第7章 分野(上)(2/2)
就在李叶沉浸在新思路的探索和旧工作的深化中,几乎进入一种“闭关”状态时,317宿舍里,其他人的轨道也在悄然发生着变化,并且开始呈现出越来越明显的分野。这种分野,不仅是研究方向的差异,更体现在工作状态、思维习惯乃至日常生活的节奏上。
最显着的变化发生在刘逸身上。自从得到方文教授关于数值合作的可能线索后,刘逸仿佛被打通了任督二脉。他不再像过去几个月那样,被一种无形的焦虑和茫然所笼罩,而是进入了一种高度聚焦、目标明确的工作状态。他的书桌一角,整齐地码放着方教授推荐的和自己查找到的关于Z2规范场、自旋子平均场、随机相位近似(RPA)计算的文献,每一本都贴满了彩色标签,空白处写满了密密麻麻的笔记和推导。
他首先集中精力攻克方教授指出的第一个难点:平均场解的稳定性分析。这需要计算高斯涨落下的有效势,判断平均场解是局域极小值还是鞍点。这涉及到计算复杂的海森矩阵(Hessianatrix),并分析其本征值。刘逸花了整整三天,推导了描述规范场和自旋子场耦合系统涨落的二次型作用量,然后尝试对角化。计算中,他遇到了如何处理规范固定(gaugefixg)的棘手问题。Z2规范理论虽然比连续规范理论简单,但规范冗余仍然存在,需要在路径积分中小心处理,否则会导致发散或无意义的结果。他不得不重新翻阅关于离散规范场量子化的资料,学习如何引入适当的规范固定项(如类似于连续理论的Faddeev-Popov鬼场,但更简单),并确保物理可观测量与规范选择无关。
这个过程极其烧脑,刘逸常常在宿舍里一坐就是到深夜,草稿纸用掉一张又一张,上面布满了诸如“∑<ij>σ{ij}(ψ_i^?ψ_j+h.c.)”、“积分掉ψ场得到有效作用量Seff[σ]”、“在平均场解σ_0附近展开σ=σ_0+δσ”之类的式子。他的眉头紧锁,嘴唇无意识地抿着,完全沉浸在抽象符号的世界里。只有偶尔推导出关键的一步,或者发现之前的错误时,他才会抬起头,眼神放空片刻,然后迅速低头继续。
“怎么样,逸哥,规范固定搞定了没?”张海峰有时晚上回来,看到刘逸还在苦战,会凑过来看一眼那如同天书般的草稿,咋舌问道。
刘逸摇摇头,揉了揉发酸的眼睛:“还在弄。离散规范场的鬼场有点不一样,要引入Grassann数但又有Z2约束……比较绕。不过快有眉目了。”
“牛逼。”张海峰佩服地拍了拍他肩膀,“这玩意我看着就头疼。还是我的蒙特卡洛实在,虽然也头疼,但至少是跟随机数打交道。”
刘逸苦笑一下,没接话。他知道张海峰有自己的苦处。他重新低下头,继续与那些顽抗的符号搏斗。终于,在又一天的深夜,他成功推导出了规范固定后的有效作用量形式,并写出了计算海森矩阵所需的主要表达式。虽然距离完整的稳定性分析还有几步(如具体计算矩阵元,对角化),但最艰难的规范处理部分,总算啃下来了。他长舒一口气,靠在椅背上,感到一种久违的、源自纯粹智力挑战被攻克后的疲惫与满足。
紧接着,他开始着手撰写给那位做张量网络(Tensorwork)的博士后的邮件。这封邮件他反复修改了多遍。他深知,对于一个潜在的合作者,特别是忙碌的博士后来说,邮件的清晰、扼要和吸引力至关重要。他必须用最简洁的语言,说明白三件事:1.研究的问题是什么(阻挫晶格上Z2规范场耦合自旋子模型,探索可能的量子自旋液体相);2.他已经做了什么(平均场解,初步的一圈图修正,发现可能的新不稳定性迹象);3.合作能给对方带来什么(一个有趣且具有挑战性的具体模型,理论预言可供数值验证,潜在的共同发表成果的可能)。
他还精心准备了一个简短的摘要幻灯片,用图示化方式展示了模型、平均场相图、以及一圈图修正对自旋子能谱的可能影响。在邮件中,他诚恳地表达了合作的意愿,并提出了初步的合作设想:由对方利用张量网络方法(如无限projectedentangled-pairstates,iPEPS或无限atrixproductstates,iMPS)计算该二维模型的基态相图和低能激发,与自己的场论预言进行对比;如果结果吻合,可以进一步深入探究特定相的性质(如拓扑序、分数化激发谱等);如果存在差异,则可以共同分析原因,深化理论理解。
邮件发出后,便是忐忑的等待。那几天,刘逸变得有些心神不宁,每隔一会儿就要刷新一下邮箱。他既期待回复,又害怕被拒绝。这种期待与焦虑交织的心情,直到几天后收到对方的肯定回复时才得以平复。虽然只是初步的、试探性的合作意向,但这对刘逸而言,意义重大。这意味着他的工作,不再仅仅是理论上的“纸上谈兵”,开始有了接受独立数值检验的可能,也意味着他正式踏入了“理论-数值”结合的研究范式,这是现代凝聚态理论物理的主流路径之一。
他立刻与那位名叫陆云峰的博士后约了线上讨论。讨论持续了一个多小时,刘逸详细解释了模型的哈密顿量、对称性、以及他所关注的物理问题。陆云峰问了很多具体的技术问题,比如模型的具体参数范围、自旋子表示是复费米子还是马约拉纳费米子、规范场是紧致的还是非紧致的等等。刘逸一一作答,展现出了对模型细节的充分把握。陆云峰表示,这个模型确实有研究的价值,特别是其中可能涌现的Z2拓扑序和分数化自旋子,是张量网络方法可以很好处理的问题。他同意先做一些小规模的计算试试水,看看基态能量、近邻自旋关联等基本性质,能否与刘逸的平均场结果大致吻合。
合作的大门,就这样推开了一条缝。刘逸的生活节奏再次变得异常紧张。他需要不断与陆云峰沟通,提供更详细的模型参数和理论预期,同时还要继续完善自己的理论计算,特别是按照方教授的建议,开始着手用随机相位近似(RPA)分析规范涨落可能诱导的集体不稳定性。他几乎将所有时间都投入到了文献、推导、代码和邮件往来中,但这次,紧张中充满了期待和动力。他不再像以前那样,独自在理论的迷宫中绝望徘徊,而是看到了前方有同伴,有可以互相印证、共同前行的可能。这种转变,不仅体现在工作内容上,更体现在他的精神状态上——眼神中重新有了光,偶尔在宿舍与李叶讨论问题时,语气也变得更加自信和主动。