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22、示波器上的弦 ...

  •   周五早晨,林晚在晨光中醒来。窗帘缝隙透进的天光是那种清冷的、冬日特有的灰蓝色,像被水稀释过的钢笔墨水。他躺在床上,听着暖气片均匀的嗡鸣,脑子里自动过了一遍今天要做的实验步骤——搭建电路,测量数据,分析误差,重复验证。

      手机屏幕亮着,显示一条凌晨发来的消息。来自顾阳:“手腕肿了,队医让我休息三天。教练的脸很黑。”

      林晚盯着屏幕看了几秒,然后打字:“好好休息。” 发送。

      没有立刻回复。大概还在睡。他放下手机,起床,洗漱。镜子里的人脸色比前几天好了一些,眼下的青影淡了些,但眼神里有种新的、锐利的东西,像被磨过的刀锋。

      早餐时,林秀珍从冰箱里拿出牛奶,又放回去。“坏了,”她说,凑近闻了闻,“今天下班我去买新的。”

      “不用,我放学顺路买。”林晚说,咬了一口面包。面包是超市买的袋装切片,有点干,他小口喝着水送下去。

      “你爸昨晚又打电话来了,”林秀珍在餐桌对面坐下,手里拿着早报,“问你竞赛的事考虑得怎么样了。”

      林晚顿了顿:“我今天会给老师答复。”

      “决定参加了?”

      “嗯。”

      林秀珍看了他一会儿,然后点点头:“也好。有点事做,寒假不会无聊。” 她顿了顿,补充道,“需要什么实验材料,跟姑姑说。虽然我不懂物理,但钱还是有的。”

      “谢谢姑姑。”

      “客气什么。”林秀珍摆摆手,继续看报纸。翻页时,纸张发出清脆的声响,在安静的早晨里格外清晰。

      到学校时,离早自习还有二十分钟。林晚直接去了物理实验室。门锁着,他从书包侧袋摸出钥匙——是周老师昨天给他的,用一根红色尼龙绳穿着,绳结处已经有些磨损。

      “实验室的钥匙,”周老师把钥匙递给他时说,“以后你可以随时来。但记住,安全第一,做完实验一定要检查所有设备,关好水电门窗。”

      林晚接过钥匙,沉甸甸的,带着金属的凉意。他把它小心地收好,像保管某种重要的信物。

      现在,他用钥匙打开门。实验室里有一股特殊的味道——臭氧,松香,旧电线,还有淡淡的灰尘。晨光从高大的窗户照进来,照亮了空气中缓缓浮动的尘埃。实验台整齐地排列着,上面覆盖着灰色的橡胶垫,边缘已经磨损发白。

      他走到最里面那张实验台——是周老师指定的,比其他台子大一些,靠墙有额外的电源插座和数据接口。台面上已经摆了一些设备:一台老式示波器,一台函数发生器,一套万用表,还有各种导线、电阻、电容,分门别类地放在塑料盒里。

      林晚放下书包,从里面拿出那本《实验物理学》,翻到昨天做标记的一页。是关于LC振荡电路的章节,配着复杂的电路图和波形图。他的竞赛选题初步定在“RLC串联电路的暂态过程研究”——一个经典但可以深挖的题目。周老师说,简单题目做出深度,比选个花哨但做不透的题目更有价值。

      他戴上实验室的白色棉线手套——手套很大,指尖空荡荡的,但能防止静电。然后开始按照电路图搭建实验装置。先连接电源,检查电压;再挑选电阻,用万用表测量实际阻值,记录与标称值的误差;接着是电容和电感,每一个元件都仔细检查,记录参数。

      手指在冰冷的元件和导线间移动,动作稳定而精确。连接导线时,他习惯性地将裸露的金属头拧成整齐的螺旋,再插入接线柱,拧紧。每一个接头都检查两遍,确保接触良好,不会虚接。这是周老师强调的——实验物理,细节决定成败。

      电路搭好时,早自习的铃声刚好响起。遥远而模糊,像从另一个世界传来。林晚没动,继续检查。他打开函数发生器,设置输出正弦波,频率调到1kHz,幅度调到1V。然后打开示波器,预热,调基准线,探头校准。

      屏幕亮起,绿色的光迹在黑暗的背景上跳动。但波形不对——不是光滑的正弦曲线,而是出现了严重的畸变,在峰值处有明显的削顶,还叠加了高频的毛刺。

      林晚皱眉。他检查了一遍电路连接,没问题。又检查仪器设置,也没问题。难道是元件有问题?他断开电路,用万用表重新测量每一个元件。电阻正常,电容正常,电感正常。

      他重新连接,波形依然畸变。

      实验室的门开了。周老师走进来,手里端着保温杯,看见林晚,微微一愣:“这么早?”

