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24、物理竞赛 ...

  •   五月中旬,物理竞赛与数学竞赛几乎同时进入冲刺阶段。
      南城一中的实验室里,李老师正在调试一台示波器。屏幕上,正弦波形的轨迹清晰而稳定,但今天他要讲的不是基础波形分析,而是非线性动力学——竞赛级别的难点。
      “下周六是省物理竞赛初赛,”李老师转身面对实验室里的十五个学生,“今天的内容很重要,也很困难。坚持不住的可以离开,但留下的,必须全力以赴。”
      没有人动。能坐在这里的,都是年级里物理最强的学生。江敘坐在第三排,陆燃在他斜后方——这是刻意疏离后的固定座位安排,经过两周的适应,已经成了新的“正常”。
      但江敘知道,这种“正常”是脆弱的,是表演的,是为了应对那些目光和议论而不得不维持的表象。就像陆燃现在脸上的表情——专注,认真,但缺少了那种发自内心的兴奋和好奇。
      “先看这个。”李老师打开投影仪,一道复杂的题目出现在屏幕上:
      “一个质量为m的小球,被两根长度均为l的轻绳悬挂于同一水平线上两点,两点间距为d<2l。初始时小球在两绳构成的平面内被拉开一个小角度θ₀后释放。求小球运动的周期,并分析当d接近2l时的渐近行为。”
      双绳摆问题。经典,但极其复杂。实验室里响起一片轻微的吸气声。
      “给你们十分钟思考。”李老师说。
      江敘快速分析。这不是简单的单摆,两根绳的约束让问题变成了二维运动。他尝试建立拉格朗日方程,但广义坐标的选择很关键——用两个角度,还是用笛卡尔坐标?
      他侧过头,余光看到陆燃也在思考,手指无意识地在桌面上画着某种轨迹。按照以前,他们会立刻交换想法,陆燃可能会从能量角度切入,他则从运动方程入手。但现在,他们不能。
      十分钟到,没有人举手。
      “江敘?”李老师点名。
      江敘站起来:“可以考虑用两个角度φ₁和φ₂描述两根绳与竖直方向的夹角。但约束条件是两绳长度固定,所以实际自由度是1。可以引入一个参数s表示小球在竖直平面内的弧长位置……”
      他讲解了自己的思路,清晰但复杂。坐下时,他注意到陆燃微微摇头——不是否定,而是觉得有更简单的方法。
      “陆燃?”李老师果然叫了他。
      陆燃站起来:“用能量法。系统势能是mgh,动能是1/2mv²。当d接近2l时,两根绳几乎在一条直线上,这时候小球的运动近似为在一条圆弧上的滑动,可以用等效单摆模型,等效摆长为……”
      他给出了一组简洁得多的表达式。坐下时,江敘对他点了点头——这是一个微小的肯定,在现在的环境下,已经算是最大程度的交流了。
      李老师把两种方法都写在白板上:“都正确。江敘的方法更通用,适合数值求解。陆燃的方法抓住了渐近情况的本质,适合定性分析。这就是物理竞赛需要的——既要严谨,又要有洞察力。”
      接下来的两个小时,李老师讲解了非线性振动、混沌系统的相图分析、还有一道关于量子隧穿效应的竞赛题。信息量大到让人头晕,但江敘努力跟上了。
      他能感受到陆燃也在全神贯注——这是他们现在仅有的共同点:对知识本身的追求,超越了一切外在的干扰和压力。
      实验课结束后,李老师留下了参加物理竞赛的五名学生:江敘、陆燃、林小雨、张哲,还有一个高二的学长。
      “初赛在下周六,地点在市实验中学。”李老师说,“这周六我们进行一次模拟考,题目难度接近真题。另外,需要确定一下大家的专攻方向。”
      他看向江敘:“你理论强,重点是电磁学和量子物理部分。”
      看向陆燃:“你实验和理论结合得好,重点是力学和热学,特别是非线性问题。”
      然后是其他人。分配合理,基于每个人的特长。
      “另外,”李老师顿了顿,“竞赛是团队项目,但初赛是个人赛。你们之间是合作关系,也是竞争关系。处理好这个平衡。”
      这句话意有所指。江敘明白李老师的意思——在刻意疏离的背景下,如何保持必要的合作,又不引发新的议论。
      “我们会处理好的。”陆燃说,声音平静。
      李老师看了他一眼,点点头:“那就好。现在解散,有问题单独来问。”
      学生们陆续离开。江敘收拾实验器材时,陆燃走过来,帮忙整理示波器的探头。
      “那道双绳摆题,”陆燃低声说,“你的方法其实更完整,我的只是近似。”
      “但你的近似抓住了本质。”江敘说,“竞赛需要这种洞察力。”
      短暂的沉默。实验室里只剩下他们两个人,其他学生都走了。
      “周六的模拟考,”陆燃说,“你会参加吧?”
