林允宁甚至不知道自己是怎么走出韩至渊办公室的。
    他只记得,当韩至渊问出“你的选择是什么”时,自己几乎没有犹豫,就选择了那条更难走的路。
    现在,十二月初金陵的冷风吹在脸上,让他那因为缺觉和过度思考而发热的大脑冷静了下来。
    他的目标,从重生回来那一刻起就无比清晰
    拿金牌,发文章,用无可争议的学术能力,敲开美国顶尖大学的大门,拿到全额奖学金。
    现在,一篇新的《物理评论快报》几乎唾手可得。
    只要将那个优美的理论模型整理发表,他的申请材料上将再添一个重量级的砝码,计划几乎板上钉钉。
    可是,真的很不甘心啊!
    林允宁站在唐仲英楼门口的台阶上,看着校园里裹着厚厚冬衣来来往往的学生。
    第一次感到自己不再只是一个重生的旁观者。
    而物理学,也不再仅仅是一块充满功利的敲门砖。
    而是他在这个世界的新羁绊。
    在发现界面声子热整流这个全新物理现象时,在亲手构建优美的理论模型时,那种创造的快感,已经令他沉迷其中。
    无法自拔。
    上午,是国家集训队第五轮实验考试。
    今天的题目是“基于锁相放大技术的微弱信号测量”。
    林允宁坐在最后一排的角落,看着实验台上的仪器,脑子里想的却是另一件事:
    如何才能“看到”那个仅存在于理论中的、微米尺度的“声子热点”?
    所有他熟悉的实验技术??拉曼光谱、X射线衍射、电学输运测量??都像广角镜头,只能探测到宏观的平均化信号。
    在一个微观尺度下,去直接观测一群声子的非平衡分布?
    这感觉就像,在一整个蜂巢剧烈振动时,试图只测量其中某一只蜜蜂翅膀的温度。
    这怎么可能?
    很快,监考老师顾伟宣布考试开始。
    集训队员们,立刻开始了忙碌。
    许嘉诚深吸一口气,迅速浏览了一遍发下来的实验要求。
    核心任务不复杂,但当他打开示波器,看到屏幕上那条被噪声彻底淹没的信号线时,眉头立刻拧成了一个疙瘩。
    信号太弱了。
    屏幕上,代表信号幅值的数字乱跳,相位读数更是在0到360度之间毫无规律地漂移。
    他尝试着调整积分时间常数,想让信号稳定下来,但结果只是让数字跳动的频率变慢了一些,那毫无规律的起伏却丝毫没有减弱。
    他身旁的周衍眉头紧锁,正在用纸笔飞快地计算着什么。
    而另一边,卫骁,也罕见地停下了手中的操作,盯着仪器,陷入了长久的沉默。
    整个考场的气氛有些压抑。
    监考席上,担任这次实验监考老师的顾伟,正与西蜀省一位带队老师低声交流。
    “顾老师,这次是不是有点太狠了?白教授这次是下了死手啊。”
    那位老师看着学生们普遍束手无策的样子,有些不忍。
    顾伟推了推眼镜,压低声音道:
    “不狠不行。到了IPO的赛场上,你永远不知道会遇到什么稀奇古怪的设备。白教授这是在提前给他们打预防针。”
    他顿了顿,目光扫过那些不断跳动的屏幕,道出了“陷阱”的核心:
    “光学斩波器的电机,我们故意没做屏蔽,它的转速有微小的抖动,参考信号的相位自然就稳不住。”
    “调制频率也刻意设在了50赫兹附近,正好跟电网工频串扰,而且落在了光电探测器1/f噪声的“角频率”之内,低频噪声被放大了好几个数量级。”
    “最麻烦的是,探测器在信号强区有轻微的非线性,会把幅度的噪声(AM)耦合到相位(PM)上去。
    “这几招组合拳下来,想得到稳定读数,比登天还难。”
    就在整个实验室都陷入一片焦灼之时,林允宁终于从深思中回过神来。
    他没有像其他人那样急于调整参数,而是静静地观察了足足一分钟。
    屏幕上,信号的疯狂跳动在他眼中逐渐分解为几个可能的独立成分:
    来自电网的50Hz工频干扰、来自电机抖动的低频相位噪声,以及来自探测器本身的1/f噪声........
    问题,大概就出在这几处。
    他接下来的操作,却让所有人大跌眼镜。
    他直接断开了信号源的输入线。
    “林神仙在干嘛?又有什么骚操作了?”