      “嗯。”林晚没抬头,眼睛盯着示波器屏幕。

      周老师走过来,站在他身后,也看着屏幕。“畸变很严重。你检查过接地吗?”

      “检查了。”

      “探头补偿调了吗?”

      “调了。”

      周老师沉默了一会儿,然后伸手:“把探头给我。”

      林晚递过去。周老师把探头接到示波器的校准信号输出端——那是一个标准的1kHz、0.5V的方波。屏幕上出现的却不是方波,而是严重畸变的波形,上升沿和下降沿都变成了缓慢的斜坡。

      “探头坏了。”周老师下了结论,把探头拔下来,对着光仔细看。探头的金属头有点松动,塑料外壳有一道细微的裂纹。“实验室的老设备,该淘汰了。我去找找有没有备用的。”

      他走到储物柜前翻找。林晚继续盯着示波器屏幕,脑子里飞快地过着可能的故障点。探头坏了,但也许不只是探头的问题。他断开所有连接,重新从最基础的检查开始:示波器本身的校准信号输出是否正常。

      他换了一根普通的同轴电缆,直接连接示波器的校准输出和输入通道。屏幕上出现了标准的方波,清晰,规整,上升沿陡峭。

      确实是探头的问题。但林晚没有停下来。他从实验台抽屉里找出一套简易的工具——小螺丝刀,镊子,放大镜。然后小心地拆开坏探头的塑料外壳。

      内部结构比他想象的复杂。小小的电路板上密密麻麻地焊接着一系列微型元件:电阻,电容,还有一个小小的、像芝麻一样的芯片。放大镜下,能看见电路板上有细微的裂纹,就在那个芝麻芯片旁边。裂纹很细,像头发丝,但足以导致信号传输异常。

      “你会修这个?”周老师的声音在身后响起,他拿着一个新探头走过来,看见林晚的动作,有些惊讶。

      “试试。”林晚说,声音很平静。他用镊子轻轻触碰那个裂纹区域,放大镜下,能看见裂纹两侧的铜箔有微小的错位。是虚焊,加上机械应力导致的断裂。

      他从工具盒里找到最小号的焊笔和焊锡丝。接通焊台的电源,调到最低温度,等待烙铁头升温。这个过程需要耐心,温度太高会损坏电路板,太低又焊不牢。

      焊笔尖泛起橙红色的光时,他屏住呼吸,用镊子夹起一点极细的焊锡丝,轻轻点在裂纹处。锡丝融化,流动,填补了裂纹的缝隙。他迅速移开焊笔,用嘴轻轻吹气,帮助冷却。

      然后重新组装探头,连接示波器,测试。

      屏幕上,方波依然有些畸变,但比之前好多了。上升沿和下降沿恢复了陡峭,只是顶部还有些振荡。林晚再次拆开,检查。发现探头内部的匹配电阻似乎有些氧化,阻值可能发生了变化。他用万用表测量,果然,标称10kΩ的电阻实际只有8.7kΩ。

      实验室的元件盒里没有这么小封装的精密电阻。他想了想,从自己的文具袋里找出一支2B铅笔,用小刀小心地刮下一些石墨粉,在纸上调成糊状,然后用牙签蘸着,一点点涂抹在那个氧化电阻的表面,增加它的导电截面。

      这是一个冒险的做法,石墨的电阻率不稳定,温度系数也差。但他没有别的选择。涂抹均匀后,他用吹风机低温吹干,重新测量。阻值变成了9.8kΩ,接近标称值。

      重新组装,测试。这一次,方波几乎完美。上升时间,下降时间,平顶,都符合标准。

      周老师全程站在旁边看着,没说话。直到林晚完成最后一步测试,他才开口,声音里有一种复杂的情绪:“谁教你的这些?”

