第62章 跨界攻坚，数理辉映（1/2）

就在张诚沉浸于清华园物理与化学的海洋中，如饥似渴地构建着自己自然科学的知识基石时，那沉寂了数月的系统光幕，再次毫无征兆地在他脑海中亮起。这一次，不再是冰冷的数学命题，而是指向了一个充满未知与挑战的实验领域。

【任务发布：实践之悟——从形而上至形而下】

寄语：宿主已初窥数学之殿堂，然知识非孤立之塔，智慧需实践淬炼。真理藏于万物运行之微末，匿于实验数据之起伏。从抽象的符号与方程，踏入具象的仪器与现象，是一次认知的跨越，亦是灵魂的叩问。前路或有迷雾，或有壁垒，或有源于自身无知的困顿。然，唯有用双手触碰真实，用双眼观测未知，用思维贯通理论与现实，方能在求知的漫漫长路上，留下坚实的足迹。去吧，融入探索的洪流，以你独有的数学之眼，洞见那藏于纷繁表象之下的简洁与秩序，证明思想的力量，亦可于实验室的方寸之间，绽放关键之花。

【任务要求：科研初试】

加入清华大学物理学院一个正在进行的前沿科研项目团队，并以其核心成员的身份，在项目推进过程中，运用自身能力（不限于物理知识，鼓励跨学科思维）解决至少一个关键性难题或提出决定性见解，对项目目标的达成起到不可或缺的推动作用。

【任务奖励】

根据宿主在项目中起到的作用大小及相关科研表现进行等级评定：

c级：积分 1000点，物理经验值 1000点

b级：积分 5000点，物理经验值 5000点

a级：积分 点，物理经验值 点

【失败惩罚】

无（但系统提示：回避挑战，亦是成长之憾。）

光幕上的文字带着一种沉静而充满力量感的哲思，仿佛一位睿智的长者，在指引他迈出象牙塔，走向更广阔的应用天地。张诚深吸一口气，目光落在“物理学院”、“前沿科研项目”、“关键性难题”这些字眼上。他知道，这不再是闭门造车式的理论推导，而是真刀真枪的实战考验。系统鼓励“跨学科思维”，这无疑是他最大的优势所在。

没有犹豫，他接下了这个任务。

接下来的几天，张诚在完成既定课程学习的同时，开始有意识地关注清华大学物理学院的科研动态。他查阅了物理系网站上的教授介绍和研究方向，浏览了近期发表的论文，并利用徐海超院士的关系，委婉地向赵忠尧老先生表达了自己希望有机会参与实际科研项目，哪怕是进行一些基础性工作的意愿。

赵老先生对这位声名在外的“数学神童”主动要求参与物理实验研究颇感意外，但也十分欣赏这种勇于跨界探索的精神。他斟酌之后，将张诚推荐给了物理学院一位正值壮年、科研势头强劲的教授——陈念桥。

陈教授主要从事实验凝聚态物理研究，尤其专注于新型量子材料及其奇异电子输运性质的探索。他的课题组目前正承担着一项国家自然科学基金重点项目，研究主题是 “探索一种新型潜在拓扑绝缘体材料——掺杂稀土元素的铋硫族化合物薄膜中的奇异磁电耦合效应与潜在应用” 。

这个课题无疑属于前沿领域。拓扑绝缘体是一种内部绝缘、表面却能导电的奇异材料，其表面态受到拓扑性质的保护，非常稳定，在未来的低能耗电子学、自旋电子学甚至量子计算中具有巨大的应用潜力。而研究其在掺杂、外加磁场等条件下的磁电耦合行为，更是为了深入理解其物理本质并探索其调控手段。

在赵老的引荐下，张诚在一个下午来到了陈念桥教授位于清华物理系实验楼的项目组办公室。办公室略显杂乱，堆满了各种仪器说明书、论文预印本和实验记录本，空气中弥漫着咖啡和一丝若有若无的化学试剂味道。陈教授看起来四十多岁，头发有些蓬乱，但眼神锐利，充满活力。

“你就是张诚？徐院士和赵老都提起过你。”陈教授打量着眼前这个身材瘦小、面容稚嫩，眼神却异常沉静的孩子，语气中带着一丝审视，“你想参与科研？我们组的工作可不轻松，而且主要是实验物理，需要动手，需要分析大量的、有时甚至是混乱的数据。你的数学能力或许有用，但前提是你能理解我们面对的物理问题。”

“陈教授，您好。我明白。”张诚不卑不亢地回答，“我正在系统学习物理基础课程。我希望能从基础做起，学习实验技能，了解研究思路。或许，在数据处理和理论模型方面，我能提供一些不同的视角。”

陈教授沉吟了片刻。让一个九岁的孩子，哪怕是天才，直接参与核心研究，听起来确实有些天方夜谭。但想到两位院士的推荐，以及张诚那早已传开的、解决数学难题的能力，他决定给一个机会。

