2030年8月8日,国防科大,航天科学与工程学院,答辩会议室。
林小镜站在讲台上,面前是五位教授。李维先坐在中间,刘远坐在右边,其他三位分别是材料学院的王教授、物理学院的张教授、航天工程学院的陈教授。这阵容是李维先特意安排的——材料、物理、航天、数学,四个方向,五个专家。他要的不是“走过场”,是“真正的评审”。因为他知道,林小镜的论文值得真正的评审。
“各位老师,下午好。我是航天科学与工程学院大四学生林小镜。我的毕业设计题目是《空间折叠理论初探》。”她的声音不大,但很清楚。她翻到第一页PPT,是一张虫洞的示意图——两个遥远的时空区域,被一个“喉道”连接起来。
“空间折叠,就是把空间‘折’起来,让两个遥远的点重合。这不是科幻,是广义相对论的数学推论。1935年,爱因斯坦和罗森提出了虫洞的概念,后来被称为爱因斯坦-罗森桥。但爱因斯坦-罗森桥是不可穿越的——任何东西进去都会被撕裂。1988年,索恩和莫里斯提出了可穿越虫洞的概念,但需要负能量来稳定喉道。负能量是存在的——卡西米尔效应证明了这一点。但量级太小,比需要的量级小了三十多个数量级。”
她翻到第五页PPT。“我的工作分为三个部分。第一部分,增强负能量密度。我用超材料代替普通金属板,计算了动态卡西米尔效应下的负能量密度。结果比普通金属板大了三千倍。虽然离目标还差很远,但这是一个方向。”她翻到第八页PPT。“第二部分,保护负能量密度不被衰减。我用拓扑物理中的‘陈数’来分类虫洞的拓扑结构,发现陈数为1的虫洞具有拓扑保护性——负能量密度不会因微扰而衰减。这是负能量密度稳定性的一个理论保证。”她翻到第十二页PPT。“第三部分,建立可穿越虫洞的稳定性判据。我从广义相对论的线性微扰理论出发,推导了一个判据。只要负能量密度满足这个判据,虫洞就不会坍缩。”
她讲完了。四十分钟,正好。会议室里安静了几秒。
“下面进入提问环节。”李维先说。
王教授举手。“林小镜同学,你的超材料计算,考虑损耗了吗?”
“考虑了。我用了银-介质-银的三明治结构,计算了损耗对负能量密度的影响。结果比理想模型小了三倍。但仍然是普通金属板的三千倍。”
“你用的银-介质-银结构,介质是什么?”
“二氧化硅。折射率1.5,损耗很低。”
王教授点了点头,没有继续问。
张教授举手。“你的拓扑保护机制,用的是陈数。陈数是整数,只能取离散值。你有没有考虑过更一般的拓扑不变量,比如Z2不变量?”
“考虑过。但Z2不变量适用于时间反演对称的系统。我的系统没有时间反演对称性,所以不能用。陈数够用了。”
张教授点了点头。“你的拓扑物理是自学的?”
“是。”
“学了多久?”
“两个月。”
张教授沉默了几秒。“你学得很快。”
林小镜没有说话。
陈教授举手。“你的稳定性判据,验证过吗?”
“验证过。用数值方法。取了十组不同的参数,都满足判据。还做了极限情况分析,当负能量密度趋于零时,判据退回到惠勒虫洞的不稳定性条件。自洽。”
陈教授点了点头。
李维先举手。“最后一个问题。你的论文里写,你提出了‘可验证的预测’。预测是什么?”
林小镜翻到最后一页PPT。“如果以特定频率和振幅振动超材料板,可以在真空中产生可测量的负能量密度。这个预测,可以用原子力显微镜或超导量子干涉仪来验证。如果验证成功,就证明了动态负能量的存在。这是空间折叠理论的第一步。”
李维先看着她。“你觉得多少年能验证?”
“十年。也许二十年。也许更久。”
“你愿意等吗?”
“不等。我做理论,让别人做实验。”
李维先笑了。“好。我的问题问完了。”
五位教授互相看了看。李维先说:“请林小镜同学回避一下。”林小镜走出会议室,站在走廊里。阳光从窗户照进来,落在地板上。她站在那道光旁边,没有踩进去。她不想“踩光”,她只想“等”。等了大概十分钟,门开了。李维先走出来,手里拿着一份文件。
“林小镜同学,经答辩委员会评议,你的毕业论文《空间折叠理论初探》达到优秀水平。全票通过。建议授予学士学位。”
林小镜站在那里,没有说话。全票通过。五位教授,五个“优秀”。不是“良好”,不是“中等”,是“优秀”。她做到了。
“谢谢各位老师。”她鞠了一躬。
刘远走过来,拍了拍她的肩膀。“好样的。”
王教授走过来。“你是我见过的最强本科生
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