      “书上看的。”林晚说,开始收拾工具,“《电子设备维修基础》,图书馆三楼左边书架,编号TP-47的那本。”

      周老师沉默了一会儿,然后笑了。是那种很淡的、但眼睛里有光的笑。“那本书是二十年前的版本,早该下架了。”

      “但原理是一样的。”林晚说,把修好的探头小心地放回工具盒。

      “是,原理是一样的。”周老师重复他的话,然后拍了拍他的肩,“今天上午的课你不用上了,就在这里做实验。我会跟你们班主任说。”

      “谢谢老师。”

      周老师走了。实验室里重新安静下来。林晚接好电路,重新测试。这一次,示波器上的正弦波光滑而规整,频率稳定,幅度准确。他记录下第一组数据,在实验笔记本上工整地写下:时间,2023年12月8日,上午8点47分;室温,18.5℃;湿度,42%。

      然后他开始系统地改变参数。改变电阻值,记录波形变化;改变电容值,记录谐振频率偏移;改变电源电压,记录幅度响应。每一个数据点都测量三次,取平均值,计算标准偏差。实验笔记本上很快写满了密密麻麻的数字和图表。

      中途,手机震动了几次。是顾阳发来的消息:

      “醒了,手腕还是肿,但没那么疼了。”

      “队医给了新的膏药,味道很冲。”

      “你在干嘛?”

      “做实验。”

      “这么早?”

      “嗯。”

      对话简短,像某种默契的报备。林晚每次回完消息,就立刻放下手机,继续实验。注意力必须高度集中,读数时要屏住呼吸,手腕悬空,避免触碰实验台带来的震动误差。

      十点左右,实验室的门又开了。进来的是张明宇——高二一班那个物理竞赛一等奖的男生。他个子不高,戴黑框眼镜,背着鼓鼓囊囊的书包,看见林晚,愣了一下。

      “周老师说让我来实验室。”张明宇说,声音有点紧绷,“你是林晚?”

      “嗯。”林晚抬起头,手上的动作没停,正在调整函数发生器的频率旋钮。

      “我是张明宇。”对方走到旁边的实验台,放下书包,“周老师说让我们俩组队参加那个创新大赛。”

      林晚这才停下手,转身看着他。张明宇的脸有点圆,眼镜片很厚,嘴唇抿得很紧,是那种典型的、把所有精力都放在学习上的学生。他的校服穿得一丝不苟,连最上面的扣子都扣着。

      “你的选题是什么?”张明宇问,语气直接,甚至有点生硬。

      “RLC电路的暂态过程。”林晚说。

      张明宇皱了皱眉:“太普通了。我打算做量子计算基础的模拟研究,虽然只能做很初级的,但题目新颖,容易吸引评委注意。”

      “周老师说,简单题目做出深度更有价值。”林晚说,转回去继续调整仪器。

      “那是保守的做法。”张明宇的语气里有一丝不易察觉的轻蔑,“竞赛要的是亮点,是创新。你做RLC电路,做得再好,能比得上那些大学实验室的精度吗?”

      林晚没接话。他完成了这组数据测量,记录,然后才开口:“你的量子计算模拟,打算用什么平台?”

      “Qiskit,IBM开源的量子计算框架。可以在经典计算机上模拟小型量子电路。”

      “你懂量子力学?”

      “自学过一些。狄拉克符号,薛定谔方程,量子逻辑门,这些基础的我都会。”张明宇的语气里带着明显的骄傲。

      林晚点点头,没评价。他重新接了一个电路,这次是并联谐振电路,测量它的阻抗频率特性。示波器屏幕上,随着频率变化,电压幅度出现一个尖锐的峰值——那是谐振点。他仔细调整频率旋钮,找到峰值对应的准确频率,记录。

      张明宇在旁边看了一会儿,然后也开始忙自己的。他从书包里拿出笔记本电脑,接上电源,打开那个量子计算模拟软件。屏幕上出现复杂的电路图和数学符号,他专注地敲击代码,时不时推一下滑下来的眼镜。

      两人各自工作,实验室里只有仪器运行的嗡鸣、键盘敲击声、和示波器扫描线移动的细微嘶嘶声。阳光在移动,从东边的窗户慢慢爬到实验台上,照亮了空气中浮动的尘埃,像一场缓慢的、无声的舞蹈。

      中午,林晚的肚子叫了一声。他这才意识到已经十二点半了。他保存好数据,关闭仪器,准备去食堂。张明宇还坐在电脑前,眉头紧锁,手指在键盘上飞快地敲打。

      “不去吃饭?”林晚问。

      “等会儿,这个bug马上调完。”张明宇头也不抬。

      林晚没再说什么,走出实验室。走廊里很安静,大部分学生都在午休。他走到食堂时,人已经很少了,窗口只剩几个菜。他打了份最便宜的套餐,找了个角落坐下。

      手机震动。顾阳发来一张照片:一只手,手腕缠着厚厚的绷带,背景是医院的走廊。“来医院拍片子了,医生说骨头没事,但韧带有点拉伤,要休息至少一周。”

      林晚盯着那张照片。绷带缠得很专业,但能看见底下皮肤的红肿。他打字:“那就好好休息。”

      “教练说休息可以,但理论课不能落。下午还要回去上课。”

      “能逃吗?”