      “嗯。”
      “那……加油。”
      “你也加油。”
      很简单的对话,很表面的交流。但在这刻意疏离的两周里,已经算是难得的正常对话了。
      他们一起走出实验室。走廊里空荡荡的,下午的阳光斜射进来,在水泥地面上投下长长的光影。
      “江敘,”陆燃突然停下脚步,“我报了物理竞赛的夏令营。”
      江敘转头看他:“什么时候?”
      “七月初,省赛之后。”陆燃说,“如果初赛过了,就能参加。在北京。”
      北京。这个词再次出现。江敘感到心沉了沉。
      “多久?”
      “三周。”陆燃说,“封闭训练,为了全国赛准备。”
      “你爸的工作调动……”
      “还在等消息。”陆燃的声音很轻,“但不管调不调动,夏令营我都会去。李老师说,那个夏令营很有用,对竞赛,也对……未来的发展。”
      未来的发展。这个理由足够充分,无法反驳。江敘点点头:“那是好机会。”
      “你会参加数学的夏令营吗?”
      “周老师提过,在北京也有。”江敘说,“但时间可能冲突。”
      “哦。”陆燃应了一声,没有继续说下去。
      他们走到分岔路口。一个要回教室拿书,一个要去图书馆还书。
      “那……明天见。”陆燃说。
      “明天见。”
      江敘看着陆燃的背影消失在走廊拐角,然后转身走向教室。他的心里在计算时间:现在是五月中旬,物理竞赛初赛在下周六,数学省赛在六月初,然后是期末考试,然后就是暑假,然后是夏令营,然后是……
      然后是可能的分离。
      所有这些,都发生在刻意疏离的背景下。他们像两颗被外力强行拉开轨道的行星,虽然还在同一个星系里,但轨迹已经改变,距离正在增加。
      ---
      周六的物理竞赛模拟考,考场设在实验楼的阶梯教室。
      八点整,五个学生准时到达。李老师已经在那里了,他面前放着五份密封的试卷。
      “时间三小时,总分150。”李老师说,“题目难度接近省赛,甚至更难一些。开始吧。”
      试卷发下来。江敘快速浏览:选择题10道,填空题8道,计算题4道,还有一道20分的综合题。确实很难,很多内容超出了高中课本,需要用到大学物理的知识。
      他深吸一口气,开始答题。
      第一道选择题就是陷阱题——关于相对论的时间膨胀,但设置了非惯性参考系。江敘仔细分析,排除了两个明显错误的选项,在剩下两个中犹豫。他想起了陆燃曾经说过的话:“相对论问题,有时候回到基本假设更简单。”
      他回到洛伦兹变换的基本形式,重新推导,找到了正确答案。
      填空题第三题是关于量子力学中一维无限深势阱的能级计算。江敘顺利解出,但注意到题目要求“考虑到相对论修正”——这完全是竞赛级别的难点。他快速计算了相对论修正项,得到一个复杂的表达式。
      计算题第一题就是双绳摆的变体——这次是三根绳。江敘用了自己之前的方法,建立拉格朗日方程,但计算量很大。他花了整整二十分钟,才得到最终表达式。
      做到综合题时,时间还剩一个小时。这道题是真正的挑战:
      “考虑一个在二维各向异性谐振子势中的粒子,势能为V(x,y)=1/2m(ω_x²x²+ω_y²y²)。当ω_x/ω_y为有理数时,运动是周期的;当为无理数时,运动是准周期的,轨迹会稠密地覆盖一个环面。
      (1)证明上述结论;
      (2)当势能中加入一个小扰动项εxy时,分析系统的稳定性;
      (3)讨论该系统与量子混沌的关系。”
      这已经接近大学毕业论文的难度了。江敘皱起眉头,开始思考。
      第一部分,他需要用经典力学证明有理数和无理数频率比导致的运动差异。他想到了相空间中的轨道,想到了环面上的条件周期运动,想到了刘维尔定理……
      第二部分,扰动项会破坏可积性,可能导致混沌。他尝试用庞加莱截面分析……
      第三部分,量子混沌是前沿领域,他只知道一些基本概念:能级统计, scarring,量子混沌与经典混沌的对应……
      时间一分一秒过去。江敘写满了整整三张草稿纸,但还有很多细节没有完善。当结束铃声响起时,他刚好写完最后一个句号。
      “停笔。”李老师说。
      五个人同时放下笔。江敘看到陆燃也刚刚写完,正检查最后一道题的计算。林小雨的草稿纸密密麻麻,张哲在擦汗,高二学长则是一脸疲惫。
      “休息十分钟,然后我们讲评。”李老师说。
      学生们陆续走出考场,到走廊里透气。江敘和陆燃自然分开,各自找了窗边不同的位置站着。
      五月的阳光很好,透过窗户照进来,暖洋洋的。但考场的气氛依然紧绷。
      “最后一题,”张哲走过来,对江敘说,“你做了多少?”