“好吧。你可以先跟着课题组，做一些辅助性的工作。主要是熟悉实验室安全规范，学习一些基本的样品表征和测量设备的操作，帮助博士生们整理和处理初步的实验数据。”陈教授说道，“但是，你必须严格遵守实验室的一切规定，绝对保证安全！而且，一切要以课题组博士生的指导为准，不能擅自操作贵重仪器。”

“我明白，谢谢陈教授！”张诚心中一定，这第一步，总算迈出去了。

就这样，张诚正式以“科研助理”（名义上的）的身份，加入了陈念桥教授的课题组。课题组里有三位主要的博士生：负责材料合成与结构表征的沉稳大师兄李健，主要负责极低温强磁场下电输运测量的、干练的师姐孙薇，以及侧重于理论计算和模型分析的、略带书卷气的师兄王思远。

起初，张诚的处境颇为尴尬和困难。他的年龄和体型在实验室里显得格格不入。虽然李健和孙薇看在教授的面子上，对他还算客气，但也仅限于让他帮忙传递一下工具、记录一些简单的读数、或者用电脑软件绘制一些基础的数据图表。更核心的样品制备、精密测量设备的操作、以及数据的深度分析，根本不会让他插手。王思远则对他这个“数学神童”的头衔有些不服气，觉得物理研究自有其范式，数学好未必能直接转化为物理洞察力。

张诚遇到的第一个困难，是知识与经验的壁垒。

他系统学习物理才刚开始，很多凝聚态物理的专业概念，如“拓扑序”、“贝里曲率”、“自旋-轨道耦合”、“量子振荡”等，对他而言还非常陌生。实验室里那些昂贵的设备——分子束外延系统（用于生长高质量薄膜）、综合物性测量系统（ppms，可提供极低温和强磁场环境）、扫描隧道显微镜（stm）等，其工作原理和操作复杂性，更是远超他之前的想象。他感觉自己像个局外人，只能在外围打转，根本无法触及项目的核心，更别提发挥什么“关键作用”了。

他并没有气馁。系统任务带来的压力转化为了强大的动力。他更加拼命地学习。白天，他在实验室里仔细观察师兄师姐的操作，不厌其烦地询问各种仪器的原理和注意事项（尽管有时会遭到王思远略带不耐烦的白眼），认真记录每一个实验细节。晚上，他回到北大书房，疯狂地恶补凝聚态物理的知识，阅读陈教授课题组发表的既往论文，查阅拓扑绝缘体相关的综述和专着，试图理解他们正在追寻的科学目标。

第二个困难，是信任的建立。

一个九岁的孩子，想要赢得一群顶尖高校博士生的真正认可，谈何容易。尽管他学习态度认真，但最初他提出的问题，在孙薇和李健看来，往往显得有些“初级”甚至“不得要领”。王思远更是偶尔会抛出一些涉及更深层物理图像的问题，隐隐有考校之意。张诚深知，空有数学之名无用，他必须展现出实实在在的价值。

转机出现在一次组会之后。课题组在分析一批新合成的薄膜样品在ppms中测得的磁电阻数据时，遇到了一个令人困惑的现象：在某个特定的温度区间和磁场方向下，材料的霍尔电阻出现了一种非单调的、带有轻微振荡的异常行为。这无法用简单的经典输运模型解释。

王思远尝试用已有的拓扑表面态模型进行拟合，但总是差强人意，无法完美重现实验曲线的细节，尤其是那个振荡的尾巴。组会上，大家讨论了很久，提出了几种可能性，如可能存在多种载流子贡献、磁无序的影响、或者测量中的某种未知 artifacts（假象），但都缺乏决定性的证据。

张诚坐在会议室的角落，认真地听着大家的争论，目光紧紧盯着投影屏幕上那幅看似“丑陋”、不符合常规理论的实验曲线。他的大脑在飞速运转，将听到的物理讨论与他近期恶补的知识，以及他那强大的数学直觉进行关联。

“振荡……非单调……特定温度和磁场……”他喃喃自语。忽然，他脑海中闪过在数学领域处理过的、关于非均匀介质中波动传播和特定边界条件下本征值问题的某些技巧。一个念头如同火花般闪现：这种振荡，会不会不是噪声，而是某种内在的、由拓扑非平庸的能带结构和外加磁场共同导致的（类似于朗道能级量化与贝里相位干涉的复杂体现），只是其表现形式因为材料的无序、掺杂以及有限的样品尺寸而被掩盖和扭曲了？

组会结束后，他鼓起勇气，找到了正在电脑前对着数据发愁的王思远。

“王师兄，关于刚才那个霍尔电阻的异常数据，我……我有一个不成熟的想法。”