      “不敢。教练会骂,我爸也会知道。”

      林晚放下筷子。食堂的菜有点凉了,油凝固在表面,形成一层腻腻的薄膜。他盯着那层油膜看了几秒,然后继续吃。一口一口,机械地咀嚼,吞咽。

      吃完饭,他没回实验室,而是去了图书馆。在三楼那排书架前,他找到了那本《电子设备维修基础》,编号TP-47,书脊已经破损,用透明胶带粘着。他抽出来,拍了拍灰尘,走到阅览区坐下。

      书很旧,出版于1998年,纸张泛黄,散发着霉味。但内容扎实,从最基本的焊接技术,到复杂仪器的故障排查,都有详细的讲解和图示。他翻到探头维修的那一章,仔细看里面的电路图和故障分析。发现他上午的做法虽然粗糙,但原理是对的——石墨可以临时修复氧化的接触点,但长期稳定性差,需要尽快更换正规元件。

      他合上书,在脑海里过了一遍上午的实验数据。谐振频率的测量值与理论计算值有微小但系统的偏差。是元件参数误差导致的?还是测量方法本身有缺陷?或者,有什么他忽略的非理想因素?

      他拿出草稿纸,开始推导。RLC电路的谐振频率公式是f0=1/(2π√LC),但这是理想公式,忽略了电感的直流电阻、电容的等效串联电阻、以及接线和接触电阻。如果考虑这些实际因素,公式会复杂得多,谐振频率会略微偏移,品质因数会下降。

      他在草稿纸上列出修正后的公式,代入上午测量的元件参数,计算。计算结果与实测数据的偏差变小了,但依然存在。而且,偏差的方向是系统的——实测谐振频率总是略低于理论值。

      为什么?他盯着草稿纸,脑子里飞快地过可能性。是分布电容?接线间的寄生电容会额外增加电容值,导致频率降低。对,应该是这个。

      他站起来,回到实验室。张明宇还在,面前的电脑屏幕上是大段大段的代码,他正咬着指甲,眉头皱成一团。

      林晚没打扰他,走到自己实验台前,重新搭建电路。这一次,他刻意改变了接线方式——把所有导线尽可能缩短,避免平行走线,减少分布电容。然后重新测量。

      数据出来了。谐振频率的偏差明显减小,但依然存在。而且,他发现了一个新的现象:当改变测量频率的范围时,谐振峰的宽度会变化。理论上,品质因数应该是一个固定值,但实际上,它会随着频率变化而变化。

      这是一个新发现。至少在高中物理范围内,没有人会注意这个细节。因为教科书上讲的都是理想模型,忽略了一切寄生参数和频率依赖性。

      他立刻在实验笔记本上记录下这个现象,画出草图,写下初步分析。然后开始设计新的实验,系统地测量不同频率下RLC电路的阻抗特性,试图找出那个隐藏的频率依赖性来自哪里——是电感的磁芯损耗随频率变化?还是电容的介质损耗?或者,是接线和接触点的趋肤效应?

      他完全沉浸进去了。时间失去了意义,外界的声音变得模糊,只剩下眼前的仪器、屏幕上的波形、和脑海里飞速旋转的物理图景。他像一名侦探,在细微的数据异常中寻找线索,一步步逼近那个隐藏的真相。

      直到周老师推门进来,他才猛然惊醒。窗外天已经黑了,实验室的灯亮着,在仪器金属外壳上反射出冷白的光。

      “还没走?”周老师看了看表,“六点半了。”

      林晚这才感觉到饿,和累。他保存数据,关闭仪器。“马上走。”

      “有进展吗?”

      “发现了一个现象。”林晚把实验笔记本递过去,指着那几行记录和草图,“RLC电路的品质因数会随频率变化,课本上没讲过。”

      周老师接过笔记本,凑到灯下仔细看。看了很久,然后抬起头,看着林晚,眼睛里有种林晚从未见过的光。“这个发现很有价值。虽然很小,但它是真实的,是你自己从实验中挖出来的。”

      他合上笔记本,递回来:“下周开始,每天晚上七点到九点,实验室对你开放。周末全天。需要什么设备、元件,写清单给我,我去申请。”

      “谢谢老师。”

      “不用谢我。”周老师说,语气很认真,“是你自己争取来的。”

      离开实验室时,天已经完全黑了。寒风刺骨,林晚把羽绒服的拉链拉到顶,还是觉得冷。街道上行人稀少,路灯的光在寒夜里显得格外孤寂。

      手机里有几条未读消息。来自顾阳:

      “下午理论课睡着了,被教练抓了个正着,罚跑操场十圈。”

      “手腕疼,跑不动,跑了一半就吐了。”

      “队医说不能再跑了,教练才放过我。”

      “现在在宿舍躺着,浑身都疼。”

      “林晚,我不想待在这里了。”

      最后一条,是半小时前发的。

      林晚站在路灯下,盯着那行字。手指在寒风中冻得有些僵硬,他呵了口气,搓了搓,然后打字:

      “那就回来。”

      发送。

      那边几乎是秒回:“回不去。我爸不会同意的。”

      “那就别告诉他。”

      “什么?”