      “勉强做完。”江敘说,“第三部分写得很简略。”
      “我连第二部分都没做完。”张哲叹气,“这种题真的能在三小时内完成吗?”
      “竞赛就是这样。”江敘说,“筛选的就是能在极限压力下保持思维清晰的人。”
      他看向陆燃那边。陆燃正独自看着窗外,侧脸的线条在阳光下很清晰。江敘想起高一刚开学时,陆燃也是这样站在走廊窗边,那时候他说“怕的是没有对手”。
      现在,他们依然是对手,但中间隔了太多东西——刻意的距离,无形的压力,可能的分离,还有那些说不清道不明的、被外界误解的情感。
      十分钟后,讲评开始。
      李老师一道题一道题地讲解。选择题的陷阱,填空题的技巧,计算题的多种解法,综合题的深层含义。江敘认真听着,记下自己的错误和不足。
      讲到综合题时,李老师特别提到了陆燃的解答:“陆燃同学在第二部分用了KAM定理的思想,虽然不严格,但思路正确。第三部分提到了‘量子混沌中的能级排斥现象’,这是大学物理的内容,能想到这点很不容易。”
      陆燃的解法果然有创新性。江敘想。他总是能跳出框架,看到问题的本质。
      “江敘的解答,”李老师继续说,“在第一部分用了相空间和环面坐标,很规范。第二部分的庞加莱截面分析也不错。但第三部分相对薄弱。”
      这是公平的评价。江敘点头接受。
      “不过,”李老师话锋一转,“如果你们能把两种思路结合起来——江敘的严谨和陆燃的洞察——这道题可以解得非常漂亮。”
      他看向两人:“这就是我之前说的,合作与竞争的平衡。你们各自有优势,如果能互相学习,互相补充,会达到更高的水平。”
      “但现在……”李老师顿了顿,“现在的情况,你们自己清楚。我不多说了,只希望你们记住:物理竞赛,知识是武器,但思维是灵魂。不要让外界的东西,影响了你们对物理本身的热爱和追求。”
      这句话说得很重。江敘明白李老师的意思——不要让那些谣言,那些偏见,那些刻意疏离,影响他们在物理世界里的探索和创造。
      但说起来容易,做起来难。当两个人连正常交流都要顾忌,连讨论题目都要避开,如何能做到“互相学习,互相补充”?
      讲评结束后,李老师公布了模拟考成绩。
      江敘:132分,第一。
      陆燃:128分,第二。
      林小雨:121分,第三。
      张哲:115分,第四。
      高二学长:108分,第五。
      “成绩不代表全部,”李老师说,“重要的是从错误中学到了什么。距离初赛还有一周,这一周,查漏补缺,重点突破。”
      他看向江敘和陆燃:“你们俩,虽然现在是第一第二,但优势并不明显。初赛全省的竞争会更激烈,不能松懈。”
      “明白。”两人同时回答。
      离开考场时,已经是中午。阳光正烈,校园里弥漫着初夏的气息。
      “江敘,”陆燃叫住他,“能聊几句吗?”
      江敘点头。他们走到实验楼后的小花园,这里平时人少,相对安静。
      “综合题第三部分,”陆燃说,“量子混沌那部分,我有些资料,你需要吗?”
      “需要。”江敘说,“我了解得太少了。”
      “那……晚上我发给你?通过邮箱?”
      “好。”
      简单的对话,但背后是复杂的考量——不用面对面,不用私下见面,通过邮箱传递资料,这样就不会引起议论,不会违反“保持距离”的要求。
      多么谨慎,多么周全,多么……悲哀。
      “还有,”陆燃顿了顿,“关于夏令营的事,我想好了。”
      江敘看着他,等待下文。
      “如果数学和物理的夏令营时间不冲突,我都想参加。”陆燃说,“如果冲突……我可能会选物理。”
      “为什么?”
