深夜,芝加哥大學醫學院的實驗室裏,玻璃器皿碰撞的脆響此起彼伏。

程新竹像個不知疲倦的鍊金術士,正指揮着安迪?勞林配製不同梯度的pH值緩衝液。

“4.5,4.8,5.0......每個刻度都不能差!”

她頭也不回地盯着酸度計的讀數,那一頭亂糟糟的麻花辮隨着動作在背上一甩一甩的。

生物學的實驗一旦進入正軌,剩下的就是大量的體力勞動和枯燥的等待。

林允寧看了一眼正在全神貫注滴定的兩人,知道這裏暫時不需要他這個“外行”指手畫腳了。

他悄悄退出了實驗室,順手帶上了那扇厚重的防火門。

走廊裏很安靜,只有中央空調的出風口發出低沉的嗡嗡聲。

林允寧走到自動販賣機前,投幣,買了一罐冰美式咖啡。

“咔噠”一聲,易拉罐拉開,冰涼的液體順着喉嚨滑下去,那種帶着苦味的冷意讓他打了個激靈。

這一激靈,把腦子裏那些關於細胞、受體、pH值的生物學名詞全都沖刷乾淨了。

屬於物理學的領地重新佔領了高地。

口袋裏的黑莓手機震動了一下。

林允寧掏出來一看,是一封來自大洋彼岸的郵件。發件人是正在度蜜月的陳正平。

郵件內容很短,語氣卻很焦灼:

【師弟,那個審稿人的回覆期限只剩最後兩天了。如果拿不出理論解釋,咱們這篇QAHE(量子反常霍爾效應)的文章就要被降級處理了。韓老師雖然沒催,但我知道他這幾天煙抽得很兇。】

林允寧捏扁了手裏的易拉罐,隨手扔進垃圾桶。

“兩天。”

他喃喃自語,邁步走向電梯。

那是他在韓至淵面前立下的軍令狀。

是時候兌現了。

回到宿舍,布蘭登還沒回來,大概是去圖書館惡補建築史了。

林允寧的書桌亂得像個遭受過炮擊的陣地,上面堆滿了寫着各種算符的草稿紙。

他拉開椅子坐下,打開臺燈,那一圈暖黃色的光暈將這小小的天地與外界隔絕開來。

現在的局面很清楚:他和陳正平在實驗上已經做到了極致,觀測到了零磁場下的量子化電導平臺。

但審稿人問:爲什麼?

爲什麼在沒有強磁場的情況下,電子還能乖乖地沿着邊緣排隊走,而且走得那麼精準,電阻不多不少,正好是h/e^2?

如果不能從數學上證明這是必然的,那這就只能算是個偶然的“雜質效應”。

這可能是偶然嗎?

必然不是!

林允寧深吸一口氣,從抽屜裏拿出一疊嶄新的A4紙。

【系統啓動。】

【模擬科研模式開啓。】

【課題:基於第一性原理的量子反常霍爾效應拓撲不變量推導。】

【注入模擬時長:200小時。】

意識瞬間下沉,周圍的宿舍、檯燈、芝加哥的夜色統統消失,只剩下純白的思維空間。

【第1小時:你拋棄了傳統的能帶理論視角。你不再把石墨烯看作是蜂窩狀排列的碳原子,而是將其視爲動量空間(Momentum Space)裏的一個流形。】

【第20小時:你引入了霍爾丹(Haldane)在1988年提出的模型,但發現它過於理想化。現實中的石墨烯雜質太多,你需要加入你在“雅努斯計劃”中研究過的非局域相互作用項,來修正這個模型。】

【第65小時:推導陷入僵局。電子在晶格間跳躍時,波函數的相位變得極其混亂。你嘗試用微擾論去處理,結果發散了。】

【第90小時:你突然意識到,相位的混亂不是錯誤,而是特徵。你引入了“貝里聯絡”(Berry Connection)的概念。A(k)=-i ]

【第120小時:隨着貝里聯絡的引入,混亂的相位開始呈現出一種奇異的幾何結構。你計算了它的旋度,得到了“貝里曲率”(Berry Curvature)。】

2(k)=v_kx A(k)

在林允寧的腦海中,原本平坦的動量空間開始捲曲、扭轉。

那些看不見的電子,不再是像彈珠一樣亂撞,而是像是在一個彎曲的滑梯上滑行。

雖然沒有外加磁場,但這彎曲的空間本身,就產生了一個“虛構”的磁場。

【第180小時:你開始對整個布裏淵區(Brillouin Zone)進行積分。這就像是指揮一場看不見的交響樂,將每一個波點上的曲率收集起來。】

C =(1/2)f_BZQ(k) dzk

隨着積分範圍的閉合,所有複雜的項開始互相抵消。

【第200小時:計算結束。】

林允寧猛地睜開眼。

他抓起筆,在紙上重重地寫下了一個數字。

C = 1。

不是0.99,也不是1.01。

是1。

一個完美的、絕對的整數。

這就是“陳數”(Chern Number)。

它證明了那個量子化電導平臺不是巧合,也不是儀器誤差。

它是由於材料電子結構的拓撲性質決定的。

就像一個甜甜圈必然有一個洞,不管你是咬一口,還是捏扁它,只要不撕裂,那個洞永遠存在。

這就叫拓撲保護。

林允寧看着紙上那個“1”,嘴角勾起了一抹笑意。

上帝也許不擲骰子,但他一定是個數學家,而且是個喜歡整數的強迫症。

就在他準備整理文檔的時候,目光掃過剛纔推導的一行算式,突然停住了。

那是關於貝里聯絡的定義式。

A(k)=-i

“等等......”

