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第五十六章 少女的凝聚态之梦（第1页）

2046年7月下旬，瑞士，苏黎世，瑞士联邦理工学院（ETHZürich）物理系实验大厅，第56届国际物理奥林匹克竞赛（IPhO）实验考试现场。

七月的苏黎世，夏日阳光明媚，利马特河波光粼粼，远处的苏黎世湖在阿尔卑斯山余脉的映衬下湛蓝如宝石。然而，在ETHZürich那座历史悠久、线条严谨的物理系大楼深处，一间被临时改造为IPhO实验考场的宽敞实验大厅内，季节与风景被彻底隔绝。这里只有恒温恒湿的精密控制，只有仪器低沉的嗡鸣，以及一种几乎凝固的、混合了极致的专注、无声的竞争与年轻智慧激烈碰撞的独特氛围。

徐妍希坐在其中一张实验台前，身着统一的IPhO参赛者T恤，外面套着一件白大褂。她将乌黑的长发在脑后扎成一个利落的高马尾，露出光洁的额头和修长的脖颈。一年过去，十七岁的她身量又高了些，面容褪去了最后一丝稚气，轮廓更加清晰秀美。那双继承了母亲洛清雪的杏仁眼，此刻正全神贯注地盯着面前的实验装置和电脑屏幕，眼神清澈、锐利，带着一种与年龄不符的沉着与冷静。只有微微抿紧的唇线，泄露出一丝内心的郑重。

她终于站在了这里。第56届IPhO的考场。圆了去年以微弱差距与国家代表队失之交臂的梦想，也兑现了对自己的承诺。过去一年，她以近乎苦行僧般的自律投入准备：在人大附中常规课程和竞赛培训之外，她系统自学了大学物理的核心内容，研读了父亲徐川推荐的许多前沿文献（特别是关于凝聚态物理与拓扑物态），甚至尝试阅读母亲洛清雪论文中相对首观的部分，以理解几何思维。无数个深夜，她房间的灯光与父母书房的灯光一起，成为燕南园寂静夜色中不变的星辰。临行前，父亲徐川没有给她加压，只是拍了拍她的肩膀，说：“享受过程，像探索者一样观察，像科学家一样思考。”母亲洛清雪则温柔地为她整理行装，轻声说：“记住，数学是描述世界的语言，物理是理解世界的诗。去写你自己的诗句。”

此刻，诗句的第一行，正以实验试题的形式展开在她面前。

试题标题：《一维双原子链声子晶体中的拓扑边界态研究》。

题目背景清晰而前沿：构建一个由两种不同质量小球（M1和M2）交替连接弹簧组成的一维双原子链模型，作为最简单的“声子晶体”。理论预言，这种系统存在两支声子谱（声学支和光学支），中间可能存在带隙。更关键的是，在特定的质量比和边界条件下，系统可能展现出受拓扑保护的边界态——振动模式局域在链的末端，对链中间部分的微小扰动（缺陷）不敏感，具有鲁棒性。

实验任务明确：

测量透射谱：通过一端激振、另一端接收，测量系统在不同频率下的振动透射幅度，绘制透射谱，确定声学支、光学支的频率范围，以及它们之间的带隙。

观测拓扑边界态：在带隙内选择特定频率点进行激励，测量链上每个小球（振子）的振动振幅分布，验证振动是否确实局域在边界。

分析局域化特性：对观测到的边界态振幅分布进行指数衰减拟合，提取局域化长度ξ，并讨论其物理意义。

验证鲁棒性（选做）：在链中引入一个可控的“缺陷”（如轻微改变某个中间小球的质量或弹簧常数），再次测量带隙频率处的边界态振幅分布，观察其是否受到显著影响。

实验装置精良：一个长约一米的导轨上，固定着20对（共40个）微型电磁振子，模拟M1和M2小球，由精密的电磁驱动和传感器系统控制。电脑界面可以设定驱动频率、幅度，并实时显示每个振子的振动速度（正比于振幅）。

徐妍希深吸一口气，仿佛能听到自己平稳而有力的心跳。她没有急于动手，而是闭上眼睛，在脑海中快速过了一遍物理图像和操作要点。凝聚态物理，这是父亲近些年除了高能物理外，与她讨论颇多的领域。父亲曾说，凝聚态是“涌现现象的富矿，拓扑概念的乐园，也是窥探复杂系统与潜在新物理的窗口”。她想起了父亲讲解一维SSH模型（Su-Schrieffer-Heegermodel）拓扑性的情景，想起了那些关于Berry相位、拓扑不变量、边缘态受拓扑保护而robust的讨论。