      “偷偷回来。一天,或者半天。看看南江的雪,然后回去。”

      “……”

      顾阳那边沉默了很久。林晚能想象他盯着屏幕的样子,躺在硬板床上,手腕疼,浑身疼,眼睛盯着“偷偷回来”那四个字,心跳加速,呼吸急促。是害怕,还是兴奋?或者是两者都有?

      最后,消息来了:“怎么偷偷回来?”

      “买最早的航班,最晚的回去。用你攒的钱。”

      “会被发现的。”

      “那就别被发现。”

      对话在这里停下。林晚收起手机,继续往家走。靴子踩在积雪上,发出沉闷的咯吱声。路灯把他的影子拉得很长,在雪地上晃动,像另一个沉默的、坚定的自己。

      他知道自己在怂恿顾阳做一件冒险的事,一件可能带来严重后果的事。但他不后悔。因为顾阳说“我不想待在这里了”,声音里的疲惫和绝望,透过冰冷的屏幕,真切地传了过来。

      就像顾阳说的,疼就别忍了,赢不了就别硬撑了。

      既然待在那里那么痛苦,为什么不逃?哪怕只逃一天,只逃几个小时,喘口气,看看雪,然后回去继续忍,继续撑。

      至少,有过那口气。

      至少,看过那场雪。

      回到家,林秀珍已经做好了饭。“怎么这么晚?”

      “做实验。”

      “吃饭吧,菜都凉了。”

      饭桌上,林秀珍说:“你爸下午又打电话来了,说春节可能回不来,项目要赶工期。”

      “嗯。”

      “你妈也说,她那边有个培训,可能要延到春节后。”

      “嗯。”

      “那你春节……”

      “我参加竞赛,要在实验室。”林晚说,语气平静,“周老师说,春节期间实验室也开放,我可以去。”

      林秀珍看着他,看了很久,然后叹了口气:“也好。至少有事做。”

      吃完饭,林晚回到房间。他打开台灯,在实验笔记本上整理今天的发现。关于品质因数频率依赖性的数据,关于分布电容影响的估算,关于下一步实验的设想。字迹工整,图表清晰,逻辑严密。

      整理完,他从抽屉里拿出那张明信片。雪中的实验中学,安静的,美丽的。他盯着看了很久,然后在背面又加了一行字,用很小的字写在角落里:

      “今天我修好了一个坏探头,发现了一个课本上没有的现象。如果你回来,我可以演示给你看。”

      写完后,他把明信片放回抽屉,和那两张素描放在一起。然后他拿出手机,给顾阳发了一条消息:

      “我修好了一个坏探头,发现了一个课本上没有的现象。如果你回来,我可以演示给你看。”

      发送。

      没有立刻回复。可能在犹豫,在挣扎,在计算风险和可能。

      林晚不着急。他关掉台灯,躺到床上。黑暗中,他睁着眼睛,看着天花板。脑海里浮现出顾阳偷偷溜出集训地,打车去机场,坐上最早航班的样子。窗外的云层,脚下的城市越来越小,然后越来越大。降落,出机场,打车,回到南江。雪,街道,实验中学,旧体育馆。也许,会先来实验室,看他演示那个发现。也许,会先去打球,手腕还疼,但想投几个篮。也许,就只是坐着,不说话,在黑暗里,在寂静里,在只属于他们的世界里,喘口气。

      然后,再回去。回到北京,回到集训,回到疼痛和压力中。

      但至少,有过那口气。

      至少,见过那场雪。

      至少,知道他在这里,等着演示一个新发现。

      林晚闭上眼睛,在黑暗中,轻轻地、无声地说:

      “回来吧。就一天。我等你。”

      窗外,南江的冬夜漫长而寂静。雪又开始下了,细碎的雪花从漆黑的天空飘落,覆盖着街道,覆盖着屋顶,覆盖着这个正在沉睡的城市。

      也覆盖着那些看不见的轨迹,那些无声的约定,那些正在萌芽的、勇敢而脆弱的一切。

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