林允寧的瞳孔微微收縮。

這個結構.......怎麼這麼眼熟?

他迅速翻開筆記本的另一頁,那是他前幾天在研究“桌面黑洞”時卡住的地方。

在那裏,因爲量子效應,時空座標x和y不再對易,出現了一個非交換算子:

[x,y]= ie

他把兩行公式放在一起對比。

一種電流穿過脊背的戰慄感油然而生。

如果在動量空間裏,電子的運動會因爲拓撲結構產生一個“虛假磁場”(貝里曲率);

那麼在黑洞視界附近的微觀時空裏,那個困擾了他很久的量子噪聲,會不會也是時空結構本身的某種“拓撲卷繞”?

也許,根本不需要去消除那個噪聲。

那個噪聲本身,就是時空的“陳數”!

“用拓撲學去修補破碎的時空幾何......”

林允寧喃喃自語,手裏的筆在紙上飛快地划動,嘗試着把剛剛推導出的拓撲項代入到黑洞的哈密頓量裏。

原本發散的積分項,在加上這個拓撲修正後,竟然奇蹟般地抵消了一部分。

雖然還沒有完全收斂,但那堵名爲“上帝封印”的牆,似乎鬆動了一塊磚。

這是一個巨大的伏筆。

林允寧並沒有急着繼續推導,因爲這需要更龐大的數學工具。

他在筆記本的角落裏,重重地畫了一個問號,又畫了一個感嘆號。

然後合上了筆記本。

第二天夜裏。

一封長達20頁的PDF文檔,通過加密郵件發送到了金陵大學韓至淵的郵箱。

文檔裏包含了完整的緊束縛模型哈密頓量,能帶結構圖、貝里曲率在動量空間的分佈圖,以及那個最關鍵的陳數計算過程。

僅僅過了三個小時。

芝加哥還是凌晨,林允寧的電話就響了。

“允寧!”

韓至淵的聲音即使隔着太平洋也聽得出一股壓抑不住的激動,“我看完了!潘院士也看完了!這個推導......太漂亮了!”

電話那頭傳來了潘建林院士那標誌性的,略帶沙啞的聲音:

“小林啊,你這個陳數算得相當巧妙。這不僅僅是解釋了實驗,這是從第一性原理上給QAHE下了定論??它必須存在,不得不存在。”

“潘老,那審稿人那邊......”

“不用管審稿人了。”

潘院士打斷了他,語氣變得極爲嚴肅,“我和小韓商量過了。我們不打算把這部分內容作爲‘補充材料’塞進原來的論文裏。那樣太浪費了。

“您的意思是?”"

“背靠背(Back-to-back)。

韓至淵接過話頭,語氣鏗鏘有力,“正平的實驗文章,和你的這篇理論文章,我們將作爲兩篇獨立的論文,同時投遞給《Science》。

“編輯部最喜歡這種故事:一篇確鑿的實驗發現,配上一篇完美的理論解釋。這是物理學界的‘雙子星”,是最高規格的發表形式。”

林允寧握着電話的手緊了緊。

背靠背發表。

這意味着他的名字,將連續印在《Science》的目錄頁上。

兩篇文章,互爲印證,缺一不可。

這是對一個科研工作者最高的禮遇。

“我沒意見。”

林允寧笑着說道,“只要別讓陳師兄因爲改論文耽誤了度蜜月就行。”

電話那頭傳來了一陣爽朗的笑聲。

掛斷電話,林允寧感覺身體像是被掏空了一樣,軟綿綿地陷在椅子裏。

高強度的腦力勞動後,血糖正在急速下降,肚子裏發出一陣抗議的咕咕聲。

物理學的大廈又添了一塊磚,但他現在只想喫一塊披薩。

就在這時,手機又震動了一下。

這次是一條短信。

發件人:沈知夏。

【大科學家,拯救完世界了嗎?週末我們的公益社團去西郊內珀維爾市的“聖馬丁”養老院舉行一個關愛阿爾茨海默症老人的活動,缺個搬重物的苦力,管飯,來不來?】

林允寧看着那行字,眼前浮現出沈知夏那張在陽光下笑得毫無陰霾的臉。

從那個全是算符、積分、陳數的冰冷世界裏,他一下子被拉回了充滿煙火氣的人間。

養老院,阿爾茨海默症。

那是他正在攻克的另一個戰場,也是更殘酷,更真實的戰場。

想要降服那個吞噬人心智的惡魔,光有藥物還遠遠不夠。

人文的關懷,有效的護理,同樣關鍵。

林允寧笑了笑,手指在鍵盤上敲了幾個字:

【能蹭飯的活動,我當然要去。】

點擊發送。

他合上電腦,站起身,推開窗戶。

芝加哥清晨的陽光正好,風裏帶着密歇根湖特有的水汽。

活着,真好。