晰的受力分析图和运动过程示意图,将文字描述转化为物理图像和数学语言。这是谢榆笔记里反复强调的“建模第一步”,也是郑老师说她“基础扎实”的体现。建立方程,求解,检查量纲和极限情况。答案算出,与直觉估算吻合。很好。

她进入了一种奇特的节奏。外界的一切——监考老师的踱步声、其他考生翻页或咳嗽的声音、窗外遥远的车流声——都渐渐褪去,成为模糊的背景。她的整个世界收缩到眼前的题目、手中的笔、和飞速演算的草稿纸上。时间感也变得稀薄,只有一道题与下一道题之间的逻辑推进,以及不断被填满的答题卡空格。

第三道题是电磁学综合,涉及含时变化的磁场在复杂导体回路中感生的多环路电流分布。题目给出的几何形状颇为刁钻。她尝试用常规的电磁感应定律和基尔霍夫定律列方程,立刻发现方程组过于复杂,变量耦合紧密,直接求解几乎不可能在规定时间内完成。

卡壳了。

汗意瞬间从后背渗了出来。她看了一眼墙上的挂钟,过去了一个小时十分钟。不能再耗下去。

她强迫自己停笔,将目光从凌乱的草稿纸上移开,看向窗外明亮的阳光。脑海中,却闪过谢榆在邮件里的那句话:“……注意磁场边界条件。”以及郑老师说的:“练‘巧’,练‘胆’。”

边界条件……几何形状复杂……多环路……

一个念头像闪电般劈开混沌。既然整体形状复杂,难以直接处理整体磁场,那么,是否可以尝试“分解”?将这个不规则的大回路,想象成几个规则小回路的叠加?每个小回路内的磁通变化或许更容易计算,而总感应电动势是否等于各部分代数和?这需要验证叠加原理在此是否成立……

她猛地低头,重新审视图示。题目虽然没有明确说明,但给出的导体回路似乎可以被近似分解为一个矩形和一个半圆环的拼接,连接点恰好是题目中特别标注出的、接入测量仪表的点。这个“近似分解”大胆且冒险,但若成立,计算量将大大简化。

这就是“巧”?这就是“胆”?

她没有时间犹豫。基于这个近似分解的假设,她快速为两个假想的子回路分别计算磁通变化率和感应电动势,然后根据连接关系(串联?并联?)进行合成。推导过程比之前简洁流畅得多,虽然引入了近似,但每一步的物理图像都非常清晰。最后算出的结果,是一个简洁的表达式。

她没有把握这一定是正确答案。但这是一种基于物理洞察的、主动选择的解题策略,而不是被困在死胡同里徒劳挣扎。她将这个过程尽可能清晰地写在答题卡上,并备注了“近似分解”的假设及其合理性简述。然后,毫不犹豫地进入下一题。

时间一分一秒地流逝。汗水浸湿了她额前的碎发,握笔的手指因为持续用力而有些僵硬。但她的大脑却像一台过热的引擎,在极限负荷下反而运转得越来越快,越来越专注。谢榆笔记里那些拓展的知识点、郑老师强调的思维方式、自己数月来在题海中的挣扎与感悟,在此刻仿佛融会贯通,化为了某种本能的反应。遇到陌生模型(如那道能带理论题),她不再恐慌,而是迅速抓住题目中给出的简化假设和关键参数,尝试用已学的量子力学初步和固体物理概念去类比、去构建最简化的物理图像,然后进行定性或半定量的分析。不求完美,但求抓住核心,拿到尽可能多的步骤分。

最后十五分钟提示铃响起时,她正在攻克最后一道大题的第二问。这是一道纯粹的、开放性的设计题,要求基于给定的简化能带模型,“设计”一个理论实验来探测某种准粒子的存在,并说明原理。这完全超出了高中范围,更像大学研究性学习的题目。

林良友看着题目,忽然想起了谢榆发来的那份关于“非线性动力学”的文献摘要,想起了那些她半懂不懂的术语和模型。也想起了谢榆在IPhO选拔中,需要面对的,恐怕正是这种乃至更甚的、探索未知边界的问题。

她没有时间去细究那些高深的理论。但“设计实验”的思路,却让她灵光一闪。她回忆起初赛前,谢榆给她讲解物理思想时,曾随手画过的、关于如何验证某种理论预言的“思想实验”草图。核心在于:抓住待探测对象的关键特征,设计一个能将这些特征放大或转化为可观测效应的情境。

基于题目给出的、极度简化的能带模型,她脑海中迅速勾勒出一个同样极度简化的“思想实验”:利用模型预言的特殊能带结构会导致电子在特定条件下的异常输运行为(比如某方向电阻突变或出现量子振荡),那么,在假设的、理想的材料中,施加不同的外场(电场、磁场、压力),测量其电阻率或霍尔系数的变化,观察是否出现模型预言的特征信号,从而间接推断该准粒子的存在与否。

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