實驗樓頂層的廢棄儲藏室成了凌凡的秘密基地。這裡堆滿了蒙塵的儀器箱和過時的教學模型,但在角落靠窗的位置,有張舊實驗桌和一把搖晃的木椅。最重要的是,這裡安靜得能聽見自己的心跳。
凌凡面前攤著一道物理競賽題,已經第三天了。
題目是關於一個複雜的耦合振動系統,兩個不同質量的物體透過三根彈簧相連,要求在特定初始條件下求解運動方程。參考答案只有冷冰冰的最終結果,沒有任何過程。
第一天,他嘗試用課內學過的振動理論,列出了一組耦合微分方程。但當他試圖解方程時,發現這超出了他的能力範圍。那些交叉項像糾纏的藤蔓,讓方程無法分離。
第二天,他查閱了所有能借到的參考書,從基礎振動理論到高等力學,都沒有找到類似的例題。他甚至嘗試用數值方法近似求解,但結果總是與答案對不上。
現在是第三天的黃昏,夕陽透過積滿灰塵的窗戶,在桌面上投下斑駁的光影。凌凡的草稿紙已經堆了厚厚一摞,右手食指因為長時間握筆磨出了水泡。
為什麼這裡會出現貝塞爾函式?他對著空氣發問。在最後一次嘗試中,他意外地發現答案中出現了這個高等數學函式,但這讓他更加困惑——一個看似簡單的振動系統,怎麼會引出如此複雜的數學?
飢餓和疲憊一陣陣襲來。這三天他除了上廁所幾乎沒有離開過這個角落,三餐都是啃麵包解決。趙鵬來找過他幾次,都被他敷衍走了。蘇雨晴發來資訊詢問,他也沒有回覆。
他知道自己可以放棄,可以去問林天或者競賽老師。但內心深處有個聲音在說:如果這次靠別人,下次呢?下下次呢?
不服就幹!他用力掐了自己一下,疼痛讓昏沉的頭腦清醒了些。
重新攤開一張草稿紙,他決定回到最原始的方法——物理影像分析。不再執著於數學推導,而是先理解這個系統的物理本質。
他畫了兩個質點和三根彈簧,仔細分析每個力的作用。慢慢地,他意識到這個系統的特殊之處在於兩個振動模式之間的能量傳遞。當某個質點振動時,會透過中間彈簧將能量傳遞給另一個質點,形成周期性的能量交換。
這個發現讓他興奮不已。他想起曾經在一本課外書上看到過的概念,兩個頻率相近的振動疊加會產生週期性增強和減弱的現象。
難道這個系統也存在類似的現象?他喃喃自語。
接下來的推導變得順暢起來。他不再試圖直接求解微分方程,而是先尋找系統的簡正模式——那種所有部分以相同頻率振動的特殊狀態。
當夕陽完全沉入地平線,儲藏室裡只剩檯燈的光暈時,凌凡終於找到了第一個簡正模式。那一刻,他激動得手都在發抖。
但很快他又遇到了新的困難:第二個簡正模式怎麼也找不到。無論他如何假設,總有一個方程無法滿足。
深夜十一點,教學樓保安開始清場。凌凡聽見腳步聲由遠及近,趕緊關掉檯燈,屏息躲在黑暗中。手電筒的光柱從門縫掃過,腳步聲漸漸遠去。
他重新打開臺燈,繼續奮戰。現在整個實驗樓只剩下他一個人,窗外的路燈在地上投下長長的影子。
凌晨兩點,在經歷了數十次失敗後,他突然靈光一現:為什麼不試試反對稱模式?之前他一直假設兩個質點的運動方向相同,但如果它們反向運動呢?
這個改變立竿見影。所有方程突然變得和諧,第二個簡正模式順利求出。更妙的是,系統的通解就是這兩個簡正模式的線性組合。
當黎明的第一縷曙光透過窗戶時,凌凡寫下了最終答案。雖然過程曲折,雖然方法笨拙,但這是他完全依靠自己走通的路。
收拾好滿地草稿紙,他搖搖晃晃地站起來。三天沒有好好休息,他的眼睛佈滿血絲,腳步虛浮,但心裡卻充滿了一種前所未有的充實感。
走出實驗樓,清晨的冷風讓他打了個寒顫。操場上已經有晨練的學生在跑步,世界重新變得鮮活。
在食堂吃早飯時,林天端著餐盤在他對面坐下。
聽說你這幾天在解那道耦合振動題?
凌凡驚訝地抬頭:你怎麼知道?
競賽老師說的。林天喝了口豆漿,那道題是前年國賽的壓軸題,全省只有三個人做出來。
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:得心章742第·記筆襲逆
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