    许嘉诚眼角的余光瞥见这一幕,心里一惊。
    只见林允宁拿起笔,在草稿纸上画了一个简单的坐标系,横轴是频率,纵轴是噪声功率。
    然后,他开始缓慢地转动光学斩波器的频率控制旋钮,眼睛一眨不眨地盯着锁相放大器上的噪声读数。
    他在测量纯粹的噪声。
    随着频率从几十赫兹缓慢扫到几千赫兹,他手中的笔也在草稿纸上移动,一个个数据点被迅速记录下来,很快,一张噪声功率谱的草图便跃然纸上。
    图上,50赫兹附近,一个巨大的隆起异常显眼。
    而当频率超过1000赫兹后,整个谱线变得平坦。
    “原来在这儿。”
    林允宁自语一句,没有任何犹豫,直接将斩波器的调制频率,从默认的50赫兹调到了2375赫兹??那片被他画出来的“静区”。
    效果立竿见影。
    他重新接上信号线,屏幕上原本疯狂起伏的信号幅值,立刻稳定了一半以上。
    第一步,绘制噪声地图,避开雷区。
    但这还没完。信号幅值虽然稳定了,但相位依旧在漂移。
    林允宁打开了锁相放大器的正交(X/Y)输出模式,并将数据通过GPIB接口导入到自己的笔记本电脑上。
    屏幕上,那个代表信号量位置的光点,绕着一个中心点,毫无规律地乱窜。
    他没有去碰任何硬件,而是在控制电脑上调出了默认的简易锁相软件。
    屏幕上,那个疯狂摆动的光点,像是被一只无形的手瞬间按住,经过几次微小的挣扎后,被“钉”在了坐标系的第一象限。
    第二步,软件驯服硬件,锁住相位。
    "......"
    许嘉诚已经看得目瞪口呆,感觉自己的操作像个原始人。
    然而,林允宁最惊人的一步,才刚刚开始。
    他从旁边的备用器材箱里,拿出了一台惠普的信号发生器,用一根BNC线,直接连接到了光学斩波器控制器的“参考信号”输出端。
    然后,他设定了一个频率高达几十千赫兹、幅度却极其微弱的高斯白噪声,按下了“输出”键。
    他竟然在往系统里,主动注入噪声!
    “疯了!林神仙疯了!”
    许嘉诚眼珠子都快瞪出来了,他隔着老远,对着身旁的周衍压着嗓子吼道,“他在往参考通道里注入噪声!嫌噪声还不够大吗?!”
    监考席上的顾伟也皱起了眉头,他甚至以为林允宁在胡闹,刚想站起身制止,脚步却猛地顿住了。
    他的眼神,在短短一秒钟内,从疑惑,变为震惊,最后化作了难以置信。
    “抖动(Dither).....他竟然知道用抖动信号来线性化ADC的死区?!”
    顾伟的心脏猛地一跳。
    这根本不是教科书上的内容!
    这是一种只在顶级射电天文台或者引力波探测实验室,为了解决极微弱信号在模数转换器(ADC)死区附近的非线性失真问题,才会用到的高级工程技巧!
    这小子到底是什么怪物?
    林允宁内心却相当平静,思路也同样清晰:
    探测器的非线性导致了微弱信号的测量误差。
    用一个远高于奈奎斯特采样频率的高频白噪声,将信号的工作点随机地‘抬’出非线性区,抖动噪声本身可以通过后续的数字低通滤波轻易滤除。
    这是最优解。
    很快,他完成了所有“调试”,这才像一个刚做完热身的运动员,不慌不忙地按下了“开始测量”的按钮。
    屏幕上,一条平滑得如同镜面般的曲线,开始缓慢而稳定地延伸。
    十五分钟后,测量结束。
    林允宁不仅得到了一条完美的数据,作为报告的收尾,他甚至还随手画出了一张艾伦方差(Allan Deviation)的草图,用无可辩驳的数据证明,他的测量误差,已经达到了由散粒噪声主导的物理理论极限。
    这份报告,不像一份学生答卷。
    它更像一篇出自资深仪器工程师之手的测试论文。
    提交报告后,林允宁回到座位,看着自己草稿纸上的噪声功率谱和艾伦方差曲线,心中忽然一动。
    【天赋:灵感洞察LV.1已激活!】
    这么多次物理实验,不断和噪声打交道,他终于有了新的灵感。心中一个模糊的方法论,在这一刻变得清晰。
    “噪声并非完全混沌。它的频谱形态、随时间演化的统计特性,同样可能携带着系统的信息。
    “面对未知,首要任务不是消灭噪声,而是倾听它,识别它,然后才能利用它,规避它......”
    就在他总结了自己实验方法论的同时,系统忽然跳出一行小字:
    【你对于噪声的理解,已经上升到了方法论的层次,融入了物理直觉之中!】
    【实验物理学:LV.2范式掌握-> LV.3直觉洞察!】
    考试结束的铃声响起。林允宁收拾好东西,刚打开手机,就收到了未读消息。
    他打开翻盖,是一条短信,来自陈正平。
    【林师弟,考完试赶紧来实验室一趟,苏黎世联邦理工的里希特教授到了,正坐在韩老师办公室呢,点名要见你。】