      “因为物理更接近真实世界。”陆燃说,“数学很纯粹,很美,但物理……物理是数学和现实的桥梁。而且……”
      他停住了。
      “而且什么?”
      “而且物理竞赛的夏令营在北京大学,”陆燃的声音很轻,“我想去看看。”
      江敘明白了。陆燃想去北京,不只是为了夏令营,不只是为了竞赛,更是为了那个可能的未来——如果父亲工作调动,他就要去北京读书。提前去看看,提前去适应。
      “那数学呢?”江敘问。
      “数学我可以自学。”陆燃说,“有你的笔记,有周老师的指导,还有……我们之前的讨论。”
      他说“我们之前的讨论”,用的是过去时。江敘注意到了这个细节。是啊,那些深夜的讨论,那些灵感的碰撞,那些公式诗行的交换,都成了“之前的”。现在,他们连正常交流都要通过邮箱。
      “如果你去了北京,”江敘问,“我们还会联系吗?”
      “会。”陆燃肯定地说,“邮件,电话,视频。像我们之前说好的。”
      “即使那时候……我们可能在不同的领域了?”
      “即使那样。”陆燃点头,“领域不同,但思想可以相通。就像物理和数学,虽然侧重不同,但在深层是相连的。”
      这个回答,和江敘在天台上说的一样。看来他们都认同这个观点——即使路径不同,只要深层结构相似,连接就不会断裂。
      “那……初赛加油。”江敘说。
      “你也是。”陆燃说,“下周考场见。”
      “考场见。”
      他们各自离开。江敘走回宿舍的路上,脑海里反复回放着今天的模拟考,回放着陆燃关于夏令营的决定,回放着那些关于未来的可能性。
      物理竞赛,数学竞赛,夏令营,北京,分离,连接……
      所有这些,交织成一张复杂的网。而他和陆燃,像是网上的两个节点,虽然现在被外力拉扯,距离变远,但只要网还在,连接就还在。
      只是,那张网,能承受多大的张力?那些连接,能跨越多远的距离?
      江敘不知道。
      他只知道,下周六的物理竞赛初赛,他要全力以赴。不仅为了自己,也为了那个约定——在不得不面对更远的距离之前,先在这个赛场上,完成最后一次并肩作战。
      即使这种“并肩”,只是象征性的,只是精神上的。
      但至少,他们还在同一个赛场上,还在解同样的题,还在追求同样的真理。
      这就够了。
      至少现在,够了。
      江敘回到宿舍,打开电脑,果然收到了陆燃的邮件。附件是一个PDF文件,标题是“量子混沌基础”,里面整理了相关概念、重要论文、还有陆燃自己的理解和注释。
      邮件正文只有一句话:
      “等价交换:如果下周初赛我们都进前三十,你答应我一件事。”
      江敘笑了。这种熟悉的赌约,熟悉的语气,像回到了高一上学期,那些还没有谣言,没有刻意疏离,没有无形压力的时光。
      他回复:
      “什么事?”
      几分钟后,回复来了:
      “到时候告诉你。但保证在‘等价交换’范围内。”
      江敘回复:
      “成交。”
      关掉电脑,他看向窗外。五月的下午,阳光明媚,万物生长。梧桐树的叶子已经茂密到可以遮阴,蝉还没有开始鸣叫,但夏天已经近在咫尺。
      物理竞赛初赛,数学省赛,夏令营,北京,未来……
      所有这些,都将在这个夏天揭晓答案。
      而他和陆燃之间那些未定义的关系,那些被压抑的情感,那些被迫保持的距离,也将在时间的推移中,找到自己的归宿。
      无论那个归宿是什么,江敘知道,他会和陆燃一起面对。
      就像他们一起面对复杂的物理题,一起面对困难的数学证明,一起面对竞赛的压力,一起面对成长的阵痛。
      这是他们的默契,他们的约定,他们的……连接。
      即使现在,这个连接被拉得很细,被压得很低,被隐藏得很深。
      但它还在。
      就像物理中的守恒定律——某些东西,在变化中保持恒定。
      江敘相信,他和陆燃之间,也有这样的守恒。
      无论形式如何变化,本质不变。
      无论距离如何遥远,连接不断。
      这是他的信念。
      也是他的希望。

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